浅静脉清晰成像对于透析患者动静脉内瘘术前手术路径规划和术中引导手术治疗等具有重要作用，对临床疾病的诊断和治疗具有重要作用。目前临床上常用的血管成像方法能够清晰地实现血管的成像，但对静脉血管网的成像效果难以满足临床需求。笔者利用临床获批的荧光染料吲哚菁绿（ICG）开展了前臂血管的近红外二区（NIR-II）荧光成像，结合人工智能算法获得分辨率更高的血管NIR-IIb荧光图像，更准确地描绘浅表细小血管的直径。在此基础上，笔者继续结合Fluent流体仿真模拟方法，辅助医生在术前判断主干引流静脉，并在术中结扎中选择主干引流静脉进行保留，对大侧枝引流静脉进行结扎，提高患者肾透析血液通路手术的成功率。利用荧光血管造影技术结合模拟方法引导肾透析血液通路手术将桡动脉接入头静脉，手术的早期通畅率为100%（8/8），而接受常规手术的对照组的早期通畅率为73.33%（11/15）。本研究验证了NIR-II荧光血管造影技术的安全性和有效性，并在此基础上进一步验证了荧光成像结合人工智能算法在肾透析血液通路手术中潜在的应用价值。

苋菜红(Amaranth)作为一种人工合成食品添加剂, 常被添加于汽水、 山楂和糖果等当中, 但苋菜红是由煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成, 过量食用会导致基因突变甚至致癌, 严重危害身体健康。 因此, 对其检测至关重要。 表面增强拉曼光谱技术具有样品前处理简单、 分析速度快和准确性高等优点, 已在化学、 生物和医学领域越来越显示出巨大的潜能。 目前, 用拉曼光谱技术对苋菜红检测的理论与实验研究还未见报道。 而对拉曼光谱及表面增强理论机理的研究可以为在食品中检测及鉴定苋菜红提供可靠的科学依据。 所以利用密度泛函理论全面探究苋菜红的表面增强拉曼机理并与实验结果进行对比, 对食品中的苋菜红检测研究有很好的预测及指导意义。 一方面, 利用共聚焦显微拉曼光谱仪对苋菜红粉末进行拉曼光谱检测, 得到其拉曼光谱; 另一方面, 搭建苋菜红分子结构, 并基于密度泛函理论对分子结构进行优化处理, 从前线轨道、 静电势、 极化率及自然键轨道布局分析四个角度进行计算分析, 得出偶氮基团处(-N15N16-)是苋菜红分子与Ag原子配位的最佳位置。 在此基础上, 使用B3LYP/6-31++G(d, p))基组(C, H, O, N, S, Na)和B3LYP/Sdd基组(Ag)对苋菜红分子与1个Ag原子及3个Ag原子团簇的复合物(Amaranth-Ag1, Amaranth-Ag3)进行结构优化和表面增强拉曼光谱计算。 将苋菜红分子的实验与理论拉曼光谱进行比较, 发现二者吻合较好, 且在1 228, 1 329, 1 467和1 529 cm-1处苋菜红分子的拉曼活性很明显。 另外, 苋菜红与Ag的复合物有明显的拉曼增强效应, 增强效果随着Ag原子个数的增多而愈加明显, 不仅拉曼光谱的峰值个数有增多, 而且其对应光谱峰位强度也有增强。 进一步通过振动模式的归属, 得到鉴定和识别苋菜红的拉曼特征峰。 该研究为利用表面增强拉曼光谱技术检测食品中的苋菜红提供了一定的实验参考和理论依据。

乙二胺四乙酸二钠简称EDTA-2Na, 是一种含有羧基和氨基的螯合剂, 具有广泛的配位性能。 由于EDTA-2Na几乎能与所有的金属离子形成稳定的水溶性络合物, 其络合作用可以消除由金属离子引起的食品变浊、 变质、 变色及维生素C的氧化损失, 从而对食品起到护色、 稳定、 抗氧化和保鲜的作用, 因而作为一种护色剂、 品质改良剂和协同抗氧化剂, 常被广泛添加到食品当中。 但是, EDTA-2Na的过量或不当使用会危害人体健康, 甚至引起暂时性血压下降、 肾脏障碍等, 所以一种快速检测EDTA-2Na的方法的提出对于食品安全尤为重要。 相对于传统检测方法过程繁杂、 耗时耗力的特点, 太赫兹时域光谱技术及拉曼光谱技术对EDTA-2Na具有良好的指纹特性, 安全快速的检测优点使其具有较大的应用潜力。 目前, 用太赫兹光谱技术及拉曼光谱技术对EDTA-2Na检测的理论与实验研究还未见报道。 利用太赫兹时域光谱技术和拉曼光谱技术对EDTA-2Na结晶粉末进行检测研究, 获得了样品在0.2～2.6 THz范围的特征吸收及10～4 000 cm-1的拉曼散射谱; 基于密度泛函理论, 利用B3LYP/6-31G*基组优化并计算EDTA-2Na分子的振动频率, 对其太赫兹吸收峰和拉曼散射峰对应的振动模式进行了归属和解析。 结果表明, EDTA-2Na在0.88, 1.40, 1.73和2.32 THz; 在921, 963, 990, 1 081, 1 336, 1 428和1 614 cm-1处分别有明显的THz吸收峰和拉曼特征峰, 这些振动频率与实验结果吻合较好, 可以作为鉴定和检测的特征峰。 特别地, 对6.7～85.8 cm-1（0.2～2.6 THz）范围内的低频拉曼光谱和太赫兹光谱进行对比, 结合密度泛函理论对特征峰产生机理进行解析, 结果显示太赫兹光谱和低频拉曼光谱之间有很强的互补性和一致性, 可以作为光谱技术检测EDTA-2Na的有效互补手段, 结果可靠。 该研究为食品添加剂乙二胺四乙酸二钠的太赫兹光谱及拉曼光谱特征峰数据库的建立提供了实验参考, 也为利用密度泛函理论预测其光谱特征提供了理论依据。

为了实现性能优良的广视角液晶显示, 对基于负性液晶的边缘场切换模式(FFS)的穿透率、响应时间等性能参数进行了分析与优化。为了实现FFS模式高穿透率的显示, 对于影响穿透率的参数进行了仿真分析及优化选取。通过实验验证了仿真结果并且兼顾了相关参数对响应时间和穿透率的影响。相比于正性液晶的FFS模式, 参数优化使得穿透率提高了18%, 并且响应时间为26 ms, 和正性液晶相当。当其他条件相同, 像素区域的穿透率曲线面积最大时, 穿透率也是最大, 通过这种方法确定了负性液晶FFS模式的电极间距。此外, 响应时间取决于像素倾斜角与盒厚, 而与像素间距和电极的宽度距离比无关。

以Sr3N2、Eu2O3、AlN和Li3N为原料, 利用高压氮化烧结制备了系列高显色LED用红色荧光粉(Sr0.96,Eu0.04)LiAl3N4。通过XRD、SEM图像和激发发射光谱研究了不同Sr3N2用量、不同助熔剂对荧光粉颗粒和发光性能的影响。XRD及XRD Rietveld精修结果表明, 1.3倍Sr3N2原料所得的粉体具有更纯的晶相, 此时发光强度达到最大。研究了分别以氯化物和氟化物作为助熔剂对烧结粉体发光效果以及颗粒形貌的影响, 结果表明LiCl和NH4F的助熔效果较好。将LiCl和NH4F作为组合助剂, 研究了不同组合比例对荧光粉发光性能的影响, 实验确定组合比例为1∶1时可得到颗粒分散性较好的窄谱带红光荧光粉, 发光强度比未使用助熔剂时提高了近4倍。红色荧光粉(Sr0.96,Eu0.04)LiAl3N4粉体与GAG535绿粉组合进行4 000 K白光封装测试, 结果表明该器件具有较高的发光效率, 显色指数Ra高达91.9, 适用于高显色指数的封装方案。

以Sr6Ca4(PO4)6F2为基质、Eu2+/Mn2+为掺杂离子、H3BO3为助剂, 利用固相法制备了系列发光材料。由X射线衍射图可知, 材料的相是单一的。利用Mn2+离子的浓度猝灭效应以及Eu2+-Mn2+能量传递过程中存在的“瓶颈效应”和“反瓶颈效应”解释了Sr6Ca4(PO4)F2∶Eu2+,Mn2+量子效率降低的原因。通过添加助剂H3BO3及调控阳离子的方式有效地提高了Sr6Ca4(PO4)F2∶Eu2+,Mn2+的量子效率, 采用精修手段分析了发光中心所处晶体场环境的变化情况, 并解释了两种调控过程中Eu2+和Mn2+发射强度变化的原因。

β-胡萝卜素广泛存在于植物体中, 是典型的线性多稀分子, 具有重要的生物功能。 由于β-胡萝卜素是碳碳单、 双键（C—C, CC）交替的短链共轭多稀分子, 含有大量离域的π电子, 具有重要的光电特性。 根据Andreas等对拉曼散射强度的研究, 当激发光波长落在分子的电子吸收带时, 会产生共振拉曼效应, 能使拉曼光谱强度提高106倍。 利用共振拉曼光谱技术, 测量了β胡萝卜素分子及胡萝卜、 青萝卜、 白萝卜肉质直根不同部位其拉曼光谱, 发现含β-胡萝卜素较高的胡萝卜的拉曼光谱与β-胡萝卜素的吻合很好。 Gellerman等研究表明, 样品浓度与拉曼峰强成正比关系, 从拉曼光谱中容易发现三种萝卜的光谱强度纵向根头到主根及横向表皮到根芯逐渐降低, 且青萝卜和白萝卜拉曼光谱强度都很低, 并在碳碳单键的振动峰处发生峰劈裂。 分别计算了碳碳单键和碳碳双键与碳氢键拉曼强度比, 三种萝卜的ICC/IC—H随着测量部位（横向和纵向）的不同变化幅度接近: 胡萝卜的表皮和根芯纵向的变化率分别为A1=0.213 3和A2=0.215 9, 青萝卜表皮外和里的变化率分别为B1=0.219 1和B2=0.211 4, 白萝卜表皮外和里分别为D1=0.223 9和D2=0.224 1; 而对于IC—C/IC—H随着测量部位不同其变化率相差很大: 胡萝卜的变化率a1=0.212 1和a2=0.232 4, 青萝卜的变化率b1=0.263 5和b2=0.268 7, 白萝卜的变化率d1=0.369 0和d2=0.304 9。 对比发现三种萝卜的碳碳单键与碳氢键振动强度比随着测量部位的不同变化幅度相差很大, 而从碳碳双键与碳氢键振动强度比发现三种萝卜中不同部位的β胡萝卜含量有相似的分布。 这是由于青萝卜和白萝卜中β-胡萝卜素的含量少, 随着测量部位的不同C—C伸缩振动峰发生峰劈裂, 即在1 130和1 156 cm-1处出现两个振动峰, 经过计算和分析这两个峰都属于碳碳单键的伸缩振动峰, 且随着β-胡萝卜素含量的减少C—C整体的强度降低, 劈裂的新峰峰强度却有增加的趋势, 这使得原峰位的峰强度大幅度降低, 这与计算IC—C/IC—H的结果一致, 不同品种的萝卜中β-胡萝卜素含量随测量部位的不同变化幅度截然不同。 因此, 当样品中β-胡萝卜含量较少时, 利用CC振动峰峰强度同时分析样品不同部位的β-胡萝卜素含量分布变化会更准确。 同时, 研究和了解萝卜中不同部位β-胡萝卜素的含量为日常消费和膳食营养提供了很好的理论依据。