Меню Закрыть

1J fe: Двигатель Тойота Краун | Обзор ремонт характеристики масло

Содержание

Отзыв владельца автомобиля Toyota Mark II 2000 года ( VIII (X100) ): 2.0 MT (160 л.с.)

Бытует мнение, что все Марки с 2-х литровым двигателем это «овощь», но так думают лишь

недалекие люди, не владеющие информацией, не в теме, одним словом.

Так как такие Марки действительно выпускались с движком 1G-FE — 2.0 л 6 цилиндров, до сентября 1998 года (без VVT-i) и имели мощность всего 140 л.с.

Однако в 1998г  был произведен рестайлинг, коснувшийся не только фар, задних фонарей и переднего бампера, но также бензиновых двигателей, в них была применена технология изменения фаз газораспределения VVT-i и модернизирована ГБЦ, эта технология получила название BEAMS а мощность двигателя выросла до 160л.с. и уж эти мощные и резвые автомобили никак нельзя назвать «овощами».

Мне наконец повезло, после месяца проведенного в интернет аукционе HAA Osaka Япония 20.08.2005г моя ставка выиграла и я стал обладателем такого послерестайлинговова Марка образца 2000г. в 100 кузове с двигателем 1G-FE (BEAMS) — 2.0 л. 6 цилиндров, 160 л.с. с оценкой 4,5. В доставке на мою долю выпал сильнейший тихоокеанский шторм который потопил несколько японских и наших рыболовных шхун, забастовка владивостокских таможенников на неделю прервавших работу, в итоге месяц задержки. Растаможили, поставили на сетку пригнали Владивосток-Москва, Москва-СПб своим ходом. 

Машинка пришла практически в идеальном состоянии, те несколько царапин по лаку, которые были указаны в аукционной карте я так и не нашел. Работы двигателя не слышно даже если стоять рядом с машиной. В салоне запах нового авто. Я в полном восторге. Сразу были заменены все жидкости – масло в двигателе, коробке передач, антифриз, тормозуха, все кроме заднего моста.

Дальше только восторг и наслаждение, машина очень мягкая, очень-очень мягкая, шумоизоляция такая, что в салоне можно слушать классическую музыку, аудиосистема на уровне. За 5 лет (при условии два раза в год полного техосмотра) менялась только расходка – тормозные колодки, масло, фильтры, свечи, т.к. не возникло необходимости в замене ни одной запчасти. Через 5 лет наши дороги дали о себе знать, да и время подошло, были произведены замены передних нижних шаровых опор, грм с роликами и натяжителями, сервисные ремни, правый задний ступичный подшипник, рулевые тяги, все сайлентблоки, передние тормозные диски, передние стойки. Проверил кондиционер, удивительно, но дозаправки не требует, работает идеально. Великолепный электропакет, все стекла с электроподъемниками, боковые зеркала с электроприводом, сиденье водителя с электроприводом, регулируется по высоте и поддувает в поясницу, очень комфортный передний и задний подлокотник, регулируемый руль, да, корбка автомат двухрежимная  имеет режим спорт и снег(зимой сильно выручает). Диски штатные штамповка 195х65х15, дорогу держит хорошо, зимой конечно же только шипы, ни о какой липучке (всесезонке) и речи быть не может.

За 7 лет отъездил немного, чуть больше ста тысяч, все по городу с работы на работу, никаких дальних поездок не было. Запчасти тема беспроблемная, они относительно недорогие и большая часть есть в наличии, тех что нет ждать не более 3-5 дней. Спецов по Маркам в плане ремонта в нашем городе тоже хватает. Расход топлива оценивал только в наших городских пробках, не превышает 14л. на 95 бензине, пробовал лить 92 не понравилось, приемистость падает, начинает тупить.

Ради приличия, а то только хвалебные отзывы, и объективности сижу думаю что же написать о недостатках, не могу ничего придумать. Да, шаровые меняю раз в год, ну так об этом все знают, пожалуй больше ничего.

Как резюме – очень комфортная машина, бизнес класс, надёжная и недорогая в содержании, высокая очень хорошая маневренность, небольшой угол разворота, крепкий корпус, не сильно подвержен коррозии.

FE — двигатель Тойота: характеристики ДВС, минусы, замена масла

Автор Михаил На чтение 6 мин Опубликовано Обновлено

Японский двигатель Тойота 4.5 1FZ-FE устанавливали на продаваемые в нашей стране Lexus LX и Land Cruiser.

Японский концерн выпускал этот мотор семнадцать лет с минимальными изменениями, если не считать что в 1998 году устаревший трамблёр сменился катушками зажигания. Для развивающихся стран выпускали карбюраторный вариант мотора с индексом 1FZ-F.

Мотор Тойота 4.5 1FZ-FE

Характеристики двигателя 1FZ-FE

Мотор 1FZ-FE живуч. Несмотря на то, что производство давно прекратилось, автомобили, оснащённые им, до сих пор встречаются на наших дорогах.

Технические характеристики:

  • годы выпуска: 1992-2009;
  • точный объём : 4446 куб.см;
  • мощность (л.с.): 212 л.с. при 4400 об. /мин;
  • крутящий момент (Н/м): 373 Н/м при 3200 об./мин;
  • степень сжатия: 9,0;
  • периодичность замены смазки: 7-10 тыс. км;
  • допустимый расход масла: до 1 л на 1000 км;
  • объём масла в двигателе: 7,4 л;
  • экологический класс: нет данных;
  • используемое топливо: АИ 92;
  • питание: инжектор;
  • блок цилиндров из чугуна;
  • количество цилиндров: 6;
  • количество клапанов на цилиндр: 4;
  • ход поршня: 95 мм;
  • диаметр цилиндра: 100 мм;
  • ГРМ – цепь;
  • примерный ресурс: больше 400 тыс. км.

ГРМ 1FZ-FE

Расход топлива

Автомобиль Ленд Крузер 100 4.5 с 5МКПП и полным приводом лёгким назвать никак нельзя, поэтому потребление бензина у него соответствующее.

Расход топлива машины, оснащённой мотором 4.5 1FZ-FE:

  • город: 22,4 л/100 км;
  • трасса: 13,3 л/100 км.
Ленд Крузер 100

Технические особенности двигателя 1FZ-FE

Самым объёмным в линейке шестицилиндровых двигателей компании Тойота стал 1ФЗ. Разработанный для Ленд Крузера, этот мотор превосходил конкурентов надёжностью.

Предыдущая модификация 1FZ-F имела в арсенале карбюратор, это обеспечивало простоту, надёжность конструкции. Рестайлинговый двигатель FZ-FE оснастили впрыском топлива, а так же изменили впускной и выпускной коллекторы, увеличили степень сжатия. Эти нововведения положительно повлияли на динамику автомобиля.

Карбюраторный мотор 1FZ-F

Блок цилиндров чугунный, поэтому 1ФЗ-ФЕ весит немалые 265 кг. Лишний вес добавляют все детали, изготовленные в расчёте на многолетний срок эксплуатации. Объёмный двигатель отличается аппетитом до 25 л на 100 км пути, но этот показатель не выше, чем у конкурентов.

Да о какой экономичности можно рассуждать, если мотор изначально создавался для тяжёлого внедорожника. Гидрокомпенсаторов нет, поэтому время от времени необходимо проверять зазоры клапанов. Масло расходуется тоже в больших количествах, в моторах с большим пробегом порой приходится через каждую тысячу километров доливать до одного литра смазки.

Блок цилиндров 1ФЗ-ФЕ

Обслуживание

В обслуживании двигатель Тойота 4.5 1FZ-FE неприхотлив, но всё же обеспечить больший ресурс может вовремя проведённое ТО.

  1. Масло следует менять через 7-10 тыс. км. Вязкость от 5w-30 до 15w-50, этот параметр следует подбирать, руководствуясь климатическими условиями, слишком текучую смазку заливать не рекомендуется.
  2. Замена воздушного фильтра зависит от того по каким дорогам автомобиль чаще ездит и составляет от 7 до 15 тыс. км.

    Фильтр воздушный. Оригинал

  3. Гидрокомпенсаторов в Тойоте не предусмотрено, поэтому придётся проводить операцию регулировки клапанов через каждые 40-50 тысяч пробега. Зазоры меряют на холодном моторе:
    • на впуске от 0,15 до 0,25 мм;
    • на выпуске от 0,25 до 0,35 мм.

    Регулировка клапанов осуществляется по допускам зазоров

  4. Свечи меняются каждые 30 тыс. км пробега, срок их работы может сократить плохое топливо, сбои в системе зажигания.
  5. Цепь ГРМ у некоторых владельцев доживает до 400 тысяч, но лучше позаботиться об этом раньше.

Недостатки и слабые места 1FZ-FE

Чтобы найти слабые места этого мотора надо сильно постараться. При сбое в системе газораспределения клапана не гнёт, благодаря проточкам на поршнях, привод ГРМ цепной надёжный. Двигатель 1ФЗ создан прочным и долговечным.

Поршень 1FZ-FE

Чугунный блок цилиндров практически не деформируется от перегрева. Поршневая группа может служить 400 тыс., а после капремонта её ресурс продлевается настолько же. Сальники текут редко, да и проблемы с вентиляцией картера отсутствуют.

Тойота разработала простой ремонтопригодный мотор. Однако, есть минусы. Их всего два – большой расход топлива и относительно большой расход масла.

Отзывы

Уважаемые Читатели на нашем сайте пока нет отзывов двигателе Тойота 1FZ-FE. Если Вы хотите поделиться своим опытом, мнением, то оставляйте их в виде комментариев в любой форме.

Спасибо.

Тюнинг

Тойоты тех лет активно используют во внедорожных соревнованиях. Спортсмены, любители тяжёлого бездорожья нередко увеличивают мощность двигателя. Тюнинг можно осуществить двумя способами:

  1. Фирма TRD выпускает для Тойоты кит-комплект. Можно установить компрессор или турбонаддув. Это позволяет снять с двигателя до 300 л.с. Но при этом необходимо поставить радиатор большего размера, иначе система будет греться.

    Компрессор Eaton M90

  2. Во втором случае растачивают цилиндры до пяти литров, ставят усиленный коленвал. При этом можно добиться мощности до 350 л.с. Однако этот метод дорогой и сложный.

При объединении двух способов форсировки можно добиться от 1FZ-FE мощности 400-450 лошадей.

На какие автомобили устанавливался

Toyota Land Cruiser J70

Изначально двигатель Тойота 4.5 1FZ-FE проектировали для Тойота Ленд Крузер, но потом этим агрегатом обзавёлся премиальный Лексус.

  • Toyota Land Cruiser J70 1992 – 2009 г.;
  • Toyota Land Cruiser J80 1992 – 2006 г.;
  • Toyota Land Cruiser J100 1998 – 2007 г.;
  • Lexus LX 450 J80 1995 – 2007 г.
Lexus LX 450 J80

Заключение

В мировую автомобильную историю двигатель 1FZ-FE вошёл благодаря надёжности и неприхотливости. Ресурс его гораздо больше, чем у современников. Остаётся надеяться, что такие моторы не уйдут в прошлое.

Видео

1UR-FE 4.6 MPI V8 32v Dual VVTi

 
Добрый день, сегодня в обзоре мы рассмотрим легендарный

восьмицилиндровый бензиновый V-образный двигатель Toyota объемом 4.6 литра серии 1UR-FE с Dual VVTi на 32 клапана мощностью 296-347 л.с с системой впрыска топлива MPI и расскажем о технических характеристиках, реальном ресурсе, надежности, отзывах автовладельцев, отличительных особенностях, распространенных проблемах (неполадках и неисправностях), экономичности, интервалах обслуживания японского силового агрегата. Кроме того, из статьи мы узнаем, какой практичностью обладает тойотовский бензомотор в процессе использования, а также, какими плюсами и минусами славится 4.6-литровый двс, входящий в линейку агрегатов «UR-серия«, которым
более 15 лет
компонуют наиболее распространенные модели рамных внедорожников азиатского автоконцерна (Тойота Ленд Крузер, Тойота Тундра, Тойота Секвойя и Лексус GX 460, Лексус LS 460, Лексус GS 460).
 Международная премьера 32х клапанной бензиновой силовой установки заводской серии 1UR-FE объемом 4.6 литра, созданной японскими инженерами с нуля, официально состоялась в мае 2006 года на автомобильном салоне в Нью-Йорке (США), где мотор позиционировался, как титульный двигатель, предназначенный для самых мощных версий рамных джипов и пикапов. Сборка мощного японского 4.6-ти литрового аппарата налажена с 2006 года и по сегодняшний день осуществляется на двух главных сборочных конвейерах японского концерна
Toyota
, в США и Японии.

Для справки отметим, что атмосферная модификация силового агрегата Тойота с серийным номером 1УР-ФЕ объемом 4608 кубических сантиметров с системой фазорегуляции Дуал ВВТи является штатной для многих моделей автомобилей, то есть ставится по умолчанию на такие модели, как Toyota Land Cruiser в кузове J200, Toyota Thundra в кузове XK50, Toyota Sequoia в кузове XK60 и Lexus GX 460 в кузове J150, Lexus LS 460 в кузове XF40, Lexus GS 460 в кузове S190.

В семейство моторов

UR-Series входят также: 4.6 1UR-FSE5.0 2UR-GSE5.0 2UR-FSE5.7 3UR-FE.
{banner_adsensetext}
Какой конструкцией и строением характеризуется двигатель Toyota 4.6 1UR-FE 32v?Бензиновый 8-ми цилиндровый двс марки Тойота объемом 4.6 литра серии 1UR-FE на 32 клапана славится типовой конструкцией, которая свойственна для многих аналогичных Vобразных силовых агрегатов японского моторостроения середины 2000-х годов. Данный двигатель, разработанный специалистами компании Тойота, рассчитан только на продольное расположение в моторном отсеке транспортного средства. Для справки заметим, что на сегодняшний день на рынке реализуется только одна версия рассматриваемой силовой установки, оснащаемая электронной системой фазорегуляции газораспределения 
Dual VVTi 
(фазорегуляторы располагается на впускном и выпускном валах).

Тойотовский 8ми цилиндровый 4.6-литровый бензомотор на 32 клапана построен на базе V-образного алюминиевого блока цилиндров в формате V8 и оснащается усиленной открытой рубашкой охлаждения. Кроме того, голова блока цилиндров имеет верхнее расположение распредвалов и изготавливается из облегчённого алюминия, который рассчитан на высокие рабочие температуры. ГБЦ компонуется
32
мя клапанами (по 4 клапана на каждый цилиндр) с гидрокомпенсаторами, автоматически регулирующие тепловые зазоры клапанов.
 На сегодняшний день на рынке реализуется одна единственная модификация обозреваемого японского мотора, которая оснащается электронной системой фаз газораспределения с двумя фазорегуляторами, устанавливаемые на впускном и выпускном валах — Dual VVTi. В свою очередь механизм газораспределения бензинового двигателя 1УР-ФЕ 4.6 32v компонуется традиционной двухрядной цепью ГРМ, которая по мнению завода-изготовителя имеет ресурс 450-500 тысяч километров пробега до полного обновления.

{banner_reczagyand}
Основные технические характеристики бензинового мотора Toyota серии 1UR-FE 4.6 32v


Какой расход топлива (в городе, на трассе, в смешанном режиме) имеет двс серии 4.6 1UR-FE 32v  Сведения в таблице ниже приведены на рамный внедорожник модели Lexus GX460 в кузове XF40 2011 года выпуска, оснащенный автоматической коробкой переключения передач.


На какие модели Toyota/Lexus (индекс кузова и годы выпуска) устанавливается мотор 1UR-FE 4.6?







Какими плюсами и минусами по отзывам владельцев обладает агрегат 1U

R-FE 4.6 на 32 клапана? 

Какими распространёнными проблемами и неполадками обладает мотор Toyota серии 1UR-FE 4.6?
Ниже в материале мы привели наиболее распространенные хронические болячки и неисправности тойотовского атмосферного двигателя объемом 4.6 литра заводской серии 1УР-ФЕ с топливной системой распределенного впрыска MPI, которые на систематичной основе могут возникать при эксплуатации у японского мотора. Список частых проблем рассматриваемого 8ми цилиндрового силового агрегата был составлен на основе большого количества
отзывов 
автовладельцев и мнений автоспециалистов, которые находятся в свободном доступе на специализированных автомобильных порталах (Драйв и Дром). Для справки заметим, что в принципе на сегодня можно уверенно сказать — бензомотор серии 1UR-FE объемом 4.литра является предельно выносливым и надежным современным аппаратом, который при систематичном техническом обслуживании просто не способен ломаться в процессе эксплуатации до 500 тысяч километров пробега.

1Повышенный расход масла
Определенная доля владельцев нередко сталкивается с умеренным масложором после 100 тысяч километров пробега. Основной причиной жора масла считается конструктивная особенность цилиндро-поршневой группы. Снизить масложор можно при помощи замены моторного масла, которое рекомендуется заводом-изготовителем на стороннее с подходящими допусками.

2Течи водяной помпы
Также в этом двигателе имеет свойство течь водяная помпа системы газораспределения. Как правило, проблемы с помой начинаются после 90-100 тысяч километров пробега. Проблема легко решается по гарантии заменой недоработанного компонента на сторонний, доработанный.

3. Ослабление цепи газораспределения
Также случаются случаи преждевременного ослабления приводной цепи ГРМ из-за выхода из строя гидронатяжителя. Зачастую подобные проблемы случаются после 100 тысяч килмоетров пробега.

4. Гарантийная замена клапанных пружин
В середине 2010 года была большая отзывная компания по гарантийному обновлению клапанных пружин, которые имели свойство зависать в одном положении. После гарантийной доработки, подобные неполадки у автовладельцев больше не появлялись.

5. Сбои в работа системы ETCS-i
Также нередки случаи сбоев в работе системы электронной дроссельной заслонки ETCS-i, которые зачастую появляются из-за образования чрезмерного нагара, вызванного использованием некачественного топлива или моторного масла. Проблема решается прочисткой системы специальной автохимией.

6. Залегание поршневых колец
Также достаточно часто в рассматриваемом моторе после 90 тысяч километров пробега имеют свойство залегать поршневые кольца. Как правило, это связано с частым использованием автомобиля в плотном городском потоке.

Регламентное техническое обслуживание силового агрегата Toyota серии 1UR-FE 4.6 32v

Какие существуют конструктивно аналогичные моторы, схожие по строению с Toyota 1UR-FE 4.6 32v?

Видео: «Установка ГБО на Toyota Land Cruiser с двигателем 1UR-FE 4.6 V8 Dual VVTi»
В завершении добавим, что ресурс легендарного 8-ми цилиндрового бензинового атмосферного двигателя японского автоконцерна Toyota серии 1UR-FE MPI объемом 4.6 литра на 32 клапана с механизмом фазорегуляции Dual VVTi, исходя из официального пресс-релиза производителя находится в пределах 450-500 тысяч километров пробега до возникновения первых критичных неполадок. В реальности же, при периодическом регламентом обслуживании легендарного японца владельцем, его срок службы нередко составляет 650-800 тысяч километров пробега до капиталки и даже более.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ. ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШИ НОВОСТИ. ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.

Независимая оценочная компания

Наличие объектов недвижимости предполагает выбор вариантов ее использования. Для того, что бы обеспечить выгодную эффективность инвестиций в нее, необходимо провести грамотную оценку. В этом случае стоит обратиться к помощи профессионалов.

«Независимая оценочная компания» специализируется на оценке коммерческой недвижимости, арендных ставок, инвестиционных проектов и земли.

Большой опыт работы позволяет нам с уверенностью заявлять: оценка недвижимости на сегодняшний день является одним из самых востребованных видов оценки. Клиенты обращаются в нашу компанию в следующих случаях:

онлайн оценка квартиры в Москве и Владимире

оценка автомобиля для наследства

оценка доли в квартире

оценка квартиры в Москве и Владимире

оценка квартиры в подмосковье

оценка наследства

оценка недвижимости для суда

оценка после ущерба

оценка ущерба от залива

оценка ущерба от пожара

Экспертами компании успешно реализовано больше количество проектов  различного уровня сложности.

Мы можем оценить недвижимость для любых целей!

Наш коллектив – это команда высококвалифицированных профессионалов, которые имеют различную отраслевую специфику. Оценщики компании обладают всеми необходимыми дипломами, сертификатами, страховыми полисами и другими документами, позволяющими официально проводить рыночную оценку стоимости недвижимости. Образование наших экспертов подкреплено многолетним практическим опытом в сфере оценочной деятельности.

У нас работают эксперты международного уровня.

Наши клиенты и партнеры – это коммерческие организации разных видов деятельности с различными денежными оборотами. Среди наших постоянных клиентов такие известные компании как ОАО «Сбербанк РФ», ОАО «РЖД», ОАО «Газпром», ООО «Консалтинговые Решения», ЗАО «РегионГарант», ЗАО «АЛРОСА», Департамент имущества Москвы, Росимущество.

Со всеми этими компаниями мы сотрудничаем не один год. За это время для них было реализовано большое количество проектов для разных целей: кредитование, судебные разбирательства, инвестирование, страхование, аренда и пр.

Оценки недвижимости профессионалами  необходима, если вы хотите принимать эффективные управленческие решения, уменьшить расходы и увечить доходы от операций с имуществом или отстоять свои интересы в суде.

Наши специалисты работают для того, чтобы ваш бизнес мог успешно развиваться.  Они помогают принимать верные, обдуманные решения на основе практического опыта,  разносторонних знаний и самых передовых методик и технологий.

Чтобы получить квалифицированную экспертную оценку недвижимости, обращайтесь в «Независимую оценочную компанию»! Мы всегда придем на помощь, чтобы вы могли принять  правильное решение!

Эффективное окисление воды с использованием многофазного гидроксида никеля, похожего на цветок, с добавлением Fe

Гениальная разработка катализатора окисления воды с преимуществами большой площади поверхности, многокомпонентного синергизма и оптимизированной электронной структуры, особенно использование одностадийной реакционной системы для достижения этих доминирующих характеристик, имеет решающее значение для высокоэффективного электрохимического расщепления воды. Здесь многофазные катализаторы на основе гидроксида никеля, похожие на цветы, с добавкой Fe (Fe-α, β-Ni (OH) 2 ) изготавливаются с использованием методологии однореакторной сольвотермической координации.Полученные в результате Fe-α, β-Ni (OH) 2 демонстрируют отличную активность по производству кислорода. Для обеспечения плотности тока 30 мА см −2 требуется перенапряжение 267 мВ. Fe-α, β-Ni (OH) 2 обеспечивает стабильную работу более 20 часов. Значительные характеристики OER должны быть результатом уникальной бионической цветочной структуры, большой площади поверхности и легирования Fe, а также уникальных межфазных границ между компонентами α- и β-Ni (OH) 2 .Наше исследование представляет собой новое испытание объединения нескольких благоприятных структурных особенностей в одну систему материалов, которая способствует эффективному катализу ООР на основе богатых землей элементов Fe и Ni.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

F-1 против J-1: какой статус подходит вам?

F-1 Статус

F-1 — это наиболее распространенный визовый статус, используемый студентами в США.С. и лучше всего подходит к ситуации студента. Большинство иностранных студентов Калифорнийского университета в Беркли имеют статус F-1. См. Иммиграционные правила F-1, чтобы узнать больше о преимуществах и ограничениях статуса F-1.

J-1 Статус

Статус визы

J-1 обычно используется для студентов, участвующих в определенных образовательных программах обмена, таких как UC Education Abroad Programme (EAP), Fulbright, LASPAU, DAAD, AmidEast или других. Университет также может использовать его для студентов, обучающихся по программам на получение степени. Чтобы иметь право на J-1, студенты должны получать большую часть своей финансовой поддержки из других источников, помимо личных средств.Государственный департамент США также требует специального медицинского страхования для студентов J-1 и сопровождающих их иждивенцев J-2 на все время их пребывания в США. См. Раздел J-1 Immigration Matters, чтобы узнать больше о преимуществах и ограничениях J-1. статус студента.

Чтобы иметь право на статус J-1, студенты должны соответствовать следующим критериям:

  • Иметь адекватную финансовую поддержку для всех ваших школьных расходов и расходов на проживание, включая дополнительную финансовую поддержку для любых сопровождающих членов семьи, на время вашей программы на получение степени, как определено нормативным временем И
  • 51% вашей общей финансовой поддержки поступает от институционального или государственного спонсора в форме стипендии, стипендии, ассистента, стипендии, отказа от платы за обучение или другой прямой поддержки, предоставляемой специально для образовательной программы.Личные или семейные средства и ссуды или поддержка от частных лиц не подходят.

    ИЛИ

  • Вы участвуете в специальной образовательной программе обмена (см. Выше).

Сравнение статуса J-1 и F-1

J-1 F-1
Должна иметь существенную (51%) институциональную финансовую поддержку, предоставленную специально для образовательной программы для получения первоначального документа и запроса любых продлений DS-2019.

При запросе исходного документа необходимо предоставить финансовую поддержку на протяжении всей программы.

Приемлем любой источник финансовой поддержки.

При запросе первоначального документа необходимо предоставить финансовую поддержку на первый год программы.

Любая работа в университетском городке или за его пределами требует разрешения на работу от спонсора программы. Работа на территории кампуса не требует разрешения на работу.

Для работы вне кампуса требуется разрешение на работу от международного офиса Беркли и / или USCIS.

Академическая подготовка доступна для работы / стажировки за пределами кампуса, связанной с вашим курсом обучения. Максимум 18 месяцев академической подготовки можно использовать во время и после учебы. Для постдокторских исследований возможно продление на срок до 18 месяцев. Работа за пределами кампуса во время программы получения степени сокращает общий период академической подготовки, доступной после завершения программы.

Во время вашей программы разрешение на учебную практику предоставляется для работы / стажировки за пределами кампуса, связанной с вашим курсом обучения.

Постдипломное дополнительное практическое обучение Разрешение на трудоустройство доступно на 12-месячный период. Предложение о работе не требуется для 12-месячного OPT.

Для некоторых специальностей STEM возможно продление OPT еще на 24 месяца.

Разрешение на работу для иждивенцев (супруга, ребенок) J-2 имеется, но не гарантируется. Доход от работы иждивенца может использоваться, среди прочего, для поддержки обычных развлекательных и культурных мероприятий семьи и связанных с этим поездок.Трудоустройство не будет разрешено, если этот доход необходим для поддержки обладателя основного статуса J-1.

Иждивенцы F-2 (супруга, ребенок) не имеют права на получение разрешения на работу.

Иждивенцы J-1 и J-2 могут подпадать под требование о двухлетнем физическом присутствии в стране проживания

Иждивенцы J-1 и J-2 могут также подпадать под 12-месячный бар в зависимости от продолжительности программы J.

Обратите внимание, что требование о физическом присутствии в течение двух лет и 12-месячный бар — это отдельные правила.

Отсутствие требования о физическом присутствии в двухлетней стране проживания.

Нет 12-месячного бара.

Иждивенцы J-2 имеют право учиться на неполный или полный рабочий день в США.

Супруги и дети F-2 могут записаться на академические программы на меньше, чем полный курс обучения в школе, утвержденной SEVP. (Уточните в школе и в их международном офисе, что зачисление осуществляется не на полный рабочий день.)

Супруги и дети F-2 могут участвовать в учебе, которая носит «любительский или развлекательный характер» (т.е., неакадемические хобби и рекреационные занятия) до очной включительно. Дети F-2 могут посещать дневную начальную или среднюю школу (детский сад-12 класс).

Другие неиммиграционные классификации

Новые студенты могут уже находиться в США с другим типом неиммиграционного статуса. Некоторые из этих классификаций позволяют вам посещать школу, а некоторые — нет. Студентам, имеющим статусы F-2 и B1 / B2, не разрешается учиться в Беркли полный рабочий день, и они должны поговорить с консультантом международного офиса Беркли по поводу изменения статуса.См. Дополнительную информацию в разделе «Другие классификации виз».

Вопросы о вашем статусе

Свяжитесь с консультантом в Международном офисе Беркли, если у вас есть какие-либо вопросы о вашем текущем или будущем иммиграционном статусе. 6} \ right].$

(2)

В уравнениях. В (1) и (2) σ представляет собой равновесное расстояние без связи между двумя атомами одного типа, а ε 0 — энергию на равновесном расстоянии. В системах с несколькими типами атомов, таких как сплавы и границы раздела металл-электролит, параметры ε 0, ij и σ ij представляют энергии несвязанных связей между разными типами атомов i и j и получаются по правилам комбинации.

Соответственно, каждый гомоатомный ГЦК-металл описывается двумя параметрами: σ (ранее назывался r 0 15 ) и ε 0 . σ представляет плотность и ε 0 поверхностную энергию при стандартных условиях, соответственно. Плотность — это структурная величина, а поверхностная энергия — величина энергии, которые вместе захватывают основную функцию гамильтониана для воспроизведения структур и энергий в заданном эталонном состоянии 41,53 .Модели LJ и силовые поля в более широком смысле не охватывают температурный диапазон в несколько тысяч Кельвинов или экстремальные давления без корректировок. Поэтому важно эталонное состояние, для которого мы используем температуру 298,15 K и давление 101,325 кПа (в отличие от 0 K в базах данных DFT) 15,41 . Это стандартное состояние также используется в термохимических таблицах, термодинамических таблицах и в IFF 41 . Мы не приветствуем обычное использование энергии когезии для калибровки ε 0 для твердых тел и жидкостей с высокими температурами кипения, которые могут вызывать до стократных ошибок в поверхностных и межфазных свойствах, в пользу поверхностной энергии 298.15 К. Энергии когезии подразумевают фазовый переход в пар металла при температуре кипения (до 4000 К) и обычно создают конфликт в эталонном состоянии, что делает их непригодными для проверки модели (дополнительное примечание 1). Ключевые свойства гамильтониана, т. Е. е., параметры решетки и поверхностная энергия при четко определенных температуре и давлении, позволяют согласованное определение и подтверждение силовых полей (а также функционалов плотности и EAM) 41 .

Таким образом, мы использовали экспериментальные данные для плотности 59 и поверхностной энергии 60,61,62 при стандартных условиях, чтобы назначить σ и ε 0 для каждого металла, чтобы максимизировать интерпретируемость, надежность и совместимость. 15 .Модели LJ дают поверхностные энергии других граней кристаллов в соответствии с экспериментальными данными, воспроизводят энергию гидратации монослоя с водой в пределах ~ 5% 16 , а также взаимодействия с электролитами и адсорбцию органических молекул без дополнительных подгоночных параметров (5-10 % погрешности в зависимости от качества неметаллических параметров) 17,18,19,21,22,63 . Механические свойства являются приблизительными из-за простоты двухпараметрической модели, которая приводит к постоянному соотношению упругих постоянных C 12 / C 44 = 1.Характеристики варьируются от отличных до плохих в зависимости от близости коэффициента Пуассона металла к идеальному коэффициенту Пуассона потенциалов LJ (~ 0,36 для потенциалов 12-6 LJ и ~ 0,37 для потенциалов 9-6 LJ).

Интеграция параметров LJ в другие силовые поля

Два параметра σ и ε 0 могут быть импортированы в любое силовое поле, которое использует потенциал LJ, используя стандартные правила комбинирования. Никаких изменений в параметрах LJ не требуется, поскольку наша валидация сосредоточена на свойствах элементарных металлов с ГЦК 15 .Следовательно, такая же плотность и такая же поверхностная энергия получаются при включении в любое другое силовое поле независимо от правил комбинирования.

Физически обоснованные стандартные правила комбинирования, такие как AMBER, CHARMM, OPLS-AA, CVFF, DREIDING или PCFF, хорошо работают для получения взаимодействий без связывания ε 0, ij и σ ij между разными типами атомов i и j без добавления дополнительных параметров.Таким образом, широкий диапазон существующих параметров для неорганических, органических и биологических соединений может быть использован для моделирования металл-гибридных материалов и поверхностей раздела. Основным фактором, определяющим точность для комбинированных систем, является качество параметров для других (неметаллических) разновидностей, т. Е. В какой степени они следуют той же проверке структур и энергий вблизи эталонного состояния, что и в IFF (298,15 K и 101,3 кПа). Превосходная точность для границ раздела металл-вода, металл-органика и других была показана ранее 16,41,64,65,66 .По аналогии, биомолекулярные силовые поля основываются на идентичных правилах комбинирования для моделирования гидратации ионов и белков с использованием различных типов атомов в воде, ионах и белках.

В этой статье мы использовали правила комбинирования по умолчанию для CVFF (потенциал 12-6 LJ) и PCFF (потенциал 9-6 LJ) и стандартных моделей воды (дополнительное примечание 2).

параметры LJ для металлов с ГЦК

Недавно разработанные параметры 12-6 и 9-6 LJ перечислены в таблице 1. Металлы представлены нейтральными по заряду атомами с отталкивающими и дисперсионными ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями в соответствии с уравнениями.(1) и (2) соответственно. Параметры решетки и плотности из рентгеновских данных 59 , а также поверхностные энергии низкоэнергетических (111) поверхностей 60,61,62 были использованы для определения параметров σ и ε 0 при 298 К и 101,3 кПа (рис. 1а, б). Эти два параметра имеют лишь небольшую взаимозависимость, которая отражает физически различные роли. Значения были оптимизированы методом наименьших квадратов и включают только значащие цифры, необходимые для достижения результатов вычислений в пределах экспериментальной неопределенности.Разница между параметрами 12-6 и 9-6 LJ для данного металла характеризуется средним увеличением значений для σ на ~ 1,7% и средним уменьшением значений для ε 0 на ~ 18 % к потенциалу 9-6 ЛДж. Различия отражают более слабое отталкивание и более сильное притяжение в потенциале 9-6 LJ по сравнению с потенциалом 12-6 LJ (Таблица 1) 15,67 . Дальнейшая проверка включала межфазную энергию и механические свойства воды (рис.1а – д). Интерпретация проста: геометрия ( σ ) и поверхностная энергия ( ε 0 ) металлов определяют взаимодействие с другими соединениями и учитываются с максимально возможной точностью 41,67 . Атомистические модели металлических наноструктур различной формы и входные файлы для моделирования могут быть построены с использованием любых подходящих программ, например, инструментов Materials Studio, LAMMPS, CHARMM и GROMACS. В частности, модуль Nanomaterial Modeler в CHARMM-GUI позволяет создавать индивидуальные ( hkl ) модели и интерфейсы металлов, а также генерировать входные данные моделирования в различных форматах файлов (дополнительный рис.4 и дополнительное примечание 3) 68,69 900 13.

Таблица 1 12-6 и 9-6 Параметры Леннарда – Джонса для 10 металлов с ГЦК, включая диаметры без связки σ и глубины скважин ε 0 , а также константы A и B ( при 12-6 параметрах LJ). Рис. 1: Расчет физических свойств при моделировании молекулярной динамики.

a Иллюстрация расчета параметров решетки и механических свойств металлов с использованием кубической суперъячейки 6 × 6 × 6 Rh (длина стороны 2.282 нм, 864 атома). Указывается направление нормальной деформации (синие стрелки) и деформации сдвига (зеленые стрелки) для расчета механических свойств. Сплошные синие стрелки = растяжение, пунктирные синие стрелки = сжатие. b Иллюстрация расчета поверхностной энергии (111). Плоскости расщепления (100), (111) и (110) могут быть созданы перпендикулярно вертикальной оси, используя модель в a и используя эквивалентные орторомбические суперячейки (Supplementary Dataset и ссылки 41,96 ).Были использованы два бокса с унифицированными и раздельными поверхностями, а также соответствующие средние энергии E U и E S . c Установка для расчета межфазной энергии (111) металл – вода. Использовались три бокса, содержащие поверхность раздела металл-вода ( E SL ), чистую воду ( E L ) и чистый металл ( E S ). d Линейная зависимость между поверхностной энергией и энергией атомизации.Поверхностная энергия (111) пропорциональна энергии атомизации, нормированной на площадь поверхности (111) для всех металлов с ГЦК-решеткой. Это соотношение использовалось для оценки неизвестных поверхностных энергий для Es, Yb, Ac, Ce и Th (красные точки данных). e Вывод отношения в d . Распыление слоя атомов из объема (процесс 1) и удаление слоя поверхностных атомов (процесс 2) термодинамически эквивалентны. Процесс 1 описывает распыление. Эквивалентный процесс 2 создает новую поверхность с энергией γ , а также разрывает все связи между соседними атомами в отделенном атомном слое.Эти дополнительные вклады приводят к энергии атомизации на площадь поверхности, которая в несколько раз превышает поверхностную энергию (см. Ось x по сравнению с осью y в d ).

Модели могут применяться в диапазоне температур 298 K ± 200 K для обеспечения высочайшей точности. Также были получены очень хорошие результаты за пределами этого окна, такие как температуры плавления. 70 . Модификации параметров LJ для существенно разных температур и давлений могут быть выполнены путем корректировки σ и ε 0 (дополнительное примечание 4).

Параметры решетки

Параметры решетки и плотность, соответственно, были рассчитаны путем моделирования молекулярной динамики в ансамбле NPT для систем со стороной со стороной более 1,8 нм (рис. 1а и дополнительные методы). Расчетные параметры решетки обычно согласуются с экспериментальными данными с отклонением менее 0,05% (таблица 2). Ожидается отличное совпадение, поскольку два параметра σ и ε 0 были подогнаны под плотность каждого металла. Отклонения ниже 0.05% — это в 10 раз меньше по сравнению с расчетами DFT и сравнимо с EAM. В результате незначительных отклонений параметров решетки Δ a отклонения плотностей Δ ρ при стандартных условиях обычно составляют <0,1% (Δ ρ ~ [1 — (1 — Δ a / a ) 3 ]). Железо имеет несколько большее отклонение до 0,5% в параметрах решетки из-за другого эталонного состояния (получено при 1189 К для ГЦК-γ-железа и затем используется при 298 К для ОЦК-α-железа и сталей с ГЦК-сплавами).

Таблица 2 Параметры решетки для (5 × a ) 3 ГЦК суперячеек по данным дифракции рентгеновских лучей из экспериментов и моделирования молекулярной динамики при 298 К и атмосферном давлении в ансамбле NPT (в Å).

Поверхностная энергия

Ключевыми преимуществами моделей LJ являются точные значения поверхностной и межфазной энергии. (111) поверхностные энергии аппроксимируются экспериментальными данными в пределах экспериментальной неопределенности ± 1– ± 5% (рис. 1б, 2а и табл. 3). Высококачественные экспериментальные данные для поверхностных энергий доступны у Tyson and Miller 60 , Keene 61 и Mills 62 .Данные дополнительно подтверждаются корреляцией с хорошо известными энергиями атомизации (рис. 1d, e) 59 . Поверхностные энергии и поверхностные свободные энергии равны в пределах экспериментальной неопределенности, поскольку вклад энтропии в поверхностные свободные энергии меньше -0,01 Дж · м -2 (Дополнительные методы) 15 . Альтернативные модели, такие как потенциалы EAM 34,51,52 и функционалы плотности 35,71 обычно плохо работают для поверхностных энергий и имеют отклонения до ~ 50% (Таблица 3).Расчеты с использованием функционалов плотности также сложнее для тяжелых элементов, таких как Ac, Ce и Es (таблица 3). Расхождения в поверхностных энергиях прямо и пропорционально влияют на анализ адсорбции молекул, сборки и стабильности наноструктур, а также на каталитические процессы на поверхностях 21,25,36,37,38 . Расчетные энергии адсорбции простых молекул, таких как благородные газы и органические молекулы, с использованием моделей DFT отклоняются до нескольких 100% от экспериментальных данных из-за сложения ошибок для металлов и для молекул неметаллов 36,37,38 .EAM нелегко использовать для моделирования границ раздела металлов и органических соединений, и они столкнутся с аналогичными проблемами. Для сравнения, параметры LJ и стандартные правила комбинирования, например, с использованием IFF, AMBER, CHARMM, OPLS-AA или PCFF, воспроизводят адсорбцию воды и органических молекул в пределах 5–10% экспериментальных данных без дополнительных подгоночных параметров и являются 10 8 раз меньше вычислительных ресурсов, чем вычисления DFT 16,72 .

Рис. 2: Поверхностные и межфазные свойства металлов с ГЦК-решеткой.

a Свободная энергия поверхности (111) в экспериментах, при моделировании с помощью моделей LJ и в соответствии с другими вычислительными моделями, такими как DFT, сильная связь и EAM. Модели LJ достигают наилучшего соответствия. b Отношение свободной поверхностной энергии (100) к свободной поверхностной энергии (111) с использованием моделей LJ. Эксперименты предлагают значения от 1,03 до 1,05 в соответствии с расчетами с использованием параметров LJ (ссылки 73,74,75 ). c Напряжение на границе раздела металл-вода (111), рассчитанное с помощью моделей 12-6 LJ (CVFF, CHARMM) и 9-6 моделей LJ (PCFF).Использовались гибкие SPC и SPC-подобные модели воды. Также показан верхний предел межфазного натяжения металл – вода согласно экспериментальным данным и уравнению Юнга, что свидетельствует о согласии с расчетными данными. d , e Пример равновесной границы раздела Rh (100) – вода. Примерно 1 молекула воды в первом молекулярном слое доступна на 1 атом Rh в верхнем атомном слое, а первый молекулярный слой воды на поверхности прочно связан. f , g Подобные тенденции наблюдаются на границе раздела Rh (111) – вода в другой геометрии.Молекулы воды часто находятся вблизи эпитаксиальных сайтов (ГЦК и ГПУ) и реже вблизи верхних сайтов на обеих поверхностях (111) и (100). ч , i Граница раздела Sr (100) с водой до реакции на Sr (OH) 2 и H 2 . Из-за большей постоянной решетки Sr по сравнению с Rh видны гораздо более широкие промежутки между атомами на поверхности металла, что позволяет частичное проникновение воды. Приблизительно 2 молекулы воды в первом молекулярном слое доступны на 1 атом Sr в верхнем атомном слое.{\ {100 \}} \) в эксперименте, при моделировании с потенциалами ЛД при 298 К и другими методами моделирования (в Дж · м −2 ).

Для поверхности (100) рассчитанные поверхностные энергии в среднем на 4,7% или 2,7% выше, чем для поверхности (111), в зависимости от того, используются ли потенциалы 12-6 или 9-6 LJ соответственно (Таблица 3 и Рис. 2б). Различные соотношения отражают внутренние различия, обусловленные функциональной формой потенциала LJ. Экспериментальные измерения анизотропии поверхностной энергии с использованием информации о форме наночастиц и стабильности граней показывают, что поверхностная энергия на 3–5% выше для поверхностей (100) по сравнению с поверхностями (111) 73,74,75 .Оба типа потенциалов LJ воспроизводят данные в правильном диапазоне и предполагают, что относительная энергия поверхностей ( hkl ) в основном является результатом изменений в геометрии поверхности.

Для некоторых более тяжелых металлов, включая Th, Ce, Ac, Yb и Es, экспериментальные данные по поверхностной энергии отсутствовали. Мы использовали соотношение между хорошо известными энергиями атомизации Δ H при и поверхностными энергиями γ для получения недостающих данных 76 . Поверхностную энергию можно рассматривать как форму когезионной энергии, относящуюся к площади поверхности ( hkl ) (рис.2 \)). В расчетах используется энергия атомизации Δ H при в кДж / моль -1 , постоянная Авогадро N A и параметр решетки a . Константа пропорциональности дополнительно зависит от координационного числа и прочности парных связей атомов в отделенном атомном слое (процесс 2 на рис. 1e) 76 . Используя известные поверхностные энергии, соответствующие энергии атомизации и параметры решетки для поверхностей (111) ГЦК-металлов, получаем:

$$ {\ mathrm {For}} \, {\ mathrm {fcc}} \, {\ mathrm { металлы}} \! \!: \ gamma _ {{\ mathrm {SV}}} ^ {(111)} = 0.2}} $$

(4)

Линейная корреляция в уравнении. (4) имеет средние отклонения менее 5% (рис. 1d). Используя тренировочную кривую и известные энергии атомизации для Th, Ce, Ac, Yb и Es, мы получили соответствующие поверхностные свободные энергии с погрешностью ~ 5%, которые до сих пор не были доступны (красные точки на рис. 1d и записи в таблице 3). Оценка поверхностных энергий на основе энергий атомизации и геометрии элементарной ячейки также может быть полезной для других ( hkl ) поверхностей и типов решеток (ОЦК, ГПУ).{{\ mathrm {SV}}}} $$

(5)

, где γ SV — это свободная энергия поверхности металла (таблица 3), γ LV = 73 мДж м −2 поверхностное натяжение воды 59 и θ контактный угол воды. Тогда ожидается, что натяжение на границе раздела металл-вода γ SL будет иметь значение от нуля до ( γ SV γ LV ), т.е.{{\ mathrm {LV}}} $$

(6)

Вычисленные межфазные натяжения совпадают с ожиданиями в соответствии с формулой. (6) (рис. 2в и таблица 4). Мы использовали гибкую модель воды SPC (CVFF) и гибкую модель воды, подобную SPC (PCFF). Использование модели воды TIP3P вместо гибкой модели SPC приводит к тем же результатам с разницей в несколько процентов. Рассчитанные межфазные энергии металл-вода в среднем составляют около 80% от теоретического максимума при параметрах 12-6 LJ и ~ 60% от теоретического максимума при параметрах 9-6 LJ.Соотношение также зависит от шага решетки металла. Как недавно было показано для золота, рассчитанные энергии гидратации для монослойного покрытия совпадают с экспериментальными значениями в пределах ± 5% с использованием параметров 12-6 LJ и стандартных правил комбинации 16 . Привлекательная поляризация из-за зарядов изображения на атомно-плоских поверхностях равна -0,020 ± 0,02 Дж · м -2 в присутствии объемной воды, что составляет ~ 2% от межфазного натяжения 16,63,78 . Таким образом, в полярных растворителях привлекательной поляризацией можно пренебречь.{\ {111 \}} \), включая верхние пределы из экспериментальных данных и значений из моделирования (в Дж · м −2 ).

Таким образом, модели полезны для исследования границ раздела электролита с высокой надежностью. В качестве примера мы проиллюстрируем структуру воды на Rh-поверхностях, которые имеют высокую межфазную энергию ~ 2,1 Дж · м 2 и малый параметр решетки (рис. 2d – g) по сравнению с поверхностями Sr с значительно меньшая межфазная энергия ~ 0,3 Дж · м -2 и более широкий параметр решетки на 50% (рис.2h – k). Упаковка молекул воды относительно атомов поверхности металла и притяжение к поверхности металла существенно различаются. Отчетливое наслоение молекул воды видно на Rh поверхностях (рис. 2д, ж). Поверхности Sr приводят к менее регулярному распределению молекул воды, которое больше похоже на объемную структуру воды (рис. 2i, k). Дифференциальная динамика на границе раздела металл-вода влияет на поверхностный контакт электролитов, растворенных молекул и полимеров, а также на реакционную способность поверхности.

Энергии адсорбции и сборки органических и биологических молекул на металлических поверхностях согласуются в пределах ± 10% от экспериментальных данных 53,79,80 . Известно много примеров, использующих существующие модели LJ для 8-ми ГЦК-металлов (дополнительные рисунки 1–3). Надежность на порядок выше, чем у методов функционала плотности (разброс до 100%) 36,37,38 . Дополнительными преимуществами являются низкие вычислительные затраты, динамика до микросекундных временных масштабов, состояние полного электролита и масштаб длины больше, чем в других полностью атомных моделях (EAM).Можно изучить влияние границ зерен, ионной силы, pH раствора, динамики адсорбированных белков, полимеров и взаимодействия металлических наноструктур с поверхностью клеток. Модели очень хорошо подходят для крупномасштабной вычислительной проверки и машинного обучения. Остальные незначительные погрешности связаны с допущениями в силовом поле, такими как остаточная ошибка в поверхностных энергиях, различия с использованием параметров 12-6 LJ по сравнению с 9-6 LJ, правила комбинирования параметров LJ и качество неметаллического материала. параметры.

Механические свойства

Расчетные изотропные упругие свойства качественно согласуются с экспериментальными данными, включая модуль Юнга, объемный модуль, модуль сдвига и коэффициент Пуассона (рис. 3, таблица 5 и дополнительные таблицы 3 и 4). Корреляция варьируется от количественной, когда коэффициент Пуассона металла близок к идеальному коэффициенту Пуассона потенциалов LJ, равному 0,36, до больших отклонений в 100%, когда коэффициент Пуассона составляет всего 0,24–0,26. Эта тенденция одинакова для всех 18 металлов с ГЦК, т.е.е., включая 8 металлов с ГЦК, о которых сообщалось ранее (дополнительная таблица 5) 15 . Изменения механических свойств в зависимости от коэффициента Пуассона при одинаковой структуре ГЦК-кристалла предполагают связь с конкретной электронной структурой каждого металла. Потенциал 12-6 LJ часто лучше, чем потенциал 9-6 LJ, со средними отклонениями +11 ± 53% по модулю Юнга, 87 ± 98% по модулю объемного сжатия, +1 ± 47% по модулю сдвига и +35 ± 8% по коэффициенту Пуассона относительно эксперимента (таблица 5).Потенциал 9-6 LJ дает средние ошибки -30 ± 34% по модулю Юнга, +28 ± 68% по модулю объемной упругости, -35 ± 30% по модулю сдвига и +39 ± 9% по коэффициенту Пуассона. Разброс при потенциале 9-6 LJ несколько ниже, хотя он имеет тенденцию систематически занижать модули упругости до -30%. Расчеты также проводились с различными кодами молекулярной динамики, включая Discover и LAMMPS, и результаты идентичны в пределах нескольких процентов (дополнительная таблица 4). В целом механические свойства в одних случаях превосходны (Ag, Pd, Pt) 15 , в других — хорошие (Al, Au, Ca, Cu, Pb, Sr), а в остальном улучшаются.Надежность аккуратной модели 12-6 LJ в целом хороша с точки зрения механических свойств (в модели 9-6 LJ приемлемо), учитывая простоту, вычислительную эффективность и совместимость с неорганическими и биомолекулярными силовыми полями.

Рис. 3: Механические свойства металлов с ГЦК-решеткой.

Показаны данные эксперимента, расчета с моделями LJ и DFT (с функционалом RBPE, где это возможно). a модуль Юнга, b модуль объемной упругости, c модуль сдвига, d коэффициенты Пуассона.Отклонения расчетных значений от эксперимента значительны и имеют тенденцию быть ниже при потенциале 12-6 LJ.

Таблица 5 Изотропный модуль Юнга E (в ГПа), модуль объемной упругости K (в ГПа), модуль сдвига G (в ГПа) и коэффициент Пуассона ν .

Экспериментальные справочные данные имеют типичную погрешность ± 5%, которая также может быть выше на 10–20% для некоторых металлов (Таблица 5 и Рис. 3). Для Ac и Es справочные данные были доступны только частично или отсутствовали.Эти неопределенности упругих постоянных C 11 , C 12 , C 44 и модулей упругости E , K , G , ν из экспериментов явно выше, чем для параметров решетки и поверхностных энергий 59,81,82 . Истоки включают: (1) упругие свойства являются функцией напряжения и деформации и обычно определяются в пределах нулевого напряжения. Экспериментальные методы (акустическое, объемное сжатие и т. Д.) Могут включать в себя не пренебрежимо малые приложенные напряжения и деформации, аналогичные заметным приложенным деформациям при моделировании (0.5–1%). (2) Микроструктура металлических кристаллов и образцов в экспериментах может иметь дефекты и влиять на результаты. (3) Модуль Юнга E может сильно зависеть от направления [ hkl ] из-за дискретной атомной структуры (дополнительное примечание 5) 83 . Кроме того, возникает некоторая случайная ошибка измерения, и эти различия объясняют некоторые отклонения. Полное количественное сравнение экспериментов с моделированием выиграет от полных кривых напряжение-деформация и мониторинга всех упругих постоянных (с упором на C 11 , C 12 и C 44 ) 84,85 .

Превосходная посадка по механическим свойствам была получена с недавними EAM, которые имеют погрешность ~ 5% в E , K , G и ν 34 . Эти EAM, однако, используют 36 подгоночных параметров для каждого металла по сравнению с 2 интерпретируемыми параметрами в модели LJ. Механические свойства, вычисленные с использованием ДПФ и других вычислительных методов, разброс на сравнимую величину с потенциалами LJ (таблица 5 и дополнительные таблицы 3 и 4). Некоторые отклонения составляют менее 5%, а некоторые превышают 100% от эксперимента, включая неожиданные результаты, такие как отрицательный коэффициент Пуассона для Ce (таблица 5 и дополнительная таблица 3) 86 .Мы пересчитали механические данные для всех 18 металлов с ГЦК с помощью функционала RPBE, что невозможно для некоторых более тяжелых элементов, и использовали функционал LDA для Ce (таблица 5 и дополнительные таблицы 3 и 5). Данные DFT имеют заметные отклонения от экспериментов и работают достаточно хорошо со средними ошибками -28 ± 28% по модулю Юнга, 0-38% по модулю объемного сжатия, +19 ± 24% по модулю сдвига и +2 ± 67% по коэффициенту Пуассона. относительно эксперимента.

Отклонения модели LJ по механическим свойствам связаны с простотой.Уровень сложности достаточен для моделирования кристаллических структур, поверхностей, границ раздела с электролитами и органическими молекулами, а также межфазных свойств сплавов с ГЦК 31 с превосходной точностью, не имеющей себе равных в обычных расчетах методом DFT, и более быстрому на 10 8 . Подтверждение кристаллических структур и поверхностных энергий поддерживает разумные оценки упругих постоянных, которые являются вторыми производными энергии по координатам. Однако воспроизведение коэффициентов Пуассона для конкретных металлов и анизотропии механических свойств требует включения более подробной информации об электронной структуре.Например, добавление гармонически связанного виртуального электрона к атомам золота ранее улучшало расчетные механические свойства на 5–10%, приближая их к экспериментальным значениям, в дополнение к учету потенциалов изображения и внешних электрических полей на лету (дополнительный рис. 3m) 16 . Добавление четырех отрицательно заряженных виртуальных электронов d в тетраэдрической геометрии вокруг положительно заряженного ядра W воспроизводит структуру ОЦК-решетки, а также конкретный коэффициент Пуассона и модули упругости (дополнительный рис.1л) 50 . Подобные улучшения на порядок возможны посредством представления виртуальных n электронов в воде (TIP5P) 87 , органических соединений (PEO) 41 и виртуальных π-электронов в графите и ароматических молекулах 65 . В дальнейшем уточненное представление атомов металлов комбинациями положительно заряженных ядер, окруженных специально расположенными, гармонически связанными отрицательными точечными зарядами, может дать более количественные механические свойства, добавить поляризацию и сохранить совместимость.Покрытие всех 18 металлов с ГЦК в периодической таблице с помощью простых параметров LJ и их оценка является первым шагом к этой цели 15 .

Железо и сталь

Железо встречается в виде α-Fe с ОЦК-структурой при комнатной температуре 59 . Стабильная фаза с ГЦК-фазой, γ-Fe (аустенит), образуется в диапазоне температур от 912 до 1394 ° C (дополнительный рис. 5) и выше точки эвтектики 727 ° C в простых углеродистых сталях (0,8 мас.% C). Модели LJ — первые проверенные атомистические модели для моделирования железа и его границ раздела с электролитами, оксидами и органическими соединениями (Таблица 1).Их также можно использовать для моделирования границ раздела между ОЦК-железом и ГЦК-сплавами железа с другими металлами с использованием парных приращений заряда 66 . Для структур с ОЦК мы рекомендуем фиксировать положения атомов металлов во время моделирования молекулярной динамики из-за произвольного преобразования в структуру с ГЦК, которая является энергетически предпочтительной структурой для потенциалов ЛД. В сплавах с ГЦК все атомы, как обычно, могут быть подвижными. Расчетные параметры решетки и поверхностные энергии для ОЦК-Fe и ГЦК-Fe показывают отличное согласие с экспериментальными данными в зависимости от температуры (дополнительный рис.5 и дополнительная таблица 2).

Для многих структурных применений Fe используются аустенитные нержавеющие стали, которые имеют ГЦК-структуру (γ-Fe) при комнатной температуре, стабилизированную добавлением небольших количеств Ni, Mn и N. Аустенитные стали составляют большую часть нержавеющей стали. производство. Например, нержавеющая сталь типа 304 с 18% Cr и 8% Ni, а также другие материалы, содержащие Mn, N, Mo и Nb, обладают оптимальной стойкостью к коррозии, точечной коррозии и кислотному воздействию. Чтобы проиллюстрировать применение параметров LJ для железа, мы подготовили модели из нержавеющей стали типа 304 с содержанием 18% Cr и 8% Ni с использованием параметров 12-6 LJ и рассчитали несколько свойств (рис.4а – е). Мы также вывели и подтвердили новые параметры LJ для Cr, которые могут быть применены к ОЦК Cr с фиксированными атомами и к ГЦК Cr в сплавах с полной подвижностью атомов (дополнительная таблица 6). Расчетная равновесная плотность нержавеющей стали типа 304 8,0 г / см −3 соответствует экспериментальным данным (рис. 4a) 88 , а расчетная поверхностная энергия (111) 2,29 Дж · м −2 близка к экспериментам, которые предполагают 2,1 ± 0,1 Дж · м −2 (рис. 4б) 60,62 . Таким образом, мы использовали суперячейку, которая отображает поверхности (111) вдоль оси z.Кроме того, водная граница раздела была исследована путем добавления 600 молекул воды, которая присутствует до образования поверхностного оксида (рис. 4c). Межфазное натяжение сталь-вода ~ 1,8 Дж · м -2 согласуется с ожиданиями эксперимента (<2,0 Дж · м -2 ) и близко к поверхностному натяжению чистого Fe (Таблица 4). Модуль объемной упругости несколько завышен (рис. 4а) и аналогичен таковому у чистого железа (рис. 3б) 89 . Для химически реалистичного представления сплава мы использовали парные приращения заряда между соседними атомами (рис.4d) 31 , которые учитывают перенос заряда между Fe, Cr и Ni из-за небольших различий в электроотрицательности 31,90 . Таким образом, каждый атом окружен 12 ближайшими соседями в объемном кристалле ГЦК-типа, в то время как на поверхности (111) координационное число уменьшается до 9 и приводит к несколько разным зарядам атомов (рис. 4e, f). Влияние атомных зарядов на расчетные объемные свойства этого конкретного сплава (Fe – Cr – Ni) можно не учитывать в первом приближении, поскольку электроотрицательности аналогичны.Однако различия, вероятно, достаточно значительны, чтобы повлиять на связывание ингибиторов коррозии и кинетику поверхностных реакций, поскольку даже небольшие различия в активационных барьерах ΔE a приводят к большим различиям в кинетике реакции. Например, разница всего в Δ E a = +1 RT (+0,6 ккал моль −1 ) может задержать коррозию в 2,7 раза (~ e –ΔE a / RT ). Дальнейшие подробности описаны в дополнительных примечаниях 6 и 7.

Рис. 4: Применение параметров LJ для моделирования нержавеющей стали и химических реакций.

a c Модели из нержавеющей стали типа 304 (ГЦК Fe – Cr – Ni с 18 мас.% Cr и 8 мас.% Ni) и расчетные объемные свойства. Плотность 88 , поверхностная энергия 60,62 и межфазные свойства жидкости очень хорошо согласуются с экспериментальными данными. Модуль объемной упругости 89 завышен (с использованием параметров 12-6 LJ). d f Приращения заряда представляют собой перенос заряда между ближайшими соседними атомами 31 .Заряды атомов являются функцией координационного числа и различаются для объемных атомов (выделенные атомы в a показаны в e ) по сравнению с поверхностными атомами (выделенные атомы в b показаны в f ). Величина приращения попарного заряда зависит от разницы в энергии атомизации, энергии ионизации и сродства к электрону. г Комбинации MD / QM для анализа местных реакций 80 900 13. Область QM показана более темным цветом. h , i Ковалентно связанные тиолы с металлическими поверхностями и наночастицами могут быть представлены увеличенной глубиной лунки LJ для атомов серы 91 . j Прогнозирование скоростей реакции наночастиц Pd различной формы при взаимодействии C-C Стилла с использованием информации об этапе определения скорости и классического моделирования 24,25 . k Представление хемосорбированного кислорода на алюминиевых и никелевых поверхностях с использованием дополнительных параметров связи на основе экспериментальных данных 92,93,94,95 .

Моделирование химических реакций

Ранее параметры для ГЦК-металлов использовались для моделирования химических реакций и ковалентного связывания с металлическими поверхностями (рис.4г – к). Моделирование молекулярной динамики может быть локально связано с помощью подходов QM / MM для изучения разрыва связей и переходных состояний на металлических поверхностях (рис. 4g) 80 . Область вокруг реакционного центра (более темный цвет) была обработана квантово-механически, что показано для каталитического превращения фурфурилового спирта в метилфуран. Ковалентная связь тиолов (-SR) с металлическими поверхностями и наночастицами может быть представлена ​​увеличением значений серы ε 0 до 0,5 или 1,0 ккал моль -1 с использованием стандартных правил комбинации, в то время как все другие связанные и несвязанные параметры тиол остается прежним ( σ ~ 4 Å для S) (рис.4h, i) 91 900 13. Затем сера предпочтительно координирует эпитаксиальные участки с прочностью связи, пропорциональной поверхностной энергии металла, т.е. г., 10–16 ккал моль –1 на Pd (111). Конкретные реакции также можно изучать в каждом конкретном случае, используя знания о механизме реакции из экспериментов и моделирования ab-initio. Например, каталитическая активность серии наночастиц палладия различной формы в реакциях сочетания Стилле была предсказана без необходимости квантово-механического моделирования (рис.4j) 24,25 . Отрыв атомов Pd от наночастицы был ограничивающим (самым медленным) этапом, и энергия отрыва могла быть непосредственно рассчитана с использованием потенциала LJ. Экспоненциальное среднее по поверхностным атомам в наночастице хорошо коррелирует с каталитической активностью, наблюдаемой в эксперименте (рис. 4j). Механизмы окисления и коррозии могут быть описаны с помощью моделей частично окисленных поверхностей с дополнительными связанными членами, полученными с помощью структур из экспериментов и оценок параметров IFF (рис.4к) 92,93,94,95 .

Рост пар-жидкость-твердое тело многослойного гексагонального нитрида бора большой площади на диэлектрических подложках

VLSG многослойного материала с регулируемой толщиной

h -BN на сапфире

Исследование с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) подтвердило успешный рост сплошная и однородная пленка h -BN на сапфировой подложке (рис. 1е). Изображение поперечного сечения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) показывает типичную толщину ~ 40 нм и межслоевое расстояние 0.33 нм (рис. 1g, h и дополнительный рис. 1d). Кроме того, ПЭМ-изображения пленки h -BN, подвешенной на сетке ПЭМ, демонстрируют гладкую пленку h -BN без каких-либо рекламных слоев (дополнительные рис. 1c, e и f). Более того, согласно измерениям спектроскопии поглощения в ультрафиолетовом и видимом (УФ-видимом) диапазонах, собственная энергия запрещенной зоны пленки h -BN составила ~ 5,9 эВ (дополнительный рис. 1a, b), что согласуется с предыдущими отчетами 29 , 30 . Рамановский спектр многослойного h- BN, перенесенного на подложку SiO 2 (300 нм) / Si, показывает характерный пик при 1366 см -1 , а полная ширина на полувысоте (FWHM) этого пика составляет измеряется как 10.4 см −1 , что сопоставимо с таковыми для хлопьев h -BN, отслоившихся от кристаллов h -BN (рис. 1i). Кроме того, отображение FWHM режима E 2g показало высокую однородность и низкую плотность дефектов на большой площади пленки h -BN (дополнительный рисунок 2). Спектр рентгеновской дифракции (XRD) (рис. 1j) показывает доминирующий пик (0006) на плоскости сапфира c под углом 41,7 °. Кроме того, пики (0002) и (0004) h -BN наблюдались при 26.6 ° и 55,2 ° соответственно, подтверждая, что эти многослойные слои были хорошо выровнены по оси c , которая была перпендикулярна сапфировой подложке 12 . Измеренное значение FWHM пика (0002) h -BN составило 0,19 °, что указывает на высококристаллическое качество многослойных слоев h -BN 24 .

При использовании метода VLSG толщину h -BN можно просто контролировать, регулируя время роста и температуру.На рис. 2а – г представлены типичные ОМ-изображения пленок h -BN, выращенных на сапфире, с разным временем роста от 60 до 240 мин при 1250 ° C. На рис. 2f – i показаны пленки h -BN (соответствующие пленкам на рис. 2a – d соответственно), перенесенные на подложки SiO 2 (300 нм) / Si. Было замечено, что морщины, вызванные несоответствием коэффициента теплового расширения между сапфиром и многослойным h -BN, полностью исчезли после переноса.Мы систематически исследовали морщины, результаты представлены на дополнительных рис. 3–5. Перенесенные мультислои h -BN демонстрируют однородный цветовой контраст, что указывает на макроскопическую однородность их толщины. В дальнейшем атомно-силовая микроскопия (АСМ) была использована для определения толщины и однородности пленок h -BN (вставки на рис. 2f – i и дополнительные рис. 6–8). Толщина пленки h -BN линейно увеличивалась в зависимости от времени роста (рис.2j), а пленка h -BN, перенесенная на подложку SiO 2 (300 нм) / Si, имела очень гладкую поверхность площадью 10 мкм × 10 мкм (среднеквадратичная шероховатость ( R a ) = 0,11 нм). Рамановские спектры перенесенного h -BN показали характерную полосу E 2g при 1366 ~ 1368 см -1 с использованием лазерного возбуждения с длиной волны 532 нм (рис. 2e). Интенсивность полосы E 2g линейно увеличивалась со временем роста после нормализации интенсивности характерного пика кремния при 520 см -1 .Четко выраженная слоистая структура многослойного h -BN была проанализирована с помощью ПЭМ высокого разрешения (рис. 2k – n). Подтверждена ориентация плоскости решетки h -BN (0002). Кроме того, как показано на рис. 2o, многослойный слой h- BN имел высокоупорядоченное межслойное наложение. На вставке соответствующий шаблон быстрого преобразования Фурье (БПФ) отображает только один набор шестикратной симметричной дифракции, что указывает на четко определенный порядок наложения готовых многослойных слоев h -BN.Порядок их укладки проверялся также методом плазменной обработки H 31 . Чтобы контролировать толщину слоев h -BN, также исследовали влияние температуры роста (дополнительный рис. 9). Влияние температуры / времени роста на толщину многослойного h- BN суммировано в дополнительной таблице 1.

Рис. 2: Регулируемая толщина многослойного h -BN большой площади на сапфире.

a d , Типичные изображения OM многослойного h -BN, выращенного на сапфире с 60 ( a ), 120 ( b ), 180 ( c ) и 240 ( d ) ) минут при 1250 ° C. e Соответствующие спектры комбинационного рассеяния многослойного h -BN с разным временем роста. f i В соответствии с ( a d ), многослойные h -BN переносятся на SiO 2 (300 нм) / подложку Si. На вставке показаны соответствующие изображения АСМ. j Зависимость времени роста от толщины многослойной h -BN. Планки погрешностей для экспериментальных данных представляют собой неопределенность стандартного отклонения толщин, собранных для различных образцов. k n Соответствующие ПЭМ-изображения многослойных h -BN разной толщины. o Типичное изображение ПЭМ и шаблон БПФ (вставка) многослойного h -BN.

Эпитаксиальная взаимосвязь между многослойным h -BN и сапфиром была предложена с помощью поперечного сечения ПЭМ и дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). Поперечное сечение ПЭМ-изображения показывает границу раздела между h -BN и сапфиром (рис. 3a). Согласно соответствующим диаграммам быстрого преобразования Фурье для выращенного h -BN и сапфира (рис.3а), было подсчитано, что направление [11-20] в h -BN хорошо совпадает с направлением [10-10] в сапфире. Кроме того, атомное разрешение и атомные полосы на увеличенных ПЭМ-изображениях высокого разрешения h -BN и сапфира также подтвердили совмещение (рис. 3b – e). Кроме того, как показано на рис. 3f, полюсные фигуры пленок сапфира и h -BN доказали, что выравнивание слоев h -BN на сапфире было [0001] h -BN || [0001] сапфир, [10-10] h -BN || [11-20] сапфир и [11-20] h -BN || [10-10] сапфир, в соответствии с предыдущими отчетами 21,29 .

Рис. 3. Эпитаксиальное соотношение между многослойным слоем h -BN и сапфиром.

a ПЭМ-изображение высокого разрешения многослойных слоев <11-20> h -BN на сапфире вдоль <10–10> сапфира. На вставке показан соответствующий шаблон БПФ из многослойных h -BN и сапфировых областей соответственно. b , c ПЭМ-изображения с атомным разрешением многослойного h -BN ( b ) и сапфира ( c ). d , e Атомное расположение слоя h -BN на сапфировой подложке без вращения (R 0 ) и с углом поворота 30 ° (R 30 ). f Полюсные фигуры EBSD в плоскостях (0001), (10–10) и (11–20) для сапфировой подложки c плоскостью и многослойной h -BN.

Механизм VLSG многослойного

h -BN на сплаве Fe 82 B 18

Чтобы исследовать, как изначально образуется связь BN в сплаве Fe-B, мы провели in situ рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию при атмосферном давлении ( APXPS) измерения на поверхности сплава Fe-B.Эволюция спектров B 1s и N 1s с температурным разрешением была исследована от 27 ° C (300 K) до 677 ° C (950 K) в атмосфере N 2 / H 2 , что указывает на разложение N 2 и образование фазы BN на сплаве Fe-B в процессе нагрева (рис. 4а, б). Здесь пары пиков с высокой энергией связи (BE) и низкие BE, изображенные как характеристический пик монослоя и нескольких слоев h -BN, соответственно, центрированы при 190,6 / 397,9 эВ и 189.9 / 397,5 эВ, соответственно, в соответствии с предыдущим отчетом 14 . Кроме того, пара пиков B / N, расположенная при 191,4 / 399,4 эВ, была идентифицирована как вид дефекта 32 . С повышением температуры увеличение отношения интенсивностей пар пиков с более низким BE и более высоким BE B / N указывает на то, что несколько слоев h -BN формируются постепенно вместо монослоя 14 . После отжига атомное отношение B / N составляло приблизительно 1, что соответствует многослойному h -BN, синтезированному при 1250 ° C (дополнительный рис.10а – е). Более того, TEM и энергодисперсионная спектрометрия (EDS) картирования Fe и N продемонстрировали, что слоистый h -BN формируется при 677 ° C на наночастицах Fe-B путем отжига в атмосфере N 2 / H 2 для 6 ч (рис. 4в – е).

Рис. 4: Исследование процесса роста h -BN на сплаве Fe-B.

a , b Спектры B 1s ( a ) и N 1s ( b ) во время измерения APXPS in situ. c , d ПЭМ-изображения наночастиц Fe – B, обернутых слоями h -BN. e , f Отображение EDS Fe ( e ) и N ( f ), соответствующее ( c ).

Предыдущие исследования 14,15,16 показали, что N почти полностью нерастворим в Cu, Ni и Fe при 1000 ° C. В этой работе было обнаружено, что сплав Fe-B сыграл решающую роль как в разложении N 2 , так и в образовании нескольких слоев h -BN с помощью экспериментов in situ APXPS. Использование сплава Fe-B нарушило процесс роста, ограниченный поверхностью, который всегда давал монослой h -BN.Более того, при высокой температуре 1250 ° C эффективность как разложения N 2 , так и образования ассоциатов B-N была улучшена, а затем увеличилась скорость роста многослойного h -BN. Разрешенная во времени эволюция N 1 с при 577 ° C (850 K) в атмосфере N 2 / H 2 и эксперименты по выращиванию при 1250 ° C в течение 120 минут с различными скоростями охлаждения были проведены для подтверждения изотермического процесса (Дополнительный Рис.10ж, з и 11). Мы предполагаем, что большое количество B в сплаве активировало изотермическую сегрегацию слоев h -BN.В отличие от предыдущего механизма роста для h -BN, процедура изотермического роста на активном расплавленном сплаве Fe – B значительно улучшила однородность, кристалличность и сглаженную поверхность слоев h -BN. Он может подавлять образование толстых хлопьев h -BN, вызванное сегрегацией, вызванной охлаждением.

Согласно гетерогенному равновесию на фазовой диаграмме B – Fe – N, N и B в жидкости включают Fe, BN, Fe 2 B и атомарный азот (подробности на дополнительных рис.12 и 13) 33 . Процесс роста при высоких температурах можно разделить на три следующих этапа. Сначала сплав Fe-B плавился при 1250 ° C в атмосфере N 2 . В качестве предшественника на этой стадии N 2 разложился на границе раздела пар-жидкость и вступил в реакцию с B с образованием химически стабильных ассоциатов B-N, что было проиллюстрировано с помощью экспериментов APXPS in situ. Во-вторых, жидкая фаза нарушила стабильность решетки твердого сплава, а затем произвела достаточно вакансий в решетке, что увеличило диффузию ассоциатов B – N 34 .Кристаллические структуры h -BN, сформированные на границе раздела жидкость – твердое тело между расплавленным сплавом и сапфиром. Наконец, ассоциаты B – N непрерывно диффундируют через жидкость и взаимодействуют с Fe-катализатором. Формирование новых слоев h -BN между предварительно сформованным h -BN и сплавом Fe – B обеспечило контролируемый синтез высококачественного многослойного h -BN. Синтез h -BN здесь основан на образовании и диффузии ассоциатов B – N во время реакции.

Применение многослойного CVD

h -BN

Многослойный h -BN, перенесенный на подложку SiO 2 (300 нм) / Si, исследовали с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции (ФЛ) при комнатной температуре для определения Распределение оптически активных дефектов 35,36,37,38,39,40,41 . Как показано на дополнительных рисунках 14a и b, рамановское картирование интенсивности E 2g с соответствующими изображениями OM и AFM продемонстрировало однородность изготовленных слоев h -BN.Последующее картирование интенсивности ФЛ показало, что оптически активные дефекты присутствуют только на краях и складках. Спектры ФЛ в этих типичных пятнах были извлечены и подогнаны с помощью подгонки Лоренца (дополнительный рис. 14c). С одной стороны, в морщинистых областях наблюдаются три пика с центрами при 2,13, 1,97 и 1,81 эВ, что согласуется с бесфононной линией (ZPL) и соответствующими одно- и двухоптико-фононными боковыми полосами (PSB) 37,39 . Эти оптические излучения показывают совпадающие характеристики с предыдущим отчетом, в котором утверждалось, что излучения, вызванные морщинами, чувствительны к деформации и / или локальным искажениям симметрии решетки 39 .С другой стороны, края чешуйки h -BN на подложке SiO 2 (300 нм) / Si демонстрируют другое оптическое излучение. Пик ZPL расположен при 2,06 эВ, а соответствующие PSB очевидны при 1,90 и 1,74 эВ. Кроме того, разность энергий между двумя соседними пиками во всех оптических излучениях составляет ~ 160 мэВ, что хорошо согласуется с энергией оптического (LO / TO) фонона в плоскости ч -BN 42 . Кроме того, перекрывающийся многослойный h -BN на подложке SiO 2 (300 нм) / Si был исследован Раманом и ФЛ, показав аналогичные результаты (дополнительный рис.14г – е). Тот факт, что оптическое излучение при энергиях от 1,7 до 2,2 эВ не может быть обнаружено в больших однородных областях, дает возможность искусственно создавать оптически активные дефекты для оптоэлектроники в будущем 40 .

Механическая прочность многослойного материала h -BN была исследована методом наноиндентирования АСМ (рис. 5а). Сначала пленки h -BN были перенесены на подложку SiO 2 (300 нм) / Si с рисунком с круглыми отверстиями.Как показано на фиг. 5b, ОМ-изображение многослойного h -BN, подвешенного на массиве круглых отверстий, указывает на высокую однородность. Последующие измерения АСМ показали, что пленки h -BN были туго растянуты через отверстия отверстий (рис. 5c). Путем вдавливания свободно стоящей пленки в центре отверстий исследовали механическую деформацию пленки h -BN. На рисунках 5d и e представлены примеры поведения смещения двух многослойных чешуек h -BN толщиной 15.7 и 32,6 нм, которые лежали на круглых отверстиях диаметром 1,6 и 2,2 мкм соответственно. Модуль Юнга многослойных хлопьев h -BN был получен путем аппроксимации кривых «сила-смещение» 16,43 . Мы измерили 30 позиций для каждого куска хлопья h -BN одинаковой толщины, и распределение полученных значений было построено на рис. 5f. Значения модуля Юнга составляли приблизительно 1,04 ± 0,1 ТПа, что в пределах экспериментальной ошибки согласуется с теоретическим значением 12,16 .Результаты показали, что высокая механическая прочность этих многослойных пленок h -BN не зависела от их толщины.

Рис. 5: Механическая прочность многослойной пленки h -BN и перенос электронов устройства h -BN / graphene / h -BN.

a Схема наноиндентирования на подвешенной многослойной пленке h -BN. b OM изображение h -BN мембран, лежащих на подложке SiO 2 (300 нм) / Si с узорчатыми круглыми лунками. c АСМ-изображение одной мембраны диаметром 2,2 мкм. Сплошная линия — это профиль высоты по пунктирной линии. d Измеренные кривые «сила-перемещение» многослойного материала h -BN различной толщины. e Измеренные кривые «сила-перемещение» для многослойной пленки h -BN с различным диаметром пленки. f Гистограмма модуля Юнга разной толщины. Пунктирные линии представляют гауссовские соответствия данным. г Принципиальная схема h -BN / graphene / h -BN конфигурация стержня Холла. ч Взаимосвязь R xx и R xy в зависимости от напряжения затвора ( В, г ) при 300 К под 1 Т. Образец OM h — BN / графен / h -BN Бар Холла показан на вставке. i Зависимость подвижности носителей заряда от магнитного поля В г . j Нормированная магнитопроводимость (MC), измеренная при различных температурах с В г при приблизительно -40 В; эти сплошные линии — аппроксимирующие кривые. k Температурная зависимость трех характерных длин (L φ, L i, L ), извлеченная из ( j ). l Нормализованная MC, измеренная при низких температурах с V g при 15 В. м Температурная зависимость L φ, L i и L , извлеченная из ( l ). Планки погрешностей в ( k ) и ( m ) для экспериментальных данных представляют собой стандартное отклонение неопределенности характерных длин (L φ , L i, L ∗) экстракции.

Чтобы оценить применимость многослойного h -BN в качестве диэлектрика, графен, зажатый между многослойными пленками h- BN, был сформирован в форме стержня Холла, и были оценены электронные характеристики графена (рис. 5g). Продольное сопротивление ( R xx ) и поперечное сопротивление ( R xy ) устройства были измерены под 1 Тл при 27 ° C (300 K), а на ОМ-изображении устройство изображено на вставке (рис.5ч). Подвижность носителей графена при 27 ° C (300 K) в различных магнитных полях, извлеченная с помощью μ = 1/ B ∙ ( R xy L ) / ( R xx W ) 1 , находилось в диапазоне 0,5 ~ 1 м 2 V −1 с −1 (рис. 5i). В качестве базового показателя подвижность носителей графена, выращенного методом CVD, перенесенного на подложку SiO 2 (300 нм) / Si, была лишь немного выше 0.3 м 2 В −1 с −1 (дополнительный рисунок 16). Прямой рост графена на h -BN 44 или более чистый перенос графена 45 может обеспечить лучшую производительность устройств с полевым эффектом. Кроме того, магнитопроводимость (MC) была измерена при низких температурах с различными смещениями обратного затвора ( V g ) для исследования явления слабой локализации (WL) и слабой антилокализации (WAL) графена (рис. 5j – m).Для этого исследования мы использовали выражение для поправки на проводимость, индуцированную WL, как теоретически предлагается, с тремя параметрами: длиной фазовой когерентности ( L φ ), длиной упругого междолинного рассеяния ( L i ) и внутридолинным рассеянием. длина ( L * ) 46 . Когда V g было при -40 В, были собраны положительные MC, которые четко отражали эффект WL (рис. 5j). Как внутридолинное, так и междолинное рассеяние было сильным, так что L φ L i L * (рис.5к). Однако, когда V g было зафиксировано на уровне примерно 15 В, WL преобразовался в WAL с повышением температуры (рис. 5l). Кроме того, L φ < L i , L * (рис. 5м). В целом, расстояние до каждого из двух дефектов в h -BN было больше, чем длина рассеяния (приблизительно 400 нм), которая была сопоставима с таковой в предыдущем отчете 47 .

нитридо-, сульфидо- и диселенидных комплексов железа, полученных в результате активации псевдогалогенидом

Материалы

Все растворители деоксигенировали и сушили пропусканием через колонки с активированным оксидом алюминия.51 Тетрагидрофуран, высушенный над натрием / бензофеноном и свежеперегнанный перед использованием. Дейтерированные растворители, C 6 D 6 , C 7 D 8 и THF-d 8 были приобретены в Cambridge Laboratories, Inc. или Eurisotope, кипятили с обратным холодильником в течение 3 дней над металлическим натрием, вакуум переносили в Колба Шленка с тефлоновым уплотнением, содержащая молекулярные сита 4 Å, дегазированная с помощью трех циклов замораживания-откачки-оттаивания . [Cp’Fe (μ-I)] 2 ( 1 ) получали, как сообщалось ранее.5 Все остальные химические вещества были приобретены у Acros Organics или Sigma Aldrich. KNCO, KSCN, KSeCN и NaN 3 сушили в течение ночи в динамическом вакууме при 90 ° C.

Синтез

[Cp’Fe (μ-NCO)]
2 ( 2 )

[Cp’Fe (μ-I)] 2 (0,5 ммоль, 416 мг), KOCN (1,0 ммоль , 81 мг) и THF (25 мл) смешивали в колбе Шленка. Сразу образовались зеленая суспензия и белый осадок. Через 15 мин растворитель ТГФ выпаривали и остаток экстрагировали пентаном (20 мл).После фильтрации экстракт концентрировали до прибл. 5 мл и охлаждают до –30 ° C. Продукт кристаллизовался в виде зеленых пластинок. Выход: 170 мг (0,26 ммоль, 52%). Т.пл .: 163 ° C. 1 H ЯМР (400,1 МГц, C 6 D 6 , 297 K): δ = 42,5 (4H, ν 1/2 = 508 Гц, кольцо-C H ), –4,05 (с, 36H, ν 1/2 = 75 Гц, т Bu- H ), –7,80 (с, 18H, ν 1/2 = 74 Гц, т Bu- H ) частей на миллион.Масс-спектр EI показал молекулярный ион при мкм / z = 662 а.е.м. Был смоделирован изотопный кластер родительского иона: (вычислено%, наблюдаемое%): 660 (13, 14), 661 (6, 7), 662 (100, 100), 663 (46, 43), 664 (12, 11) , 665 (2, 2). ИК (НПВО, см –1 ): 2952 (м), 2866 (шир.), 2176 (с), 2030 (м), 1974 (м), 1460 (м), 1391 (шир.), 1360 (м). , 1236 (м), 1201 (ш), 998 (ш), 831 (м), 665 (м), 617 (м). УФ / видимый ( n -гексан, 22 ° C, нм): λ ( ε , л моль –1 см –1 ) = 337 (sh, 1710), 408 (sh, 535 ), 705 (84).Элементный анализ вычислено (%) для C 36 H 58 Fe 2 N 2 O 2 : C 65,26, H 8,82, N 4,23; обнаружено: C 65,23, H 8,66, N 4,03.

[Cp’Fe (μ-S)]
2 ( 3 )

В колбу Шленка загружали [Cp’Fe (μ-I)] 2 (1,0 ммоль, 832 мг), KSCN (2,0 ммоль, 65 мг) и ТГФ (50 мл). Суспензию перемешивали при температуре окружающей среды 12 ч; затем растворитель удаляли в динамическом вакууме и остаток экстрагировали пентаном (3 × 20 мл).Экстракты фильтровали и растворитель удаляли в динамическом вакууме. Остаток промывали Me 3 SiOSiMe 3 ( примерно 2 мл), а затем растворяли в Et 2 O ( примерно 3 мл). Раствор охлаждали до –30 ° C, получая кристаллы темно-красного цвета. Выход: 98 мг (0,15 ммоль, 15%). Т.пл .: 224–226 ° C (разл.). 1 H ЯМР (400,4 МГц, C 6 D 6 , 296 K): δ = 10,96 (с, 4H, кольцо C H ), 1,01 (с, 36H, t Bu- H ), 0.44 (с, 18H, т Bu- H ) частей на миллион. 13 C { 1 H} ЯМР (100,9 МГц, C 6 D 6 , 298 K): δ = 253,3 (широкий, ν 1/2 = 59 Гц, 2C, кольцо — C ipso ), 199,2 (br, ν 1/2 = 41 Гц, 4C, кольцо — C ipso ), 98,5 (4C, кольцо — C H), 53,8 (6C, т Bu- C H 3 ), 46,1 (12C, т Bu- C H 3 ), 21.6 (4C, т Bu- C ipso ), 9,7 (2C, т Bu- C ipso ). Масс-спектр EI показал молекулярный ион при мкм / z = 642 а.е.м. Был смоделирован изотопный кластер родительского иона: (вычислено%, наблюдаемое%): 640 (12, 13), 641 (5, 6), 642 (100, 100), 643 (50, 45), 644 (19, 18). , 645 (6, 6), 646 (1, 1). УФ / видимый ( n -гексан, 22 ° C, нм): λ ( ε , л моль –1 см –1 ) = 256 (22520), 347 (17170), 389 ( ш, 12630), 519 (2020).Элементный анализ: вычислено (%) для C 34 H 58 Fe 2 S 2 : C 63,55, H 9,10; обнаружено: C 63,85, H 8,96.

[Cp’Fe (μ-Se
2 )] 2 ( 4 )

В колбе Шленка [Cp’Fe (μ-I)] 2 (1,0 ммоль, 832 мг) и KSeCN (4,0 ммоль, 576 мг) растворяли в ТГФ (100 мл). Суспензию перемешивали при температуре окружающей среды в течение 15 ч и растворитель выпаривали. Остаток экстрагировали n -гексаном (3 × 100 мл).Экстракты фильтровали и сушили. Остаток растворяли в Et 2 O (15 мл) и раствор медленно концентрировали до приблизительно. 5 мл. Продукт получали в виде темно-оранжевых пластинок. Выход: 132 мг (0,15 ммоль, 15%). Т.пл .: 186 ° C (разл.). 1 H ЯМР (300,1 МГц, C 6 D 6 , 27 ° C, м.д.): δ = 5,89 (с, 4H, кольцо C H ), 1,33 (с, 36H, т Bu- H ), 0,81 (с, 18H, т Bu- H ). 13 C { 1 H} ЯМР (75,5 МГц, C 6 D 6 , 28 ° C, ppm): δ = 104,5 (4C, кольцо- C ipso ), 102,9 (2C, кольцо — C ipso ), 84,1 (4C, кольцо — C H), 33,4 (12C, т Bu- C H 3 ), 33,1 (4C, т Bu- C ipso ), 31,4 (6C, t Bu- C H 3 ), 29,4 (2C, t Bu- C ipso ). 77 Se ЯМР (76,4 МГц, C 6 D 6 , 24 ° C, м.д.): δ = 2103,2 (с), 493,2 (с) м.д. Масс-спектр EI показал молекулярный ион при мкм / z = 896 а.е.м. Был смоделирован изотопный кластер родительского иона: (вычислено%, наблюдаемое%): 886 (6, 5), 887 (8, 8), 888 (18, 16), 889 (21, 20), 890 (41, 42). , 891 (41, 41), 892 (72, 74), 893 (59, 57), 894 (97, 98), 895 (63, 62), 896 (100, 100), 897 (49, 47), 898 (72, 70), 899 (30, 26), 900 (32, 29), 901 (12, 9), 902 (8, 7). ИК (НПВО, см –1 ): 2957 (с), 2910 (м), 2866 (м), 2053 (м), 1999 (м), 1919 (м), 1895 (м), 1484 (с). , 1391 (м), 1239 (м), 1168 (с), 1098 (шир.), 1021 (шир.), 994 (м), 880 (м), 859 (м), 823 (м), 646 (м) .Элементный анализ: вычислено (%) для C 34 H 58 Fe 2 Se 4 : C 45,66, H 6,54; обнаружено: C 46,06, H 6,65.

[Cp’Fe (μ-N)]
2 ( 5 )

В колбу Шленка загружали [Cp’Fe (μ-I)] 2 (0,5 ммоль, 416 мг), NaN 3 (1,0 ммоль, 65 мг) и ТГФ (25 мл). Суспензию перемешивали при температуре окружающей среды в течение 16 ч, в течение которых желтый раствор постепенно становился оранжевым. Растворитель удаляли в динамическом вакууме, оставляя оливково-зеленый остаток, который экстрагировали пентаном (3 × прибл. 15 мл). Экстракт фильтровали и растворитель упаривали. Остаток растворяли в Et 2 O (3 мл), и при охлаждении этого раствора до –30 ° C образовывались кристаллы зеленого цвета. Выход: 171 мг (0,28 ммоль, 56%). Т.пл .: 191-193 ° С. 1 H ЯМР (300,1 МГц, C 6 D 6 , 296 K): δ = 6,45 (с, 4H, кольцо C H ), 1,33 (с, 36H, t Bu- H ), 0,58 (с, 18H, т Bu- H ) частей на миллион. 13 C { 1 H} ЯМР (75.5 МГц, C 6 D 6 , 297 K): δ = 114,6 (4C, кольцо — C ipso ), 113,7 (2C, кольцо — C ipso ), 91,3 ( 4C, кольцо- C H), 33,7 (12C, т Bu- C H 3 ), 32,7 (4C, т Bu- C ipso ), 30,7 (6C, t Bu- C H 3 ), 29,1 (2C, t Bu- C ipso ) стр. / мин. 15 N ЯМР (40,57 МГц, C 6 D 6 , 296 K): δ = 1118 м.д.ИК (НПВО, см –1 ): 3005 (м), 2962 (ш), 2907 (ш), 1482 (м), 1459 (ш), 1418 (м), 1359 (м), 1246 (м). , 1169 (м), 997 (ш), 858 (с), 828 (м), 811 (ш), 696 (vw), 679 (vw), 642 (vw). УФ / видимая область ( n -гексан, 22 ° C, нм): λ ( ε , л моль –1 см –1 ) = 255 (sh, 21900), 291 (59830), 386 (12100) м, 519 (ш, 820). Элементный анализ: вычислено (%) для C 34 H 58 Fe 2 N 2 : C 67,33, H 9,64, N 4,62; найдено: C 67,17, H 9,52, N 4.81.

[Cp’Fe (OPPh
3 ) (NCO)] ( 6 )

К перемешиваемому раствору [Cp’Fe (μ-NCO)] 2 ( 2 , 150 мг 0,23 ммоль, 1 экв.) В толуоле (10 мл) добавляли раствор Ph 3 PO (126 мг, 0,45 ммоль, 2 экв.) И перемешивали в течение 2 ч при температуре окружающей среды. Зеленый раствор сушили в вакууме масляного насоса, экстрагировали и фильтровали пентаном. После снижения содержания растворителя до минимума под вакуумом масляного насоса зеленый остаток ( около 0.5 мл) фильтровали и хранили при –30 ° C до образования зеленых кристаллов. Выход: 110 мг (0,284 ммоль, 63%). Т.пл .: 161 ° C (разл.). 1 H ЯМР (300 МГц, C 6 D 6 , 300 K): δ = 20,84 (шир. С, 6H, ν 1/2 = 46 Гц, орто -C H Ph 3 PO), 10,16 (шир. С, 6H, ν 1/2 = 550 Гц, мета -C H Ph 3 PO), 7,36 (шир. С, 3H , ν 1/2 = 20 Гц, пара -C H Ph 3 PO), –10.60 (шр ​​с, 18H, ν 1/2 = 260 Гц, т Bu- H ), –16,00 (с, 9H, ν 1/2 = 210 Гц, т Bu- H ), –60,63 (с, 2H, ν 1/2 = 2200 Гц, C H Cp) м.д. ИК (KBr, см –1 ): 2211 (NCO). Элементный анализ: вычислено (%) для C 36 H 44 FeNO 2 P: C 70,93, H 7,28, N 2,30; обнаружено: C 70,87, H 7,23, N 2,32.

[Cp’Fe (CO)
2 (NCO)] ( 7 )
Метод A

К перемешиваемому раствору [Cp’Fe (μ-NCO)] 2 ( 2 , 100 мг, 0.151 ммоль, 1 экв.) В гексане (10 мл), добавляли CO (5 бар) и раствор перемешивали в течение 12 часов при температуре окружающей среды. Цвет раствора сразу изменился с темно-зеленого на красно-оранжевый. После удаления растворителя в вакууме масляного насоса красный остаток растворяли в небольшом количестве Et 2 O (1 мл), фильтровали и хранили при –30 ° C с образованием красных кристаллов. Выход: 104 мг (0,269 ммоль, 89%). Т.пл .: 126–127 ° C. 1 H ЯМР (300 МГц, C 6 D 6 , 300 K): δ = 4.61 (с, 2H, Cp-C H ), 1,08 (с, 18H, т Bu- H ), 1,04 (с, 9H, т Bu- H ) м.д. 13 C { 1 H} ЯМР (75 МГц, C 6 D 6 , 300 K): δ = 214,7 ( C O), 110,0 ( C -Cp), 108,0 ( C -Cp), 89,2 ( C H-Cp), 33,0 (C ( C H 3 ) 3 ), 32,5 ( C (CH 3 ) 3 , 31,1 (C ( C H 3 ) 3 ), 30.4 ( C (CH 3 ) 3 ) частей на миллион. ИК (KBr, см –1 ): 2228 (NCO), 2023 (CO), 1978 (CO). Элементный анализ вычислено (%) для C 20 H 29 FeNO 3 : C 62,02, H 7,55, N 3,62; обнаружено: C 61,84, H 7,59, N 3,49.

Метод B

К перемешиваемому раствору в гексане (10 мл) [Cp’Fe (μ-N)] 2 ( 5 , 100 мг, 0,165 ммоль, 1 экв.) Добавляли CO (5 бар). добавляли и раствор перемешивали в течение 12 ч при температуре окружающей среды. Цвет раствора сразу изменился с темно-зеленого на красно-оранжевый.Растворитель удаляли в динамическом вакууме и красный остаток растворяли в небольшом количестве Et 2 O (1 мл), фильтровали и хранили при –30 ° C с образованием красных кристаллов. Выход: 116 мг (0,300 ммоль, 91%).

[Cp’Fe (CNXyl)
2 (NCNXyl)] ( 8 )

К перемешиваемому раствору [Cp’Fe (μ-N)] 2 (150 мг, 0,247 ммоль, 1 экв. .) в гексане (25 мл), раствор XylNC (194 мг, 1,482 ммоль, 6 экв.) в гексане (5 мл) добавляли при температуре окружающей среды. Цвет раствора сразу же изменился с темно-зеленого на красный, и раствор перемешивали в течение 12 часов.После удаления растворителя в вакууме масляного насоса красный остаток растворяли в небольшом количестве Et 2 O (1 мл), фильтровали и хранили при –30 ° C, в результате чего он кристаллизовался в виде темно-красных блоков. Выход: 236 мг (0,339 ммоль, 69%). Т.пл .: 117 ° C (разл.). 1 H ЯМР (600 МГц, C 6 D 6 , 300 K): δ = 7,04 (д, 2H, NCNXyl мета -C H , 3 J HH = 7,4 Гц), 6,80 (т, 1H, NCNXyl para -C H , 3 J HH = 7.4 Гц), 6,75–6,73 (м, 2H, NCNXyl para -C H ), 6,69 (д, 4H, CNXyl meta -C H , 3 J HH = 7,4 Гц), 4,79 (с, 2H, Cp-C H ), 2,58 (с, 6H, C H 3 -Xyl), 2,39 (с, 12H, C H 3 -Xyl) 1,41 (с, 18H, Cp-C (C H 3 ) 3 ), 1,26 (с, 9H, Cp-C (C H 3 ) 3 ) частей на миллион. 13 C { 1 H} ЯМР (150 МГц, C 6 D 6 , 300 K): δ = 184.3 (q, C NXyl), 147,7 (q, N C NXyl), 135,1 (q, CNXyl CN- C ipso ), 130,5 (q, NCNXyl Me- C ipso ) , 130,1 (q, CNXyl Me- C ipso ), 128,3 (CH, NCNXyl meta-C H), 128,1 (CH, CNXyl meta-C H), 128,0 (q NCN- C ipso NCNXyl), 127,3 (CH, CNXyl para-C H), 118,4 (CH, NCNXyl para-C H), 106,3 (q, t Bu- C ipso ), 99 .6 (q, т Bu- C ipso ), 84,8 (CH, Cp-C H ), 33,7 (CH 3 , Cp-C ( C H 3 ) 3 ), 33,0 (q, Cp- C (CH 3 ) 3 ), 31,6 (CH 3 , Cp-C ( C H 3 ) 3 ), 30,5 (q , Cp- C (CH 3 ) 3 ), 20,3 (CH 3 , CH 3 -Xyl), 19,2 (CH 3 , CH 3 -Xyl) м.д. Элементный анализ рассчитано (%) для C 44 H 56 FeN 4 : C 75.84, H 8.10, N 8.04; обнаружено: C 75,54, H 8,237, N 8,00.

РЕШЕНО: Ищем руководство по подключению ЭБУ двигателя Toyota 1G-FE

ИСТОЧНИК: Ремонт проводки

Спасибо за беспокойство, парень. Нам удалось решить проблему…. Это заняло у нас около четырех дней кропотливой работы …. Нам пришлось снять кожухи ремня безопасности и продвигаться вперед и назад, от управляющего компьютера к соответствующей температуре охлаждающей жидкости, температуре воздуха и от нее. , давления в коллекторе, датчика освещенности и оксогена, а также от контролируемых устройств, например, системы зажигания, системы впрыска, установленного вентилятора охлаждения и т. д. Нам удалось идентифицировать соединения по идентификационным этикеткам, напечатанным на печатных платах.

Мы думаем, что Toyota могла бы значительно облегчить жизнь, если бы использовала стандартную цветовую кодировку проводов и не меняла этот цвет внутри ткацкого станка…. Нередко можно увидеть, например, красный с белым индикатором на одном конце и который может быть соединен с синим с красным индикатором на другом конце …. Если крышка ткацкого станка не снята и кабель осмотрели, по что входит, что будет выходить, не было.

Надеюсь, это кому-нибудь где-нибудь поможет.

С уважением

johngee

Транскрипционный и физиологический анализ краткосрочной реакции дефицита железа у проростков яблони дает представление о регуляции фотосинтеза | BMC Genomics

Выбор моментов времени для анализа транскриптома

Чтобы определить подходящие моменты времени для анализа транскриптома, мы исследовали фенотипические изменения в M.halliana и M. baccata и измерили физиологические параметры M. halliana в условиях стресса, связанного с дефицитом железа. В гидропонных условиях небольшой хлороз в новых листьях M. baccata был обнаружен после 3-дневного воздействия дефицита железа, тогда как у M. halliana хлороза не было (рис. 1b). Фактически, содержание пигмента M. halliana изменялось под действием Fe-дефицитного стресса. Chl a, Chl b и каротиноиды уменьшились через 0,5 и 1 день; однако они увеличивались через 3, 6 и 9 дней (рис.1c – e). По сравнению с контролем соотношение Chl a / b уменьшалось после лечения дефицитом железа (рис. 1е). Относительная электрическая проводимость (УЭП) проростков M. halliana постепенно увеличивалась и достигла 41,20% через 9 дней (рис. 1ж). За исключением временной точки 0,5 дня, не было значительных различий в содержании пролина (Pro) между обработанной группой и контрольной группой в другие моменты времени (рис. 1h). Через 0,5 дня содержание Pro в экспериментальной группе быстро увеличивалось и достигло 25,15 мкг · г — 1 , что составило 2.В 83 раза больше, чем в контроле. Супероксиддисмутаза (SOD) не реагировала на дефицит Fe и показала небольшое изменение активности SOD (рис. 1i). Активность пероксидазы (POD) увеличивалась с увеличением времени стресса (рис. 1j). Активность POD быстро увеличивалась через 3 дня на 90,74% по сравнению с активностью в 0 дней. Активность аскорбатпероксидазы (APX) увеличивалась через 0,5 дня и сохраняла этот уровень активности при последующем стрессе (рис. 1k). На основании этих результатов мы секвенировали транскриптом M.halliana в течение 0 дней (T1), 0,5 дня (T2) и 3 дней (T3) при стрессе от дефицита железа.

РНК-Seq транскриптом

M. halliana

Чтобы понять молекулярную основу толерантности к Fe-дефициту у M. halliana , библиотеки РНК-seq были созданы из листьев проростков, обработанных Fe-дефицитом, в трех временных точках. Корреляция между уровнями экспрессии генов в образцах является важным показателем для проверки надежности экспериментов. В этом исследовании коэффициенты корреляции были больше 0.95 (дополнительный файл 1). RNA-Seq сгенерировал более 34,89 миллиона необработанных считываний для каждого образца, и для каждой временной точки были установлены две биологические реплики (таблица 1). Из этих чтений содержание GC составляло приблизительно 47,00% для библиотек. После контроля качества было получено от 33,34 до 44,14 миллиона чистых чтений с более чем 97,09% Q20, и от 24,28 до 31,99 миллиона чистых чтений было сопоставлено с геномом яблока.

Таблица 1 Сводка данных секвенирования транскриптомов из листьев M. halliana при трех временных точках дефицита Fe

Дифференциально экспрессируемые гены (ДЭГ) при дефиците железа

Различия в экспрессии генов в трех временных точках при дефиците Fe были изучены с скорректированным P -значение (p-adj) <0.005 и | log2 (кратное изменение) | > 1 в качестве порога, и ДЭГ были идентифицированы 3 попарными сравнениями (рис. 2а). Мы обнаружили 6907, 5328 и 3593 градуса в парах Т2 против Т1, Т3 против Т1 и Т3 против Т2. Сравнение этих трех наборов данных показало, что 495 генов перекрываются между T2 против T1, T3 против T1 и T3 против T2.

Рис. 2

Диаграмма Венна ГЭГ в трех точках времени, ( b ) Диаграмма Венна ГЭГ, участвующих в фотосинтезе в трех точках времени

Функциональная классификация ДЭГ при дефиците железа

Чтобы углубить наше понимание функций этих DEG, был проведен анализ пополнения терминов генной онтологии (GO) (дополнительный файл 2).Были обогащены более 42 значительно обогащенных биологических терминов ГО, включая фосфорилирование белка, процесс модификации клеточного белка, процесс модификации белка, фосфорилирование и процесс метаболизма фосфатсодержащих соединений. Категории клеточных компонентов ДЭГ были значительно обогащены оксидоредуктазным комплексом, убиквитинлигазным комплексом, апопластом, тилакоидной мембраной и выделяющим кислород комплексом фотосистемы II. Значительно обогащенные молекулярные термины GO включали активность протеинкиназы, активность фосфотрансферазы, связывание тетрапиррола, связывание гема и связывание ионов железа.

Мы сосредоточили наше внимание на аспектах, связанных с фотосинтезом, включая связывание железа, связывание гема, фотосистему II, тилакоид, катаболический процесс Chl, процесс биосинтеза Chl, транспорт электронов, связанный с синтезом АТФ, и процесс биосинтеза каротиноидов. Всего было проверено 357 DEG, участвующих в фотосинтезе. Мы обнаружили 241, 203 и 165 связанных с фотосинтезом ДЭГ в Т2 по сравнению с Т1, Т3 по сравнению с Т1 и Т3 по сравнению с Т2, соответственно. Сравнение этих трех наборов данных показало, что 22 гена перекрываются (рис.2б). Согласно дендрограмме, 357 генов были разделены на три отдельные кластерные группы, включая a, b и c. Группа a включала 195 генов, которые были подавлены на T2, группа b включала 131 ген, которые были активированы, а группа c включала 31 ген, которые демонстрировали тенденцию к снижению (рис. 3a). Чтобы понять паттерны экспрессии генов, связанных с фотосинтезом, в трех временных точках, 357 генов были разделены на шесть подкластеров, чтобы получить представление о геномном репрограммировании лечения дефицита железа (рис.2б). Подкластер 1, содержащий 64 гена, показал повышенную экспрессию в трех временных точках. Экспрессия генов в подкластерах 2, 3 и 6 снижалась на Т2, тогда как экспрессия в подкластере 4 увеличивалась. Подкластер 5 содержал 79 генов и демонстрировал паттерн экспрессии, обратный подкластеру 1 (рис. 3b). Подкластер 1 содержал 31 ген цитохрома, 15 генов ферментов, 7 генов белков, 6 генов фотосистемы и 5 других генов, которые в основном участвовали в фотосинтезе и метаболических путях. Подкластер 2 содержал 19 генов ферментов, 9 генов белков, 5 генов цитохрома и 3 не охарактеризованных гена.Подкластер 3 содержал всего 4 гена, включая 2 гена цитохрома и 2 гена фотосистемы. В подкластере 4 было обнаружено 38 генов ферментов, 36 генов белков, 10 генов цитохрома, 4 гена субъединиц и 13 других генов. Кроме того, в подкластере 5 было обнаружено 43 гена ферментов, 18 генов белков, 9 генов цитохрома и 9 других генов. 30 генов ферментов, 22 гена белков, 14 генов цитохрома и 7 других генов (дополнительный файл 3).

Рис. 3

a Анализ тепловой карты, показывающий паттерны экспрессии генов, связанных с фотосинтезом, во время процесса дефицита железа.Каждый ген в каждую из трех временных точек был представлен в виде короткой горизонтальной линии. Разные цвета полосы в правой части дендрограммы представляют разные подкластеры. b Паттерны экспрессии генов подкластеров

DEG, связанных с фотосинтезом

Чтобы расшифровать функции DEG, мы картировали эти гены в базе данных Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG). ДЭГ были связаны с различными путями KEGG, участвующими в фотосинтезе, передаче сигнала и путях, связанных с метаболизмом (дополнительный файл 4).Примечательно, что мы наблюдали специфическое обогащение генов пути фотосинтеза-антенных белков (mdm00196), метаболизма порфирина и Chl (mdm00860) и биосинтеза каротиноидов (mdm00906). Уровни экспрессии выбранных тридцати двух генов, кодирующих антенные белки, идентифицированные с помощью анализа пути KEGG, показаны на фиг. 4a.

Рис. 4

a Анализ тепловой карты, показывающий паттерны экспрессии генов, участвующих в пути фотосинтеза-антенного белка во время процесса дефицита железа. b Анализ тепловой карты, показывающий образцы экспрессии генов, участвующих в метаболизме порфирина и хлорофилла во время железодефицитного процесса. c Анализ тепловой карты, показывающий паттерны экспрессии генов, участвующих в пути биосинтеза каротиноидов во время процесса дефицита железа. d Путь частичного метаболизма порфирина и хлорофилла, при котором по-разному экспрессируются гены, участвующие в процессе дефицита железа. e Путь частичного биосинтеза каротиноидов, который по-разному экспрессирует гены, участвующие в процессе дефицита железа.Каждый ген в каждой из трех временных точек был представлен в виде горизонтальной короткой линии

Было идентифицировано множество генов, относящихся к путям фотосинтеза, таким как белок антенны фотосинтеза, порфирин и метаболизм Хл, а также биосинтез каротиноидов (рис. 4). Большинство генов, вовлеченных в белковый путь фотосинтеза-антенны, обнаруживают сниженные паттерны экспрессии на Т2 (Рис. 4a). Гены, связанные с метаболизмом порфирина и Хл, были разделены на три группы. Первая группа и вторая группа были обогащены генами, которые активируются на Т3 и Т2 соответственно.Другая группа, содержащая восемь генов, показала последовательное подавление (рис. 4b). Гены, участвующие в пути биосинтеза каротиноидов, были разделены на две группы, которые показали противоположные паттерны экспрессии (рис. 4c). Одна группа содержала гены, которые были активированы на T2, а другие группы были подавлены.

Хлорофиллид-оксигеназа (CAO), хлорофилл (ид) b-редуктаза (CBR), Chl-синтаза (CS) и хлаза играют важную роль в преобразовании между Chl a и b. Три гена, кодирующие CAO, демонстрировали падающий-восходящий паттерн экспрессии при дефиците железа.Экспрессия большинства генов CBR снижалась на Т3. CS гены активировались в T2 и подавлялись в T3. Пять генов Chlase подвергались понижающей регуляции в T3, а 1 ген был повышен (фиг. 4d).

Биосинтез каротиноидов начинается с конденсации двух молекул геранилгеранилпирофосфата (GGPP) фитоенсинтазой (PSY) с образованием фитоена. PSY Гены были активированы в T3, тогда как не было очевидных изменений в T2. Гены, кодирующие β-каротингидроксилазу (β-OHase), зеаксантинэпоксидазу (ZEP) и 9- цис--эпоксикаротиноид диоксигеназу (NCED), подавлялись на T2 и повышались на T3.Напротив, гены LUT5 и виолаксантин деэпоксидазы ( VDE ) активируются на T2 и подавляются на T3 (рис. 4e).

Проверка результатов анализа DEG с помощью qRT-PCR

Для проверки результатов анализа DEG в режиме реального времени были измерены относительные уровни экспрессии шестнадцати генов, участвующих в фотосинтезе-антенном белке, метаболизме порфирина и хлорофилла и путях биосинтеза каротиноидов. ПЦР (qRT-PCR) с использованием независимых образцов с той же обработкой, что и для анализа RNA-Seq.Измерения повторяли трижды. Пары праймеров qRT-PCR перечислены в дополнительном файле 5. Все гены показали значительную корреляцию ( P = 0,05) между результатами qRT-PCR и анализом RNA-Seq, который показал высокую надежность данных RNA-Seq ( Рис.5).

Рис. 5

qRT-PCR подтверждение шестнадцати генов-кандидатов в трех временных точках: T1, T2 и T3

Количественный анализ флуоресценции хлорофилла, фотосинтетических параметров и активности хлорофиллазы

Мы измерили параметры флуоресценции Chl с помощью Imaging-Maxi- Устройство ПАМ (рис.6). Значения минимальной флуоресценции (F0) и максимальной флуоресценции (Fm) при T1 были значительно ниже по сравнению со значениями при T2 и T3 (рис. 6a, b). Мы обнаружили значительные различия в максимальном квантовом выходе (Fv / Fm) между T1, T2 и T3 (рис. 6c). Существовала значительная разница между T2 и T3 в эффективных квантовых выходах (Y (II)) (рис. 6d). Квантовый выход регулируемой диссипации энергии (Y (NPQ)) при T2 был значительно выше, чем у T1 и T3 (рис. 6e). Квантовый выход нерегулируемой диссипации энергии (Y (NO)) существенно не отличался между тремя временными точками (рис.6е). M. halliana имела более высокие относительные скорости переноса электронов (ETR) без стресса, связанного с дефицитом железа (рис. 6g). Фотосинтетические характеристики M. halliana измеряли при низком стрессе Fe. Чистая скорость фотосинтеза (Pn) снижалась в T3, но устьичная проводимость (Gs), скорость транспирации (E) и межклеточная концентрация CO 2 (Ci) имели более высокие значения в T3 (Рис. 7a – d). Активность хлазы снижалась на Т2, но повышалась на Т3 (рис. 7e). Активность на Т3 составила 1,86 и 0.В 53 раза выше по сравнению с T2 и T1 соответственно.

Рис.6

Параметры фотосинтетической флуоресценции M. halliana . Изображения и значения ( a ) минимальной флуоресценции (F0), ( b ) максимальной флуоресценции (Fm) и ( c ) максимального квантового выхода (Fv / Fm) и значения ( d ) эффективных квантовых выходов (Y (II)), ( e ) квантовый выход регулируемой диссипации энергии (Y (NPQ)), ( f ) квантовый выход нерегулируемой диссипации энергии (Y (NO)) и ( g ) относительные скорости электронного транспорта (ETR) М.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *