数学物理科学

• 对流扩散方程的六阶指数型混合紧致差分格式

  郭亚妮;王明镜;田芳;

  基于泰勒级数展开，采用待定系数法和四阶Padé公式，构造了两种求解一维定常对流扩散方程的六阶指数型混合紧致差分格式。详细讨论了两种差分格式的性质，并比较了两种差分格式与文献中已有格式的色散误差和耗散误差。通过选取典型算例，验证了文中两种六阶指数型混合紧致差分格式的高精度和非振荡特性。新发展的差分格式特别适用于对流占优问题的求解。

  2025年02期 v.46;No.186 97-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1866K]
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化学科学

• 面向高效储氢的生物质多孔炭材料

  洪建成;田虎;何桐雨;吴玉花;吴建波;白红存;张慧;

  综述生物质多孔炭储氢材料（生物炭）的研究现状及发展前景，分析比较生物炭储氢技术与其他固态储氢技术的优劣，阐述不同生物炭在固态储氢应用中的研究进展，讨论生物炭的微观结构与储氢性能的构效关系，以及储氢生物炭的制备与活化方法。针对生物炭储氢技术研究的未来发展方向和前景进行总结和展望，以为生物炭的规模化应用提供理论参考和支撑。

  2025年02期 v.46;No.186 108-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 2603K]
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• 氮杂环卡宾配体在醇醇偶联反应中的应用与研究

  吴子通;王昀;邓允波;涂涛;

  氮杂环卡宾（NHC）作为一种重要的配体，具有独特的电子效应和空间效应，近年来在醇醇偶联反应中表现出卓越的催化性能。总结NHC配体在醇醇偶联反应中的应用，重点阐述NHC配体在伯醇与仲醇、仲醇与仲醇、多元醇与伯醇等偶联反应中的催化效率及选择性控制机制。总结NHC配体作为催化剂，在醇醇偶联反应中对于C—C键构建的研究，讨论反应机理以及底物的适用性，旨在为NHC配体在醇醇偶联反应中的应用，尤其在绿色化学、生物质转化、手性催化及高效合成等方面提供一定的参考。

  2025年02期 v.46;No.186 125-133+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
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信息科学

• 基于小样本的西夏文字识别模型的提升方法

  赵心怡;史伟;李国民;

  西夏文是一种笔画繁复且已失传的文字。近年来，卷积神经网络（CNN）已成为西夏文识别的主流方法。然而，现有的西夏文数据集样本数量极为有限（仅667个已标注文字），并且存在数据分布不均衡的长尾问题。这些问题导致模型容易出现过拟合现象，同时对少数类别样本的识别效果欠佳。为了提升模型的性能，本研究采用了数据增强和迁移学习的方法，并对比了基准模型在逐步加入这些改进策略后的性能变化。实验结果显示，综合应用数据增强和迁移学习的模型在准确率上平均提升了5.65%。此外，本研究还提出了一种改进的YOLOv8-VNeXt模型，该模型不仅为西夏文识别提供了更高效的技术手段，还可作为其他类似小样本、长尾分布文字识别任务的参考。

  2025年02期 v.46;No.186 134-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2284K]
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物理学前沿进展专栏

• 一维受限反铁磁链MnSe₂的结构和性质

  丁驰;鲁清;孙建;朱怡杰;王晓梦;

  一维磁性体系因其显著的量子限域效应，展现出极为丰富的量子现象和行为。探索更多新颖的一维磁性结构并深入揭示其磁性特性，具有极为重要的科学价值。采用第一性原理计算方法，系统研究了Mn和Se元素在（8,8）碳纳米管中的相互作用能，并分别拟合了其受限束缚势。通过晶体结构预测方法，发现了一种新型的一维MnSe_2纳米链结构，该结构能够在（8,8）碳纳米管中稳定存在，其对应的二维拓扑结构呈现出独特的五元环构型。动力学模拟结果表明，该材料在常温下具有良好的热稳定性。基于束缚势的电子结构计算显示，该材料是一种绝缘体，其磁基态为反铁磁相。进一步地，通过构建磁相互作用模型并进行蒙特卡洛模拟，得到Mn Se2的磁转变温度约为28 K。此外，还计算了碳管与MnSe_2复合体系的晶体和电子结构，验证了受限束缚势的可靠性。

  2025年02期 v.46;No.186 143-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 4073K]
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• 基于逆向设计的薄膜铌酸锂光子器件研究进展

  魏志伟;吴江威;陈承渝;陈险峰;陈玉萍;

  薄膜铌酸锂凭借其优异的光学非线性、电光特性及高折射率对比度，已成为新型集成光电子芯片的重要平台。近年来，逆向设计在硅基光电子集成芯片中得到了广泛应用，同时也逐渐被引入薄膜铌酸锂光子器件的设计。文中首先介绍逆向设计的基本原理，然后阐述其在薄膜铌酸锂光子器件中的应用，包括波长解复用器、耦合器、模式转换器、片上互连器件、功率分束器、阵列波导光栅和反射器等。最后，探讨了相关技术挑战，并对未来研究趋势进行了展望。

  2025年02期 v.46;No.186 150-160+177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K]
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• 基于亚波长声学波导的集成声光调制器的研究进展

  任嘉欣;黄宏溢;万磊;黄继莹;陈会鹏;刘会龙;

  近年来，基于亚波长声学波导的集成声光调制器在光通信、量子信息处理和光计算等领域取得了显著进展。通过将声波和光波限制在亚波长尺度，声光相互作用的强度显著增强，从而实现了高调制效率和低功耗。在材料选择方面，铌酸锂（LiNbO_3）、蓝宝石（Al_2O_3）等因其优异的光学、声学性能以及与光波导的良好兼容性，被广泛应用于亚波长声学波导的设计中。铌酸锂凭借其高电光效应，成为集成声光调制器的理想材料；而蓝宝石则因其极高的热导率和机械强度，在高功率应用中表现出色。此外，非悬浮波导设计的提出成为该领域的一个重大突破。该设计能够有效降低波导的损耗，并提供更高的集成度。文中首先介绍了基于亚波长声学波导的集成声光调制器的基本原理，然后回顾了该领域近期的关键研究成果。最后，探讨了其在微波—光波转换和隔离器等方面的应用潜力，并对未来的研究趋势进行了展望。

  2025年02期 v.46;No.186 161-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 2190K]
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• Li-Si体系的高压晶体结构预测和性质的第一性原理

  倪洋;王晓梦;

  近年来，硅因其理论比容量约为石墨负极的10倍，作为锂离子电池负极材料受到广泛关注。本研究结合机器学习加速的晶体结构预测方法与第一性原理计算，在0～20 GPa压力范围内，系统研究了锂-硅二元体系。研究发现，该体系中存在两种热力学稳定和一种亚稳的富硅锂化合物，分别为Li_2Si_7(P6/mmm),Li Si_6(Cmmm）和LiSi_5(Pmmm）。电子能带结构计算表明，这些新预测的化合物均为金属。此外，本研究还对先前报道的具有Kagome构型的LiSi_3(P6/mmm）的结构进行了深入分析。该结构在0 GPa下表现出良好的动力学稳定性。进一步的电子-声子耦合计算表明，LiSi_3(P6/mmm）在0 GPa下的超导临界温度T_c约为14.5 K。本研究不仅丰富了高压下富硅锂化合物的结构多样性，也为其潜在的超导特性提供了理论依据，对相关实验研究具有重要的参考价值。

  2025年02期 v.46;No.186 170-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K]
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• 金属玻璃形成液体中液-液相变研究进展

  黄英群;黄永巍;周震亚;

  无序和非晶态系统是当前材料科学的重要研究领域，其中金属玻璃因其独特的结构和性能备受关注。金属玻璃在冷却过程中继承了液体的结构特征，其高温液体结构对玻璃转变及最终性能具有直接影响。因此，液态结构及其性质的研究一直是凝聚态物理和金属材料科学的热点问题。液-液相变是液态物质在特定条件下发生的一种重要相变现象。这种相变在非晶态和复杂液体体系中起着关键作用，不仅具有重要的基础科学价值，还在新材料开发和相变储能等领域展现出广阔的应用前景。本文从热力学和动力学两个基本视角出发，系统梳理了液-液相变的微观机制、研究方法及主要体系，并结合最新研究进展，对其未来发展方向进行了展望。

  2025年02期 v.46;No.186 178-188+196页 [查看摘要][在线阅读][下载 2364K]
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生态环境保护与绿色可持续发展专栏

• 模拟水环境中Fe²⁺浓度促进抗生素抗性基因的接合转移

  张佳佳;王锋光;张家坤;李虎;王铁成;

  聚焦模拟水环境中Fe~(2+)对RP4质粒介导的接合转移的影响及其作用机制，分析Fe~(2+)对供（受）体细胞氧化应激、膜通透性调控及ATP合成等反应过程的影响。结果表明，模拟水环境中，Fe~(2+)对大肠杆菌活性有抑制作用，且抑制程度与Fe~(2+)浓度相关，当ρ（Fe~(2+))=0.64 mg/L时，Fe~(2+)促使抗生素抗性基因ARGs(antibiotic resistance genes）的接合转移频率提升0.48倍，而高浓度Fe~(2+)则显著抑制该过程，并呈现出浓度依赖趋势。在ρ（Fe~(2+))=0.64 mg/L下，Fe~(2+)提高了细胞活性氧物种（reactive oxygen species,ROS）及相关酶的水平，增强了膜通透性，增加了细胞接触频率，促进了ATP合成，从而加速了ARGs的接合转移发生。研究揭示了水环境中Fe~(2+)在促进ARGs水平转移方面的规律和机制，可为ARGs的环境风险评估与防控研究提供理论支持。

  2025年02期 v.46;No.186 189-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K]
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• 天然水体中共存离子对重金属Pb²⁺在Al₂O₃上吸附行为的影响

  张玲;马进兰;李晓楠;王莹;

  以Al_2O_3为吸附剂，探讨体系p H值、共存离子及其浓度等对Pb~(2+)在Al_2O_3上吸附行为的影响。结果表明，向体系中加入Ca~(2+)后，Pb~(2+)在Al_2O_3上的吸附过程从单分子层吸附转变为多分子层吸附，且Pb~(2+)在Al_2O_3上的吸附量降低，Pb~(2+)的吸附受到抑制。Pb~(2+)在Al_2O_3上的吸附行为符合准二级动力学模型，属于化学吸附，且Ca~(2+)共存时，Al_2O_3吸附Pb~(2+)的过程符合Elovich模型。体系p H值增加对Pb~(2+)在Al_2O_3上的吸附起促进作用。在p H=7的Mg~(2+),Ca~(2+),Na~+共存体系中，当共存离子浓度（c）从0.2 mol/L增加到1.0 mol/L时，Pb~(2+)的吸附受到抑制，Al_2O_3对Pb~(2+)的吸附量逐渐降低，共存离子对Pb~(2+)吸附量的影响程度由大到小依次为Mg~(2+),Na~+,Ca~(2+)。而在NO _3~-,Cl~-共存体系中，随着共存离子浓度的增加，NO_3~-促进Pb~(2+)的吸附，而Cl~-抑制Pb~(2+)的吸附。Pb~(2+)在Al_2O_3上的吸附量大小，与共存离子浓度改变Al_2O_3与溶液界面的电位、共存离子与Pb~(2+)竞争吸附位点、共存离子改变Al_2O_3表面结构及共存离子与Al_2O_3的键合方式等有关。

  2025年02期 v.46;No.186 197-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K]
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• 南昌城市森林碳水通量及资源利用效率变化特征

  刘琳奇;李明;彭青;梁璇;杨滢;施光耀;庞丹波;罗坤水;

  在城市暖干化背景下，了解城市森林和大气之间的碳、水、热交换以及资源利用效率情况至关重要。基于江西南昌城市生态系统国家定位观测研究站（南昌植物园辅站）的监测资料，分析南昌植物园森林生态系统的碳源与碳汇、能量分配以及资源利用效率变化情况。结果表明，南昌植物园森林生态系统的净碳交换量、总初级生产力以及生态系统呼吸量，具有明显的季节性变化特征，净碳交换量的峰值出现在5月，总碳吸收量与呼吸释放量的峰值均出现在7月。南昌植物园森林生态系统具有较强的碳汇能力，观测期间生态系统总碳吸收量为1 933.32 g/（m~2·a），除去呼吸消耗后净碳吸收量为903.22 g/（m~2·a）。在非生长季，南昌植物园森林生态系统净辐射主要用于加热大气与植被的耗能，湍流通量以显热为主；而在生长季，能量主要用于生态系统的蒸散耗热，波文比平均值为0.28；在主要生长季（5—9月），碳利用效率与光能利用效率均维持较高水平，而水分利用效率在6—7月较高。研究结果为评估城市化进程对城市森林固碳释氧、降温增湿等生态系统服务功能的影响奠定了基础。

  2025年02期 v.46;No.186 204-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K]
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• 物理学前沿进展专栏

  <正>物理学作为一门基础学科，其研究对象涵盖了物质的运动规律和基本结构，与我们所处的自然环境和日常生活紧密相连。自古以来，物理学一直是人类探索自然奥秘的关键工具。近年来，随着人工智能、大数据、清洁能源、量子信息、脑科学、深海深空探测、集成电路等新兴技术的蓬勃发展，以及国家战略技术的不断强化，物理学的发展呈现出前所未有的广阔前景。专栏将重点关注光学与光子学、材料物理、理论物理以及物理学与机器学习的交叉领域，详细介绍这些领域的最新研究成果，重点推动机器学习在解决物理学关键科学问题和复杂系统建模中的广泛应用。同时，借助光与物质之间的相互作用，揭示光与多物理场耦合的新机制、新结构和新现象。此外，专栏还将聚焦新材料及其底层物理问题，推动新型功能材料在能源存储与转换、信息技术、国防与国家安全、先进制造技术等领域的创新应用，促进物理学在跨学科研究与技术创新中的发展与应用。

  2025年02期 v.46;No.186 92页 [查看摘要][在线阅读][下载 843K]
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• 关于宁夏大学学术期刊中英文网站开通运营的公告

  <正>为更好满足宁夏大学学术期刊高质量发展需求，使期刊逐步向专业化、集群化、数字化和国际化方向发展，以提升期刊国际影响力和话语权，学术期刊中心组织协同各方，搭建了新的中英文网站，并正式开通运营。学校四种学术期刊的新网址分别为：《宁夏大学学报（自然科学版中英文）》https：//nse.nxu.edu.cn。《宁夏大学学报（社会科学版）》https：//sse.nxu.edu.cn。《西北工程技术学报（中英文）》https：//net.nxu.edu.cn。《农业科学研究（中英文）》https：//jas.nxu.edu.cn。热忱欢迎大家登录各版中英文网站踊跃投稿。

  2025年02期 v.46;No.186 124页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K]
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• 生态环境保护与可持续发展专栏

  <正>生态环境保护与可持续发展是响应国家生态文明建设战略、推动宁夏区域高质量发展的现实需求，涵盖水土保持、污染防治、气候变化适应、生态恢复、生物多样性保护等多个关键领域。长期以来，宁夏面临着水资源短缺、土地沙漠化、土地退化以及空气污染等多重环境压力，生态环境保护形势十分严峻。随着“绿色发展”理念成为国家发展战略的核心，如何结合宁夏的实际情况，推动绿色产业与生态保护的深度融合，已成为宁夏在实现高质量发展过程中亟待破解的难题。专栏聚焦于水土保持、大气污染治理、绿色技术应用等领域的最新科研成果，旨在促进生态环境领域的理论创新与技术进步，为宁夏及其他生态脆弱地区的环境治理与可持续发展提供理论支持和技术路径。

  2025年02期 v.46;No.186 213页 [查看摘要][在线阅读][下载 843K]
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