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  往期阅览 · All Issues
基于改进最小二乘法的分子结构参数拟合与误差分析
Fitting and Error Analysis of Molecular Structure Parameters via Improved Least Squares Method
 
Open Access 浏览97
聂佳磊 Jialei Nie
摘要:针对传统最小二乘法拟合分子结构参数时鲁棒性弱、易受光谱异常数据干扰、多参数拟合精度低、残差误差累积的问题,本文提出融合自适应权重与迭代残差修正的改进最小二乘算法。该算法根据单次拟合残差动态分配样本权重,削弱噪声与异常数据影响,并通过迭代闭环校正参数,抑制各类误差累积。以有机小分子红外实测光谱数据开展对照实验,结果显示:相比传统算法,本文方法相关系数更高,均方根、平均绝对误差明显降低,在含噪实测数据下仍能精准标定键长、键角、振动频率等分子微观参数。该算法弥补了传统拟合方法在分子解析领域的缺陷,可为量子化学、分子光谱分析、有机分子设计等研究提供高稳定、高精度的数值拟合手段。
分子数学与物理2025年第1卷第1期第1-5页Journal of Molecular Mathematics and Physics2025Vol.1No.1pp.1-5
大学物理热学视角下高中物理热学板块研究
Research on the Thermology Section of High School Physics from the Perspective of Thermology of College Physics
 
Open Access 浏览96
许佳奕,郑洋昇 Jiayi Xu,Yangsheng Zheng
摘要:当前高中物理的热学部分,存在知识点讲得太简化,思考层面不够深入,和大学热学内容衔接不上等问题。针对这些问题,本文以大学热学的完整知识逻辑为参考角度,结合对比研究、实际调查和教学实践三种方法,从知识体系、数学工具、思考方式三个方面,分析了高中和大学热学在层次上的不同,也找出了高中热学教学里存在的认识局限和能力不足。研究发现,高中热学里没有重点讲理想模型的适用范围,统计物理的相关思路,还有过程量和状态量的根本区别。这些内容的弱化处理,是学生上大学后学不好热学的主要原因。根据这一结论,本文提出了分层次推进知识点学习,提前渗透相关思考方法的高中热学教学改进思路。还围绕“理想气体压强的微观解释”这一内容,开展了教学实践来验证思路的效果。结果显示,这种教学改进方式,能让学生更深入地理解热学知识点的根本含义,也能提高学生的科学推理能力和用微观角度解释现象的能力。
分子数学与物理2025年第1卷第1期第6-13页Journal of Molecular Mathematics and Physics2025Vol.1No.1pp.6-13
时空耦合分数阶非线性扩散模型的高精度数值求解及微观生物分子输运仿真
High-precision Numerical Solution of Spatiotemporally Coupled Fractional Nonlinear Diffusion Model and Simulation of Microscopic iomolecular Transport
 
Open Access 浏览93
聂佳磊 Jialei Nie
摘要:生物微尺度环境中,受大分子缠结、空间受限及介质黏弹性特性影响,生物分子输运过程呈现显著的反常扩散特征,传统整数阶扩散方程难以精准刻画其含记忆效应、非局部特性的动力学演化规律。针对这一问题,本文以生物分子输运为数理应用载体,构建一类含非线性源项的时间 -空间分数阶非线性扩散方程,依托Caputo分数阶微分算子与 Riemann-Liouville积分算子完成方程规范化建模。结合有限差分法与预估 -校正迭代思想,改进传统分数阶扩散方程数值离散格式,有效解决经典算法求解非线性项时精度不足、收敛速度较慢的问题。通过严格的数理推导,完成改进数值格式的稳定性、收敛性证明,并推导误差阶数的定量关系。基于构建的数值算法开展多组参数仿真实验,分析分数阶阶数、非线性系数对生物分子输运时空演化规律的影响。仿真结果表明,改进算法具备更高的计算精度与稳定性,可精准表征生物分子反常输运的动力学特性,为微尺度生物分子输运的数理建模与数值预测提供可靠的理论支撑。
分子数学与物理2025年第1卷第2期第1-5页Journal of Molecular Mathematics and Physics2025Vol.1No.2pp.1-5
柔性电子领域中分子物理机理与数理设计的应用进展综述
Review on the application progress of molecular physical mechanism and mathematical design in the field of flexible electronics
 
Open Access 浏览100
肖欣然 Xinran Xiao
摘要:柔性电子技术在可穿戴设备、生物医学监测及人机交互等场景中应用前景广阔,目前已受到广泛关注,不过该领域发展还碰到机械柔韧性与电学性能难以同步提升的问题。现有设计大多靠经验试错或单一尺度的参数优化,没对分子层面的物理机理做明确解释,材料在形变状态下的载流子输运行为、界面结合稳定性以及失效演化规律都还不清楚。本文从分子物理机理入手,系统梳理柔性电子器件中分子有序堆积、分子间相互作用、能级排列与电荷传输的内在联系,提出把数理建模与分子设计结合起来的分析框架。本文发现,柔性电子器件的宏观力学响应与微观电子性质之间,存在由分子构象变化和极化效应共同作用形成的复杂对应关系;器件弯折时性能下降,原因是分子链段滑移与界面应力集中造成的局部态密度改变,不是单纯的材料断裂。本文搭建了从分子构型优化到电路级应变分布评估的分层次设计路径,用连续介质理论与量子化学方法的结合,填补实验观测在时空分辨率上的缺陷。以上工作能为柔性电子器件提供更具物理依据的设计准则,推进该领域从经验驱动转向机理导向,对增强器件在复杂变形条件下的可靠性与寿命评估有积极参考价值。
分子数学与物理2025年第1卷第2期第6-11页Journal of Molecular Mathematics and Physics2025Vol.1No.2pp.6-11
分子数学、物理与电子信息学科的交叉演进与未来发展综述
Review on the cross evolution and future development of molecular mathematics, physics and electronic information
 
Open Access 浏览118
张明昭 Mingzhao Zhang
摘要:分子数学、物理与电子信息学科相互交叉融合,已形成分子结构表征、量子态调控、分子信息处理等多个层次的研究方向,只是目前各分支还在各自独立发展,概念体系、数学工具与物理解释之间没建立统一的对应关系,让跨学科成果难以整合。现有研究大多着眼于具体技术环节,没从方法论层面系统梳理三者的内在关联,尤其没能打通从分子尺度信息载体到电子信息功能实现的逻辑链条。出现这一问题,主要是因为各学科长期遵循不同的范式传统与研究目标,数学侧重形式结构,物理关注实在规律,电子信息强调功能实现,学科间术语壁垒比较大,交叉研究多依赖个案探索,缺少稳定的框架。为了缓解上述困境,本文以“分子尺度信息处理”作为统一方向,尝试把分子数学中的代数与拓扑方法、物理中的量子力学与统计力学描述以及电子信息学科中的信号与编码概念放进同一分析框架,从概念映射、理论对接与功能导向三个层面梳理交叉融合的内在逻辑。
分子数学与物理2025年第1卷第2期第12-17页Journal of Molecular Mathematics and Physics2025Vol.1No.2pp.12-17
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