X射线反射率(XRR)被广泛用于研究硬和软凝结物质材料的表面和界面,包括2D材料,纳米材料和生物系统。它允许沿其正常的横向平均电子密度曲线沿其正态分子延伸,并具有子角度的精度。[4-6]这有助于确定各种参数,包括表面粗糙度,单层或多层材料的结构以及毛细血管对液体表面的影响。高毛利率同步X射线束可以在环境条件下实时解决分子水平的材料结构,而其他表面敏感的实验技术几乎无法访问。[7]此类实验的示例是使用专用设备和样品单元的液体表面和界面进行研究。[8–11]但是,与液体的XRR相关的特定问题。液体和支撑之间的润湿角会引起样品液体的曲率,这通常使数据分析复杂化。[12]可以通过利用能够使用大面积样品(例如Langmuir槽,[13])使用特殊数据处理方法的样本环境来解决此问题。[15]但是,在某些情况下,可以有利地利用样品曲率,例如Festersen等。[15]使用宽平行的合成光束将XRR曲线记录在“一击”中,但在散射矢量q的范围内有限。[17]这些系统正在促进高质量材料的生长[18],但同时在实验上可能非常苛刻。最新的样本环境的发展[16]发表于原位和/或操作XRR研究开放了新的机会,例如,通过化学蒸气沉积(CVD)对2D材料在液态金属催化剂(LMCAT)上的生长过程中对2D材料进行了研究。[19]必须适应高运行温度,高材料蒸发以及在大气压下暴露于反应性气体的混合物中。此外,它们仅限于有限尺寸的样本
通常的计算机断层扫描(CT)系统提供有关组成对象的材料的布局和性质的信息。但是,此信息仅限于材料的明显线性衰减µ。要以有效的原子数z eff和电子密度ρe的形式达到更精确和准确的描述,可以使用双能量成像。常规的双能计算机计算机(DECT)技术是:(a)进行预处理的双能数据集并执行常规CT重建[1],(b)重建双能量数据集并分析获得的线性衰减数据集的比例,并在A上进行了一定的材料[2,3]和(C)[2,3],3]和(C) [4-6]。第二种技术相对方便地设置,但并非完全独立于能量。第三种技术已被证明相当有效;但是,它提出了一个用于分解的材料基础选择的问题。检查由大量不同材料组成的复杂物体时,此选择可能至关重要。因此,这项工作着重于将第一个技术扩展到高能,因为它不需要对材料进行任何假设,并通过系统频谱响应考虑了光束硬化效应。DEV源通常是X射线管,将诊断能范围限制在几百kV中。对于大而厚的物体,必须具有等效的X射线衰减,高达1 m的混凝土,高能(> 6 mV)的扫描仪是强制性的。[1]和Azevedo等。[7]需要扩展。在这样的能量下,E + E - 对生产优先于光电效果,而Alvarez等人启动了双能分解的工作。由于E + E - 对生产横截面𝜎 𝜎没有分析公式,该模型以第二阶多项式𝑔𝑔()的形式将贡献与原子数Z分开,并从能量E分开,并提出了第三阶多项式𝑔𝑃𝑃()和第三阶多项式1𝑓(and)。
在半填充的最低兰道水平上,Halperin-Lee-Lee读的复合材料式费米斯是一个引人入胜的金属相,它是从电子的角度出发的强烈相关的“非Fermi液体”。值得注意的是,实验发现,随着量子井的宽度增加,该状态将过渡到分数量子霍尔状态,自从三十多年前发现以来,其起源一直是一个重要的难题。我们使用系统的变分框架进行详细而准确的定量计算,以配合复合费米子的配对,这些框架紧密模仿了Bardeen-Cooper-Schrieffer超导性的理论。我们的计算表明(i)随着量子 - 孔宽度的增加,占据量子的最低对称子带的单个成分复合材料费米式海洋井口将不稳定置于单一组件p-波配对的复合材料材料状态; (ii)量子孔宽度 - 电子密度平面中的理论相图与实验非常吻合; (iii)量子井的电荷分布中有足够数量的不对称性破坏了分数量子霍尔的效应,如实验性观察到的; (iv)两个组件331状态在能量上比单个组件配对状态的好处。在四分之一填充的最低兰道水平的宽量子井中已经看到了分数量子厅效应的证据;在这里,我们的计算表明复合费米子的F波配对状态。提到了各种实验意义。我们进一步研究了等于一个的填充因子的最低兰道水平的玻色子,并表明复合费米子的p波配对不稳定性,它们是携带单个通量量子的玻色子,对于短范围以及库仑的相互作用,都与精确的直径研究一致。通过实验的复合 - 弗里米亚 - schrieffer方法的一般一致性为偶数量指填充因子的分数量子霍尔效应的机制提供了支持的概念。
在半完整的最低兰道水平上,Halperin-Lee-Lee读取的复合材料费米斯是一个引人入胜的金属相,它是从电子角度出发的强烈相关的“非弗里米液体”。值得注意的是,实验发现,随着量子井的宽度增加,该状态将过渡到分数量子厅状态,自从三十多年前发现以来,其起源一直是一个重要的难题。我们使用系统的变分框架进行详细且准确的定量计算,以配合复合费米子的配对,这些框架紧密模仿了Bardeen-Cooper-Schrieffer超导性的理论。我们的计算表明,(i)随着量子 - 孔宽度的增加,占量子的最低对称子带的单组分复合材料费米·费米(Fermi Sea)将不稳定的不稳定性进入单组P波 - 复合材料的配对状态; (ii)量子孔宽度 - 电子密度平面中的理论相图与实验非常吻合; (iii)量子井的电荷分布中有足够的不对称性破坏了分数量子霍尔的效应,如实验上所观察到的; (iv)两个组件331状态在能量上比单组分配对状态的好处。在四分之一填充的最低兰道水平的宽量子井中也可以看到分数量子大厅效应的证据;在这里,我们的计算表明复合费米子的F波配对状态。提到了各种实验意义。我们进一步研究了等于一个的填充因子的最低兰道水平的玻色子,并表明复合费米子的P波配对不稳定性是携带单个涡流的玻色子,对于短范围以及库仑的相互作用,与精确的焦点研究相一致。通过实验的复合 - 弗里米式 - 贝尔·索菲夫方法的一般一致性为复合feermion配对的概念提供了支持,这是在均匀施加剂纤维效果下的分数量子响应效应的主要机制。
在压力下,双层LA 3 Ni 2 O 7(327-LNO)中最近发现超导性的刺激引起了对分层镍的极大兴趣。然而,即使在压力下,也没有在另一个双层镍系统,LA 3 Ni 2 O 6(326-LNO)中发现超导性。使用密度函数理论和随机相位近似(RPA)了解326-LNO和327-LNO之间的相似性和差异,我们在压力下系统地研究了326-LNO。由缺失的根尖氧引起的e g轨道之间的大晶体形状分裂使d 3 z 2-r 2轨道远离费米水平,这意味着D 3 z 2-r 2轨道在327-LNO中的重要作用尤其重要。这也导致D x 2-y 2轨道的带宽较小,并且在326-LNO中d 3 z 2-r 2轨道的键合 - 抗抗反向距离的能量间隙减小,而327-LNO则与327-LNO相比。此外,发现d x 2-y 2和d 3 z 2-r 2轨道之间的平面内杂交在326-lno中很小,而在327-lno中则更强。此外,在高压下,低自旋铁磁状态被认为是326-LNO中的基态。弱层间耦合表明,在326 -LNO中,S±波配对不太可能。强大的平面铁磁耦合还表明,在326-lno中,d波超导率通常是由D x 2-y 2轨道的抗磁性磁性引起的。这些结论得到了我们对配对行为的多体RPA计算的支持。此外,对于双层铜铜HGBA 2 CACU 2 O 6,我们发现在压力下D x 2 x 2-y 2轨道的强大自我兴奋剂效应,cu的电荷从0 GPA到25 GPA降低了0.13个电子。相比之下,我们没有在压力下观察到326-LNO中电子密度的这种变化,从而在镍和酸辣椒之间建立了另一个重要差异。
密度功能理论计算以研究li +和li对二十四种吸附剂的吸附特性,该吸附剂是通过替换冠状动脉(C 24 H 12)和car钙烯(c 54 H 18)的c原子获得的二十四种吸附剂(C 54 H 18)。分子静电电势(MESP)分析表明,这种替换会导致分子中富含电子环境的增加。li +在所有吸附剂上都相对强烈吸附。Li +(E ADS-1)在所有吸附剂上的吸附能在-42.47(B 12 H 12 N 12)至-66.26 kcal/mol(M-C 22 H 12 t bn)的范围内。我们的结果表明Li +和纳米片之间的相互作用更强,因为最深的纳米片的最深MESP会变得更加负面。LI +和纳米片之间的更强相互作用将更多的电子密度推向LI +。li在所有吸附剂上都弱吸附。Li(E ADS-2)对所有吸附剂的吸附能在-3.07(B 27 H 18 N 27)至-47.79 kcal/mol(C 53 H 18 SI)的范围内。假设纳米液块是锂离子电池的阳极,则预计细胞电压(v单元)在24 H 12,C 12 H 12 SI 12,B 12 H 12 N 12,C 27 H 18 SI 27 SI 27 si 27 si 27 h 12 h 12 si 12,c 12 H 12 si 12,b 27 si 27和b 27 h 18 n 27 n 27 n 27 n 27 n 27 n 27中相对较高(> 1.54 v)。E ADS-1数据与E ADS-2相比仅显示很小的变化,因此,E ADS-2对V细胞的变化具有很强的影响。
fi g u r e 1脂质液滴:代谢,形态和组成。(a)主要代谢途径和中间代谢产物的简化方案参与LDS的生物发生和消耗。有关其他详细信息,请参见文本。fa,脂肪酸; FA-COA,酰基辅酶A; CPT1,肉碱棕榈转移酶I; CAC,柠檬酸周期; FASN,脂肪酸合酶; Oxphos,氧化磷酸化; ACC,乙酰辅酶A羧化酶; GPAT,甘油-3-磷酸酰基转移酶; AGPAT,1-酰基-SN-甘油-3-磷酸酰基转移酶; PAP,磷脂酸磷酸酶; DGAT,二甘油类酰基转移酶-1和-2; ACSL,酰基-COA合成酶; ATGL,脂肪甘油三酸酯脂肪酶; HSL,激素敏感脂肪酶; MAGL,单酰基甘油脂肪酶; NCEH,中性胆固醇酯水解酶。(b)内质网中发生的LD生物发生的示意图(ER)。酯化后,中性脂质积聚在ER双层中,形成透镜结构,该结构在ER双层内经过相位分离并成长为形成新生LD的细胞质。细胞质和ER蛋白被募集到LDS表面,促进其生长并萌芽到成熟的LDS中。附件蛋白在此过程中合作。在上面板(红色:TAG的化学结构)中说明了脂肪酸(FA)到三酰基甘油(TAG)中的酯化。(c)。用油酸处理肝HuH7细胞以诱导LD形成16小时(左图)。plin2(绿色)用特异性抗体定位,并用Lipidtox染色中性脂质。(n)表示细胞的核。箭头标记高放大倍数插图中的LD。THP-1细胞进行TEM分析(右图)。脂质液滴由它们的球形形态,相对较低的电子密度和通过单个磷脂单层界定。(d)代表LDS上主要蛋白质的简化方案。(e)该方案包含一些由病原体在宿主细胞中分泌的毒力因子操纵的LD蛋白(黑色)的例子(红色)(有关详细信息,请参见文本)。
稿件的所有计算资源均可在 Git 存储库 [1] 和相关数据文件 [2] 中找到。其中包括用于生成输入文件、运行计算、处理和分析数据以及生成图形的脚本。文件组织在存储库中的 README.md 文件中描述。所有 DFT 计算均使用 FHI-aims [3] 完成,其使用原子中心基组和数值径向部分。我们使用严格的默认基组和网格设置,这可确保本文研究的范德华 (vdW) 体系的结合能数值收敛到 0.1 kcal/mol。MBD 计算借助于集成到 FHI-aims 中的 Libmbd 库 [4] 执行,并且可使用当前开发版本在 FHI-aims 中直接执行 MBD-NL 计算。我们目前的实现不包括函数导数δαVV'[n]/δn,因此本文在自洽PBE密度上评估MBD-NL,而导数的实现仍在进行中。重要的是,已发现由范德华相互作用引起的电子密度变化对相互作用能和核力的影响可忽略不计[5]。S66、X23和S12L集的PBE、PBE0和VV10能量取自[6],其使用与本文相同的数值设置。对于分子晶体,所有DFT和MBD计算均使用逆空间中密度至少为0.8˚A的k点网格。对于硬固体,我们使用了[7]中的k点密度。所有分子和晶体几何形状均直接取自各自的基准集,未进行任何松弛。表 I 报告了 MBD-NL、MBD@rsSCS 和 VV10 与 PBE 和 PBE0 函数结合对一组有机分子晶体(X23,[11])、一组超分子复合物(S12L,[12])和一组 26 种层状材料(称为“26”,[10])的性能。在标准范德华数据集中,S12L 是唯一一个 MBD-NL 与 PBE 和 PBE0 函数结合时实现不同性能的数据集。这主要是因为 PBE 与 π – π 复合物的结合力比 PBE0 略强。对于大型 π – π 复合物,半局部 DFT 和长程范德华模型之间的适当平衡尚不清楚 [6]。在“26”集中,MBD@rsSCS 哈密顿量对 26 种化合物中的 20 种具有负特征值。然而,为了获得有限能量,我们使用了 Gould 等人提出的特征值重标度 [9]。图 1 比较了由 PBE-NL 计算的混合有机/无机界面的结合能曲线以及 Ruiz 等人的 MBD@rsSCS 和 TS 方法的表面变体 [13]。表 II 列出了 DFT+MBD 的时序示例
摘要:将分子耦合到光腔内的量化辐射场已显示出巨大的前景,可以改变化学反应性。在这项工作中,我们表明,可以通过将反应与腔反应强,产生正骨 - 或para取代的产物而不是元产品来从根本上改变硝基苯的基础选择性。重要的是,这些是从腔体以外的同一反应中获得的产物。最近开发的AB从头算法用于理论上计算阳离子卫星中间体的相对能量,这表明所有产品的动力学优选的溴化位点。对腔内和外部的蜂巢中间体的地下电子密度进行分析,我们演示了强耦合如何引起分子电荷分布的重组,这又导致不同的溴化位点直接取决于空腔条件。总体而言,此处介绍的结果可用于了解腔体从机械的角度使用对基态化学反应性的变化,并将前沿理论模拟与最先进但现实的实验腔条件直接连接。■将耦合分子偶联到光腔内的量化辐射场中产生一组光子 - 物质杂种态,称为polaritons。这些极化状态通过调整物质的特性以及光子的特性来以一般和便捷的方式改变化学反应性。23请注意,尽管将极化子用于新的化学的理论预测广泛地,但1已在实验上证明的很大程度上与北极星修饰的反应动力学有关。例如,富尔吉德或类似分子的电子激发态之间的集体耦合以及光腔内量化的光子模式,所谓的电子强耦合(ESC),以增强或抑制光化异构化反应。2,3在另一个示例中,振动激发共同与微腔的光子激发(通常称为振动强耦合(VSC))共同耦合,导致化学动力学可以增强4、5或抑制。6-8在这两个集体耦合方案中,反应的动力学发生了变化,但重要的是,与腔体以外的相同反应相比,没有生成新的产品。最近的理论研究1,9表明,可以通过将分子的电子状态与空腔光子模式耦合来显着修改分子系统的基态。10-20,特别是,已经表明,腔体可以修改Diels- alder反应的内部/EXO选择性,21,22修改了地面质子转移反应屏障和驱动力15,16,并选择性地控制点击反应的乘积。
视频:磁性是巨大的基本和技术重要性领域。在原子水平上,磁性起源于电子“自旋”。纳米融合(或基于纳米级的自旋电子学)的领域旨在控制纳米级系统中的旋转,这在过去几十年中导致了数据存储和磁场传感技术的天文学改善,并获得了2007年诺贝尔物理学奖的认可。纳米级固态器件中的旋转也可以充当新兴量子技术的量子位或量子位,例如量子计算和量子传感。由于磁性与旋转之间的基本联系,铁磁体在许多固态自旋装置中起着关键作用。这是因为在费米水平上,状态的电子密度是自旋偏振的,这允许铁磁体充当自旋的电气喷射器和检测器。铁磁体在费米水平的低自旋极化,流浪磁场,串扰和纳米级的热不稳定性方面存在局限性。因此,需要新的物理学和新材料,以将自旋和量子设备技术推向真正的原子极限。出现的新现象,例如手性诱导的自旋选择性或CISS,其中观察到载体自旋与中性的有趣相关性,因此可以在纳米杂交中发挥作用。这种效果可以允许分子尺度,手性控制自旋注射和检测,而无需任何铁磁铁,从而为装置旋转的基本方向打开了一个新的方向。■密钥参考CISS在此重点的账户中发现了在手性分离,识别,检测和不对称催化等不同领域的无数应用,但由于其对未来旋转基因技术的巨大潜力,我们专门回顾了这种影响的旋转器械结果。第一代基于CISS的自旋装置主要使用手性生物有机分子。但是,也已经确定了这些材料的许多实际局限性。因此,我们的讨论围绕着手性复合材料的家族,由于它们能够在单个平台上吸收各种理想的材料特性,因此可以成为CISS的理想平台。在过去的几十年中,有机化学界对这类材料进行了广泛的研究,我们讨论了已确定的各种手性转移机制,这些机制在CISS中起着核心作用。接下来,我们将讨论对其中一些手性复合材料进行的CISS设备研究。重点是给手性有机碳同素同素复合材料的家族,在过去的几年中,该帐户的作者对此进行了广泛的研究。有趣的是,由于存在多种材料,杂交手性系统的CISS信号有时与纯手性系统中观察到的信号不同。鉴于手性复合材料的巨大多样性,到目前为止,CISS设备研究仅限于几种品种,预计该帐户将增加对手性复合材料家族的关注,并激励对其CISS应用的进一步研究。