和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
设备,采用非平衡分子动力学方法来研究工作温度,界面大小,缺陷密度和缺陷类型对氮化碳/石墨烯/钻石异种结构的界面导热率的影响。此外,计算各种条件下的声子状态密度和声子参与率,以分析界面热传导机制。结果表明,界面热电导随温度升高而增加,突出了异质性固有的自我调节热量耗散能力。随着温度从100升的增加,单层石墨烯结构的界面热电导增加了2.1倍。这归因于随着温度升高的重叠因子的增加,从而增强了界面之间的声子耦合,从而导致界面导热率增加。此外,在研究中发现,增加氮化岩和石墨烯的层数会导致界面热电导量减少。当氮化壳层的数量从10增加到26时,界面的导热率降低了75%。随着层数增加而减小的重叠因子归因于接口之间的声子振动的匹配减少,从而导致较低的热传递效率。同样,当石墨烯层的数量从1增加到5时,界面热电导率降低了74%。石墨烯层的增加导致低频声子减少,从而降低了界面的导热率。此外,多层石墨烯可增强声子定位,加剧了界面导热的降低。发现引入四种类型的空缺缺陷会影响界面的导电电导。钻石碳原子缺陷导致其界面导热率增加,而镀凝剂,氮和石墨烯碳原子的缺陷导致其界面导热降低。随着缺陷浓度从0增加到10%,由于缺陷散射,钻石碳原子缺陷增加了界面热电导率,增加了40%,这增加了低频声子模式的数量,并扩大了界面热传递的通道,从而提高了界面热电导率。石墨烯中的缺陷加强了石墨烯声子定位的程度,因此导致界面导热率降低。胆汁和氮缺陷都加强了氮化炮的声子定位,阻碍了声子传输通道。此外,与氮缺陷相比,甘露缺陷会引起更严重的声子定位,因此导致界面的界面热电导率较低。这项研究提供了制造高度可靠的氮化炮设备以及广泛使用氮化壳异质结构的参考。
量子力学定律是在大约一百年前形成的,取代了牛顿和麦克斯韦的经典定律。从那时起,量子力学就被非常成功地应用于理解非常广泛的观测和系统。量子力学定律在预测和解释几乎所有已知物理现象方面取得的成功令人震惊。然而,尽管取得了巨大的成功,它仍然是一个神秘的理论,波粒二象性、互补性、测量的概率性质、量子干涉和量子纠缠等概念仍然受到热烈讨论。然而,量子力学之所以成为一门迷人的学科,不仅仅是因为它在解释所有已知现象方面取得了显著的成功。即使在今天,仅仅了解基本假设就能产生令人震惊的新想法和新设备,这确实令人惊叹。例如,仅仅了解互补原理就可以实现完全安全的通信系统,或者了解单光子的分束器可以实现高度违反直觉的通信协议,而传输通道中不存在任何粒子,或者量子纠缠的资源可以产生新颖的量子计算算法。因此,仅凭基本的物理和数学知识,就可以传达量子力学的基础以及一些令人难以置信的应用,例如量子通信和量子计算。在这种背景下,有趣的是,是否有可能向物理和数学知识有限的人传达量子力学的基本概念及其惊人的应用。2018 年秋季,我在德克萨斯农工大学为新生开设了一门量子力学课程。这些刚从高中毕业的学生在学习通常的力学和电磁学课程之前先学习了这门课程。这本书源于这门课程的讲义。本书的主要目的是为具有高中物理和数学背景的人以几乎独立的方式介绍量子力学。本书挑战了人们的普遍看法,即量子力学是一门高度数学化和抽象的学科,没有高级数学知识的人无法理解。本书除了最后一章关于薛定谔方程的内容外,完全是基于代数的。本书力求从非常简单的想法和基本的数学工具中得出一些惊人的结果。理想情况下,每一章都提供非常违反直觉且有趣的结果。本书可用作本科生量子力学或量子信息学课程的教材。然而,对于那些不熟悉但想了解量子力学基础领域最近和正在进行的一些令人着迷的发展以及其在量子通信和量子计算等领域的应用的人来说,这也是一本有用且通俗易懂的书。这本书分为四个部分。在介绍性章节之后,接下来的三章将介绍一些基本的数学工具,如复数、矢量分析和概率介绍以及粒子和波的经典描述。在
谷物宽度和重量2(GW2)是一种E3-泛素连接酶编码基因,对谷物物种中谷物的大小和重量负调节。因此,建议禁用GW2基因活性以提高作物生产率。我们在这里表明,大麦GW2.1同源物的CRISPR/CAS介导的诱变会导致细长谷物的发展和蛋白质含量增加。同时,GW2.1功能的损失引起了由于尖峰数量减少和谷物设置低而引起的明显晶粒屈服不足。我们还表明,GW2.1缺乏作物产量和蛋白质含量引起的相反作用在很大程度上与培养条件无关。这些发现表明大麦GW2.1基因对于产量和晶粒性状之间的优化是必需的。总的来说,我们的数据表明,大麦中GW2.1基因活性的丧失与多效性效应相关,对生成器官的发展以及因此谷物产生产生了负面影响。我们的发现有助于更好地理解谷物的发育以及GW2.1控制大麦的定量和定性遗传改善中控制的UTI。