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Springer应用科学期刊十月编辑荐读

期刊:Microchimica ActaJournal of Scientific ComputationJournal of Optimization Theory and Applications

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本期编辑荐读栏目文章为大家带来Microchimica Acta期刊编辑推选的两篇文章,来自Sharif University of Technology大学的Dr. Amirmostafa Amirjani和 Dr. Erfan Rahbarimehr就用于光学传感的等离子体的结构功能化的相关文献进行了汇总,讨论目前该领域面临的挑战,并展望了未来的发展趋势。Majid Ebrahimi Warkiani团队利用微流控静态液滴阵列构建了一种单细胞的检测方法,结果表明该方法可以实现低成本,快速的单细胞分析。在计算科学方面,Dr. Hyung Ju Hwang的团队介绍了他们关于利用神经网络逼近偏微分方程的行波解的工作,并分析了一定条件下该方法在Keller-Segel方程、Allen-Cahn模型和Lotka-Volterra模型中的应用,该工作发表在Journal of Scientific ComputingJournal of Optimization Theory and Applications编辑推荐了两篇文章,分别为利用图像空间分析进行集优化的方法和应用,以及通过稳态热扩散以解决非理想分离相界面的两相优化的设计问题。




1.用于光学传感的等离子体纳米结构功能化的最新进展

DOI:10.1007/s00604-021-04714-3


摘要:本文综述了纳米结构的表面等离子共振化学传感器和生物传感器的应用进展。在对该领域进行介绍后,第一节的主题为纳米材料SPR传感的原理,主要关注使用贵金属纳米粒子(球体、立方体、三角板等)的方法。下一节介绍了等离子体纳米结构功能化的方法,包括利用(a)氨基酸和蛋白质,(b)寡核苷酸,(c)有机聚合物,(d)有机化合物进行功能化几个部分。整合了一些表格以概述大部分已出版发表的方法和材料。文章的最后总结了研究的当前现状,讨论目前领域面临的挑战,并展望了未来的发展趋势。本综述目的不在于对该领域的文献进行综合汇编,而是对等离子体纳米结构表面化学的最新进展进行系统性概述。旨在讨论了各种配体和受体在纳米粒子功能化的方面的能力以及它们的传感性能。

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2.一种易于操作的微流控静态液滴阵列单细胞分离和回收方法

DOI:10.1007/s00604-021-04897-9

摘要:在疾病管理中,十分需要对稀有细胞(例如循环肿瘤细胞(CTC)和循环胎儿细胞(CFC))的细胞异质性进行深入研究,但由于目前的技术限制,这一领域尚未得到完全探索。我们开发了一种几乎没有样品损失的利用静态液滴阵列(SDA)装置通过液体分割进行单细胞探测的检测方法。我们探索了SDA用于低样本输入分析的可能性,并对我们感兴趣的日常实验设备使用的细胞进行了下游分子分析。这种单细胞分离和回收方法成本低、速度快,为单稀有细胞检测面临的挑战提供了解决方案。整个过程耗时不到15分钟,易于制造并允许对纳升液滴中的细胞进行片上分析,回收所需液滴。为了验证该设备和方法的适用性,我们通过分离和回收单细胞并对其mRNA含量进行实时PCR检测来模拟CTC单细胞检测。

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3.基于神经网络的偏微分方程行波解

DOI:10.1007/s10915-021-01621-w

摘要:本文主要研究如何用人工神经网络逼近各种偏微分方程的行波解。当相应的波速事先未知时,用传统的数值方法很难得到行波解。我们提出了一种新的方法,通过神经网络和一个附加的自由参数来逼近行波解和未知波速。我们证明了在弱假设下,当Keller-Segel方程的相应的损失趋于零时,神经网络解收敛于解析解,自由参数精确地近似于波速。我们还在实验中证明,通过训练减少损失可确保更准确的逼近Keller-Segel方程、Allen-Cahn弛豫模型和Lotka-Volterra竞争模型的行波解和波速。


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4. 集优化的图像空间分析及其应用

DOI:10.1007/s10957-021-01939-3

摘要:本文考虑一类由Minkowski差分定义的偏序关系集优化问题。通过图像空间分析,我们建立了集优化问题、向量优化问题和与集优化问题的图像相关的具有向量准则的集合值优化问题之间的关系。此外,针对集合优化问题,提出了两个非线性正则弱分离函数。基于两个非线性正则弱分离函数,得到了集优化问题的鞍点最优充分条件、间隙函数和误差界。最后,我们探讨了所得结果在研究鲁棒多目标优化问题中的一些应用,并在不确定条件下最优路径问题和具有区间值的代价函数的多目标交通网络网络平衡问题中验证了所得结果的有效性。


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5.非理想界面形状优化:稳态热扩散

DOI:10.1007/s10957-021-01928-6

摘要:基于扩散方程,本工作致力对非理想分离相界面的两相优化设计问题,这意味着解是非连续性,而法向通量是连续的,并且与解的跳跃成比例。目标函数相对于界面位置的形状导数由伴随法计算。数值实验采用水平集方法和精确的重新网格化算法进行,以便在每次优化迭代中网格捕获界面。在优化设计或反问题中与理想界面进行了比较和讨论。


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