《基於上海光源的軟物質物理和生物醫學套用成像研究》是依託上海交通大學，由王宇傑擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於上海光源的軟物質物理和生物醫學套用成像研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：王宇傑
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題組將與上海光源密切合作，發展並最佳化基於同步輻射的X射線光柵相襯成像技術及X射線高速CT技術，著重於將其套用於軟物質物理及生物醫學影像研究。在軟物質物理套用上，我們將深入研究包括顆粒物質、泡沫、乳膠和膠體在內的軟物質體系的流變學、阻塞相變及非晶材料失效等科學問題。著重通過微觀結構及微觀動力學的研究，為軟物質體系巨觀流體及固體的本構方程的建立提供微觀物理機制；研究玻璃化轉變及阻塞相變機理；同時研究軟物質體系形成的非晶固體的塑形形變的機理。在生物醫學影像套用上，與臨床醫學密切合作，最佳化成像技術為生物軟組織及血管成像提供方法學上的支持,並為臨床醫學診斷技術奠定基礎。為了獲得上述實驗目的所需的高時間解析度與高密度解析度，需要發展光柵成像技術及高速CT技術；在數據處理過程中則需要發展相位恢復算法以及基於GPU和多執行緒CPU的三維CT重構算法以快速處理海量數據。
結題摘要
作為軟物質中的重要一類，顆粒物質的研究已經從過去的單純套用研究走到了基礎物理研究的前列。2005年Science雜誌列舉的125個還未解決的重大科學問題中有兩個與顆粒物質有關，包括了顆粒流的流變特性的流體力學描述和玻璃化轉變的機理兩個問題。課題組主要依託上海光源與BL13W1 成像線站開展合作研究，利用同步輻射成像技術的穿透性和快速三維成像能力，對顆粒物質的結構、動力學、相變行為進行了系統研究。取得的重要結果包括：（a）在顆粒體系中發現了導致動力學變慢的四面體結構序，有望對長期爭論的非晶玻璃化轉變是否是一種結構相變提供關鍵證據；（b）利用顆粒體系研究了硬球玻璃體系中普遍存在的密度與微觀平均原子間距間非三次方冪律，發現其與硬球玻璃體系一般處在阻塞相變點而具有“臨界”固體性質有關；（c）對循環剪下下的顆粒非晶固體的動力學進行了研究，揭示了傳統意義上的顆粒“固體”實際上是一種處在液固相邊界的臨界固體。上述工作分布發表在《自然-通訊》（Nature Communications）雜誌、《物理評論快報》（Physical Review Letter）和《自然》（Nature）雜誌。與此同時，在同步輻射X射線成像技術方面也取得一定進展。包括（e）搭建了適用於同步輻射動態CT成像技術的原位三軸儀裝置，並發展了適用於顆粒物質研究的一整套CT重構及圖像後處理算法；（f）發展了基於GPU的光柵相襯成像的相位恢復和CT重建算法；以及一些相關的生物醫學影像套用。
