研究硅和锗的电子结构。研究硅和锗的电子结构：可以揭示半导体材料的性质，为硅和锗的应用提供理论指导，研究硅和锗的局域密度泛函理论：通过对硅和锗的局域密度泛函理论的研究，可以提出更加准确的性质模型。硅和锗是一种半导体材料，具有重要的应用价值，第一性原理计算是研究半导体材料性质的基础理论，因此，硅和锗的第一性原理论文具有重要的研究价值。
一组研究人员利用一项突破性的新技术揭示了以前从未重视过的硅晶体的特性，并发现了关于亚原子粒子和长期以来理论上的第五种力的新信息。
美国国家标准与技术研究院的研究人员，领导的国际合作，使用一项开创性的新技术，揭示了硅晶体以前不为人知的特性。
这些特性是该技术的关键，并揭示了一个重要的亚原子关于粒子和长期理论第五自然力的新信息。
随后研究人员在《科学》杂志上报告了他们的发现。
测量过程
技术研究院的科学家们通过瞄准硅晶体中称为中子的亚原子粒子并以极高的灵敏度监测结果，他们获得了三个非凡的结果：20年来，第一次用一种独特的方法来测量关键的中子特性；还获得了硅晶体中热相关振动效应的最高精度测量的结果，以及超出标准物理理论的可能“第五力”的强度极限。
为了在原子尺度上获得有关晶体材料的信息，科学家通常将一束粒子（如X射线、电子或中子）对准晶体，通过晶体晶格状原子几何形状，以检测光束穿过晶体平面的光束的角度、强度和图案。.
这些信息对于表征微芯片组件和各种新型纳米材料的电子、机械和磁性特性至关重要，这些纳米材料将用于包括量子计算在内的下一代应用。
技术研究院高级项目科学家michaelhuber说：“现在对硅晶体结构的理解已经大大提高了。这种‘通用’基底或基础材料是一切的基础。这对于理解在量子效应影响限制了测量精度地点附近运行的组件的性质至关重要。
虽然我们现在知道的很多，但持续进步还需要更详细的知识。
中子特性
中子、原子和角度就像所有量子物体一样。中子具有点状粒子和波特性。
当中子穿过晶体时，它会形成驻波（就像弹拨的吉他弦一样）。驻波位于两个原子之间和一排或一排原子上方。这些原子被称为布拉格平面。
当两条路径的波相互结合，或者用物理学术语来说是“干涉”时，它们会产生一种称为pendellösung振荡的弱模式，这种模式提供了洞察中子在晶体中受力的能力。
Huber说：“想象一下两把相同的吉他，以相同的方式拨弦。当琴弦振动时，它们会让一根琴弦沿着有减速带的路走下去，也就是说，沿着晶格中间的原子平面向下走，驱使另一根弦在没有减速带的情况下沿相同长度向下驱动，这就好像是在晶格平面之间移动一样。通过比较两把吉他的声音，我们可以发现减速带的一些特征：它们有多大和有多光滑，以及它们有有趣的形状吗？”
位于马里兰州盖瑟斯堡的美国中子研究中心与来自日本、美国和加拿大的研究人员合作，发现对硅晶体结构的精确测量增加了四倍。
令人惊讶的结果是，科学家们用一种新方法来测量中子的电荷半径。其半径值的不确定性与使用其他方法获得的最准确结果相竞争。
顾名思义，中子是电中性的。但它们是由三个基本带电粒子组成的复合物体。这三种基本带电粒子称为夸克。它们的电气特性并不完全相同。因此，夸克的主要负电荷通常位于中子之外。而净正电荷则位于中心。
这两个浓度之间的距离是“电荷半径”的量纲，这对基础物理非常重要。但通过类似的实验测量，结果却大不相同。
新的pendellösung数据不受这些因素的影响，这些因素被认为是导致这些离散电荷的原因。在带电环境中测量pendellösung振荡提供了一种测量电荷半径的独特方法。
硅晶体
技术研究院的BenjaminHeacock说：“当中子在晶体中时，它完全在原子电云中。在那里，因为电荷之间的距离非常小，原子之间的电场非常大，大约1亿伏特每厘米。因此对于非常非常大的场，我们的技术对中子的行为非常敏感，就像球形束缚态一样，具有略微正的核心和略微负的外壳。”
振动和不确定性中子的另一个有价值的选择是X射线散射。但它的准确性受到热量引起的原子运动的限制。
热振动不断地改变晶面之间的距离，从而改变被测干涉图。科学家们使用中子振荡测量来测试X射线散射模型预测的值，发现一些模型严重低估了振动的幅度。这些结果为X射线和中子散射提供了有价值的补充信息。
Huber说，“中子几乎完全与原子核中心的质子和中子相互作用。X射线揭示了原子核之间电子的排列。这种补充知识加深了我们的理解。我们的测量如此敏感的一个原因是，中子穿透晶体比X射线深得多，因此测得的原子核组合要大得多。我们发现了证据表明原子核和电子可能不会像通常假设的那样剧烈振动。这改变了我们对硅原子如何在晶体格子内相互作用的理解。”
第五力量
究竟什么是自然界中的第五力量呢？
报道称宇宙中的物质可以被这些力量拉在一起或推开。而
决定这一切的事实是，它们似乎不能再被简化为粒子之间更基本的相互作用了。
多年来，有许多未经证实的观点声称自然界存在第五种基本力，但长期寻找暗物质的努力都以失败告终。为了填补粒子物理学标准模型无法解释的空白，科学家们更加努力寻找新的力量。
五标准力模型是一种被广泛接受的关于粒子和力在最小尺度上相互作用的理论。
但这是对自然规律的不完整解释。科学家怀疑宇宙中的事物比理论上所描述的要多。标准模型描述了自然界中的三种基本力：电磁力、强力和弱力。
每一种力量都是通过“载流子”的作用来运作的。例如，光子是电磁力的载体。但是当标准模型描述自然世界时，并没有考虑重力。此外，一些实验和理论表明可能存在第五种力。
希科克说，“一般来说，如果有一个力载体，其作用的长度尺度与其质量成反比，这意味着它只能影响有限范围内的其他粒子，但没有质量的光子可以无限地工作一个范围内。所以，如果我们能包括它的作用范围，我们就可以限制它的强度。”
科学家的研究成果将第五力的强度限制在纳米到10纳米之间，将第五力的搜索范围缩小了10倍。
研究人员已经计划将硅和锗用于更广泛的未来测量。他们预测，测量不确定度可能会降低五个因素，从而可以产生迄今为止最准确的中子电荷半径测量，并且可以进一步限制或发现第五力。
他们还计划进行低温版本的实验，这将有助于深入了解晶体原子在所谓的“量子基态”中的行为，这解释了量子物体永远不会完全静止，即使在温度接近于绝对零下也是如此。
研究光子晶体带隙有用途:1. 与纳米技术相结合，用于制造微米级的激光，硅基激光;2. 与量子点结合，使得原子和光子的相互作用影响材料的性质，从而达到减小光速、减小吸收等作用3. 光子晶体光纤应用随着社会的发展，显赫一时的半导体器件已经不能满足信息技术发展的需要，必须寻找信息传输速率更高，效率更高的新材料。普遍认为，光子技术将续写电子技术的辉煌，光子晶体将成为未来所依赖的新材料。4. 狄拉克锥在光子晶体中的实现
迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。光子晶体的出现使信息处理技术的全光子化和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。光子晶体近期在国际上的应用进一步深化，具体表现在：1. 与纳米技术相结合，用于制造微米级的激光，硅基激光；2. 与量子点结合，使得原子和光子的相互作用影响材料的性质，从而达到减小光速、减小吸收等作用3. 光子晶体光纤应用随着社会的发展，显赫一时的半导体器件已经不能满足信息技术发展的需要，必须寻找信息传输速率更高，效率更高的新材料。普遍认为，光子技术将续写电子技术的辉煌，光子晶体将成为未来所依赖的新材料。4. 狄拉克锥在光子晶体中的实现 光子晶体的理论研究始于上世纪80年代末期。虽然1987年Yablonovitch和John就提出了光子晶体的概念，但直到1989 年，Yablonovitch和Gmitter首次在实验上证实三维光子能带结构的存在，物理界才开始大举投入这方面的理论研究。由于光子晶体有类似电子晶体的结构，人们通常采用分析电子晶体的方法结构电磁理论来分析光子晶体的特性，并取得了和试验一致的结果。主要的方法有：平面波展开法（planewaveexpansionmethod简称：PWM）、传输矩阵法（transfermatrixmethod简称：TMN）、有限差分时域法（finitedifferencetimedomain简称：FDTD）和散射矩阵法（scatteringmatrixmethod简称：SMM）等。平面波展开法是比较常用的一种方法，它的基本思想是：将电磁场以平面波的形式展开，可以将麦克斯韦方程组化成一个本征方程，求解该方程的本征值便得到传播光子的本征频率。这种方法的不足之处是当光子晶体结构复杂或处理有缺陷的体系时，可能因为计算能力的限制而不能计算或者难以准确计算。而且如果介电常数不是常数而是随频率变化，就没有一个确定的本征方程形式，这种情况下根本无法求解。传输矩阵法是将磁场在实空间的格点位置展开，将麦克斯韦方程组化成传输矩阵形式，同样变成本征值求解问题。传输矩阵表示一层（面）格点的场强与紧邻的另一层（面）格点场强的关系，它假设在构成的空间中在同一个格点层（面）上有相同的态和相同的频率，这样可以利用麦克斯韦方程组将场从一个位置外推到整个晶体空间。这种方法对介电常数随频率变化我金属系统特别有效，而且由于传输矩阵小，矩阵元少，运算量小，同时在计算传输光谱时也是十分方便的。但是用该方法求解电磁场的分布较为麻烦，效率不是很高，因此对于光子晶体物理特性的理解没有太大的帮助。有限差分时域法是电磁场数值计算的经典方法之一。在这里将一个单位原跑划分成许多网状小格，列出网上每个结点的有限差分议程，利用布里渊区边界的周斯条件，同样将麦克斯韦方程组化成矩阵形式的特征方程，这个矩阵是准对角化的，其中只有少量的一些非零矩阵元，计算最小。但是由于有限差分时域法没有考虑晶格的具体形状，在遇到特殊形状晶格的光子晶体时，很难精确求解。散射矩阵法假定光子晶体由各向同性的介质组成，其中充满了各种开头和尺寸的没有重叠的光学散射中心。通过对所有的散射中心的散射场应用傅立叶－贝塞尔展开来求解亥姆霍兹方程，从而计算出在光子晶体中传输的场分布。应用这种方法对于求解场分布和传输光谱都是可行的，但是由于这种方法需要较长的运算时间，在有些情形下实际上是不可行的。实际理论分析中，还有很多其他的方法，如：有限元法、N阶法等。这些方法各有优缺点，在应用时要根据实际场合合理地选用。在光子晶体的研究中这些分析方法是十分重要的，由于光子晶体的制备非常困难，通常是先应用这些方法分析得出光子晶体的一些特性，再由试验来验证这些结论。 预言总是很难实现。但是，光子晶体电路和装置的未来看起来却是确信无疑的。五年之内，许多光子晶体的基本应用将会在市场上出现。在这些应用中，将会有高效光子晶体激光发射器和高亮度的发光二极管。而当每个家庭都连接到一个光纤网络的时候，与如今视顶盒类似的解码信号设备将使用光子晶体电路和装置而不是笨重的光纤和硅回路。在五到十年的范围内，我们应该制造出第一个光子晶体二极管和晶体管；在十到十五年里，我们能制造出第一个光子晶体逻辑电路并使之占有主要地位；在接下来的二十五年内，由光子晶体驱动的光子计算机应该可以制造出来。令人惊奇的是，合成蛋白石甚至可以在珠宝和艺术品市场上找到生存环境；并且光子晶体薄膜能贴在信用卡上作为防伪标志。如果我们的预言只是完全不可能实现的对未来的歪曲，我们希望大部分人会忘记我们曾经这样说过。然而，光子晶体的未来看起来还是充满光明的。
中国科大郭光灿院士团队在 光量子芯片研究 中取得重要进展。该团队任希锋研究组与中山大学董建文、浙江大学戴道锌等研究组合作，基于光子能谷霍尔效应，在能谷相关拓扑绝缘体芯片结构中实现了 量子干涉 。
相关成果以“编辑推荐文章 (Editors' Suggestion)”的形式6月11日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。
拓扑光子学 由于具有 鲁棒性 的能量输运性质，在 光子芯片 研究方向具有实用化的应用前景。
产生拓扑相变的关键在于通过破坏系统的时间反演对称性或空间反演对称性，以在能级简并点产生能隙，从而形成受拓扑保护的边界态。
对于空间反演对称性被破坏的系统，在拓扑数不同的区域组成的边界处，能支持能谷相关的方向性传播的边界态模式，即 光子能谷霍尔效应 。
具有不同亚晶格能量的周期排布的六角光子晶体结构可实现这样的能谷光子拓扑绝缘体，从而可用于构建更加紧凑的急剧弯折的光学线路，提高光子芯片的器件集成度和鲁棒性。
近年来 拓扑结构中鲁棒性的量子态传输 成为热门的研究方向，而 量子干涉 作为光量子信息过程的核心，尚未在拓扑保护光子晶体芯片中实现。
任希锋研究组与中山大学董建文课题组合作在硅光子晶体体系中设计并制备出了“鱼叉”形的拓扑分束器结构。
他们发现 六角晶格结构 的光子晶体中的电场相位涡旋方向依赖于不同拓扑陈数的晶格结构以及其所处的能带位置，可以构造出两种不同结构的拓扑边界。
基于能谷相关方向性传输的机理，设计并加工了拐角可达到120度的“鱼叉”形拓扑分束器，并在此结构上演示了高可见度的双光子干涉过程， 干涉可见度达到 。进一步通过级联两个拓扑分束器结构演示了 片上路径编码量子纠缠态 的产生。
该成果为拓扑光子学特别是能谷光子拓扑绝缘体结构应用于更加深入的量子信息处理过程提供了一个新的思路，审稿人一致认为这是一个有趣且重要的研究工作，并给出高度评价：“This is an interesting and important work (这是一个有趣而且重要的工作)”
“I find the results interesting, in particular, the implementation of the HOM effect in this device, which may have implications in high fidelity on-chip quantum information processing (这个结果非常有趣，特别的，器件中实现的HOM干涉过程可能对高保真片上量子信息处理起到重要作用)”。
中科院量子信息重点实验室任希锋教授、中山大学董建文教授为论文共同通讯作者，中科院量子信息重点实验室博士生陈阳和中山大学博士后何辛涛为论文共同第一作者，浙江大学戴道锌研究组参与工作。
该工作得到了 科技 部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。
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层错是晶体面序列上的不规则性。因此，晶体基态结构中的层错与过剩的能量有关，称为层错能(SFE)。
在此，来自美国俄亥俄州立大学的Maryam Ghazisaeidi等研究者，重新讨论了层错能(SFE)的意义和致密合金中晶格位错平衡解离的假设。相关论文以题为“Stacking fault energy in concentrated alloys”发表在Nature Communications上。
论文链接：
SFE测量了相对于另一个原子平面的剪切能量成本，因此，直接与晶体对变形的响应有关。根据Frank法则，在晶格位错分解为部分位错以降低弹性能的过程中，会产生层错。因此，层错区域的大小(部分位错之间的距离)，是由部分位错之间的排斥性弹性相互作用和它们之间产生层错的能量之间的平衡所决定的，即SFE。 在面心立方(fcc)晶体中，SFE和位错的解离宽度会影响位错的迁移率、交叉滑移的能力和孪晶的形成，所有这些因素都决定着晶体的力学行为。
通过合金化引入化学变化，进一步影响SFE，进而影响力学响应。在fcc晶体中，层错区域以部分位错为界，由两个具有六方致密排列(hcp)结构的原子平面组成。Suzuki等人研究表明，该区域溶质的平衡浓度可能与平均体积浓度不同。溶质向或从层错区偏析或耗尽，改变了SFE，进而影响位错行为。而这种现象，已在许多合金体系中广泛观察到。
随着合金的成分变得更加复杂，例如，在不锈钢或高温合金中，SFE的合金化效应，在决定相互竞争的变形机制中起着更加突出的作用。例如，钢中马氏体相变和机械孪生等二次变形模式的激活均与SFE直接相关。随着SFE的减小，变形机制由位错滑移向位错滑移和孪晶(孪生诱导塑性效应或TWIP效应)转变为位错滑移，γfcc转变为ϵhcp马氏体相变(相变诱导塑性效应或TRIP效应)。
高熵合金(HEAs)将成分的复杂性带到一个新的极端。HEAs是等浓度或接近等浓度的多组分合金，其中溶质和溶剂的概念不存在。在这种情况下，SFE很可能受到局部原子构型的影响，因为一些原子键比其他原子键更难打破。Smith等人观察了CoCrNiFeMn中层错宽度沿位错线的局部变化，证明了HEAs中局部效应的重要性。
但在这里，有两个基本问题急需解决：(1)SFE还能被认为是晶体特有的固有属性吗？(2)解离距离和位错迁移率仍然受SFE控制吗?
鉴于此，研究者使用NiCo系统模型进行了计算演示，该模型完全可混溶，可以检测一系列成分和温度。此外，hcp和fcc的有利度以及SFE的符号可以通过改变成分来调整。此外，该体系不容易形成SRO，因此，可以将这种效应从随机合金中仅由成分波动引起的效应中分离出来。
研究表明，SFE在纯金属中具有独特的价值。然而，在超过稀释极限的合金中，SFE值的分布取决于局部原子环境。通常，部分位错之间的平衡距离是由部分位错之间的排斥性弹性相互作用和SFE的唯一值之间的平衡决定的。这种假设被用来从金属和合金中位错分裂距离的实验测量来确定SFE，通常与计算预测相矛盾。研究者在模型NiCo合金中使用原子模拟，研究了在具有正、零和负平均SFE的成分范围内的位错解离过程，令人惊讶的是，在所有情况下，在低温下都能观察到稳定的、有限的分裂距离。然后，研究者计算了去相关应力，并检查了部分位错的力平衡，考虑了对SFE的局部影响，发现即使SFE分布的上界在某些情况下也不能满足力平衡。此外，研究者还证明了在浓固溶体中，位错与局部溶质环境相互作用产生的阻力，成为作用于部分位错的主要力。在这里，研究者证明了高溶质/位错相互作用的存在，而这在SFE的实验测量中是不容易测量且容易忽略的，从而使得SFE的实验值不可靠。（文：水生）
图1 等原子CrCoNi介质熵合金离解位错的表征。
图2 晶格位错离解过程中能量的示意图变化。
图3 NiCo随机合金中边缘位错的解离。
图4 解离过程中作用在肖克利部分位错上的力。
图5 NiCo随机合金有限温度fcc-hcp自由能与局部层错能的比较。
图6 NiCo随机合金中边缘位错的去相关过程。
图7 fcc Co中存在部分位错的Ni溶质相互作用能图。
图8 溶质/位错相互作用的估计。
图9 解离过程中作用在肖克利部分位错上的各种力的图解演示。
麻省理工学院的研究人员说，仅仅通过在一种特殊的液体中晃动就能产生能量的微小的碳纳米管，有朝一日可能成为微型机器人甚至更小设备的突破性动力源。 这种方法还可以为电化学提供一种新的和更有效的电力来源，从环境中获取能量来进行化学转换，从而减少对传统电力来源的依赖。
碳纳米管是微小的空心管，由碳原子的紧密晶格形成。它们已经被用于太阳能发电、更有效的计算机芯片、柔性电池等方面的进展，但麻省理工学院的团队着眼于这种碳纳米管本身的固有电性能。
研究人员发现，将碳纳米管部分涂抹在类似特氟隆的聚合物中，会在电子如何流经它的过程中产生不对称性：从管子的有涂层部分到无涂层部分。不过，要实际上让电子流出来需要将纳米管浸没在一种溶剂中，而这种溶剂会将其去除。
麻省理工学院化学工程系Carbon P. Dubbs教授和该项目的负责人Michael Strano解释说："这项技术很有吸引力，因为你所要做的就是让溶剂流过这些颗粒床。"当然，这种技术离小型发电站的实现还有一段距离。概念验证涉及研磨碳纳米管，以便它们可以形成一个单片：其中一面涂有聚合物。然后切出250微米x250微米的小片并将其浸入有机溶剂中。
"溶剂带走了电子，而系统试图通过移动电子来平衡，"斯特拉诺解释说。"里面没有复杂的电池化学成分。它只是一个粒子，你把它放入溶剂中，它会启动一个电场。"
每个粒子产生约伏的电压，但好处是规模大。将数百个粒子组合到一个小试管中，就形成了一个所谓的 "填料床"反应堆。事实证明，这能够为一个被称为酒精氧化的电化学过程产生足够的电力 - 将酒精转化为醛或酮，而由于外部电力需求，通常不会以这种方式进行。
反应器的未来应用可能包括更多这样的电化学电源，并有可能使用从环境中捕获的二氧化碳来制造最重要的聚合物涂层。Strano的实验室之前已经展示了碳纳米管线如何在逐步加热时产生电力。
不过，除此之外，研究人员表示，微型发电机的想法有更广泛的潜在应用。微型或甚至纳米级的机器人是一种可能性，在这种情况下，它们所处的环境的电力足以让它们运行。这样一来，就不需要传统意义上的机载电池了。
PCR技术是一种体外酶促合成、扩增特定DNA片段的方法。下面是我整理的关于pcr技术论文，希望你能从中得到感悟!
技术的研究进展
摘要 PCR技术是一种体外酶促合成、扩增特定DNA片段的方法。因其高强的特异性和灵敏度以及检测速度快、准确性好等优点，已被广泛地应用于水产、微生物检测等许多领域。该文从PCR技术的原理及应用方面进行了综述，并对其发展做出了展望。
关键词 PCR技术;研究进展;应用
中图分类号 Q819 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)10-0047-02
PCR(polymerase chain reaction，PCR)即聚合酶链式反应，它是一种体外酶促合成，扩增特定DNA片段的方法。1985年，美国Karray等学者首创了PCR技术，并由美国Cetus公司开发研制[1]。随着科学技术的发展和突破，PCR技术已在多个领域得到广泛地应用，如微生物检测、兽医学、水产养殖等方面。由于该技术具有较强的灵敏度、准确度和特异性，又能快速进行检测，因而其应用领域也在不断延伸[2-3]。随着PCR技术的不断发展，在常规PCR技术的基础上又衍生出了许多技术，如多重PCR(mutiplex PCR)技术[4]、实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR，FQ-PCR)技术[5]、单分子PCR技术[6]。
1 PCR技术原理
PCR技术是根据待扩增的已知DNA片段序列、人工合成与该DNA 2条链末端互补的2段寡核苷酸引物，在体外将待检DNA序列(模板)在酶促作用下进行扩增。PCR的整个技术过程经若干个循环组成，一个循环包括连续的3个步骤：第1步是高温条件下的DNA模板变性，即模板DNA在93~94 ℃的条件下变性解链;第2步是退火，即人工合成的2个寡核苷酸引物与模板DNA链3’端经降温至55 ℃退火;第3步是延伸，即在4种dNTP底物同时存在的情况下，借助TaqDNA聚合酶的作用，引物链将沿着5’-3’方向延伸与模板互补的新链[7]。经过这个循环后，合成了新链，可将其作为DNA模板继续反应，由此循环进行。循环进程中，扩增产物的量以指数级方式增加，一般单一拷贝的基因循环25~30次，DNA可扩增l00万~200万倍[1]。PCR反应的步骤很简单，但是具体的操作是复杂的，如退火温度的确定、延伸时间的长短以及循环数等。因此，不同的反应体系应该确定适当的反应条件，以避免假阴性或假阳性等情况的产生。
2 PCR技术的分类
在传统PCR技术的基础上，根据人们的需要以及各个领域的应用要求，又衍生出很多种类的PCR技术。新技术在各领域广泛应用并逐渐改进，为进一步的研究提供了基础。
实时荧光定量PCR技术
1996年，学者经过研究，在传统PCR技术的基础上，首创了实时荧光定量PCR技术，新技术已经应用至医学领域、分子生物学和其他基础研究领域。实时荧光定量PCR技术基于传统技术的优势，还具有实时性、准确性、无污染，实现了自动化操作和多重反应，是PCR技术研究史上从定性到定量的飞跃[8]。
荧光定量PCR技术最大的特点是能将荧光基团加入到PCR反应体系中，借助于荧光信号，累积实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析[9]。实时监测这一特点是常规PCR技术所不具有的，因为其对扩增反应不能进行随时的检测。常规PCR技术的扩增终产物需要在凝胶电泳等条件下才能进行，无法对起始模板进行准确的定量，而荧光定量PCR技术的反应进程可以根据荧光信号的变化做出准确的判断[10-11]。一个PCR循环反应结束之后，定量PCR仪可以收集1个荧光强度信号，荧光信号强度的变化可以反映产物量的变化情况，这样就可以得到1条荧光扩增曲线[12]。荧光信号在指数扩增阶段，PCR产物荧光信号的对数值与起始模板量之间存在线性对应关系，然后进行定量分析[13]。
多重PCR技术
多重PCR(mutiplex PCR)技术是PCR技术的一种，为同一管中加入多对特异性引物，与PCR管内的多个模板反应，在一个PCR管中同时检测多个目标DNA分子。多重PCR技术可以扩增一个物种的一个片段，也可以同时扩增多个物种的不同片段[14]。
在同一反应体系中，多重PCR技术进行多个位点的特异性扩增时，引物间的配对、引物间的竞争性扩增等会对扩增效果产生重要影响。一方面，如果能选择适宜的反应体系和反应条件，可极大地提高多重PCR的扩增效果[15]。主要包括退火温度、退火及延伸时间、PCR缓冲液成分、dNTP的用量、引物及模板的量等。另一方面，DNA的抽提质量也影响多重PCR扩增效率，如DNA抽提不干净或降解都将影响PCR扩增效果[16]。
单分子PCR技术(SM-PCR)
单分子PCR技术是在传统PCR技术的基础上发展的，基本循环过程相同，但在反应条件、模板数量、DNA 聚合酶选择、引物设计方面具有不同点。该技术是以少量或单个DNA分子为模板进行的PCR[17]。
单分子PCR技术反应中，DNA 模板浓度极低，这就要求模板有较高的质量。因为这是试验成败的决定性因素。在设计引物时，应该严格控制GC的含量和Tm值，同时尽量避免引物间存在可配对序列。在反应混合物模板数极低的情况下，若引物之间存在少量配对序列，扩增时极易形成二聚体，使反应无法进行，得不到所需要的产物[18]。由于单分子PCR技术反应的变性温度(96~98 ℃)大多比常规PCR技术(94 ℃)略高，因而对DNA 聚合酶热稳定性的要求也更加严格，需要有较好的热稳定性，以防止温度过高而使其失活。其变性时间(5~15 s)、退火时间及延伸时间也短于常规PCR技术[17]。
3 PCR技术的应用
PCR技术在水产上的应用
基因表达是检测某个基因在不同发育期或不同组织中的表达量变化，或受到某种试验处理过程中的影响而出现表达量变化的情况。有学者应用real-time PCR技术研究碳水化合物含量对翘嘴红鲴糖代谢酶G6Pase、GK以及PEPCK表达量的影响[19-21]，研究结果可为翘嘴红鲴饲料配方中的最合适糖含量提供理论依据。孙淑娜等[22]研究叶酸拮抗剂对斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2表达的影响，表明叶酸拮抗剂对早期胚胎的心脏发育影响较大，可导致斑马鱼心脏发育延迟及心脏形态异常，并下调斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2的表达，这可能是叶酸生物学活性受抑后导致心脏发育异常的机制之一。Sawyer et al[23]以斑马鱼的未受精卵、胚胎、仔鱼和成鱼为研究材料，采用实时荧光定量PCR技术，检测了P450aromA和P450aromB在不同组织的表达量，表明在各组织中均有2种基因的表达，但表达量显著不同，呈现组织特异性。
PCR技术在微生物检测上的应用
1990年，Bej et al[24]在利用多重PCR的方法检测了Leg-ionella类菌种和大肠类细菌，其结果是通过点对点方法固定的多聚dT尾捕捉探针和生物素标记的扩增DNA进行杂交来检测的。张志东等检测口蹄疫病毒(FMDV)持续性感染的带毒动物，表明实时荧光定量PCR技术具有快速检测、准确、客观等优势，较优于传统的检测方法[25-26]。Metzger-Boddien et al[27]对PCR-ELISA的方法进行了评价，结果显示，样品中沙门氏菌的检出率可以达到98%。
4 展望
传统PCR技术以及衍生出来的新型PCR技术自面世以来，已被广泛应用到生命科学的各个领域。随着技术方法的不断改进与完善，荧光定量PCR技术将会逐渐完善并广泛应用。多重PCR技术在食品病原微生物、非致病微生物及环境微生物检测中具有重要作用;未来的研究主要集中在去除食品抑制因子干扰、改进样品前处理技术等方面，其次是整合应用多重PCR与其他技术，必将在未来食品微生物检测中有非常好的应用前景。
5 参考文献
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[2] 唐永凯，俞菊华，徐跑，等.实时荧光定量PCR技术及其在水产上的应用[J].中国农学通报，2010(21)：422-426.
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是。物体受热会出现胀缩现象。其变化能力是以一定压力下，单位温度变化所导致的长度或体积量值的变化，即热膨胀系数表示。硅橡胶热膨胀系数是固定，硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。
由于硅在脱嵌锂过程中的体积膨胀收缩严重，限制了其在锂电行业的广泛应用，如何抑制硅负极的膨胀是现在整个锂电行业亟待攻克的难关，目前无法克服，只有尽可能有效抑制。一般采用合理调控硅碳比例及修饰硅基材料结构来抑制结构膨胀。
比如国际上有人最近证明了空心石墨烯能够在硅基电极中同时作为导电剂和膨胀抑制剂，空心石墨烯通过压扁石墨烯外壳周围的空隙吸收了锂化时硅的膨胀从而抑制体积膨胀。
铝碳化硅40%密度是。因为铝碳化硅（AlSiC）是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，40%密度是。具有高导热率（170～200W/mK）和可调的热膨胀系数（～×10-6/K）。所以铝碳化硅40%密度是。铝碳化硅又称碳化硅铝或铝碳硅，是电子元器件专用封装材料。
优点良好的耐磨性、缺点成本较高。铝基碳化硅刹车片的优点具有良好的制动性能，能够有效地减少刹车时间，有良好的耐磨性，能够抵抗高温和高湿度的环境，有良好的抗腐蚀性，能够有效地防止腐蚀，良好的耐热性，能够有效地抵抗高温，有良好的抗拉强度，能够抵抗拉伸力。缺点是成本较高，安装和维护较为复杂，对汽车的排放性能有一定影响。铝碳化硅全称为铝基碳化硅陶瓷颗粒增强复合材料，是金属和陶瓷的复合材料，兼具金属铝与碳化硅陶瓷优良性能。
铝基碳化硅体是一种金属基复合材料，由铝基体和碳化硅颗粒组成。具有高导热性，并且可以调整其热膨胀以匹配其他材料，例如硅和砷化镓芯片和各种陶瓷。