【摘 要】
：
近些年来,精准地操控微、纳颗粒,生物分子,生物细胞等微小物体的运动逐渐成为物理学、生物医药领域的研究热点,如实现微粒的“俘获”、自组装,进行生化分析,细胞分离和筛选等。在这种研究背景下,一些非接触式的微、纳操控技术应运而生并快速发展起来,如电泳力操控技术,“磁镊”技术和“光镊”技术等,相比于这些操控技术而言,声辐射力操控以其自身的优势同样引起了人们的广泛关注。声辐射力操控所需的功耗小且能产生较大的
论文部分内容阅读
近些年来,精准地操控微、纳颗粒,生物分子,生物细胞等微小物体的运动逐渐成为物理学、生物医药领域的研究热点,如实现微粒的“俘获”、自组装,进行生化分析,细胞分离和筛选等。在这种研究背景下,一些非接触式的微、纳操控技术应运而生并快速发展起来,如电泳力操控技术,“磁镊”技术和“光镊”技术等,相比于这些操控技术而言,声辐射力操控以其自身的优势同样引起了人们的广泛关注。声辐射力操控所需的功耗小且能产生较大的力进行粒子操控研究,其实验设备相对简单且易于集成到“微流控”芯片系统中。此外,声辐射力几乎可以操控任何材质的物体,并且声波对生物细胞等没有损害性。另一方面,声学人工结构材料自提出以来,为声波的传播以及声场分布的调控提供了有效的方法,与此同时,声波与人工结构相互作用诱导的局域声场也被用来进行声辐射力操控的研究。基于此,本论文的研究内容将声学人工结构材料与声辐射力操控相结合。首先,通过对声学人工结构的设计实现了特殊的声场分布,进而分析研究微粒在诱导声场中的声辐射力及声辐射力矩效应,从而实现了诱导声场对粒子的超声操控。具体的研究内容包括如下几个部分:1.利用声子晶体板构造一维和二维的声学势阱实现多粒子的声学“俘获”基于声子晶体板的共振透射性质,设计并制备了一维、二维以及准周期结构的金属板。利用人工结构板与声波的相互作用,获得了一维和二维规则排列的声压力场分布,对放置于该声场中的微粒进行声辐射力分析发现,微粒所受的声辐射力始终指向局域声场的位置（即孔、缝的位置）。进一步通过实验展示了利用局域声场实现多粒子的声学“俘获”现象:当局域声场被激发时,分布在结构附近的聚苯乙烯微粒会在声辐射力的作用下移动到临近的声势阱中并排列成相应的一维和二维规则阵列,如一维线性阵列,二维正方、三角阵列和准周期阵列。2.利用声子晶体板构造可调的声压场实现微粒的选择性“俘获”基于声学材料的单体共振特性,设计了由两个不同材质的共振单元组成的一维复合周期结构的声子晶体板,利用其与声波的相互作用构造了与共振频率相关的可调的局域声场,进而实现了粒子在声场中的选择性“俘获”与可控移动。该声子晶体板是一个具有一维周期性缝阵列的铜板,缝的位置依次交替的填充了聚乙烯和环氧树脂两种软弹性填充物。由于这两种弹性填充物具有不同的共振频率,该复合结构的声子晶体板具有这两个单体的共振特性。于是通过选择性的激发这两个共振频率,可以控制声势阱出现的位置,从而构造出了可调的声压力场。声子晶体板附近的微粒可以被临近的声势阱“俘获”,并且可以随着势阱位置的改变而相应的改变其稳定位置。3.利用人工结构板构造一阶的声涡旋场以及粒子操控研究设计并制备了一个单面刻有阿基米德螺旋衍射栅结构的铜板,实现了将平面声波转换为具有螺旋波前分布的一阶涡旋声束。理论模拟和实验测量的结果很好地证实了一阶涡旋声束的形成。进一步利用该涡旋声束进行了粒子操控的研究。通过实验分别展示了直径为90um的聚苯乙烯微球在一阶声涡旋场中的环形自排列,以及聚乳酸（Polylacticacid,PLA）塑料圆片在声涡旋场中的自转现象,验证了声轨道角动量的转移,并通过实验数据证明了物体所受的声辐射力矩与其吸收的声能量之间的比例关系。4.利用一对相干的声高斯束构造声涡旋阵列以及粒子操控研究通过分析一对相干的声高斯束在共轴和非共轴情形下的声场分布,发现干涉声场在共轴条件下为普通的驻波声场,而在非共轴条件下,即在不同的横向错位间距下,干涉声场中会出现一维的声涡旋阵列。进一步分析了不同大小的聚苯乙烯微粒在声驻波场中所受的声辐射力,以及瑞利粒子在声涡旋场中所受的声辐射力矩
其他文献
驱动蛋白是一类广泛分布于所有真核生物中的马达蛋白,可以直接利用水解ATP产生的能量沿着微管运动,进而参与许多重要的细胞生物学过程,比如,膜泡的转运、染色体的分离以及微管动态结构的调节等。本实验室成员从烟草胚胎的cDNA文库中筛选到了一个克隆,经生物信息学分析发现其具有驱动蛋白家族的典型结构特征：N端保守的motor domain,中间由3个coiled coil组成的stalk domain及羧基
在最近十年,半群理论被成功地应用到偏微分方程理论的研究中,最著名的成果之一是Caffarelli和Silvestre关于分数阶Laplace算子的工作.在最近几年,研究一些分数阶算子的性质是调和分析与偏微分方程理论的一个热门课题.本文的主要内容是利用抛物半群方法和抛物Calder6n-Zygmund理论研究抛物热方程和抛物调和震动发展方程,然后研究了联系这些抛物算子的半群的Littlewood-P
本文围绕V-调和映照展开,研究了V 调和映照的Schwarz引理、Liouville型定理以及常边值问题.也研究了关于算子△V的抛物方程的梯度估计.第一章是引言部分,我们简要介绍了研究背景,概括了本文的结构.第二章,我们简要介绍了本文所需的基本预备知识,包括联络、V-调和映照、近Her-mite流形间的全纯映照.第三章给出了 Riemann流形间V-调和映照的Schwarz引理,作为应用,得到了从
冰盖探测与稳定性研究是预测未来全球海平面变化的重要内容。近期越来越多的研究显示东南极冰盖同西南极冰盖一样也经历着快速变化,而认识冰盖特征及其演化历史是研究冰盖运动变化的重要前提与基础,所以东南极冰盖历史特征及其物质平衡变化机制在整个冰盖稳定性研究中占有重要地位。目前,我国极地科学家就东南极冰盖断面已经取得了多方面的重要成果,如冰盖表面地形、表面积累率、冰流以及冰厚和冰下地形等。然而对于冰盖历史特征
非交换数学是目前国际上数学研究的前沿领域.非交换鞅作为非交换数学的重要组成部分,近些年来受到学者的广泛关注,并取得了丰硕成果.拟鞅是比鞅更一般的鞅型序列,然而关于非交换拟鞅的研究尚属空白.本文以非交换拟鞅为研究对象,把非交换鞅理论中的许多重要结果拓展到非交换拟鞅.本论文由六章组成:第一章,综述了本论文相关的历史背景、研究现状和选题动机,并且对本论文研究结果作了概括性的介绍.第二章,简要地介绍了本论
为改善冬季南方山区公路的通行能力,搭建一套基于远程控制（RPU）的公路抗凝冰系统,实现预防山区公路结冰的功能。本文分析了凝冰预警模块、抗凝冰装置和终端控制平台的设计要点,为将来路面抗凝冰新技术提供了实施依据。
组蛋白修饰是染色体结构和转录的重要调控因子,负责组蛋白修饰的酶在表观遗传中被定义为“书写”蛋白组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶参与到了组蛋白修饰、染色体重塑、DNA复制、转录延伸、DNA损伤修复等通路中。在酵母中五个包含JmjC结构域的去甲基化酶分别是:Jhdl,Jhd2,Rphl,Gisl,Ecm5。本课题中我们对酿酒酵母中的组蛋白去甲基化酶Rphl在DNA损伤中的功能进行了研究。我们的研究指出Rp
AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）是一个进化上高度保守的能量感受器,由α催化亚基,β亚基和γ调节亚基组成异源三聚体。在哺乳动物中,每个亚基可由多个基因编码（αl,α2,β1,β2,γ1,γ2,γ3）,从而理论上形成12种可变组合。AMPK的激活依赖于LKB1或CaMKK β对其Thr172的磷酸化,而AMP或ADP与γ调节亚基的结合可通过构象改变进一步的提高AMPK的激酶活性,因而在细胞缺血、缺氧、
本文重点讨论了量子自旋系统基态的数值计算方法。量子自旋系统是量子多体系统的一个重要分支,是理论物理学家们的重点研究对象。强关联系统是多体系统中比较难处理的部分,描述这类系统的比较常见的模型有哈伯德模型和海森堡模型。其中海森堡模型是描述量子自旋系统比较简单的模型,它也是哈伯德模型的一种特殊情况。对铁磁性的海森堡模型,其基态比较容易获得。但对反铁磁性的海森堡模型的基态,只能求得一维情况的精确解,对高维