Simpleware 人体模型:用于模拟和产品设计的行业领先解剖模型库

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用于产品设计开发的 CAD 和 3D 解剖的可以直接仿真的模型 为什么使用 Simpleware 人体模型? 为制造出高质量的产品,我们的模型可以确保您在设备开发工作流程中使用最真实的解剖模型进行验证。 在众多应用中,这些模型可帮助您: 提高设备对头部、耳朵、手腕、手臂等的贴合度。 模拟医疗器械植入后的机械磨损 了解设备对周围解剖结构的电磁影响 Simpleware人体模型可以提供一套完整的解决方案,确保解剖结构真实性和灵活性的可定制化,使模型每次都能首次即成功。 Simpleware人体模型对我的工作有何帮助? 利用 Simpleware人体模型使您的团队能够: 专注于产品设计和仿真,而不是生成和修整模型 减少设计迭代时间 减少高价尸体测试或临床患者试验的数量 更好地理解人机交互 我们的工程师团队将与您保持全程合作,为您的工作流程创建最佳人体模型。保证最终输出模型满足您的需求。 极其精确、真实、经验证的解剖结构模型 Simpleware 人体模型是基于高质量 CAD、CT 和 MRI 数据的精确医学 3D 解剖结构。Simpleware 软件特有的模型生成技术可确保将模型直接集成到您的工作流程。无论是医疗器械、消费品还是任何其他与人体相关的研究,我们都能够确保您获得高质量模的型。 以高质量的模型增加决策信心 简化以人为中心的设计工作流程,节省后期制造成本 使用现成的解剖结构避免创建模型带来的繁复工作 定期更新的全面的数据库 我们有一个全面的通用模型库,您还可根据自己的需求定制。包含从精细的的头部模型、MRI 和 CT 数据到涵盖不同年龄和体重人群的所有模型。我们还可以帮助您使用自己的数据库生成具有定制化特征的高质量模型。 依靠专业的模型库 从复杂建模的细节中获益 信任经过验证的数据  经过测试的导出兼容性 Simpleware人体模型已被应用在医疗器械、消费品、电子产品、可穿戴设备和汽车公司。这些模型可以导出至FE求解器、CAD 软件或3D打印系统等第三方平台。您还可以选择将导入的CAD文件与图像数据结合,导出的可交付成果能够满足同一公司内不同团队的需求。 保证所有可交付成果均无错误且可用于仿真 可从各种常见的CAD文件(STL、IGES、STEP)中选择 获得的模型可以直接导入主流有限元求解器(ANSYS、COMSOL、Abaqus、NASTRAN、LS-DYNA…) 经得起未来考验的定制化解决方案 与传统具有特定应用的人体模型不同,我们提供高度可定制化的解决方案,为您的工作流程定制解剖数据。您只需上千个分割的解剖结构中选择您需要的部位并创建独一无二的模型。 与我们的专家工程师团队一起解决您在设计和仿真过程中遇到的难题,快速准确地获得理想的结果。 避免使用过时的模型 量身打造应对瓶颈挑战的模型,而不是依赖“现成的”产品 与我们一起调整和完善适应您新项目的模型 […]

Simpleware在心脏和呼吸系统的应用 

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用于空气和血流分析的医学图像处理软件 使用 Simpleware 软件进行 3D 和 4D 医学图像分割、处理,以及利用 3D 医学图像(MRI、CT、micro-CT……)生成心血管和气道的结构模型。比较术前和术后测量值,将解剖数据与 CAD 支架模型相结合,使用 CFD 网格划分工具导出模型进行流体流动分析。 Simpleware 软件已获得 CE 标志和 FDA 510(k) 市场许可,适用于以下应用。 可视化和处理图像数据 使用 Simpleware 软件可以轻松重建 3D 和 4D 医学数据,并对血管和气道结构进行可视化和分割。 可视化和查看 2D 和 3D 图像数据 医学图像定位叠加 使用半自动化工具识别感兴趣区域 生成动画 测量和计算统计数据 利用一系列测量工具和统计方法从您的医学影像数据中获取详细的定量信息。 测量气道和血管,放置标志点 获取中心线 计算统计范围(体积、表面积、材料性质、平均灰度…) 集成 CAD 和图像数据 Simpleware 软件可以将心血管和气道解剖结构与 CAD 设计的医疗器械(如股支架)相结合,使用户能够: 将 CAD 设计的医疗器械放置在图像数据中进行检查和测量 使用标志和其他表面工具量化模型 为 3D […]

Simpleware 用于骨科的 3D 图像处理

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患者特定植入物和医疗器械设计 Simpleware 软件可进行医学图像分割、医学图像处理和骨科用模型生成。为探索设计和模拟真实场景,使用 3D 医学图像软件工作流程可深入了解患者特定的植入物设计并节省时间。 Simpleware 软件已获得 CE 标志和 FDA 510(k) 市场许可,适用于以下应用。 可视化和处理图像数据 使用 Simpleware 软件可轻松重建 3D 医学数据,并对骨骼和组织结构进行可视化和分割。 可视化和查看 2D 和 3D 图像数据医学图像定位叠加使用半自动化工具识别感兴趣区域获取中心线生成动画 测量和计算统计 利用一系列测量工具和统计方法从您的医学影像数据中获取详细的定量信息。 测量气道和血管,放置标志点获取中心线计算统计范围(体积、表面积、材料性质、平均灰度…) 整合 CAD 和图像数据 Simpleware软件可以将骨骼、软组织结构(如膝盖中的软组织)与 CAD 设计的医疗器械(如股骨和胫骨植入物)相结合,使用户能够: 将 CAD 设计的医疗器械放置在图像数据中进行检查和测量使用标志和其他表面工具量化模型为 3D 打印导出多组件 STL 文件或为进一步分析将体积网格导出至 FE(有限元)求解器避免在 CAD 程序中使用基于图像的数据,并在探索手术变异性时简化网格生成 导出强壮的 FE 网格 在 Simpleware 软件中,您可以借助于强大的 FE(有限元)网格化软件工具将分割的医学数据转换为可用于仿真的、强壮的多部件模型: 生成具有一致界面和共享节点的网格,无需在其他软件中做进一步处理为模型定义边界条件,划分边界层网格,添加自定义模拟空气和流体流动的导入和导出针对特定指标优化网格质量为 3D 打印导出 STL 文件无需在 FE(有限元)求解器中重新划分网格 […]

Simpleware 用于即时医疗 3D 打印

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解剖学 3D 打印有助于获得更好的患者干预结果 Simpleware 软件可以快捷地将医学图像数据转换为 3D 模型,方便进行术前规划和 3D 打印。使用该软件生成严密的 STL 文件可直接导出至 3D 打印应用程序。通过结合图像和 CAD 数据评估体内植入物的位置,从特定患者的图像中获取更多信息。利用工具来可视化和测量医学图像数据,以及导出适合 FE/CFD 模拟的网格。 为什么使用 Simpleware 软件进行即时医疗 3D打印? Simpleware 软件提供大量图像处理和 3D 打印的工具,使您能够用最短的时间和最少的精力生成患者特定解剖结构的高质量模型。您还可以使用 3D 打印模型进行交流、培训和告知诊断决策。 易学易用:直观的界面可以使您快速轻松地访问所有工具和功能 准确可靠:生成用于练习和规划复杂手术程序的高质量解剖模型 可定制:通过脚本和插件即可自动执行可重复的任务和操作 可打印:直接连接到绑定的 3D 打印机,保证协同工作 技术支持:任何用户能获得应用工程师专家团队的全力技术支持 FDA、CE和ISO认证:软件已获批用于端到端诊断 3D 打印 诊断 3D 打印获 FDA 510(k) 许可 Synopsys 与 3D 打印机公司合作,提供集成的端到端即时医疗解决方案,涵盖从 DICOM 到 3D 打印的整个工作流程。 Simpleware 用于即时医疗 3D 打印 […]

了解三维图像处理

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什么是三维图像处理? 三维图像处理包括三维图像数据的可视化、处理和分析,由核磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)获得的数据经过转换、过滤、图像分割和形态操作之后,通过这些图像数据就可以对工艺过程中的真实结构进行定量评估。 三维图像处理可以解决什么问题? 借助于三维图像处理,可以构建极其复杂的结构模型,如人体解剖结构、材料样品的微观结构或工业部件的内在缺陷。通过创建物体精准的扫描数字化模型,许多充满挑战的难题都可以利用结构分析和模拟的方式解决,例如患者的定制化植入物设计、具有目标特性材料的设计优化或高价值零部件的无损检测。 三维图像处理的原理 为了能够更好地理解图像,从 CT 或 MRI 扫描仪获取的原始数据必须要先通过重建过程转换成断层图像,通常在扫描设备附带的软件中就可以实现。无论是 CT 还是 MRI,输出结果都是灰度强度的三维位图,即三维像素(voxel 或体素)网格。在 CT 扫描中,特定体素处的灰度强度与测试对象在该位置对X射线吸收(大致相当于密度)有关;而在 MRI 仪器中,灰度与在施加非常强的磁场后质子在弛豫过程中发出的信号强度有关,不同的组织会有不同的质子浓度,因此图像中出现不同的灰度强度。 重建图像作为三维图像处理的典型输入,目的通常是区分图像中的关注区域并构建这些结构的数字化三维模型——这个过程称之为图像分割(Image segmentation),有多种方法能够实现图像分割,方法的选择取决于测试对象、目的和图像质量的限制。在 Simpleware 的 三维图像处理软件中,用户可以: 通过图像滤波去除或减少图像中不必要的噪声或部位,对数据进行裁剪或重采样以提高处理的易操作性和效率;采用一系列高效的方法进行图像分割,包括高度自动化和用户主导的过程;测量或统计分析得到的模型,对结构进行量化;导入 CAD 设计组件,与基于图像的复杂模型进行整合;可导出各种格式用于进一步的模拟、设计工作或增材制造。 Simpleware 三维图像处理工具 了解详情 三维图像处理的适用场景? 三维成像对数字模型可解决的问题在许多主要行业中都具有日益增长的价值,但必须利用适当的工具来充分发挥这项技术所能提供的洞察力。Simpleware 软件以图像数据为中心构建了广泛的三维图像处理解决方案。核心的 Simpleware Scan IP 软件运行环境通过易于使用的图形界面实现,包含上文讨论的图像处理、分割和测量工具。 点击观看视频了解Simpleware软件解决方案:从三维图像到模型 三维图像处理的拓展 附加模块提供了更多工作流程的特定的解决方案。现有工具的灵活性是其最强大的价值,使用这些工具可以从具有繁复的图像中生成有价值的模型。从三维图像处理导出合适的模型进入计算机辅助决策的新领域: 准备好的模型可以为增材制造导出 STL 数据;生成体积网格,用于基于物理的模拟(例如有限元或计算流体动力学);导出适用于 CAD 的 NURBS 文件,进行后续的设计工作;将图像数据与 CAD 文件整合,观察和规划设计组件与图像的相互作用;采用有限元均质化方法计算材料微观结构的有效特性。 三维图像处理的应用 举一个三维图像处理技术在现实世界中发挥作用的案例,Simpleware 软件用户 360 Knee Systems 设计了一个针对患者的膝关节置换方案。与骨科医生通力合作,设计并告知术前计划,解决了个体患者的挑战性问题。工作流程如下: […]

Cs4PbBr6纳米晶的快速本征发射猝灭(Nano Lett. 2021)

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Cs4PbBr6属于0D金属卤化物家族,具有分离和独立的[PbBr6]4-八面体。在不同的报道中,其纳米晶粒与块体形式,在室温下不发光或发绿色光,对绿色发光的起源或猝灭的机制没有明确一致的结论。要解开这个谜,意大利理工学院(IIT)纳米化学系的研究人员研究了构成该材料的孤立卤化铅八面体部分的电子结构,然后在不同温度下对Cs4PbBr6固态材料的2x2x2超胞进行了从头算分子动力学研究。使用AMS软件ADF模块在DFT(TDDFT)/PBE/DZP理论水平上,对单个八面体性质进行研究,评估了基态和最低激发态几何结构之间的差异,以及自旋轨道耦合(SOC)对能级和电子跃迁的影响,发现激发态的几何弛豫主要是八面体内Pb-Br键的轴向伸长,SOC贡献导致最低激发态的三重态和单重态特征混合,从而导致光学上允许的自旋禁止跃迁,与光致发光的激发和发射光谱一致。 对完整Cs4PbBr6的分子动力学模拟表明,电子与Pb-Br伸展运动相关的声子发生耦合,导致光致发光的猝灭,因此光致发光仅出现在低温下,这与实验数据是一致的。CsBr空位缺陷被认为是绿色发射的主要原因之一,它的加入再次导致了发光的猝灭,因此相互连接的八面体是唯一可能产生绿色发射的缺陷。综上所述,在纯材料中,由于热淬火室温发射被抑制,观察到的绿色发射可能只是导致PbBr6八面体之间互连的结构缺陷的结果,而不是空位或其他点缺陷。 参考文献: U. Petralanda, G. Biffi, S. C. Boehme, D. Baranov, R. Krahne, L. Manna*, and I. Infante, Fast Intrinsic Emission Quenching in Cs4PbBr6 Nanocrystals, Nano Lett. 21, 8619–8626 (2021)

卤化物钙钛矿溶液的理论理解

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溶液合成是制备光电用金属卤化物钙钛矿最常用的方法之一。从溶液中控制钙钛矿的生长对于获得高质量的材料至关重要,这也需要研究者对钙钛矿前驱体化学有深入的了解。事实上,起始材料(盐、溶剂、添加剂)的选择决定了钙钛矿本身的最终形态和结晶度。因此,确定钙钛矿溶液制备过程中形成的溶剂化碘化物(即碘化铅络合物)的构成,对理解溶液与材料性质之间的关联非常重要。尤其是溶剂和添加剂如何影响碘化物平衡,这将使我们在理解这些材料的行为方面得到进一步的认知。 为了达到这个目标,佩鲁贾大学和CNR SCITEC的研究人员开发了一个综合的实验和计算框架,它包括UV/Vis吸收光谱和密度泛函理论(DFT)模拟。静态计算和分子动力学用于揭示溶剂化碘化物模型结构的特性,然后对其进行TDDFT计算,得到包含自旋轨道耦合(SOC)效应的精确其光学行为。 理论和实验吸收光谱之间的极好一致性,让研究人员发现可信的溶剂化钙钛矿物种与配位溶剂。在一系列论文中,报道了二甲亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)[1]和γ-羟基丁酸内酯(GBL)[2]中的钙钛矿溶剂化结构。通过比较实验光谱和计算光谱,还研究了水[3]和PbCl2铅盐前驱体[4]对碘化物平衡的影响。这些研究揭示了钙钛矿前驱体溶液的不同组分如何影响溶剂化复合物的性质,这些组分对钙钛矿的生长方式、形态和最终材料中发现的缺陷类型有直接影响,从而影响其在太阳能电池中的性能。 输入文件下载:*.ams,*.run 参考文献: [1] Radicchi, E.; Mosconi, E.; Elisei, F.; Nunzi, F.; De Angelis, F. Understanding the Solution Chemistry of Lead Halide Perovskites Precursors. ACS Appl. Energy Mater. 2019, 2, 3400–3409. [2] Radicchi, E.; Kachmar, A.; Mosconi, E.; Bizzarri, B.; Nunzi, F.; De Angelis, F. Structural and Optical Properties of Solvated PbI2 in γ-Butyrolactone: Insight into […]

ReaxFF模拟碳纤维增强玻璃聚合物材料中的疲劳逆转(Carbon 2022)

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聚合物复合材料中疲劳的不可逆性在材料的应用中是非常重要的问题。最近美国纽约州特洛伊伦斯勒理工学院机械航空航天与核工程系、华盛顿大学机械工程系、北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室和特洛伊伦斯勒理工学院材料科学与工程系的一项合作研究表明,可以通过分子网络的拓扑重排来逆转玻璃质聚合物的疲劳损伤。使用AMS软件的ReaxFF模块研究了这些聚合物的初始交联以及导致分子网络拓扑重排的酯交换反应。实际修复玻璃化物大约需要一个小时,这使得传统的反应分子动力学无法进行实时模拟。为了克服这个困难,Vashith实验室的研究人员使用了Bond Boost加速法(Bond Boost方法使用教程参考:https://www.fermitech.com.cn/wiki/doku.php?id=adf:bondboost)。该方法允许在真实的低温下模拟酯交换反应,这有助于模拟实验中看到的化学反应,避免不必要的高温副反应,当然对高势垒反应事件也存在应有抑制。对初始聚合物和固化聚合物的模量和玻璃化转变温度进行了表征,并与实验结果进行了比较。 上图:0%、15%和40%应变下的玻璃化物,显示出交联网络断裂; 下图:交联(左)和愈合酯交换(右)活性原子的键加速 Aniruddh Vashisth展示的真实和模拟玻璃化物 参考文献: M. Kamble, A. Vashisth, H. Yang, S. Pranompont, C. R.Picu, D. Wang, N. Koratkara, Reversing fatigue in carbon-fiber reinforced vitrimer composites, Carbon Volume 187 Pages 108-114

【QuantumATK亮点文章】二维材料光吸收和光伏效应的层数依赖关系研究

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概述 光电探测器可以把光信号转化成电信号,在航天、航空、国防、科技和工农业生产等领域有着广泛的应用。近来,二维材料这一类新型纳米尺度半导体和以此发展起来的具有颠覆性意义的光电探测技术,由于其本身具有与光相互左右强、带隙种类繁多、载流子迁移率较高以及易于外加电场调节等性质,使得在探测器响应度(R),外量子效率(EQE), 灵敏度,近零暗电流以及极端环境工作稳定性等属性上都超越了传统薄膜器件的理论极限,是下一代光电探测的有力竞争者。相比于光电导型光电探测器,光伏型由于基于 p-n 结等含有内建电场的器件结构,具有自发导通、极低暗电流以及响应时间快等优势。   二维材料的光吸收系数(如石墨烯,过渡态金属二硫化物(TMDs)等)一般比体材要高一个数量级。比如在可见光(1 eV—2.5 eV)光子能量范围内,单层(ML)二硫化钼的吸收系数可以达到 5%—10% (<1nm 厚度),相当于 50 nm 厚硅体材的效果。另一方面,二维材料如 B2O2X(X=S,Se,Te)具有较高的载流子迁移率(450 cm2V-1s-1),相应的光电导器件 R 可以达到3.5×104 A/W, 而且其电子属性和光电子属性极佳。与此同时,实验合成厚度可控的大尺度 B2O2X 材料也得以实现,但目前还没有其光伏器件性能的理论或者实验探究。 本文(Phys.Rev.Applied, 2021, 15, 064037)报道了作者对 B2O2X(X=S,Se,Te)材料及其光伏器件性能的第一性原理与量子输运模拟研究,所使用的器件构型为 pn 结。 材料性质研究 作者用 HSE06 杂化泛函计算了材料的能带结构,对不同的 X (S, Se 和Te) , 能隙分别是 1.49 eV(S),0.95 eV(Se) 和 0.25 eV(Te) . 与之前的报道吻合。 在吸光系数研究方面,作者测试了分别使用单电子近似、TD-DFT 以及 GW BSE(Bethe-Salpeter Equation)三种不同计算方法得到的吸收系数的图谱的差异。从下图中可以看出,尽管 GW BSE […]

【QuantumATK亮点文章】二维反铁磁CrPS4磁隧道结中的尺寸效应

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摘要 目前基于磁隧道结(MTJ)单元的磁性存储和处理器尚无法在二维范德华家族中实现,主要原因时缺乏合适的低维磁性材料。然而,原子层厚度的 Cr2Ge2Te6 和 CrX3(X=Cl, I, Br)等中被先后报道了长程磁有序,这些发现可被视作建立二维存储革命的里程碑。与传统 MgO 型磁隧道结相比,二维磁性材料的竞争力主要体现在以下几个方面:1)二维材料的表面平整,无悬挂键,这样的表面会在电极和隧道区域之间的界面处产生尖锐的自旋分辨态分布,减少能带展宽;2)均匀的表面产生均匀的势垒厚度,有利于全区域隧穿;3)弱层间磁耦作用具有低的临界磁场,连续的 MTJ 单元阵列还可显著放大磁阻。二维磁性材料有望成为突破目前磁存储密度的关键。基于此,北京大学吕劲研究员和杨金波教授课题组合作,以第一性原理结合非平衡格林函数的方法,研究了二维反铁磁 CrPS4 做隧穿层的磁隧道结的自旋可分辨的输运性质。该研究结果为发展具有更高磁存储密度的低维反铁磁自旋电子学器件提供了新思路。 CrPS4 是一种层内铁磁耦合,层间反铁磁耦合的范德华二维磁性半导体。作者以Au作电极,不同厚度的 CrPS4 作隧穿层,依次研究了具有 2~10 层 CrPS4 隧穿层的磁隧道结在铁磁态和反铁磁态下的量子输运,研究发现铁磁态的电导高于反铁磁的电导,且电导随着隧穿层厚度增加不断降低。作者通过电导率计算出了相应的隧穿磁电阻。整体上,隧穿磁电阻随着隧穿层厚度逐渐增加,最大可达 370,000%。在少层情况下,发现隧穿磁电阻有奇偶震荡行为。 作者发现,少层情况下的隧穿磁电阻大小奇偶震荡的原因来自电极选择。采用石墨作电极时,隧穿磁电阻随隧穿层厚度呈现单调上升趋势。通过局域态密度分析发现,Au 与相邻 CrPS4 会发生比较严重的杂化,抹平了反铁磁态(锯齿形的势垒形状)与铁磁态(平整的势垒形状)情况下不同形状的隧穿势垒差异,从而降低了两种磁有序下的电导差,使得隧穿磁电阻发生非单调性震荡行为。   总结 本文利用 QuantumATK 软件,研究基于二维 CrPS4 构成的磁隧道结的磁性输运。研究发现,隧穿磁电阻大小与隧穿层厚度呈现正相关,计算获得的 370000% 的隧穿磁电阻,是目前最高的磁电阻水平。此外,隧道结中的电极选择是影响少层隧穿磁电阻是否发生奇偶震荡的关键。该工作对明确了二维反铁磁在自旋电子学研究中的潜力,对器件的实验实现具有指导意义。 延伸阅读 自旋电子学 磁性与自旋电子学研究案例集(一) 自旋电子学 磁性与自旋电子学研究案例集(二) QuantumATK:磁性与自旋电子学模拟工具 QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用 参考 Jie Yang, Shibo Fang, Yuxuan Peng, Shiqi Liu, Baochun Wu, Ruge Quhe, […]

 
  • 突破传统:单离子源策略实现铁(I)配合物的温和高效合成研究背景 寻找对现有试剂的低成本、低毒的替代品,一直是均相催化领域的核心诉求。近年来,利用地壳富含的铁元素构建催化剂来取代昂贵且不可持续的贵金属元素,已成为该领域的研究热点。其中,一价铁(Fe(I))分子配合物更是在诸多工业催化反应中展现出优异的催化性能。然而,性能优势的背后暗藏不可忽视的瓶颈。与第9、10族贵金属催化剂不同,低价铁面临着一个致命缺陷——缺乏化学性质稳定的起始物料。传统合成方法只能高度依赖钾石墨(KC8)或格氏试剂(RMgX)等强还原剂,对二价或三价铁前驱体进行原位还原。这不仅导致催化体系结构不明确,还极大地限制了反应的官能团兼容性。尽管此前学界曾尝试通过氧化铁羰基化合物或高价铁化合物还原法制备双夹心铁芳烃配合物,但往往因发生歧化反应难以分离得到纯净产物,最终功亏一篑。针对这一痛点,Oliver P. E. Townrow 等人在国际顶尖化学期刊 JACS 上给出了破局之法,课题组成功开发出一种在固态下对空气稳定的单核一价铁夹心配合物 [Fe(durene)2]+(durene = [...]
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  • 首例稳定低价态铟氢化物:合成瓶颈的突破与亲核反应性得的探索导语 较重主族元素的低氧化态氢化物因极度不稳定而长期被视为“难以捉摸”的研究难题,然而,Oriol Planas 教授团队近期在《Journal of the American Chemical Society》发表的题为《A Crystalline [...]
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