Содержание

Расположение угловое - Энциклопедия по экономике

На линии ординат в масштабе откладывается время (результат хронометража), а по линии абсцисс — масса детали (влияющий фактор). По расположению точек пересечения можно судить о характере зависимости. В нашем примере расположение точек указывает на линейную зависимость, поэтому для построения нормативной линии достаточно соединить две точки. Тангенс угла наклона нормативной линии к оси абсцисс определяет угловой коэффициент а.  [c.57]

Проведя данную операцию, инвестор теперь может определить два угловых портфеля с ожидаемыми доходностями, окружающими данный уровень. То есть инвестор может определить угловой портфель, который имеет ближайшую ожидаемую доходность, большую, чем у данного портфеля (ближайший угловой портфель, расположенный выше О), и угловой портфель с ближайшей, меньшей ожидаемой доходностью (ближайший угловой портфель, расположенный ниже О).  [c.225]

Оптимальный портфель будет состоять из доли Y, инвестированной в ближайший угловой портфель, находящийся выше оптимального, и доли 1 — Y, инвестированной в ближайший угловой портфель, расположенный ниже оптимального.

 [c.225]

Схемы расположения реквизитов (формуляры) для наиболее широко применяемого формата А4 при угловом и продольном размещении постоянных реквизитов приведены Соответственно на рис. 2.1, 2.2. Такое расположение реквизитов позволяет максимально использовать площадь формата для размещения основного реквизита письма — его текста (реквизит 19).  [c.17]

Рис. 2.1. Расположение и границы зон реквизитов на формате А4 углового бланка
Служебным полем является часть площади формата, предназначенная для полей документа и закрепления его в средствах хранения. Площадь для размещения углового штампа располагается в левом верхнем углу формата или в верхней его части при продольном варианте расположения штампа. Остальная часть площади формата составляет рабочее поле.  [c.20]

Бланки писем проектируют в соответствии с расположением и границами зон реквизитов, предусмотренных ГОСТ Р 6.30-97, на основе как углового (рис.

2.1), так и продольного (рис. 2.2) их размещения. Вариант бланка с угловым расположением постоянных реквизитов считается более выгодным, поскольку позволяет экономить до 20 % площади формата.  [c.22]

Пример расположения справочных данных при использовании углового бланка приводился выше (см. с. 36).  [c.39]

Пример оформления реквизита приводился при описании оформления реквизита 10 (с. 41). Размещение трафаретных частей реквизитов 10 и 11 на бланках как с угловым, так и с продольным расположением постоянных реквизитов см. на рис. 2.3—2.6.  [c.42]

При угловом бланке заголовок к тексту пишется под реквизитами углового бланка в рамках выделенного уголками места (см. рис. 4.3, 4.4). Пример оформления заголовка при продольном расположении постоянных реквизитов приводится ниже.  [c.48]

Рис. 4.1. Расположение начал печатания реквизитов письма на угловом
Деловые письма оформляют на бланках по ГОСТ Р 6.
30-97 (рис. 2.3—2.6), как правило, с угловым расположением постоянных реквизитов. Бланки с продольным расположением постоянных реквизитов для писем используют реже, в основном органами власти и вышестоящими организациями. Используются бланки формата А4 и А5. Формат А5 используют, если письмо не превышает 7—8 строк.  [c.84]

Схемы расположения реквизитов (формуляры) для наиболее широко применяемого формата бумаги А4 при угловом и продольном размещении постоянных реквизитов (составляющих штамп документа) приведены соответственно на рис. 2.1, 2.2.  [c.15]

Рис. 4.4. Вариант оформления приказа в угловом варианте расположения
Бланки ОРД проектируют в соответствии с расположением и границами зон реквизитов, предусмотренных ГОСТ Р 6.30-97, на основе как углового (рис. 3.2), так и продольного (рис. 3.3) их размещения.  [c.51]

Вариант бланка с угловым расположением постоянных реквизитов считается более выгодным, поскольку позволяет сэкономить до 20 % площади формата.

Угловое расположение реквизитов наиболее рационально для оформления писем, так как в этом случае правый верхний угол бланка используется для указания адреса получателя. Угловое расположение также удобно для документов, которые требуют утверждения, поскольку гриф утверждения тоже располагается в правом верхнем углу.  [c.51]

Что собой представляют формуляры ОРД с угловым и продольным расположением постоянных реквизитов Вы можете изобразить их от руки  [c.63]

Спроектируйте (начертите) бланки вашего учебного заведения с угловым и продольным расположением постоянных реквизитов.  [c.63]

Код формы документа по ОКУД на бланке с угловым размещением постоянных реквизитов располагается непосредственно над кодом организации по ОКПО на бланке с продольным расположением постоянных реквизитов — правее наименования документа (см. например, рис. 3.9).  [c.68]

Спроектируйте бланки для писем и приказов с угловым и продольным расположением постоянных реквизитов для вашего учебного заведения.

 [c.101]

Внутренние записки пишут на листе бумаги (допускается рукописный способ) формата А4 с угловым расположением постоянных реквизитов (рис. 5.17).  [c.151]

Бланки каждого вида могут изготавливаться на основе как углового, так и продольного расположения реквизитов. Бланки с продольным вариантом расположения реквизитов целесообразно применять в случае, когда наименование организации содержит большое количество печатных знаков или когда реквизиты бланка даются на двух и более ЯЗЫКаХ  [c.141]

Расположение реквизитов на формате А4 углового бланка показано на рис. 2, а на том же формате А4 продольного бланка — на рис. 3.  [c.143]

Следует отметить, что часто документы оформляются на бланках двух видов бланке служебного письма и общем бланке для всех других документов. Эти бланки имеют установленный комплекс постоянных реквизитов с продольным или угловым расположением. Изготавливаются они на бумаге форматов A3 (297 х 420 мм), А4 (210 х 297 мм), А5 (148 х 210 мм).  [c.14]

Установлено два формата бланков — А4 и А5 по ГОСТ 9327. Бланки каждого вида изготовляют на основе углового или продольного расположения реквизитов. Расположение реквизитов на бланках и их размеры приведены в прил. 1.1 и 1.2.  [c.24]

Изображение государственного герба на бланках с угловым расположением реквизитов помещают на верхнем поле бланка над серединой строк наименования организаций, а на бланках с продольным расположением реквизитов — в центре верхнего поля. Диаметр изображения не должен превышать 20 мм..,  [c.24]

Приведем образец оформления служебного письма с угловым расположением реквизитов  [c.39]

Образец оформления постановления (с угловым расположением реквизитов)  [c.117]

Важны не только внешние размеры контейнеров, но и внутренние, а также размеры дверного проема, размеры и расположение угловых фитингов для застропки при подъеме, крепления к подвижному составу и скрепления (стыкования) друг с другом.  [c.261]

Определение структуры портфеля Т (а следовательно, и его расположения) требует тех же процедур, которые были представлены в Приложении А гл.

8. В примере, изображенном на рис. 9.7, портфель Т располагался на эффективном множестве модели Марковица. На рис. 8.13 этот портфель лежит между вторым и третьим угловыми портфелями, обозначенными С(2) и С(3) соответственно. Так как Глежит между этими двумя угловыми портфелями, то его структура является взвешенным средним структур С(2) и С(3), которые показаны в табл. 8.1. Эти веса [0,86 для С(2) и 0,14 для С(3)] могут быть определены графически путем проведения горизонтальной линии от точки Г до вертикальной оси, по которой измеряется ожидаемая доходность.  [c.252]

Флаговый вариант расположения реквизитов (см. образец слева) используется при воспроизведении угловых бланков на чистом листе бумаги с помощью ПК непосредственно при подготовке конкретного документа. При этом воспроизведение постоянных реквизитов, предусмотренных ГОСТ Р 6.30-97, для исходящих документов является обязательным. Для  [c.23]

В последнее время обозначилась новая тенденция в размещении на бланках реквизита 07 Справочные данные об организации . При центрованном расположении остальных реквизитов углового штампа , элемента реквизита 07 размещаются флаговым способом (см. образец справа). Небольшая потеря бумажной площади компенсируется удобством для прочтения составных частей реквизита 07.  [c.28]

Реквизиты 06, 07, 08, 12, ограничительные отметки для реквизитов 09, 10, 11 в пределах границ зон расположения реквизитов на бланках распорядительных документов согласно стандарту размещают центрованным способом, т. е. когда начало и конец каждой строки реквизита равноудален от границ зоны расположения данного реквизита (рис. 3.1, 3.2). Такие бланки изготавливаются типографским способом. В то же время в практике документирования, если распорядительный документ (чаще всего приказ, распоряжение) предназначен для решения внутренних задач организации и не рассылается за ее пределы, широкое применение находит угловое расположение постоянных реквизитов, оформляемых флаговым методом.  [c.47]

Флаговый метод заключается в расположении постоянных реквизитов углового штампа от одной вертикали — непосредственно от линии левого поля. Такой вариант расположения реквизитов (см. рисунок ниже) используется при воспроизведении угловых бланков на чистом листе бумаги с помощью ПК непосредственно при оформлении конкретного документа. При этом часть постоянных реквизитов (01—05,07) не воспроизводится, что экономит рабочую площадь формата и труд оформителя.  [c.47]

Выписка из приказа (рис. 4.3) может быть напечатана (с помощью ПК, пишущей машинки) на чистом листе бумаги формата А4, А5 в угловом варианте расположения постоянных реквизитов флаговым способом. Часть постоянных реквизитов при этом опускается (см. гл. 3, с. 47).  [c.58]

Выше (рис. 4.2) приведен пример оформления приказа на стандартном бланке, предусмотренном ГОСТ Р 6.30-97. Исполь-л зование такого бланка объясняется тем, что в данном конкретном случае перед организацией стояла задача отправки копии приказа в адрес регионального Центра стандартизации, метрологии и сертификации Госстандарта России. Приведем пример приказа с угловым расположением постоянных реквизитов, оформленных флаговым методом. Документ оформлен в упрощенном варианте, поскольку предназначен для решения сугубо внутренних задач организации.  [c.61]

Указание — распорядительный документ, издаваемый органами государственного управления, министерствами, ведомствами, по вопросам, связанным с организацией исполнения приказов, инструкций и других документов. Право издания указаний внутри организаций предоставляется руководителям и их заместителям. Может издаваться при оформлении командирования, наложении взыскания и т. д. В этом случае указание может быть оформлено на ПК упрощенно на чистом листе бумаги формата А4 с расположением постоянных реквизитов флаговым методом в угловом варианте исполнения (см. п. 3.5, с. 53).  [c.114]

Выписка из приказа может быть оформлена (на ПК, пишущей машинке) на чистом листе бумаги формата А5 в угловом варианте расположения постоянных реквизитов флаговым способом. Часть реквизитов при этом опускается.  [c.121]

Макет оформления распоряжения приведен на рис. 5. 9. Макет дается в варианте оформления документа на ПК на чистом листе бумаги (формата А4) упрощенно с угловым расположением постоянных реквизитов и флаговым способом их печати (по аналогии с оформлением выписки из приказа).  [c.122]

Расположение реквизитов центрованное - Энциклопедия по экономике

Расположение реквизитов центрованное

Центрованный вариант расположения реквизитов используется при типографском способе изготовления бланков. При этом под реквизиты 09, 10, 11 оставляют трафаретные места (см. образец справа).  [c.23]

При угловом расположении реквизитов эмблема располагается в левом верхнем углу, при продольном (центрованном) — в середине верхней части листа.  [c.55]

При угловом расположении реквизитов (см. рис. 5) эмблема располагается в левом верхнем углу,- а при продольном (центрованном) — в середине верхней части листа (см. рис. 4).  [c.38]

Реквизиты 06, 07, 08, 12, ограничительные отметки для реквизитов 09, 10, 11 в пределах границ зон расположения реквизитов на бланках распорядительных документов согласно стандарту размещают центрованным способом, т. е. когда начало и конец каждой строки реквизита равноудален от границ зоны расположения данного реквизита (рис. 3.1, 3.2). Такие бланки изготавливаются типографским способом. В то же время в практике документирования, если распорядительный документ (чаще всего приказ, распоряжение) предназначен для решения внутренних задач организации и не рассылается за ее пределы, широкое применение находит угловое расположение постоянных реквизитов, оформляемых флаговым методом.  [c.47]

Наименование вида документа — обязательный реквизит. Он ставится на каждом документе (кроме служебных писем) после автора документа. Если при составлении документа применяют бланки с угловым расположением реквизитов, наименование вида документа указывается в левом верхнем углу, а с применением продольного варианта бланка — центрованно, т. е. посередине. Разновидность документа можно определить по содержанию, форме, способу записи (передачи) информации.  [c.57]

Угловое расположение реквизитов имеет два вида флаговое и центрованное. При флаговом расположении строки бланка начинаются от границы левого поля, правый край не выравнивается. При угловом центрованном расположении все реквизиты, расположенные в углу листа, выравниваются (центруются) относительно середины листа документа, т. е. находятся на равном расстоянии от границы левого поля и середины листа.  [c.24]

Угловое расположение реквизитов имеет два вида флаговое и центрованное. В чем их различие  [c.92]

В последнее время обозначилась новая тенденция в размещении на бланках реквизита 07 Справочные данные об организации . При центрованном расположении остальных реквизитов углового штампа , элемента реквизита 07 размещаются флаговым способом (см. образец справа). Небольшая потеря бумажной площади компенсируется удобством для прочтения составных частей реквизита 07.  [c.28]

Смотреть страницы где упоминается термин

Расположение реквизитов центрованное : [c.23]    [c. 53]    [c.60]    [c.51]    [c.194]    [c.76]    [c.34]    Делопроизводство и машинопись (1999) -- [ c.24 ]

Макет бланка письма угловое расположение реквизитов штампа — Bitbucket

———————————————————
>>> СКАЧАТЬ ФАЙЛ <<<
———————————————————
Проверено, вирусов нет!
———————————————————

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

При угловом расположении (угловые бланки) реквизиты Наименование. Энциклопедии делопроизводства : общий бланк, бланк письма и бланк. За получением разрешения следует обращаться по e-mail: [email protected] Бланк письма в зависимости от учредительных документов организации. Расположение реквизитов (угловой вариант) бланка письма (размеры. Общий бланк организации с продольным расположением реквизитов · Общий. бланк организации с угловым (флаговым) расположением реквизитов. реквизитов · Бланк письма организации с угловым ( центрированным). За получением разрешения следует обращаться по e- mail: [email protected] Использование углового или продольного бланка не влияет на юридическую силу. При продольном расположении (продольные бланки) реквизиты Наименование. Продольный бланк письма с реквизитами на двух языках. За получением разрешения следует обращаться по e-mail: [email protected] ru. Бланки документов и угловой штамп. информация должна содержаться на бланке письма, это следующие реквизиты. разрабатываются на основе продольного или углового расположения реквизитов. Образец общего бланка с продольным расположением реквизитов………… 2. Образец бланка служебного письма с угловым расположением реквизитов. 3. Образцы штампов и печатей, используемых в общественном объединении. 11. отметки для верхних границ зон расположения реквизитов. Схемы расположения реквизитов документов приведены в приложении А;. о контроле за исполнением документа обозначают буквой К , словом или штампом. Рисунок Б.2 - Образец углового бланка письма организации. 13. В предыдущем номере рассказывалось о составе реквизитов письма и. углу при угловом расположении реквизитов бланка и справа под реквизитами бланка. Отметку о контроле обозначают буквой «К», словом или штампом. бланк конкретного вида документа, кроме письма (приказа, распоряжения. Пример углового расположения реквизитов на бланке. Рисунок 2.2 Расположение реквизитов и границ зон на формате. В письме название вида документа не указывают. Месторасположение этого реквизита зависит от бланка (угловой или продольный). Для штампа отводится место на бланке формата А4 площадью 16 мм х 41,6 мм. Образец бланка письма с угловым расположением реквизитов. Пример оформления и расположения кода формы документа. на наиболее важных документах и обозначается буквой «К», словом или штампом « Контроль». Оформление реквизитов документов - важный систематический этап работы с. В зависимости от расположения реквизитов устанавливают два варианта бланков: угловой и. В бланке письма наименование вида документа не указывается. Рисунок Б.2 - Образец углового бланка письма организации. Нормативные документы: Требования к оформлению реквизитов документа. виды документов: общий бланк, бланк письма, бланк конкретного вида документа. отметки для верхних границ зон расположения реквизитов 11, 12, 13, 14. реквизитов в рамках выделенной зоны - угловое и продольное ( см. Совокупность реквизитов документа и схема их расположения на документе. Для письма применяется бланк только с продольным расположением реквизитов. Угловой штамп содержит те же реквизиты, что и бланк документа. Деловое письмо следует писать только на бланке организации. В этой части письма слева размещается угловой штамп организации с. находиться в центре верхнего поля, а при угловом расположении реквизитов – в. Перечень реквизитов и схемы их расположения даны в приложениях 1. В бланке письма наименование вида документа не указывается. за исполнением документа обозначают буквой К , словом или штампом Контроль. целесообразно изготовлять бланки с угловым расположением реквизитов. Приложение 1 СХЕМЫ расположения реквизитов документов. Например, при оформлении письма на бланке Председателя Госстроя. о поступлении документа в организацию проставлять в виде штампа. Устанавливают два варианта расположения реквизитов на бланках - угловой и продольный в. Требования к оформлению реквизитов документов; 4. Приложение А. Схемы расположения реквизитов документов; Приложение Б. Образцы бланков документов. В письме наименование вида документа не указывают. документа, которую обозначают буквой К , словом или штампом Контроль. Понятие бланка, реквизитов документа: Как было отмечено в теме 1, делопроизводство. на основе углового или продольного расположения реквизитов. Формуляр. Например, обязательные реквизиты для письма наименование. документа обозначают буквой «К*, словом или штампом « Контроль*.

Придание документу юридической силы – это, прежде всего, правильное оформление всех частей реквизитов и всего реквизита в целом.

Все реквизиты наносятся на лицевую сторону листа (допускается оформление двусторонним способом, но только тех документов, которые хранятся не более 10 лет – краткосрочный (временный) срок хранения.

При оформлении документов реквизиты группируются в трех основных частях:

Заголовочной – 1-17 реквизиты и 19, которая занимает 1/3 часть листа (95 мм + 3 мм – верхнее поле)

Содержательной – 18, 20-21 – занимает 2/3 оставшейся части листа (120 мм)

Оформляющей – 22 – 30 – занимает 1/3 оставшейся части листа (60 мм + 10 мм – нижнее поле)

В Рабочих тетрадях по делопроизводству откройте Работу № 3, в ней приведена схема расположения реквизитов на угловом и продольном расположении реквизитов. Выполните работу, пользуясь раздаточным материалом ГОСТом Р 6. 30-2003 Унифицированная система организационно распорядительное документации. Требования к оформлению.

Что значит

Продольное расположение – реквизиты располагаются центрировано по отношению к строке в 64 знака – рабочей строке.

Что значит

Угловое расположение – реквизиты располагаются сразу от левого поля с объемом одной строки 24± 2 знака.

При этом могут быть два способа оформления реквизитов:

Центрированный - когда строки реквизита расположены по центру строки (при продольном расположении строки в 64 знака; при угловом – строки в 24 ± 2 знака) – при продольном и при угловом расположении реквизитов

Флаговый – когда все строки реквизита начинаются сразу от левого поля, независимо от длины – только при угловом расположении реквизитов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1. К документам какой системы документации применяется ГОСТ Р 6. 30-2003?

2. Сколь всего реквизитов описано в ГОСТ Р 6.30-2003? Раскройте понятие «обязательный реквизит».

3. Раскройте понятие «постоянный реквизит», «меняющийся реквизит»

4. Раскройте понятие «отметка», чем она отличается от реквизита?

5. Раскройте понятие «продольное» расположение реквизитов, «угловое расположение реквизитов»

6. Какие способы оформления реквизитов Вам известны, в чем их суть

7. Какую часть листа формата А4 занимает заголовочная часть документа и какие реквизиты (номера) в нее входят?

8. Какую часть листа занимает содержательная и оформляющая части и какие реквизиты в них входят (номера реквизитов).

9. Какую особенность при выполнении работы № 3 Вы заметили, изучая место расположения «Грифа Утверждения»?

 

ЛИТЕРАТУРА:

  1. ГОСТ Р 6.30-2003 Унифицированная система организационно распорядительное документации. Требования к оформлению.
  2. Делопроизводство (Организация и технологии документационного обеспечения управления): Учебник для вузов /Кузнецова Т.В., Санкина Л.В., Быкова Т.А. и др.; Под ред. Т.В. Кузнецовой. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. – С. 56-59
  3. Кирсанова М.В., Аксенов Ю.М. Курс делопроизводств: Документационное обеспечение управления: Учебное пособие. – 5-е изд., испр. и доп. М.: Инфра-М-Новосибирск: Сибирское соглашение, 2013. – С.13-14
  4. Справочник секретаря-референта: Практическое пособие. – «-е изд., исправ. И доп. Автор-составитель М.И. Басаков. – Роств н/Д.: Феникс, 2013. – С. 35-42
  5. Румынина Л.А. Документационное обеспечение управления: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. – 3-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2015 – С. 21-28

 



Узнать еще:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Бланк

Cтраница 1

Бланки следует печатать красками насыщенного цвета, позволяющими при необходимости получать качественные копии документов с помощью копировальной техники.  [1]

Бланки этих документов, если при их заполнении допущены ошибки, считаются испорченными.  [2]

Бланки каждого вида могут изготавливаться на основе как углового, так и продольного расположения реквизитов.  [3]

Бланки могут быть двух видов: бланк для писем и общий бланк для других видов организационно-распорядительных документов. Изготовление бланков конкретных видов документов допускается, если этих документов создается более 200 в год.  [4]

Бланки каждого вида изготовляют на основе углового или продольного расположения реквизитов. Расположение реквизитов на бланках и их размеры приведены в прил.  [5]

Бланки могут иметь как продольное, так и угловое расположение реквизитов.  [6]

Бланк называется общим, так как содержит одинаковый набор реквизитов для всех видов документов, которые на нем создаются.  [7]

Бланки для телефонограмм целесообразно иметь при большом ( более 200 в год) количестве этих документов. Допускается оформление телефонограмм на чистых листах бумаги. Составляется телефонограмма в одном экземпляре.  [8]

Бланк 4 представляет собой окончательный обзор выбранного решения и позволяет убедиться в том, что оно достаточно полно.  [9]

Бланк [326] определяет концентрацию фтора в водопроводной воде по уменьшению оптической плотности растворов торий-ализаринового лака.  [10]

Бланк и Финкенбайнер [71] определяли формальдегид, нагревая его с пероксидом водорода 5 мин при 60 С.  [11]

Бланк, обычно используемый для определения спроса оптовым торговцем, производителем или продавцом, высылающим товары по почте. Документ, направляемый фирмой, осуществляющей прямой почтовый маркетинг ( direct marketing), потребителю с тем, чтобы он вернулся к продавцу с информацией о заказе. Очень важно, чтобы бланк заказа предусматривал включение в него всей информации, необходимой продавцу, но не ставил покупателя в затруднительное положение и не требовал от него много времени.  [12]

Бланки могут иметь как продольное, так и угловое расположение реквизитов.  [13]

Бланк помещают после листов содержания.  [14]

Бланки целесообразно применять во многих случаях как при подготовке черновиков документа, так и для его окончательного оформления.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Оформите макет бланка письма (угловое расположение реквизитов) и общего бланка организации (продольное расположение реквизитов)

ОАО «КЧторг»

справочные данные об организации: Черкесск, 369000, Ленина, 2; телеграф: КЧторг; телефон: 29 – 41 – 45 Р/с № 40718100012200089215 в Черкесском филиале Московского коммерческого банка, МФО 26894, код ОКПО 985623, ОГРН 345123789023, ИНН / КПП

4500583453 / 02387560

 

Вариант 6.

Теоретический вопрос

Требования к составлению и оформлению организационно-правовых документов.

Составьте и оформите письмо

Председатель правления акционерного коммерческого банка «ТОРГПРЕДБАНК» (112123, Москва, пр.Вернадского, 19, тел.: 567-22-17, факс: 576-22-20, ОКПО 87654321, ОГРН 1234567890098, ИНН/КПП 09876543321/123456789, расч.счет 12345678901234567890 в АКБ «ТОРГПРЕДБАНК», корр.счет 987654321098765444321, БИК 123456789 ) С.А.Шумов обратился к Начальнику коммерческого отдела НПО «Асбест» Волынцеву Л.А. с просьбой рассмотреть вопрос о предоставлении в длительную аренду АКБ «ТОРГПРЕДБАНК» рабочих площадей – 180 кв.м под размещение отделения банка. Письмо было составлено исполнителем Подлесной (567-22-17) на должностном бланке председателя правления банка и подписано 24 марта текущего года.

Письмо было получено в НПО «Асбест» 29 марта. В резолюции работникам коммерческого отдела Петросяну И. П. и Шумковой Л.И. (отв. исполнитель) предписывалось в течение двух недель разработать проект договора аренды. Договор аренды № 1205 был подписан 29 апреля, после чего документ направлен в дело

Вариант 7.

Теоретический вопрос

Требования к составлению и оформлению распорядительных докумен­тов.

Составьте и оформите письмо

Департамент поддержки и развития малого предпринимательства г.Москвы письмом № 01-05/126 от 21 мая текущего года за подписью зам. директора департамента Сверчкова А.В. уведомил руководство детского сада № 1586 о том, что в связи с развитием предпринимательства здание детского сада должно быть передано для технических нужд департамента.

Исполнителем Васильевой по поручению директора детского сада № 1586 Юго-Западного окружного управления образования г.Москвы, расположенного на проспекте Мичуринском, дом 22 (тел. 234-56-00 ОКПО 12345678, ОГРН 1234567890123, расч. счет 12345678901234567890 в ФБК «ГУТА-банк», корр.счет 987654321098765444321, БИК 123456789), было составлено ответное письмо, адресованное отделу писем Мэрии Москвы по адресу: г.Москва, ул.Тверская, 13, в котором директор детского сада № 1586 О.А.Абрамова просила разобраться в данном вопросе, мотивируя тем, что в названном районе детских садов осталось мало и не все дети могут посещать детские дошкольные учреждения. Письмо было подписано 5 июня текущего года, получено 10 июня. В резолюции зав. отделом Петровым В.П. работнику отдела Филатовой Н.С. предписывалось в течение 10 дней связаться с А.В. Сверчковым и подготовить ответ. Документ был исполнен письмом № 04-12/342 от 23 июня текущего года.

 

Вариант 8.

Теоретический вопрос

Требования к составлению и оформлению информационно-справочных докумен­тов.

Составьте и оформите приказ

Директор ремонтно-эксплуатационного муниципального управления № 15 Зотов И. Т. 5 октября текущего года издал приказ о подготовке к уборке территорий в зимний период текущего года. Главный инженер Николаев Б.В. к 15 октября должен провести закрепление убираемых территорий за техниками-смотрителями и дворниками, составить график двухсменной работы по уборке тротуаров и дворовых территорий, а начальник производственного отдела И.Г. Юдин – разработать и согласовать в префектуре округа план уборки территорий с привлечением людей и техники ведомственных предприятий, расположенных на территории округа.

Приказ издан на основании постановления Правительства Москвы от 8 сентября текущего года № 908 «О готовности служб городского хозяйства к уборке территорий г.Москвы в зимний период». Проект приказа был составлен Петровым (12-27-03), согласован с главным инженером предприятия и префектом Юго-Западного округа г. Москвы П.В. Семеновым, и поставлен на контроль. Об исполнении приказа было доложено 18 октября.

Вариант 9.

Теоретический вопрос

Организация подготовки и проведения совещания. Документы, создаваемые в процессе подготовки совещания.

Составьте и оформите приказ

Директор ООО «Конверсия» Трофимов О.Ю. 7 апреля текущего года издал приказ об утверждении Положения о порядке расчетов за оказание информационных услуг. Юрисконсульту по финансово-хозяйственным вопросам Морозову В.П. и секретарю-референту Дягилевой Е.А. было поручено к 10 апреля разработать типовые формы договоров об оказании различных видов информационных услуг и строго контролировать их применение в деятельности предприятия. Ответственность за изготовление, учет и сохранность бланков договоров возложена на Дягилеву Е.А., которая вместе с юрисконсультом завизировала проект приказа.

Вариант 10.

Теоретический вопрос

Основные требования к организации документооборота в организациях и учреждениях. Этапы прохождения и исполнения входящих, исходящих и внутренних документов.

Бланк письма с угловым расположением реквизитов образец — AllRus.

News

Образцы бланка письма также приводятся в ГОСТ Р. Отдельные руководители высшего звена управления, их заместители, некоторые государственные и. Образец служебного письма с угловым расположением реквизитов. При продольном расположении реквизитов они располагаются центрованным методом повдоль. Бланки писем с угловым расположением реквизитов. Примерная форма бланка служебного письма с угловым расположением реквизитов. Образец общего бланка организации Рисунок Б. Образец оформления указания с угловым расположением реквизитов. Реквизиты могут иметь продольное либо угловое расположение. Единые требования к заполнению организации учета и хранения бланков документов государственного образца. Орфографический разбор предложения образец. Официальное письмо образец бланк форма 2017. Образцы по теме Письмо. Оформление бланков Угловое и продольное расположение реквизитов. Образец письматребования приведен в Приложении С. Общий бланк организации с продольным расположением реквизитов общий. Письмо Ход выполнения работы создайте бланк письмазапроса с угловым расположением реквизитов. Если письмо оформлено на бланке организации, то в реквизите подпись наименование организации не. Бланк письма организации с угловым флаговым расположением реквизитов. Образцы общего бланка документа также приводятся в следующих документах. Cкачать образец документа Пример оформления бланка для письма с продольным расположением реквизитов. Составить общий бланк документа конкретного предприятия с продольным и угловым расположением. В стандартах на формулярыобразцы устанавливаются форматы и размеры полей. Формуляробразец ОРД с угловым вариантом расположения реквизитов ф


Бланк письма организации с угловым расположением реквизитов образец. Схемы расположения реквизитов документов приведены в приложении А образцы бланков документов в. Бланк стандартный лист бумаги с воспроизведенными на нем типографским или иным способом. Cкачать образец документа Письмо с угловым расположением реквизитов. Бланк письма с угловым расположением реквизитов образец 298.

Патент США на структуру для разливки бочонка Патент (Патент № 4,406,301, выдан 27 сентября 1983 г.)

Уровень техники

Данное изобретение относится к конструкции, адаптированной для выборочного разливания бочонка, особенно применимой для разлива под давлением жидкого содержимого, такого как пиво. В частности, изобретение относится к взаимодействию съемного клапана и трубки с так называемой шейкой Барнса, которая является постоянной частью бочонка.

Fallon СШАПат. В US 4 181 143 излагаются предпосылки и проблемы, связанные со структурами указанного символа, и поэтому указанный патент, а также многие патенты и другие записи в указанном патенте обеспечивают основу для описания настоящего изобретения. Достаточно отметить проблемы, связанные с устройствами, описанными в указанном патенте; Среди них - неотъемлемая асимметрия предохранительного устройства, предназначенного для предотвращения давления внутри бочонка из-за случайного вытеснения клапанной конструкции из бочонка в ходе удаления фитинга крана или другого соединения из конструкции адаптера. Кроме того, конструкция указанного патента требует излишне сложного изготовления, включая ослабление шейки Барнса.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является обеспечение улучшенной структуры указанного символа, избегая недостатков устройств предшествующего уровня техники.

Конкретная цель состоит в том, чтобы обеспечить симметрично работающее средство безопасности в такой конструкции, посредством чего обеспечивается осевое выравнивание цилиндрических или вращающихся частей, даже при удержании частей от выталкивания в ходе безопасного удаления воздуха из данного бочонка.

Другая конкретная цель - предоставить улучшенную шейку Барнса с безопасным вентилирующим элементом, позволяя при этом выполнять всю обработку на обычных токарно-моторных станках.

Общая цель состоит в том, чтобы достичь вышеуказанных целей с изначально надежной и безопасной структурой и при сниженной стоимости производства.

Настоящее изобретение решает указанные выше задачи и другие особенности за счет обеспечения одного или нескольких выступов предохранителя на интегральных радиально внутренних формах седла или заплечика внутри шейки Барнса, при этом узел клапана и трубки может быть вставлен через горловину, при этом выступы входят в паз. конфигурации в подузле, требующие сначала продольного, затем углового смещения и, по меньшей мере, некоторого второго продольного смещения, прежде чем подузел сможет развить свое окончательно герметичное гнездо относительно плеча шейки Барнса.Стопорное кольцо в канавке отверстия шейки может быть выполнено для герметичного удержания вставленного подузла только в том случае, если было достигнуто второе выравнивание с продольным смещением с угловым смещением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

РИС. 1 - вид в перспективе с частичным вырывом и разнесением деталей взаимодействующей шейки, вставки-подузла и фиксирующих частей конструкции переходника для отвода кеги;

РИС.2 - увеличенный вертикальный разрез, взятый по существу в точках 2-2 в подузле вставки, показанном на фиг. 1;

РИС. 3 - развертка кольцевых проколов в части, показанной на фиг. 1 и 2;

РИС. 4A, 4B и 5 - частичные виды в вертикальном разрезе, чтобы показать отношения каждой из двух различных частей, участвующих в использовании конструкции, показанной на фиг. 1; и

РИС. 5 и 6 иллюстрируют модификацию части вставки-подузла, показанной на фиг. 1, фиг. 5 - вид сбоку, а фиг.6 - вид в разрезе, сделанный по 6-6 на фиг. 5.

Сначала обратимся к фиг. 1 и 2 изобретение показано в контексте горловины 10 Барнса, имеющей приваренный по окружности постоянный узел к одной из торцевых панелей бочонка 11, такого как пивной бочонок. Горловина 10 имеет цилиндрическое отверстие 12 с кольцевой канавкой 13 для съемного приема стопорного кольца 14 рядом с его верхним концом. На нижнем конце горловина 10 имеет радиально направленный внутрь фланец 15 с множеством запорных выступов 16, расположенных на равном расстоянии друг от друга в радиальном направлении внутрь, которые составляют часть изобретения.Подузел 17 компонентов клапана, включая сифонную трубку 18, имеет пазовые формы 19 согласно изобретению, взаимодействующие с выступами 16 в процессе вставки подузла в горловину 10 и снятия с нее 10. При полной вставке и сборке эластомерное уплотнительное кольцо 20 нагружен кольцевым верхним корпусом 21 на сжатие по отношению к фланцу 15 и непрерывно уплотнен по окружности с ним; стопорное кольцо 14, когда оно установлено в канавке 13, удерживает герметичное соединение под действием сжатия.

На ФИГ. 2 видно, что труба 18 имеет расширенный верхний конец 25, в который вставлен уменьшенный нижний конец кольцевого седла 26 клапана с эластомерным покрытием, до ограниченного плеча. Клапанный элемент или шар 27 имеет нормально закрытое зацепление с седлом 26, упруго подталкиваясь вверх в такое зацепление за счет нагруженной сжатием конической пружины 28, которая удерживается внутри трубки 18 на ее внутренних фиксаторах 29.

Обод или плечевая зона седла 26 клапана удерживается в уплотнении по окружности относительно фланца на верхнем конце трубы 18 за счет действия нагрузки сжатия, которая проистекает из верхнего корпуса 21, пружины сжатия 30 и пробитой чашки 31; Пружина 30 сжимается между нижним фланцем 32 чашки 31 и раструбом, у которого трубка 18 расширяется к ее горловине в точке 25. Верхний корпус 21 образован внутренним фланцем 33 со скошенной кромкой, которым он входит в зацепление с гнездом 26, а множество выступов 34, образованных за одно целое радиально внутрь, в нижней части юбки корпуса 21 имеют байонетное соединение с пазами 35 в крышке 31, чтобы удерживать нагрузка сжатия седла 26. Понятно, что закрытие клапана 27 с предварительным натягом относительно седла 26 и уплотнение седла 26 с предварительным натягом к горловине 25 трубки 18 являются особенностями подузла 17, так что при вставке в горловине 10, включая рабочий зазор между отверстием 12 и цилиндрической внешней стороной корпуса 21, и когда он закрыт в точке 20 за счет удерживающего действия кольца 14, клапанный элемент 27 готов к приведению в действие задним концом крана или подобным приспособлением. к открытому отверстию 36 корпуса 21; диаметрально противоположные встроенные выступы 37 кулачка в отверстии 36 обеспечивают обычное соединение отвода.

Более конкретно и, в частности, со ссылкой на фиг. 3 видно, что проявление паза 19 в чашке 31 предпочтительно выполнено в трех экземплярах, с одинаковым угловым расстоянием и угловым чередованием с пазами 35 байонета, с помощью которых части 21-31 зацепляются для удерживания пружины 30 в сжатом состоянии. Каждая форма 19 прорези содержит первый продольный участок 38, ведущий к смещенному под углом байонетному участку 39, а затем ко второму продольному участку или смещению 40. При вставке подузла 17 в шейку 10 каждый выступ 16 входит в другой из первых продольных участки 38, сталкиваясь с натягом ступеньки или кромки 41 надреза до любого заметного сжатия уплотнительного кольца 20.При частичном вращении узла 17 по часовой стрелке (через захват корпуса 21) все выступы 16 выравниваются со вторыми продольными рядами 40; в этот момент верхний край корпуса 21 перекрывает в осевом направлении или, по меньшей мере, частично перекрывает канавку 13, как в соотношении, показанном на фиг. 4А. После этого и при достаточном смещении узла 17 вниз (до степени . DELTA. При упругом сжатии кольца 20) верхний край корпуса 21 в достаточной степени очищает или обнажает канавку 13, чтобы позволить сборку удерживающего кольца 14 в нем, как показано на ФИГ. .4Б. Следует отметить, что в закрепленном таким образом соотношении (фиг. 4B) все выступы 16 выходят за (или, по крайней мере, не создают препятствий) верхний конец соответствующих им вторых продольных рядов 40 пазов, и что они не смещены так далеко. вниз по ходу 40, чтобы вызвать угловое смещение вне трасс 40.

Описанная структура на фиг. 1-4 будут соответствовать всем заявленным целям. Отливка шейки Барнса 10 из нержавеющей стали требует только обычных токарных операций для изготовления готовой детали; пирсинг шеи не требуется.И описанная конструкция с 3 выступами (16) и 3 прорезями (19) не только предотвращает сборку кольца (14) до тех пор, пока не произойдет необходимое частичное вращение через смещение 39, но также гарантирует, что при удалении кольца 14 давление внутри бочонка 11 может только постепенно выталкивать сборочный узел 17 до точки симметрично зафиксированной опоры для сброса давления, когда каждый выступ 16 упирается в ступеньку или кромку выемки 42, отмечая нижний конец каждого ряда 40. Как показано на чертеже, угловое смещение 39 равно желательно с уклоном вниз (под углом.альфа) от канала 38 к каналу 39, чтобы обеспечить еще большую уверенность в предотвращении потери выравнивания канала 40 каждого выступа 16, как при манипулировании или попытке манипулировать стопорным кольцом 14 в его положение посадки в канавку.

В модификации фиг. 5 и 6, сборочный узел 17 'вставки имеет несколько таких же деталей и элементов, которые описаны в связи с фиг. 1–4, и поэтому используются многие из идентичных идентификационных номеров. Принципиальная разница на фиг. 5 и 6, это то, что включает соединяемые байонетом отделяемые части корпуса (21) и чашки (31) на фиг.1-4 теперь заменен одним удлиненным элементом 21 'корпуса, который полностью содержит пружину сжатия 30, причем последняя удерживается на месте с возможностью снятия стопорным кольцом 31', установленным на множестве выступов 50, направленных внутрь на нижнем конце элемента 31 корпуса. '. Более конкретно, элемент 21 'корпуса представляет собой обработанную трубчатую отливку, имеющую на своем большем верхнем конце те же выступы 37 и посадочный фланец 33, которые уже были описаны. Нижний конец элемента 21 'уменьшен, чтобы образовать заплечик для посадки при сжатии на уплотнительное кольцо 20.Ниже этого плеча элемент 21 'продолжается трубчатым до своего нижнего конца, где он может иметь три равноотстоящих удерживающих выступа 50, при этом следует понимать, что стопорное кольцо 31' имеет такое же количество вырезов 51, расположенных на одинаковом расстоянии, в результате чего кольцо 50 становится съемным. вставляется, когда формации 50-51 находятся в угловом регистре, и при этом показанное удерживаемое положение достигается при угловом смещении относительно углового регистра. Наконец, уменьшенный конец элемента 21 'корпуса отличается формами прорезей и отверстий, аналогичными тем, которые описаны в связи с фиг.3; в частности, каждая из множества прорезей 19 имеет первый продольный участок 38 ', ведущий к смещенному под углом байонетному участку 39' и оттуда ко второму продольному участку или смещению 40 '. Как и ранее, все прорези 19 'взаимодействуют с отдельными разнесенными выступами 16 в шейке 10 (фиг. 2), а отверстия 52 между прорезями 19' обеспечивают максимальный доступ для очистки. Предпочтительно, как показано на фиг. 5 и 6, каждый из удерживающих выступов 50 соединяет соседние области внутренней стенки уменьшенного конца элемента 21 'и охватывает открытый в противном случае конец связанного ряда пазов 38', тем самым сохраняя целостность по окружности для нижнего конца элемента корпуса. 21 '.

Характеристики, кратко изложенные выше для варианта осуществления по фиг. 1-4 также применимы к варианту осуществления по фиг. 5 и 6. Кроме того, можно заметить, что вариант на фиг. 5 и 6 предлагает дополнительное преимущество в виде более простой и экономичной конструкции, которая более удобна в обслуживании.

Хотя изобретение было описано для предпочтительного варианта осуществления, следует понимать, что модификация может быть сделана в пределах объема изобретения, например, путем предоставления слота 19 в количестве, отличном от предпочтительного количества трех.

Мониторинг динамики белков большой мембраны с помощью парамагнитной продольной релаксации 19F: движение домена в гомологе переносчика глутамата

Введение

Появление кристаллографии и крио-ЭМ одиночных частиц привело к быстрому расширению возможностей определения структуры белков. Часто сообщается о множественных конформациях одного и того же белка, обеспечивая моментальные снимки функциональных состояний, но их временное соотношение обычно неизвестно. ЯМР-спектроскопия - это универсальный подход к исследованию динамики белков 1 , но измерения на больших сборках, таких как мембранные белки, являются сложными из-за сильного расширения и перекрытия резонансов 1 H, 15 N и 13 C. .Недавно разработанный TROSY-ЯМР решает проблему 2,3 , но требует пердейтерирования белка, что является обременительным и не всегда возможно для мембранных белков 4 .

19 F-ЯМР является полезной альтернативой из-за его высокой чувствительности, надежной дисперсии химического сдвига, отсутствия фоновых сигналов и отсутствия необходимости в пердейтерировании. 5,6 . Фторированные зонды были введены в белки путем включения фторированных или неприродных аминокислот 7 или химического состава цистеина 8 . Многие методы отслеживания динамики, включая перенос насыщения, EXSY, CPMG, CEST и DEST, были адаптированы к 19 F-ЯМР 6,9-12 . Однако одна из существующих проблем - отнести наблюдаемые резонансы к известным структурным состояниям. Как правило, назначение основывается на сдвигах популяции, ожидаемых в ответ на связывание лиганда или мутации, и, следовательно, требует предварительной информации из других методов 9 . В качестве альтернативы использовались различия в усилении парамагнитного резонанса растворителя (PRE) 8 , но этот подход работает только тогда, когда конформационные состояния характеризуются четким воздействием растворителя на зонд 19 F.Здесь мы провели измерения скоростей продольной релаксации 19 F ( R 1 ) и их зависимого от расстояния усиления парамагнитными ионами, хелатируемыми дигистидиновыми мотивами, чтобы отнести резонансы к различным состояниям и оценить скорости конформационных обмен.

Для разработки стратегии мы использовали мембранный транспортер GltPh, который образует частицы размером ~ 300 кДа в мицеллах детергента 13 . GltPh является симпортером аспартат / натрия из Pyrococcus horikoshii , гомологичным переносчикам глутамата человека, которые играют важную роль в глутаматергической нейротрансмиссии в головном мозге 14 .Переносчики глутамата человека и GltPh используют трансмембранные ионные градиенты, в первую очередь ионов натрия (Na + ), чтобы управлять концентрированным поглощением своих субстратов 15,16 . GltPh транспортирует свой груз через мембрану путем изомеризации между состояниями, обращенными наружу (OFS), где сайты связывания субстрата и иона доступны из внеклеточного раствора, и состояниями, обращенными внутрь (IFS), где они доступны из цитоплазмы ( Рис. . 1а ). Считается, что динамика этих конформационных переходов определяет скорость транспорта 17 .GltPh представляет собой гомотримерный белок, в котором каждая субъединица функционирует независимо 18 . Переход между OFS и IFS включает согласованное трансмембранное движение ∼15 Å периферически расположенного транспортного домена, в котором находятся сайты связывания субстрата и иона, относительно в основном стационарного центрального каркасного домена тримеризации. Мы пометили цистеин, введенный в транспортный домен GltPh, фрагментом трифторэтантио (ТЕТ) 19 F 19 ( рис.S1a ) и поместил пару гистидинов в трансмембранную спираль (TM) каркасного домена для хелатирования иона никеля (Ni 2+ ) в месте, где расстояние до зонда 19 F изменяется при переходе состояния ( Рис. 1a и 1b ). Измеряя скорости продольной релаксации 19 F и опосредованный Ni 2+ PRE, мы отнесли три резонанса, наблюдаемые в спектре 19 F переносчика, к одной IFS и двум различным конформациям OFS.Руководствуясь экспериментами ЯМР, мы определяем крио-ЭМ структуры двух обращенных наружу состояний. Наконец, мы использовали измерения релаксации Ni 2+ -enhanced R 1 для оценки скорости обмена между конформациями OFS и IFS.

Рисунок S1. Чистота белка, эффективность маркировки и поглощение 3 H L-аспирата.

a , Схема для сайт-специфического введения метки 19 F в мутант M385C GltPh b , Профиль элюирования M385C-TET GltPh с помощью эксклюзионной хроматографии.c , гель SDS-PAGE, визуализированный с помощью флуоресценции (слева) и окрашивания Куммаси синим (справа) M385C GltPh, меченного флуоресцеин-5-малаимидом, до (дорожка 1) и после (дорожка 2) мечения ТЕТ. Образцы белка инкубировали с 10-кратным избытком флуоресцеин-5-маламида в течение 4 часов перед анализом. д . Кинетика Михаэлиса-Ментен захвата 3 H L-Asp для GltPh широкого типа (WT) (цикл), M385C-TET (квадрат) и dHis / M385C-TET GltPh (треугольник). DTDP: 2,2’-дитиодипиридин; TFET: трифторэтантиол.

Рисунок 1: Дизайн для 19 F и Ni 2+ Маркировка GltPh для R 1 PRE .

a , Карикатурные изображения структур GltPh, связанного с L-asp, в OFS (код доступа PDB 2NWX) и IFS (код доступа 3KBC). Структурно жесткий каркасный домен окрашен в пшеничный цвет, а динамический транспортный домен окрашен в синий и красный цвета в OFS и IFS, соответственно. Подложка L-asp показана в виде сфер. Розовые и голубые кружки представляют собой ожидаемые местоположения метки 19 F и связанного иона Ni 2+ соответственно. b , Распределение вероятностей расстояния между 19 F и Ni 2+ , рассчитанное на основе 100 нс траекторий моделирования молекулярной динамики. Черные сплошные, черные пунктирные и серые пунктирные линии соответствуют протомерам A, B и C соответственно. c , Зависимость продольного R 1 PRE от расстояния между 19 F и Ni 2+ на основе уравнения 1. d , R 1 PRE рассчитано для ядра 19 F на расстоянии 10 Å от различных парамагнитных центров, предполагая, что τ c равно 213 нс, S 2 равно 0.1 и τ i составляет 20 пс. с , квантовое число спина. τ с , время релаксации электронов 49-52 . MTSL, (1-оксил-2,2,5,5-тетраметилпирролин-3-метил) метантиосульфонат.

Результаты

Ожидаемый Ni

2+ -опосредованный 19 F Усиление продольной релаксации

PRE возникает в результате диполь-дипольного взаимодействия между спинами неспаренного электрона и ядра, которое зависит от обратной шестой степени расстояния , р, между ними .Ионы переходных металлов Mn 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ и Co 2+ и органические нитроксильные радикалы были использованы в качестве парамагнитных центров в ЭПР 20 , ЯМР в растворе 21 и твердом состояние ЯМР 22-25 . Мы стремимся измерить величину эффекта PRE на продольную релаксацию, R 1 PRE, которая описывается уравнениями Соломона-Блумбергена 26,27 : где μ 0 - проницаемость вакуума, γ - ядерное гиромагнитное отношение, g - g-фактор электрона, μ B - магнитный момент свободного электрона. , s - квантовое число спина электрона, ω - ядерная ларморовская частота и S 2 - параметр порядка. J MF - функция спектральной плотности, учитывающая локальные движения боковой цепи ( Дополнительная информация ) 28,29 . где τ r - время корреляции вращения белка, τ с - время релаксации электронов, а τ i - характерное время внутреннего движения.

Поскольку PRE квадратично зависит от гиромагнитного отношения, он слаб для ядер 13 C и 15 N, но имеет значение для 1 H и 19 F 30 .Обычно увеличение скорости поперечной релаксации ( R 2 PRE ) ядер 1 H используется для получения информации о расстоянии. Подход широко используется для облегчения определения структуры, идентификации интерфейсов белок-белок и обнаружения невидимых переходных состояний 31 . Напротив, восстановление парамагнитной составляющей из повышенной скорости продольной релаксации ( R, , 1 PRE ) для ядер 1 H затруднено из-за интерференции от перекрестной релаксации 1 H- 1 H 31 .Время поперечной релаксации ядер 19 F в мембранных белках очень короткое, всего несколько миллисекунд 8 , что делает эффект R 2 PRE незначительным. Однако продольная релаксация 19 F в белках происходит в секундном масштабе времени и определяется диполь-дипольными взаимодействиями 32 с незначительной гетероядерной 19 F- 1 H кросс-релаксацией 33,34 . Примечательно, что из-за незначительного вклада перекрестной релаксации 1 H- 19 F продольная релаксация 19 F является эффективно моноэкспоненциальной 33 .

Парамагнитные ионы Ni 2+ могут быть хелатированы парами гистидинов, помещенными в положения i и i +4 спирали 35 , и результирующий PRE можно измерить, взяв разность скоростей релаксации в присутствии иона R 1, Ni и в его отсутствие R 1, ссылка :

На основе уравнения 1 мы оценили ожидаемое значение R 1 PRE для ядра 19 F на расстоянии 10 Å от парамагнитного центра, используя τ r , равное 213 нс.Учитывая, что боковая цепь цистеина, модифицированного ТЕТ, аналогична по размеру метионину, мы использовали значение 0,1 для параметра порядка S 2 и 20 пс для времени внутреннего движения τ i , которые являются типичными. значения, найденные для метильных групп метионина 36,37 . Ион Ni 2+ выгоден по сравнению с другими парамагнитными центрами, потому что он имеет промежуточное время релаксации электронов 132 пс 38 , что приводит к большему усилению ядерной продольной релаксации, R 1 PRE 39 ( рис.1д ). Поскольку PRE резко спадает с расстоянием между неспаренным электроном и ядром 19 F, мы оцениваем самое длинное измеряемое расстояние, как ∼14 Å ( Рис. 1c ). Примечательно, что из-за доминирующего вклада τ i и τ s в уравнениях 3 и 4, R 1 PRE не чувствителен к размеру белка.

19 Спектры F-ЯМР GltPh

Мы решили использовать 19 F R 1 PRE для обнаружения и различения двух ключевых функциональных состояний GltPh, OFS и IFS ( Инжир.1а ). Поэтому мы ввели одиночную мутацию цистеина M385C в транспортный домен для мечения TET и двойную гистидиновую мутацию Y215H / E219H (dHis) в TM5 каркасного домена, чтобы создать координационный сайт для иона Ni 2+ ( Рис. . 1а ). Белки M385C GltPh и dHis / M385C GltPh были очищены, эффективно помечены TET двухступенчатым методом 19 , и было обнаружено, что они остаются активными в экспериментах по поглощению L-аспартата (L-asp) при восстановлении в протеолипосомах ( Дополнительный рис.S1 ).

1D 19 F-ЯМР спектры M385C-TET GltPh ( рис. 2a ) и dHis / M385C-TET GltPh ( Supplementary Fig. S2 ) в присутствии насыщающих концентраций ионов Na + и L-asp были неотличимы друг от друга и показали три частично перекрывающихся резонанса S1-3. Примечательно, что dHis / M385C-TET GltPh в комплексе с нетранспортабельным блокатором DL- трео -3-метил аспарагиновой кислотой (ТМА) 40 имел аналогичный спектр ( рис.2г) . Таким образом, зонд 19 F-ЯМР выявил наличие трех различных конформаций переносчика, которые не подвергались быстрой замене на временной шкале ЯМР. Действительно, медленное взаимное преобразование между OFS и IFS порядка секунд ожидается для GltPh на основе исследований FRET одиночных молекул (smFRET) и атомно-силовой микроскопии (AFM) 17,41,42 . Более ранние измерения также показали, что Na + и GltPh, связанный с L-аспирацией, отбирают образцы OFS и IFS со сравнимыми вероятностями 17,43 .Следовательно, возможно, что пики S1, S2 и S3, которые все показывают одинаковые популяции, соответствуют либо OFS, либо IFS. Чтобы отнести резонансы к конкретным состояниям, мы сначала исследовали, как разные лиганды меняют свои популяции. В отсутствие L-asp GltPh связывает Na + с примерно в 3 раза большей аффинностью в OFS, чем в IFS, что позволяет предположить, что только Na + должен благоприятствовать OFS 44 . Спектр 19 F-ЯМР dHis / M385C-TET GltPh в присутствии 0.6 M Na + и в отсутствие L-asp показал уменьшенный пик S1 (, рис. 2a, и b, ), что позволяет предположить, что пик соответствует IFS. Соответственно, пик S1 также исчез в присутствии конкурентного блокатора DL-трео-β-бензилоксиаспарагиновой кислоты (TBOA) ( Fig. 2c ), что благоприятствует OFS 45 . Пики S2 и S3 сохранялись в этих условиях, предполагая, что оба соответствуют OFS. Если это так, то относительные популяции IFS и OFS Na + / L-asp-связанного dHis / M385C-TET GltPh, рассчитанные по площадям трех пиков, составили 30 ± 1.4% и 70 ± 6% соответственно, что соответствует предыдущим измерениям 17,43 . Чтобы подтвердить наши определения пиков, мы собрали 1D 19 F-спектры для dHis / M385C-TET GltPh, несущих дополнительные мутации, которые благоприятствуют IFS, K290A и R276S / M395R (далее для краткости называемые RSMR) 17,41 . Оба мутанта показали схожие положения пиков с dHis / M385C-TET GltPh, но резко увеличили интенсивность пика S1, что согласуется с этим резонансом, соответствующим IFS ( рис.2д, ф ).

Рисунок S2. Специфическое связывание Ni 2+ с мутантом dHis / M385C-TET GltPh.

1D 19 Спектры F-ЯМР M385C-TET GltPh ( a ) и dHis / M385C-TET GltPh ( b ) без (вверх) и с (внизу) 3 молярных эквивалента ионов Ni 2+ . Спектры записывали при 293 К в присутствии NaCL и L-asp.

Рисунок 2: 19 F-ЯМР-спектры dHis / M385C-TET GltPh и его мутантов.

1D-спектры dHis / M385C-TET GltPh (WT), записанные при 293 K в присутствии 200 мМ Na + и 10 мкМ L-asp ( a ), 0.Только 6 M Na + ( b ), 200 мМ Na + и 1 мМ TBOA ( c ) или 200 мМ Na + и 110 мкМ ТМА ( d ). Одномерные спектры мутантов GltPh K290A dHis / M385C-TET ( e ) и RSMR dHis / M385C-TET ( f ) в присутствии 200 мМ Na + и 10 мкМ L-asp. Спектры были деконволютированы на пики лоренцевы S1, S2 и S3. Необработанные данные показаны черным цветом, аппроксимации - розовым, а пики после деконволюции - голубым.

Ni

2+ -опосредованный PRE идентифицирует два внешних и одно внутреннее состояние

Для измерения опосредованного Ni 2+ PRE мы добавили 3 молярных эквивалента NiSO 4 к dHis / M385C-TET GltPh .Неожиданно пик S1 показал повышенную интенсивность, соответствующую увеличению популяции до 60 ± 4,5% ( Рис. 2a, 3a и Дополнительный Рис. S2 ). Напротив, контрольный M385C-TET GltPh, лишенный мотива dHis, не показал этого изменения популяции ( Дополнительная фиг. S2 ). Таким образом, оказывается, что связывание Ni 2+ с мотивом dHis в TM5 благоприятствует IFS на ∼1,3 kT. Мотив dHis расположен на границе раздела между транспортным доменом и доменом каркаса, и локальное окружение вокруг мотива может отличаться в OFS и IFS, что приводит к более высокому сродству к Ni 2+ в последнем.Титрование dHis / M385C-TET GltPh с Ni 2+ и построение графика интенсивности пика S1 дало изотерму связывания ( рис. 3a ), по которой мы оценили сродство к иону Ni 2+ , равное 34 ± 16 мкМ. Это сродство находится в диапазоне значений, описанных для связывания ионов переходных металлов с мотивами dHis 46 .

Рисунок 3: Назначение пика 19 F с использованием Ni 2+ -опосредованного PRE.

a , 1D 19 F-спектры Na + / L-asp-связанного dHis / M385C-TET GltPh, записанные при 293 K в присутствии 3 молярных эквивалентов ионов Ni 2+ .Врезка: Ni 2+ титрование 69 мкМ белка. Данные представлены как пик популяции S1. Сплошная красная линия соответствует квадратному уравнению связывания. b , R 1 релаксация измерена для S1 (вверху), S2 (в центре) и пика S3 (внизу) в отсутствие (черный) и в присутствии ионов Ni 2+ (цвет) . Сплошные линии через данные соответствуют моноэкспоненциальным подборам, а результаты подгонок показаны в дополнительной таблице S1. c , R 1 скорости пиков S1, S2 и S3 конструкций M385C-TET и dHis / M385C-TET GltPh в отсутствие (черный) и в присутствии ионов Ni 2+ и связанных с L -asp (серебристый) или TMA (серый).Все образцы содержали NaCl и L-asp, за исключением тех случаев, когда указано, что L-asp был заменен на TMA. d , Мультяшное изображение структур Cryo-EM GltPh дикого типа, на котором показаны конформации OFS (вверху) и iOFS (внизу). Каркасный и транспортный домены окрашены в пшеничный и синий цвета соответственно. Связанный субстрат L-asp и липидная модель показаны сферами и окрашены в зависимости от типа атома. M385 отображается в виде розовых сфер. Расположение мотива dHis выделено голубыми сферами.Широкая серая стрелка рядом с в модели iOFS указывает на движение транспортного домена внутрь на ∼5 Å.

Таблица S1.

R 1 Скорости релаксации и конформационные скорости обмена для вариантов GltPh.

Затем мы измерили скорости релаксации R 1 для каждого пика в отсутствие и в присутствии ионов Ni 2+ . Мы наблюдали относительно высокий PRE 5,4 ± 0,4 с -1 для пика S1, в то время как пики S2 и S3 показали слабые эффекты PRE 0.7 ± 0,3 с −1 и 1,0 ± 0,3 с −1 соответственно ( рис. 3b и c ). Когда L-asp был заменен нетранспортируемым блокатором TMA, мы наблюдали несколько более высокие значения PRE для пика S1 и несколько более низкие значения для пиков S2 и S3 ( рис. 3c и дополнительная таблица S1 ). Напротив, M385C-TET GltPh без мотива dHis не показал значимого R 1 PRE в присутствии ионов Ni 2+ для любого из пиков ( Фиг.3c ). Используя уравнение 1 и значения PRE, измеренные для dHis / M385C-TET GltPh в присутствии TMA, мы оценили расстояния Ni 2+ от до 19 F как 9,6 Å для пика S1 и 14 Å для пиков S2 и S3. . Полученное PRE расстояние для пика S1 согласуется с диапазоном расстояний между сайтом связывания Ni 2+ и меткой 19 F, рассчитанным на основе моделирования молекулярной динамики (MD) структуры IFS (см. Дополнительные методы ). (среднее значение 7.7 ± 1,9 Å) ( рис. 1б ). Полученное PRE расстояние для пиков S2 и S3 значительно больше, чем для S1, как и следовало ожидать для OFS. Это несколько меньше, чем расстояние, полученное из МД-моделирования OFS (среднее значение 19,4 ± 2,3 Å) ( Рис. 1b ), возможно, потому, что мы вышли за пределы чувствительности измерения ( Рис. 1c ) . В совокупности данные позволяют однозначно отнести пик S1 к IFS, а пики S2 и S3 - к OFS.

Обнаружение двух различных конформаций OFS было неожиданным, но не противоречило предыдущим открытиям.Ранее эксперименты smFRET показали неоднородную динамику переходов между OFS и IFS. Соответствующее наблюдение заключалось в том, что распределение времени пребывания транспортера в OFS было аномально широким, предполагая, что существуют множественные конформации OFS с разными динамическими свойствами 17 . Более того, кристаллические структуры выявляют OFS конформацию транспортера, но также захватывают так называемое внешнее промежуточное состояние (iOFS) мутанта GltPh, в котором транспортный домен несколько смещается внутрь 47 .Заинтригованные результатами ЯМР, мы использовали Cryo-EM для визуализации конформаций, взятых с помощью GltPh. С этой целью мы визуализировали GltPh дикого типа, восстановленный в нанодиски в присутствии насыщающих концентраций ионов L-asp и Na + ( Дополнительная таблица S2 ). Чтобы оценить, существуют ли конформационные различия между отдельными протомерами-переносчиками, мы выполнили трехмерную классификацию и предварительное уточнение, используя 342 356 частиц и применяя симметрию C3 ( дополнительный рис.S3 ) с последующим расширением по симметрии. Сфокусированная трехмерная классификация без выравнивания выявила два структурных класса (класс 1 и 2), которые затем были уточнены и подвергнуты постобработке до конечного разрешения 3,1 и 3,6 Å соответственно. Примечательно, что мы не наблюдали протомеров в IFS, что согласуется с мембранной средой, благоприятствующей OFS переносчика по сравнению с мицеллами детергента 41 . Класс 1 конструктивно неотличим от OFS транспортера ( рис.3e и Supplementary S4 ) 45 , тогда как Class 2 очень напоминал iOFS ( Fig. 3e и Supplementary S4 ) 47 . Интересно, что мы обнаружили хорошо структурированную липидную молекулу, вставленную в щель между транспортным и каркасным доменами в OFS, но в iOFS она либо отсутствовала, либо была неупорядочена. Чтобы связать эти состояния OFS и iOFS с нашими двумя сигналами ЯМР OFS 19 F, мы рассмотрели влияние мутации K290A на интенсивности резонансов.Мутация, которая устраняет солевой мостик в OFS и, следовательно, должна дестабилизировать его, увеличивала интенсивность пиков S1 и S3 по сравнению с пиком S2 в спектре белка GltPh K290A / dHis / M385C-TET ( Fig. 2e ). Таким образом, мы полагаем, что пик S2 в спектрах ЯМР 19 F переносчика соответствует OFS, а пик S3 соответствует iOFS. Расстояние между зондом 19 F и связанным ионом Ni 2+ уменьшено на ∼3 Å в структуре iOFS по сравнению с OFS, но остается в соответствии с нашими измерениями PRE.

Рисунок S3. Обработка крио-ЭМ данных.

a , Угловое распределение частиц, способствующих окончательному восстановлению. Количество ракурсов при каждой угловой ориентации представлено длиной и цветом цилиндров, где красный цвет указывает на большее количество ракурсов. b , Окончательные карты после постобработки Relion раскрашены в соответствии с оценкой местного разрешения с помощью ResMap. c , кривые корреляции оболочки Фурье (FSC), указывающие разрешение на пороге 0,143 окончательных маскированных (черный) и немаскированных (оранжевый) карт GltPh OFS (слева) и iOFS (справа). d , кривые FSC из перекрестной проверки уточненных моделей GltPh OFS (слева) и iOFS (справа) по сравнению с замаскированной полукартой 1 (оранжевые кривые: FSC , работа , используется во время уточнения проверки), замаскированная половина карты 2 ( Синие кривые: FSCf ree , не используется при уточнении валидации) и замаскированная суммарная карта (черные следы: FSC sum ). и , Блок-схема обработки данных для GltPh, восстановленного в нанодиск в присутствии NaCl и L-asp.

Рисунок S4.Структурное сравнение крио-ЭМ и кристаллических структур GltPh в конформациях OFS (а) и iOFS (б).

Одиночные протомеры видны на плоскости мембраны и изображены в карикатурном изображении. Кристаллические структуры окрашены в серый цвет, а структуры Cryo-EM имеют цвет с пшеничным каркасом и синим транспортным доменом. Связанный L-asp показан в виде сфер и окрашен в зависимости от типа атома. Две структурно четко определенные липидные молекулы наблюдались на картах Cryo-EM для GltPh, реконструированного в нанодиски и визуализированного в конформации OFS.Они показаны в виде палочек, окрашены в соответствии с типом атома и помечены как липиды 1 и 2. Липид 1 также наблюдался на картах GltPh в конформации iOFS, в то время как липид 2 вытесняется смещенным транспортным доменом. Небольшие различия в конформации домена каркаса наблюдаются между iOFS, наблюдаемым в кристалле, и в структурах Cryo-EM.

Таблица S2.

Сбор, реконструкция и статистика уточнения модели Крио-EM Сбор данных

Скорости конформационного обмена

Далее мы провели измерения PRE на мутантах K290A и R276S / M395R (RSMR), которые обмениваются между IFS и OFS быстрее, чем GltPh дикого типа 17,41 .Мы наблюдали более слабые PRE для пика S1 K290A и RSMR, чем для GltPh дикого типа, и, наоборот, более сильные PRE для пиков S2 и S3 ( Рис. 4a, b, Рис. 5 и Дополнительная таблица S1 ). Напротив, когда мы повторили измерения PRE для мутанта K290A, связанного с блокатором TMA, который предотвращает транспорт, мы наблюдали PRE, которые были аналогичны измеренным для переносчика дикого типа ( Рис. 4b и Дополнительная таблица S1) , что указывает на то, что эти мутации существенно не нарушают конформации различных состояний.Следовательно, измененные эффекты PRE, наблюдаемые у более динамичных мутантов, вероятно, связаны с химическим обменом между пиками.

Рисунок 4: Парамагнитный R 1 релаксация и конформационный обмен мутанта K290A.

a , 1D 19 F-спектры K290A / dHis / M385C-TET GltPh в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) ионов Ni 2+ ; b , R 1 релаксация S1 (вверху), S2 (в центре) и S3 (внизу) в отсутствие ионов Ni 2+ (черный) или в присутствии Ni 2 + и привязан к L-asp (красный для S1, синий для S2 и S3) или TMA (голубой).Сплошные линии представляют собой моноэкспоненциальную подгонку с подогнанными значениями R 1 , показанными в дополнительной таблице S1. c , 19 F- 19 F EXSY-спектры K290A / dHis / M385C-TET GltPh, связанного с L-asp (слева) или TMA (справа). Время перемешивания составляло 0,4 с. Пунктирными линиями обозначены перекрестные пики для S1 и S2 (синий), S1 и S3 (зеленый) и S2 и S3 (черный). d , Сводка PRE для всех пиков и обменных курсов между S1 и S2 и между S1 и S3, полученная из R 1, Ni или из 19 F- 19 F EXSY в присутствии L-asp.

Рисунок 5: Парамагнитный R 1 релаксация и конформационный обмен мутанта RSMR.

a , 1D 19 Спектры ЯМР F в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) ионов Ni 2+ . Красные, черные и синие стрелки указывают импульс насыщения, контрольный импульс и наблюдаемый пик, соответственно, в эксперименте STD на панели d. b , R 1 Скорость релаксации пиков S1 (вверху), S2 (в центре) и S3 (внизу) в отсутствие (черный) и присутствие (красный для S1 и синий для S2 и S3) Ni 2+ ионов.Сплошные линии представляют собой моноэкспоненциальную подгонку с подогнанными значениями R 1 , показанными в дополнительной таблице S1 . Все измерения проводились в присутствии 200 мМ NaCl и 10 мкМ L-asp. c , 19 F- 19 F EXSY-спектр RSMR / dHis / M385C-TET GltPh в присутствии 200 мМ NaCl и 10 мкМ L-asp, записанный при времени перемешивания 0,4 с. d , Затухание пика S3 при насыщении пика S1 (красная стрелка в и ) в эксперименте STD (красные квадраты).Чтобы учесть эффект нерезонансного насыщения, контрольный эксперимент (черные кружки) был проведен на частоте, эквидистантной к пику S3 (черная стрелка в и ). Эффективная кривая затухания (синий треугольник) соответствует дополнительному уравнению S25 с результатами, приведенными в дополнительной таблице 1. e , сводка значений PRE и скоростей обмена по сравнению с теми, которые определены в экспериментах EXSY и STD.

Наши измерения R 1 в присутствии ионов Ni 2+ могут быть использованы для оценки скорости этого химического обмена.Рассматривая модель с двумя состояниями, в которой состояния A и B имеют 19 F-резонансов с сильными и слабыми PRE соответственно, ожидается, что процессы релаксации резонансов A и B будут биэкспоненциальными, поскольку спины обмениваются между двумя средами ( Дополнительные уравнения S10, S11 ). Временная эволюция намагниченности пика B зависит от собственных скоростей релаксации спина в состояниях A и B ( R * 1, A и R * 1, B , соответственно. ) на популяциях штатов ( f A и f B ) и на микроскопические константы скорости ( k AB и k BA ).Мы измерили собственные скорости R * 1, A и R * 1, B отдельно в присутствии блокатора TMA, и популяции спинов в состояниях A и B были получены путем интегрирования пики в 1D 19 F-ЯМР спектрах. Следовательно, кривая релаксации состояния B может быть аппроксимирована следующим уравнением только с двумя неизвестными параметрами:

Где R 1, A и R 1, B и определены в Дополнительной информации .

Для dHis / M385C-TET GltPh дикого типа, значения R 1 PRE , измеренные для каждого из трех пиков в парамагнитных условиях, были одинаковыми в присутствии насыщающего L-asp или блокатора ТМА. . Следовательно, как и ожидалось, переносчик дикого типа, связанный с L-asp, претерпевал только медленный обмен между OFS и IFS с незначительным вкладом обмена в R 1 PRE . Чтобы подтвердить этот вывод, мы использовали 19 F- 19 F EXSY для оценки обменных курсов.Для dHis / M385C-TET GltPh дикого типа мы наблюдали только очень слабые перекрестные пики и только между пиками S1 и S2 при 25 ° C ( Дополнительный рис. S5 ). Следовательно, OFS и IFS обмениваются медленно, при этом верхний предел скорости оценивается в ∼ 0,3 с −1 , что согласуется с более ранними измерениями 17,41,42 .

Рисунок S5. 2D 19 F EXSY-спектр dHis / M385C-TET GltPh. Спектр

регистрировали при времени перемешивания 0,4 с в присутствии 200 мМ Na + и 10 мкМ L-asp при 298К.

В более динамичном мутанте K290A мы рассмотрели попарные равновесия между пиками S1 и S2 и между пиками S1 и S3. S1 (IFS) соответствует высокому состоянию A PRE , тогда как S2 (OFS) и S3 (iOFS) соответствуют низкому состоянию B PRE на схеме 1. Затем мы установили R 1 Кривые релаксации для пиков S2 и S3 с использованием уравнения 6 и полученных скоростей обмена, определенных как k AB + k BA , из 5.4 ± 2,1 и 3,0 ± 1,2 с −1 соответственно ( рис. 4г, дополнительная таблица S1 ). Для сравнения, 19 F- 19 F EXSY эксперименты без ионов Ni 2+ разрешили кросс-пики между всеми тремя резонансами ( Рис. 4c ). Примечательно, что когда спектры EXSY были получены в присутствии блокатора ТМА, перекрестные пики между пиками S1 и S2 и между пиками S1 и S3 исчезли, в то время как перекрестные пики между пиками S2 и S3 все еще наблюдались.Эти результаты согласуются с отнесением пиков S2 и S3 к OFS и iOFS, а пика S1 - к IFS. Скорости обмена, полученные из экспериментов EXSY, были в два-три раза меньше, чем скорости обмена из парамагнитных измерений релаксации R 1 ( Рис. 4d ). Различия, по-видимому, в основном связаны с более высокими скоростями перехода от OFS и iOFS (пики S2 и S3) к IFS (пик S1) при связывании с ионами Ni 2+ ( Дополнительная таблица S1 ).

Для мутанта RSMR скорости обмена, определенные из парамагнитных измерений R 1 , составляли 7,2 ± 2,6 с -1 между пиками S1 и S2 и 2 ± 1,6 с -1 между пиками S1 и S3 ( Рис. 5b и e ). Из-за низкой заселенности пика S3 в присутствии ионов Ni 2+ измерения релаксации R 1 имели более низкую точность, но все же предполагали, что химический обмен произошел.Спектры EXSY также показали большие кросс-пики между пиками S1 и S2 со скоростью обмена 5,4 ± 0,1 с -1 ( Рис. 5c ). Пик S3 был плохо заселен, и мы не могли обнаружить перекрестные пики. Вместо этого мы использовали измерение разности передачи насыщения (STD) для оценки скорости обмена между пиками S1 и S3 на ∼0,6 с -1 ( Рис. 5d ).

Когда скорости химического обмена значительно выше, чем собственная скорость релаксации состояния высокого PRE R 1, A * , измеренная скорость R 1 становится одинаковой для состояний A и B, а наблюдаемый R 1 не информативен относительно обменного курса ( рис.6a и Дополнительное уравнение S24 ). Следовательно, верхний предел измеряемой скорости химического обмена зависит от внутренней скорости R 1, A * высокого состояния - PRE и, в меньшей степени, от популяции штаты, f A и f B . В наших экспериментах с dHis / M385C-TET GltPh в комплексе с ионами Ni 2+ R 1, A * скорость высокого состояния PRE составляет ∼9 с −1 , а более высокие скорости химического обмена невозможно измерить (, рис.6а ). Однако скорости релаксации R 1, A * резко возрастают по мере уменьшения расстояния между парамагнитным ионом и ядрами 19 F. Например, если расстояние в состоянии высокого PRE было 6 Å, R 1, A * , можно было бы ожидать, что R 1 * для состояния приблизится к 100 с −1 , что позволяет измерять соответственно более быстрые обменные курсы ( рис.6а ). Чтобы проверить это, мы переместили сайт мечения с M385C на A381C, где расстояние между ядром 19 F и хелатным ионом Ni 2+ в IFS, как ожидается, будет составлять ∼6 Å в зависимости от кристаллической структуры 48 . Мы записали 19 F-спектров dHis / A381C-TET GltPh и наблюдали три пика, аналогичные наблюдаемым для dHis / M385C-TET GltPh, но с большим перекрытием ( Рис. 6b ). Еще один пик, расположенный ниже по полю, мы назвали S0.В присутствии 3 молярных эквивалентов ионов Ni 2+ заселенность пиков S0 и S1 увеличивалась по сравнению с пиками S2 и S3, что согласуется с нашими результатами для dHis / M385C-TET GltPh и предполагает, что S0 представляет собой вариант IFS. Измерения PRE в присутствии блокатора TMA показали значительно более быстрые R 1, A * скорости ∼125 и 98 с −1 для пиков S0 и S1, которые соответствуют расстояниям между Ni. 2+ ион и 19 F ядро ​​5.8 и 6,1 Å соответственно, аналогично ожидаемым расстояниям для IFS. Таким образом, стратегическое позиционирование металлохелатирующего мотива dHis относительно зонда 19 F можно использовать для регулировки скорости релаксации с высоким PRE R 1, A * для настройки диапазона измеримых конформационных обменных курсов.

Рисунок 6: Внутренняя скорость релаксации R 1, A * определяет диапазон доступных обменных курсов.

a , смоделированные R 1 кривые релаксации спина B ( R 1, B * = 3,0 с −1 ) в обмен на A с R 1, A * = 10 с −1 (вверху) или 100 с −1 (внизу). Доля спинов в состоянии B была установлена ​​равной 0,15, а скорость перехода из состояния B в состояние A, k BA , варьировалась от 0 до 200 с −1 (черный 0, красный 1, синий 2, зеленый 5, голубой 10, пурпурный 20, коричневый 50, оранжевый 100, фиолетовый 200). b , 1D 19 Спектры ЯМР F dHis / A381C-TET GltPh в отсутствие (вверху) и в присутствии (внизу) 3 молярных эквивалентов ионов Ni 2+ . c , парамагнитный R 1 кривая релаксации пиков S0 (черные кружки), S1 (красные квадраты), S2 (синие треугольники) и S3 (зеленые обратные треугольники) пиков dHis / A381C-TET GltPh в наличие ионов Ni 2+ . Все измерения проводились в присутствии 200 мМ NaCl и 10 мкМ L-asp.Сплошные линии представляют биэкспоненциальные соответствия для пиков S0 и S1 и моноэкспоненциальные соответствия для пиков S2 и S3. Подходящие параметры для S0: k быстро = 124,7 ± 32,0 с -1 , k медленно = 2,2 ± 1,7 с -1 ; S1: k быстрый = 97,5 ± 5,4 с −1 , k медленный = 2,8 ± 0,5 с −1 ; S2: k = 5,4 ± 0,8 с −1 ; S3: к = 4.5 ± 0,5 с −1 . Биэкспоненциальный характер релаксации пиков S0 и S1 R 1 может отражать наличие небольшого, но значительного химического обмена с пиками с низким PRE.

Обсуждение

1D 19 F ЯМР dHis / M385C-TET GltPh, связанного с ионами Na + и L-asp, показал три резонанса, S1, S2 и S3, которые мы интерпретируем как соответствующие трем различным конформациям транспортеры, которые не обмениваются быстро друг с другом на шкале времени ЯМР 19 F.Измерения Ni 2+ -опосредованных PRE s позволили нам однозначно отнести пик S1 как IFS, а пики S2 и S3 как две конформации OFS. Эффекты мутаций и лигандов на наблюдаемые популяции согласуются с этим назначением. Сами по себе наши спектры не предоставляют структурных деталей наблюдаемых состояний, но они могут служить ориентиром для структурных исследований с высоким разрешением с использованием других методов. Таким образом, вдохновленные нашими результатами ЯМР, мы исследовали структуру GltPh с помощью Cryo-EM и наблюдали наличие двух обращенных наружу состояний: OFS и iOFS, которым мы приписываем пики S2 и S3, соответственно.Хотя популяция состояний не может быть точно оценена с помощью крио-ЭМ визуализации, примечательно, что частицы класса 1, соответствующие OFS, были более многочисленны, чем частицы класса 2, соответствующие iOFS. Соответственно, более высокие заселенности пика S2 (OFS) по сравнению с пиком S3 (iOFS) наблюдаются в спектрах ЯМР 19 F. ЯМР может также идентифицировать мутации или лиганды, которые способствуют определенным состояниям, чтобы облегчить их характеристику с помощью других подходов. Напр., Хотя и TBOA, и TMA являются нетранспортируемыми блокаторами 40,45 , наши эксперименты показывают, что TMA не имеет конформационных предпочтений, в то время как TBOA сильно сдвигает распределения в сторону конформаций OFS.Точно так же ионы Na + также сдвигают дикий тип и все исследованные мутанты в сторону направленных наружу состояний ( Supplementary Fig. S6 ).

Рисунок S6. 19 F-ЯМР-спектры вариантов dHis / M385C-TET GltPh в различных условиях связывания лиганда.

( a ), дикий тип (WT), ( b ), K290A, ( c ), RSMR. Условия эксперимента сверху вниз: 200 мМ Na + и 10 мкМ L-asp, только 0,6 M Na + , 200 мМ Na + и 1 мМ TBOA и 200 мМ Na + и 1.2 экв. ТМА соответственно. Все спектры записаны при 293К. Спектры были деконволютированы на пики лоренцевы S1, S2 и S3.

Ni 2+ -опосредованный PRE потенциально может служить «молекулярной линейкой», определяя расстояния между ионом металла и ядром 19 F. Другие методы, такие как smFRET и двойной электронно-электронный резонанс (DEER), также могут измерять расстояния между флуорофором или спиновыми метками при благоприятных обстоятельствах. В отличие от этих методов, которые наиболее полезны в диапазоне расстояний от 20 до 80 Å, измерения на основе R 1 PRE наиболее применимы для более коротких расстояний, менее 20 Å, что делает их дополнительными к другим подходам.Во многих мембранных белках более короткий диапазон расстояний является преимуществом, потому что белки относительно малы, что затрудняет идентификацию подходящих участков мечения, разделенных необходимыми более длинными расстояниями. Расстояния, оцененные по нашим измерениям R 1 PRE , находились в разумном согласии со значениями, извлеченными из молекулярно-динамического моделирования соответствующих состояний на основе существующих кристаллических структур. Тем не менее, есть несколько факторов, которые могут внести ошибки в оценки расстояния.Во-первых, на расстояния влияют ротамеры, отобранные ТЕТ-зондом. Аналогичные проблемы присутствуют в измерениях DEER, где анализируются замороженные образцы, и все отобранные ротамеры спиновых зондов вносят вклад в наблюдаемое распределение расстояний, а также в измерениях FRET, где предпочтительная ориентация флуорофоров может привести к значительным изменениям измеренных расстояний. При ЯМР-измерениях образцы ротамеров отбираются в быстрых временных масштабах по сравнению с масштабом экспериментального измерения, и получается усредненное положение зонда.Абсолютные расстояния, вычисленные по уравнению 1, также зависят от неопределенности параметра порядка S 2 и времени внутреннего движения τ i зонда TET. Эта неопределенность частично проистекает из того факта, что они не были независимо определены для боковой цепи TET, а скорее были аппроксимированы с использованием значений, типичных для метионина.

Сравнивая величины PRE, опосредованных Ni 2+ в dHis / M385C-TET GltPh дикого типа с таковыми у более динамичных мутантов, мы наблюдали, что в последних PRE для пиков S2 и S3 были больше в присутствие субстрата L-asp, но не тогда, когда транспортеры были связаны с блокатором ТМА.Эти повышенные PRE для резонансов OFS динамических мутантов приписываются химическому обмену с IFS, который показывает более сильный PRE. Из парамагнитных измерений R 1 мы получили парные скорости химического обмена между резонансами с высоким и низким PRE, которые хорошо согласуются с оценками, полученными с помощью EXSY и STD. Преимущества парамагнитных измерений R 1 заключаются в скорости по сравнению с методами, основанными на 2D-спектрах, и в большей устойчивости к спектральному перекрытию.Это очень важно для изучения больших молекулярных ансамблей, в которых резонансы ЯМР обычно широкие и плохо разрешаются. Таким образом, обнаружение конформационной динамики на основе PRE обеспечивает жизнеспособный метод для скрининга модуляторов мембранных транспортеров, каналов и рецепторов.

Наш анализ показывает, что как OFS, так и iOFS конформации мутантов GltPh K290A и RSMR обмениваются с IFS. Однако однозначно установить порядок событий невозможно. Таким образом, конформация OFS может либо сначала перейти в iOFS, а оттуда в IFS, либо поочередно перейти непосредственно в IFS с редкими посещениями состояния iOFS.Интересно, что скорость обмена между пиками S1 (IFS) и S2 (OFS) выше, чем между пиками S1 и S3 (iOFS) для обоих мутантов. Это может означать, что iOFS не является обязательным промежуточным звеном между состояниями OFS и IFS. Примечательно, что интерпретация данных для GltPh может быть дополнительно осложнена кинетической сложностью, обнаруживаемой при записи FRET одной молекулы для этого транспортера 41 , но может быть замаскирована усреднением по ансамблю в экспериментах 19 F ЯМР.

Таким образом, наш метод предоставляет возможность для изучения как равновесных распределений, так и динамики множественных конформационных состояний мембранных белков в растворе.Он должен быть широко применим к изучению мембранных белков, претерпевающих конформационные переходы на временных масштабах от субсекундной до второй.

Дополнительная информация

Теория

Величина R 1 PRE определяется диполь-дипольным взаимодействием между спинами неспаренных электронов и ядра, как описано в книге Соломона-Блумбергена (SB) уравнения 26,27 : где μ 0 - проницаемость вакуума (4π × 10 −7 м кг с −2 A −2 ), γ - ядерное гиромагнитное отношение ( γ F = 25.166 × 10 −7 , γ H = 26,752 × 10 −7 ), g - g-фактор Ланда электрона (−2,0023193), μ B - магнитный момент свободного электрона (-9,284764 × 10 -24 Дж / Тл), s - квантовое число спина электрона (см. примеры на рис. 1d ), r - расстояние между электроном и ядром, и ω - ядерная ларморовская частота (4π × 470 × 10 6 рад / с для 19 F и 4π × 500 × 10 6 рад / с для 1 H в используемом нами приборе).где τ r - время корреляции изотропного вращения белка, а τ s - время релаксации электронов. Для белка с гидродинамическим радиусом R , τ r можно оценить по закону Стокса: где k - постоянная Больцмана (1,3806 × 10 −23 м 2 кг с −2 K −1 ), а T - абсолютная температура. Для частицы белка / детергента ∼300 кДа с гидродинамическим радиусом 59 Å мы оцениваем τ r как 213 нс.Время релаксации электронов τ с для различных парамагнитных центров показано на Рис. 1d .

Чтобы учесть локальное движение, мы расширяем уравнение SB, используя безмодельный подход, как описано ранее 28,29,31 : τ i - время внутренней корреляции метки 19 F, а S 2 - параметр порядка. Для этикеток TET мы используем τ i из 20 пс и S 2 из 0.1, измеренный ранее для боковой цепи метионина 36,37 в качестве приближения.

Чтобы оценить влияние химического обмена на парамагнитную релаксацию R 1 , мы рассмотрим спин в химическом обмене между состоянием A с сильным PRE и состоянием B со слабым PRE:

Временная эволюция продольных намагниченностей для двух состояний, M Z, A и M Z, B , описывается модифицированными уравнениями МакКоннелла 53 , которые представлены ниже. для ясности: где M 0 Z, A и M 0 Z, B - намагниченности в момент времени 0 для состояний A и B, соответственно, и R * 1, A и R * 1, B - внутренние скорости релаксации спинов в этих состояниях.Для эксперимента по восстановлению инверсии при начальных условиях и решениях следующие:

Обратите внимание, что

, где

, - общая начальная намагниченность

и коэффициенты и равны: , f A и f B - равновесные доли состояний A и B. R 1, A и R 1, B релаксирующие Скорости быстрой и медленной фазы кривой продольной релаксации при наличии химического обмена соответственно 53,54 .Они зависят от равновесных долей состояний A и B, от скорости перехода k BA и от собственных скоростей релаксации спина R * 1, A и R * 1, B : где

Собственные скорости релаксации R * 1, A и R * 1, B измеряются отдельно в присутствии блокатора, а значения f A и f B получены интегрированием деконволютированных пиков в 1D 19 F-ЯМР-спектрах.Следовательно, подгонка релаксационных кривых R 1, B для спина B к уравнениям S11 требует оптимизации только двух параметров: k BA и.

Примечательно, что если обмен очень медленный (т.е.), и релаксация R 1 становится моноэкспоненциальной: то есть вращения в состояниях A и B релаксируют со скоростью R 1, A и R 1, B соответственно.

В случае быстрого обмена (т.е.д.,) 55 `` и состояния A и B релаксируют с одинаковой скоростью R 1, B , и

Дополнительные методы

Экспрессия, маркировка и очистка белков

Полностью функциональный GltPh C321A без цистеина с семью дополнительными гистидинами, которые значительно повышают выход экспрессии. 56 для краткости на всем протяжении статьи относится к дикому типу. M385C и другие мутации были введены с использованием набора QuikChange ( Qiagen ).Белковые конструкции с сайтом расщепления тромбином на карбоксильном конце и меткой (His) 8 очищали, как описано ранее 56 . Вкратце, плазмиды трансформировали в клетки E.coli Dh20-B ( Invitrogen ). Клетки выращивали в среде LB с добавлением 0,2 мг / л ампициллина ( Goldbio ) при 37 ° C до OD 600 1,0. Экспрессию белка индуцировали добавлением 0,2% арабинозы ( Goldbio ) в течение 16 часов при 24 ° C. Клетки собирали центрифугированием и ресуспендировали в 20 мМ Hepes, pH 7.4, 200 мМ NaCl, 1 мМ L-asp, 1 мМ ЭДТА. Суспендированные клетки разрушали гомогенизатором высокого давления Emulsiflex C3 ( Avestin Inc ) в присутствии 0,5 мг / мл лизоцима ( Goldbio ) и 1 мМ фенилметансульфонилфторида (PMSF, MP Biomedicals ). После центрифугирования в течение 15 минут при 5000 g при 4 ° C для удаления дебриса мембраны осаждали центрифугированием при 125000 g в течение 60 минут. Мембраны гомогенизировали в 20 мМ Hepes, pH 7,4, 200 мМ NaCl, 1 мМ L-asp, 10 мМ EDTA и 10% сахарозе.Суспензию центрифугировали при 125000 g в течение 60 мин. Неочищенные мембраны собирали и гомогенизировали в буфере A, содержащем 20 мМ Hepes, pH 7,4, 200 мМ NaCl, 1 мМ L-asp, из расчета 8 мл на грамм мембран. Для мечения фтором 19 мембраны солюбилизировали в присутствии 40 мМ н-додецил-β-D-мальтопиранозида (DDM, Anatrace, Inc .) И 2 мМ 2,2'-дитиодипиридина (DTDP, Sigma Aldrich. ) в течение 2 часов при 4 ° C. Смесь центрифугировали 60 мин при 125000 g, супернатант разбавляли в 4 раза буфером A и инкубировали со смолой Ni-NTA ( Qiagen ) в течение 1 часа при 4 ° C.Смолу промывали 5 объемами буфера A с 1 мМ DDM. К суспензии смолы добавляли 2 мМ трифторэтантиола ( Sigma Aldrich ) и инкубировали при перемешивании при 4 ° C в течение ночи. После промывания смолы 10 объемами буфера A, содержащего 1 мМ DDM и 25 мМ имидазол, меченый белок элюировали тем же буфером, содержащим 250 мМ имидазол. Образцы белка концентрировали до прим. 10 мг / мл с использованием концентраторов с пороговой молекулярной массой 100 кДа ( Amicon ). Концентрацию белка определяли по УФ-поглощению при 280 нм, используя коэффициент экстинкции 57400 M -1 см -1 и MW 44.7 кДа. Метку (His) 8 расщепляли тромбином (Sigma) с использованием 20 ед. На 1 мг GltPh в присутствии 5 мМ CaCl 2 при комнатной температуре в течение ночи. Реакцию останавливали добавлением 10 мМ EDTA и 1 мМ PMSF. Белок дополнительно очищали с помощью эксклюзионной хроматографии (SEC) на колонке Superdex 200 Increase 10/300 GL ( GE Healthcare Life Sciences ). GltPh, связанный с L-Asp, получали с использованием SEC в буфере, содержащем 20 мМ Hepes, pH 7,4, 100 мМ NaCl, 10 мкМ L-Asp, 1 мМ DDM.Для приготовления не содержащего субстрата GltPh использовали буфер SEC с 20 мМ Hepes, pH 7,4, 50 мМ KCl, 1 мМ DDM. Затем в элюированный белковый раствор добавляли NaCl и лиганды в соответствующих концентрациях. Затем белок концентрировали и либо сразу использовали, либо быстро замораживали в жидком азоте, а затем хранили при -80 ° C. Для оценки эффективности мечения ТЕТ образцы меченых и немеченых белков инкубировали с 10 молярными эквивалентами флуоресцеин-5-малаимида в присутствии 2% SDS в течение 4 часов при комнатной температуре.Затем реакционные смеси анализировали с помощью SDS-PAGE с последующей флуоресцентной визуализацией.

Анализ транспортной активности

Меченые белки M385C и dHis M385C GltPh восстанавливали в липосомы и измеряли поглощение 3 H L-asp, как описано ранее 45 . Вкратце, липосомы получали из смеси 3: 1 (мас. / Мас.) Общего липидного экстракта E. coli и фосфотидилхолина яичного желтка ( Avanti Polar Lipids ) в 20 мМ Tris / HEPES, pH 7.4 и содержащий 200 мМ KCl и 100 мМ CholineCl. Липосомы были дестабилизированы добавлением Triton X-100 при соотношении детергента к липидам 0,5: 1 (мас. / Мас.). Белки GltPh добавляли при конечном соотношении белка к липидам 1: 2000 (мас. / Мас.) И инкубировали в течение 30 мин при комнатной температуре. Детергенты удаляли повторными инкубациями со смолой Bio-Beads ™ SM-2 (Bio-Rad). Протеолипосомы были подвергнуты трем циклам замораживания-оттаивания и экструдированы через фильтры 400 нм перед анализом поглощения. Реакцию захвата начинали путем 100-кратного разведения протеолипосом в реакционном буфере, содержащем 20 мМ HEPES / Tris pH 7.4, 200 мМ KCl, 100 мМ NaCl, указанные количества L-asp (концентрации L-asp выше 1 мкМ были дополнены 5 мкМ холодного L-asp, максимально разбавив 3 HL-asp в 10 раз) и 0,5 мкМ валиномицин. Поглощение проводили в течение 1 мин при 35 ° C.

19 F ЯМР-спектроскопия

19 Эксперименты F-ЯМР были выполнены с использованием спектрометра Bruker Avance IIIHD 500 МГц, оборудованного TCI 1 H- 19 F / 13 C / 15 N криогенный зонд тройного резонанса ( Bruker Instruments ).50 мкМ TFA и 10% D 2 O были включены в образец и использованы в качестве эталона химического сдвига (-75,4 ppm) и фиксирующего реагента, соответственно. 1D 19 F-ЯМР-спектры были записаны с 4096 точками и спектральной шириной (SW) 40 м.д. При этих настройках время сбора данных составило 109 мс. Несущая частота была установлена ​​на -70 ppm. Количество сканирований было установлено от 512 до 4096 в зависимости от условий образца. Задержка рециркуляции составляла 0,6 с для спектров 1D 19 F, если не указано иное.Длина импульса 90 ° была откалибрована для каждого образца и обычно составляла 11,4 мкс. Все спектры записаны без развязки 1 H. Одномерные спектры обрабатывали с помощью программы MestRaNova 12.0.0 ( Mestrelab Research ) с использованием функции экспоненциальных окон 20 Гц, заполнение нулями до 16 тыс. Точек. Спектры были скорректированы по базовой линии, пики подогнаны к форме пиков Лоренца и оценены на основании невязок подгонки.

19 F скорости продольной релаксации измерены методом инверсии восстановления.Задержка рециркуляции составила 1,8 с, что примерно в 5 раз превышает T 1 . Произвольно были выбраны восемь различных задержек от 0,05 мс до 1,8 с, одна точка повторяется 3 раза. Интенсивности пиков были получены из спектральной деконволюции. R 1 скорости релаксации и стандартные ошибки были получены путем подгонки данных к одной экспоненциальной функции I = I 0 (1-2 exp (- R 1 t ) . R 1 PRE s были получены вычитанием скорости релаксации, измеренной в отсутствие иона Ni 2+ , из скорости, измеренной в присутствии иона. Ошибки рассчитывались путем распространения ошибок. Все эксперименты повторяли не менее двух раз.

19 F- 19 F Эксперименты EXSY были зарегистрированы с 4096 точками и спектральной шириной 40 ppm в прямом измерении и с 24 комплексными точками и SW 5 ppm в косвенном измерении.Задержка рециркуляции составила 1,2 с. Как правило, накопилось от 512 до 1024 сканирований на приращение в зависимости от концентрации образца. Спектры обрабатывали с помощью программы Topspin 3.5 ( Brucker Instruments ). Косвенный размер был заполнен нулями до 128 точек, и была применена функция окна Гаусса с коэффициентом расширения линии (LB) -20 Гц и коэффициентом умножения по Гауссу (GM) 0,02. В прямом измерении была применена оконная функция GM с LB, равным −20 Гц, и GB, равным 0,01. Обработанные спектры анализировали с помощью программы Sparky (T.Д. Годдард и Д. Г. Кнеллер, SPARKY 3, Калифорнийский университет, Сан-Франциско), а интенсивности пиков были получены путем интегрирования с помощью лоренцевой аппроксимации. Спектр со временем перемешивания составлял 0,4 с, если не указано иное, и был записан спектр с временем перемешивания 0 с. Пиковые объемы были подобраны с использованием программного обеспечения EXSYcalc ( Mestrelab Research ).

19 F Спектры разности переноса насыщения (STD) были записаны с использованием серии импульсов гауссовой формы, длительностью 0, 100, 200, 300, 400, 600 и 1000 мс, длиной 50 мс и 180 °.Для каждой длительности импульсы включенного и выключенного резонансного излучения (как показано на рисунке 5а) поочередно чередовались для создания наборов данных насыщения и управления 57,58 . Скорректированные интенсивности наблюдаемого пика A при продолжительности насыщения на пике B были подогнаны к следующему уравнению для определения k AB : где R 1 - скорость продольной релаксации наблюдаемого пика. Скорость возврата рассчитывается с использованием равновесных популяций A и B, i.е., k BA = k AB * f A / f B . Подгонка была выполнена в Prism 6 ( GraphPad Software Inc .)

Моделирование молекулярной динамики

Молекулярные модели обращенного наружу GltPh, связанного с 3 ионами Na + и L-asp, были построены из PDB id: 2NWX и обращенного внутрь GltPh, связанного с 3 ионами Na + и L-asp из PDB id: 3KBC.Недостающие петли и остатки были добавлены с помощью программного пакета Modeler 59 . Систему погрузили в мембрану из POPC в нейтрализующем растворе NaCl с концентрацией 0,15 M с использованием веб-интерфейса разработчика мембран CHARMM-GUI 60 , получив симуляционную коробку с размерами: 165 × 175 × 86 Å 3 и около 250 000 атомов. для каждой системы. Параметры CHARMM36 61 использовались для белков и липидов во всех симуляциях. Стандартный протокол уравновешивания, разработанный для различных мембранных систем 62 , применялся следующим образом: растворитель и мембрана уравновешивались гармоническим ограничением, применяемым к белку и тяжелым атомам (кроме смоделированных).Эти ограничения были постепенно уменьшены с 20 ккал / моль / Å 2 до 0,1 ккал / моль / Å 2 в течение 5 нс моделирования, после чего последовали дополнительные 13 нс с ограничениями на атомы Cα и связанные атомы натрия, и еще 6 нс без ограничений. Последние рамки этих фаз уравновешивания использовали для добавления ЯМР-зонда и ионов металлов следующим образом: M385 был изменен на цистеин, модифицированный с помощью ЯМР-зонда TET, а остатки 215 и 219 были изменены на гистидин. Параметры силового поля для зонда TET с чистым нулевым зарядом были адаптированы из обобщенных параметров силового поля CHARMM для дифторбензилфосфоната и обычной аминокислоты метионина.Чтобы имитировать сайт Ni 2+ между h315 и h319, были использованы гармонические ограничения (10 ккал / моль / Å 2 ) для удержания Zn 2+ (с доступными параметрами CHARMM) рядом с этими остатками His. Затем системы были минимизированы, и заключительные производственные циклы, около 100 нс для каждой системы, были выполнены с использованием программного обеспечения NAMD версии 2.13 63 при 310 К в ансамбле NPT с временными шагами 2 фс. Сетка частиц Ewald 64 использовалась для электростатических взаимодействий на больших расстояниях.Короткодействующие электростатические взаимодействия рассчитывались с использованием потенциала Леннарда-Джонса с отсечкой расстояния усечения при 11 Å со сглаживанием, начинающимся с 8 Å. Давление контролировали баростатом Ланжевена на уровне 1 бар с периодом колебаний 200 фс и временем затухания 100 фс. Размеры ячеек X, Y, Z могли изменяться независимо. Температуру контролировали термостатом Ланжевена с коэффициентом демпфирования 0,1 1 / пс. Визуализация и количественный анализ всех симуляций выполняются с помощью VMD 65 и программного обеспечения MDTraj 66 .

КриоЭМ определение структуры

Восстановление GltPh в нанодиски

Белок мембранного каркаса MSP1E3 был экспрессирован и очищен из E. coli и GltPh восстановлен в липидные нанодиски, как описано ранее, с модификациями 67 . Вкратце, полярный липидный экстракт E. coli и яичный фосфатидилхолин в хлороформе ( Avanti ) смешивали в соотношении 3: 1 (вес: вес) и сушили на роторном испарителе и в вакууме в течение ночи.Высушенную липидную пленку ресуспендировали в буфере, содержащем 200 мМ NaCl, 1 мМ L-asp, 80 мМ DDM, 20 мМ Hepes / Tris, pH 7,4 с помощью 10 циклов замораживания / оттаивания, в результате чего получали 20 мМ исходный липид. Очищенный белок GltPh в DDM смешивали с MSP1E3 и исходным липидом в молярном соотношении 1: 1: 50 при конечной концентрации липидов 5 мМ и инкубировали при 21 ° C в течение 30 мин. Biobeads SM2 (Bio-Rad) добавляли к одной трети реакционного объема, и смесь инкубировали при 21 ° C в течение 2 часов на ротаторе. Биогранулы заменяли и инкубировали при 4 ° C в течение ночи.Восстановленную смесь очищали центрифугированием при 100000 g, и нанодиски, содержащие GltPh, очищали с использованием колонки Superose 6 Increase 10/300 GL (GE Lifesciences), предварительно уравновешенной буфером, содержащим 200 мМ NaCl, 1 мМ L-asp, 20 мМ Hepes. / Трис, pH 7,4.

Сбор данных Cryo-EM

Для приготовления криосеток 3,5 мкл GltPh-содержащих нанодисков (6 мг / мл) с добавлением 1,5 мМ фторированного Fos-Choline-8 ( Anatrace ) наносили на светящийся разряд. UltrAuFoil R1.2 / 1.3 Золотая сетка 300 меш ( Quantifoil ) и инкубировали в течение 20 с при 100% влажности при 15 ° C. После инкубации сетки промокали в течение 2 с и погружали в замороженный жидкий этан с использованием Vitrobot Mark IV (FEI). Данные крио-ЭМ-визуализации получали на микроскопе Titan Krios ( Thermo Fisher Scientific ), работающем при 300 кВ, с прямым электронным детектором K3 Summit ( Gatan ). Автоматический сбор данных проводился в режиме подсчета сверхвысокого разрешения с использованием программного обеспечения SerialEM 68 с увеличением 81000 x, что соответствует размеру калиброванного пикселя 1.06 Å на образце и 0,53 Å для изображений сверхвысокого разрешения. Каждый фильм имел общую дозу 50,1615 e - / Å 2 , распределенную по 30 кадрам (1,672 e - / Å 2 / кадр) с временем экспозиции 8,1 с (269 мс / кадр) и диапазон расфокусировки от -1,5 до -2,5 мкм.

Обработка изображений

Стеки кадров были скорректированы по движению с помощью MotionCorr2 69 , а оценка передаточной функции контрастности (CTF) была выполнена с использованием CTFFIND4 70 .Все этапы обработки были выполнены с использованием RELION 3.0, если не указано иное 71 . Dogpicker 72 как часть пакета обработки Appion 73 использовался для отбора частиц без ссылки. Отобранные частицы затем извлекались и подвергались двухмерной классификации для получения двухмерных средних значений классов, которые использовались в качестве шаблонов для автоматического отбора частиц в Relion. Частицы были извлечены с использованием ящика размером 256 Å с 2-кратным разбиением и подвергнуты 2 циклам 2D-классификации, игнорируя CTF до первого пика.926 308 частиц, выбранных из 2D-классификации, были дополнительно классифицированы на 6 классов без применения симметрии с использованием исходной модели из карты плотности, ранее полученной для GltPh-содержащего нанодиска (неопубликованного), отфильтрованного до 40 Å. 342 356 частиц из лучшего класса, демонстрирующего структуру тримерного переносчика, были повторно извлечены, разобраны и подвергнуты трехмерной обработке с применением симметрии C3. После преобразования доработка была продолжена с использованием маски, исключая нанодиск, в результате чего был получен размер 3.Карта с разрешением 35 Å. Разрешение уточненной карты оценивалось с использованием постобработки Relion и золотого стандарта FSC, значение 0,143 с использованием маски, исключающей нанодиск. Уточнение 3D с симметрией C3 дало карту GltPh в OFS со связанным субстратом, очень напоминающую модель PDB 2NWX. Чтобы исследовать конформационную гетерогенность, мы использовали расширение симметрии, реализованное в Relion 74 . 1 027 068 белковых субъединиц были повернуты в одно и то же положение и подвергнуты сфокусированной трехмерной классификации без выравнивания с Т = 40 на 10 классов.Локальная маска была сгенерирована с использованием цепочки А модели PDB 2NWX и включала только плотности из одной субъединицы на карте референций. Девять классов имели либо низкое разрешение, либо изображали GltPh в конформации OFS. Один класс, который содержал 11,7% частиц с расширенной симметрией, демонстрировал другую конформацию, очень напоминающую конформацию iOFS. Лучший класс OFS (94 731 частицы) и класс iOFS (120 282 частицы) были отдельно подвергнуты окончательной фокусированной 3D-обработке с помощью C1 с использованием маски для исключения нанодиска.Локальные угловые поиски в этом уточнении проводились только вокруг расширенного набора ориентаций, чтобы предотвратить вклад соседних субъединиц в одной и той же частице. Полученные карты были подвергнуты постобработке в Relion с использованием той же маски, что и в 3D-классификации после расширения симметрии. Окончательное разрешение при значении золотого стандарта FSC 0,143 было оценено как 3,1 Å для карты OFS и 3,6 Å для карты iOFS. Вариации местного разрешения оценивались с помощью ResMap 75 .

Построение и уточнение модели

Для построения атомной модели одна субъединица кристаллической структуры 2NWX GltPh была пристыкована к карте плотности OFS с помощью UCSF Chimera 76 .Для iOFS одна субъединица кристаллической структуры 3V8G стыковалась с плотностью. Для каждой модели после первого раунда уточнения в реальном пространстве с использованием Phenix 77 неправильно выровненные области корректировались вручную, а недостающие боковые цепи и остатки добавлялись вручную в COOT 78 . Фосфатидилэтаноламин используется в качестве модельного липида, который должен быть помещен в плотности, которые напоминают молекулы липидов с его ацильными цепями или этаноламиновыми головками, усеченными для соответствия видимым плотностям. Модели были итеративно уточнены с применением ограничений вторичной структуры и проверены с использованием Molprobity 79 и EMRinger 80 .Для дальнейшей перекрестной проверки и проверки переобучения все атомы каждой модели случайным образом смещались на 0,3 Å, и каждая результирующая модель уточнялась по первой полукарте, полученной в результате обработки. FSC между уточненными моделями и полукартами, использованными во время уточнения, были рассчитаны и сравнены с FSC между уточненными моделями и другими полукартами. Кроме того, был рассчитан FSC между уточненной моделью и суммой обеих полукарт. Полученные кривые FSC были аналогичными, не показывая признаков переобучения.

Инжектор для предлагаемого сверхбыстрого источника рентгеновского излучения Беркли (Конференция)

Лидия, Стивен, Корлетт, Джон, Пусина, Ян, Стейплс, Джон и Жолентс, Александр. Инжектор для предлагаемого сверхбыстрого источника рентгеновского излучения Berkeley . США: Н. П., 2003. Интернет.

Лидия, Стивен, Корлетт, Джон, Пусина, Ян, Стейплс, Джон и Жолентс, Александр. Инжектор для предлагаемого сверхбыстрого источника рентгеновского излучения Berkeley . Соединенные Штаты.

Лидия, Стивен, Корлетт, Джон, Пусина, Ян, Стейплс, Джон и Жолентс, Александр. Пн. «Инжектор для предлагаемого сверхбыстрого источника рентгеновского излучения Беркли». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/812466.

@article {osti_812466,
title = {Инжектор для предлагаемого сверхбыстрого источника рентгеновского излучения Беркли},
author = {Лидия, Стивен и Корлетт, Джон и Пусина, Ян и Стейплс, Джон и Жолентс, Александр},
abstractNote = {Лаборатория Беркли предложила создать источник рентгеновского излучения на основе рециркулирующего линейного ускорителя для сверхбыстрых динамических исследований [1].Для этого устройства требуется плоский электронный пучок с малым вертикальным эмиттансом и большим коэффициентом излучения x / y, чтобы обеспечить сжатие спонтанного ондуляторного излучения мягких и жестких рентгеновских импульсов, а также круглый электронный пучок с низким коэффициентом излучения для когерентного излучения мягких рентгеновских лучей. рентгеновское излучение с помощью процесса ЛСЭ на основе каскадной генерации гармоник [2]. Мы предлагаем систему инжектора, состоящую из двух фотокатодных пушек с высоким градиентом и высокой частотой повторения [3] (по одной для каждого приложения), сверхпроводящего линейного ускорителя {приблизительно} 120 МэВ, резонатора 3-й гармоники для линеаризации продольного фазового пространства и связка компрессора.Мы представляем детали конструкции и результаты исследований отслеживания частиц с использованием нескольких компьютерных программ.},
doi = {},
url = {https://www.osti.gov/biblio/812466}, journal = {},
number =,
volume =,
place = {United States},
год = {2003},
месяц = ​​{5}
}

Глава 15: Кафедра машиностроения · Бюллетень бакалавриата Университета Санта-Клары

Почетный профессор: Терри Э.Shoup
Профессора: Кристофер Киттс, М. Годфри Мунгал
Доценты: Мохаммад Аюби, Дражен Фабрис (председатель) , Тимоти К. Хайт, Хохён Ли, Он Шун Пак, Пантеа Сепербанд
Ассистенты профессора: Майкл Тейлор
Лекторы: Роберт Маркс, Тони Рестиво, Кельвин Цзенг, Уолтер Юэн

Обзор

Кафедра машиностроения занимается предоставлением современных высококачественных курсов по широкому спектру дисциплин для удовлетворения потребностей аспирантов как заочной, так и дневной формы обучения.Эти курсы сосредоточены в шести технических областях: (1) проектирование и анализ теплогидравлических систем; (2) анализ и управление динамическими системами; (3) робототехника и мехатронные системы; (4) механическая конструкция; (5) материаловедение; и (6) теоретическая и вычислительная механика. Образовательные усилия направлены на расширение навыков перспективных и практикующих инженеров не только в понимании основ, но и в развитии компетенции в области анализа инженерных систем. Кафедра предлагает ученые степени магистра, инженера и доктора, а также сертификаты.

Магистр программ

М.С. Для получения степени требуется 46 единиц обучения с общим средним баллом 3.0 или выше. Студент должен выбрать одну из пяти областей концентрации и вместе с консультантом разработать программу обучения. Курсы, выбранные для удовлетворения любого конкретного требования, могут использоваться для одновременного удовлетворения дополнительных требований, которым они соответствуют. Степени магистра наук должны включать следующее:

  • Инженерное ядро ​​- Требование опыта обогащения, как описано в главе 4 (8 единиц)
  • Требование по математике: 8 единиц, состоящих из MECH 200 и 201 или MECH 202, и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике
  • Требование по теме: 8 или более единиц в зависимости от области концентрации
  • Концентрационные факультативные занятия: в зависимости от района (примерно 12 единиц)
  • Кульминационный опыт: 4–9 блоков на диссертацию, завершающий проект или последовательность курсов проекта.

Варианты кульминационного опыта зависят от области концентрации.Диссертация требует консультанта факультета и должна быть одобрена дополнительным читателем и заведующим кафедрой. Темы диссертаций определяются студентом и научным руководителем факультета, которые не обязательно должны быть консультантом по концентрации. Дополнительный читатель не обязательно должен быть преподавателем факультета машиностроения, но должен быть штатным преподавателем инженерного факультета.

Учащийся может пройти любые дополнительные курсы повышения квалификации, предлагаемые Инженерной школой, чтобы соответствовать требованию о 46 единицах, но не более шести единиц курсов инженерного менеджмента.

Дополнительные сведения см. В главе 4 «Академическая информация».

Магистр наук в области машиностроения Концентрации

Теоретическая и вычислительная механика

Советники: д-р Майкл Тейлор, д-р Он Шун Пак

математические требования (8 единиц): MECH / AMTH 200 и 201 или 202; и 4 единицы выбраны из следующих

  • AMTH 374: уравнения в частных производных I (2 единицы)
  • AMTH 375: уравнения в частных производных II (2 единицы)
  • AMTH 220: Численный анализ I (2 единицы)
  • AMTH 221: Численный анализ II (2 единицы)

Обязательные курсы

  • MECH 266: Основы механики жидкости (2 единицы)
  • MECH 270: Viscous Flows I (2 единицы)
  • MECH 294: Механика сплошной среды (2 единицы)
  • MECH 334: Эластичность I (2 единицы)

Факультативы (12 единиц)

  • MECH 214: Advanced Dynamics I (2 единицы)
  • MECH 215: Advanced Dynamics II (2 единицы)
  • MECH 250: методы конечных элементов I (2 единицы)
  • MECH 251: Методы конечных элементов II (2 единицы)
  • MECH 252: Методы конечных элементов III (2 единицы)
  • MECH 268: Computational Fluid Dynamics I (2 единицы)
  • MECH 269: Computational Fluid Dynamics II (2 единицы)
  • MECH 271: Viscous Flows II (2 единицы)
  • MECH 281: Механика разрушения и усталость (2 единицы)
  • MECH 330: атомные устройства, дефекты и механическое поведение (2 единицы)

Кульминационный опыт: Диссертация (4-9 единиц).

Динамика и элементы управления

Советники: д-р Мохаммад Аюби, д-р Кристофер Киттс

Требование по математике (8 единиц): MECH 200 и 201 или MECH 202 и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике. Рекомендуются методы оптимизации, численные методы, вероятность или линейная алгебра.

Обязательные курсы

  • MECH 214, 215 Advanced Dynamics I, II (4 единицы)
  • MECH 305, 306 Advanced Vibrations I, II (4 шт.)
  • МЕЧ 323, 324 Современные системы управления I, II (4 шт.)

Курсы по выбору (требуется 8 единиц)

  • MECH 205, 206 Aircraft Flight Dynamics I, II (4 единицы)
  • МЕЧ 221, 222 Орбитальная механика I, II (4 единицы)
  • MECH 232, 233 Multi-Body Dynamics I, II (4 единицы) MECH 329 Введение в интеллектуальное управление (2 единицы)
  • МЕЧ 337, 338 Робототехника I, II (4 единицы)
  • MECH 355, 356 Adaptive Control I, II (4 шт.)
  • MECH 423 и 424 Нелинейные системы и управление I, II (4 шт.)
  • MECH 429 и 430 Optimal Control I и II (4 единицы)
  • MECH 431 и 432 Spacecraft Dynamics I, II (4 единицы)

Кульминационный опыт: Дипломная работа по желанию, засчитывается для факультативов по концентрации (4–9 единиц).

Материаловедение

Советник: доктор Пантея Сепербанд

Требование по математике (8 единиц): MECH 200 и 201 или MECH 202 и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике.

Обязательные курсы

  • MECH 256 Введение в биоматериалы (2 единицы)
  • MECH 281 Механика разрушения и усталость (2 единицы)
  • MECH 330 Атомное устройство, дефекты и механическое поведение (2 единицы)
  • MECH 331 Phase Equilibrium and Transformations (2 единицы)
  • MECH 332 Структура и свойства электроники (2 шт.)
  • МЕЧ 333 Эксперименты в области материаловедения (2 единицы)
  • MECH 334 Эластичность (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современные приборы и эксперименты (2 шт.)

Рекомендуемые курсы

  • AMTH 210 Введение в Probability I и AMTH 211 Continuous Probability (по 2 единицы)
  • AMTH 217 Дизайн научных экспериментов и AMTH 219 Анализ научных экспериментов (по 2 единицы)
  • AMTH 218 Поиск и устранение неисправностей и контроль процессов (2 блока)
  • CENG 205, 206 и 207 Методы конечных элементов I, II и III (по 2 единицы каждый)
  • CENG 211 Повышенная прочность материалов (4 единицы)
  • Микросенсоры ELEN 271: компоненты и системы (2 шт.)
  • ELEN 274 и 275 Процессы изготовления интегральных схем I и II (по 2 единицы каждый)
  • ELEN 276 Integrated Circuits Devices and Technology (2 единицы)
  • ELEN 277 Технология сборки и упаковки микросхем (2 единицы)
  • ELEN 390 Надежность технологии полупроводниковых устройств (2 единицы)
  • MECH 273 Конструирование из пластмасс (2 шт.)
  • MECH 274 Обработка пластмасс (2 единицы)
  • Конструкция инструмента для литья под давлением MECH 277 (2 шт.)
  • Композитные материалы MECH 350 и 351 I и II (по 2 шт.)

Кульминационный опыт: Диссертация (4–9 единиц), или MECH 333B, или MECH 346.

Механическое проектирование

Советники: д-р Тим Хайт, д-р Тони Рестиво, д-р Терри Шуп

Требование по математике (8 единиц): MECH 200 и 201 или MECH 202 и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике.

Обязательные курсы

  • CENG 205, 206 и 207 Методы конечных элементов I, II и III (по 2 единицы)
  • MECH 275 Конструкция для конкурентоспособности (2 шт.)
  • МЕЧ 285 Автоматизированное проектирование механизмов (2 шт.)
  • MECH 325 Вычислительная геометрия для автоматизированного проектирования и производства (2 единицы)
  • MECH 334 Эластичность (2 единицы)
  • MECH 415 Оптимизация в механическом проектировании (2 единицы)

Рекомендуемые курсы

  • MECH 207, 208 и 209 Advanced Mechatronics I, II и III (по 3 единицы)
  • MECH 273 и 274 Проектирование с использованием пластических материалов и обработка пластических материалов (по 2 единицы)
  • MECH 281 Механика разрушения и усталость I (2 единицы)
  • MECH 330 Атомное устройство, дефекты и механическое поведение (2 единицы)
  • MECH 331 Phase Equilibrium and Transformations (2 единицы)
  • MECH 332 Структура и свойства электроники (2 шт.)
  • MECH 371 и 372 Space Systems Design and Engineering I и II (по 4 единицы)

Кульминационный опыт: Диссертация (4–9 единиц) или MECH 275B.

Робототехника и мехатронные системы

Советник: доктор Кристофер Киттс

Требование по математике (8 единиц): MECH 200 и 201 или MECH 202 и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике.

Обязательные курсы

  • MECH 207 и 208 Advanced Mechatronics I, II (по 3 единицы)
  • MECH 337 и 338 Robotics I, II (по 2 единицы)

Студент также должен выбрать один из следующих двух курсов:

  • MECH 218 и 219 Guidance and Control I, II (по 2 единицы)
  • MECH 323 и 324 Modern Control System I, II (по 2 единицы)

Курсы по выбору (требуется 8 единиц)

  • MECH 209 Advanced Mechatronics III (2 единицы)
  • MECH 218 Guidance and Control I (2 единицы)
  • MECH 219 Guidance and Control II (2 единицы)
  • MECH 275 Конструкция для конкурентоспособности (2 шт.)
  • MECH 311 Моделирование и управление телероботическими системами (4 единицы)
  • MECH 315 Advanced Digital Control Systems I (2 единицы)
  • MECH 316 Advanced Digital Control Systems II (2 единицы)
  • MECH 323 Modern Control System Design I (2 единицы)
  • MECH 324 Modern Control System Design II (2 единицы)
  • MECH 329 Введение в интеллектуальное управление (2 единицы)
  • MECH 339 Robotics III (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современные приборы и эксперименты (2 шт.)

Кульминационный опыт: Диссертация (4–9 единиц) или Capstone (4–6 единиц).

Теплоносители

Советники: д-р Дразен Фабрис, д-р Хохён Ли, д-р Годфри Мунгал, д-р Он Шун Пак

Требование по математике (8 единиц): MECH 200 и 201 или MECH 202 и утвержденная последовательность из двух курсов или эквивалентный курс из четырех частей по прикладной математике.

Обязательные курсы

  • MECH 228 Равновесная термодинамика (2 единицы)
  • MECH 236 Conduction Heat Transfer (2 единицы)
  • MECH 238 Конвективный тепло- и массообмен I (2 шт.)
  • MECH 240 Radiation Heat Transfer I (2 единицы)
  • MECH 266 Основы гидромеханики (2 единицы)
  • MECH 270 Viscous Flow I (2 единицы)

Курсы по выбору (требуется 8 единиц)

  • MECH 225 Gas Dynamics I (2 шт.)
  • MECH 226 Gas Dynamics II (2 единицы)
  • MECH 230 Статистическая термодинамика (2 единицы)
  • МЕЧ 239 Конвективный тепло- и массообмен II (2 шт.)
  • MECH 241 Radiation Heat Transfer II (2 единицы)
  • MECH 242 Теплопередача в наномасштабе (2 единицы)
  • MECH 268 Computational Fluid Dynamics I (2 единицы)
  • MECH 269 Computational Fluid Dynamics II (2 единицы)
  • MECH 271 Viscous Flow II (2 единицы)
  • MECH 288 Energy Conversion I (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современные КИПиА (2 шт.)

Кульминационный опыт: Диссертация (4–9 единиц), или MECH 345 и MECH 346.

Магистр аэрокосмической техники

Советники: д-р Мохаммад Аюби, д-р Кристофер Киттс

Обязательные базовые курсы (минимум 8 единиц)

  • MECH 214, 215 Advanced Dynamics I, II (4 единицы)
  • МЕЧ 323, 324 Современные системы управления I, II (4 шт.)
  • MECH 250, 251, 252 Методы конечных элементов I, II, III (6 единиц)
  • MECH 266 Основы гидромеханики (2 единицы)
  • MECH 268, 269 Computational Fluid Mechanics I, II (4 единицы)
  • MECH 270 Viscous Flow I (2 единицы)
  • МЕЧ 225, 226 Газодинамика I, II (4 шт.)
  • MECH 209 Continuum Mechanics (2 единицы)
  • MECH 334 Эластичность (2 единицы)

Обязательные курсы по аэрокосмической инженерии (минимум 12 единиц)

  • MECH 220, 221 Orbital Mechanics I, II (4 единицы)
  • МЕЧ 205, 206 Динамика полета и управление самолетом I, II (4 шт.)
  • MECH 313 Aerospace Structures (4 единицы)
  • MECH 371, 372 Space Systems Design and Engineering I (8 единиц)
  • МЕЧ 431, 432 КА Динамика I, II (4 шт.)

Курсы по выбору (рекомендуемые)

  • MECH 232, 233 Multibody Dynamics I, II (4 единицы)
  • МЭК 299 Диссертация (4–9 ед.)
  • MECH 315, 316 Цифровые системы управления I, II (4 шт.)
  • MECH 329 Введение в интеллектуальное управление (2 единицы)
  • MECH 355, 356 Adaptive Control I, II (4 шт.)
  • MECH 371, 372 Space Systems Design and Engineering II (8 единиц)
  • MECH 420 / ELEN 238 Model Predictive Control (2 единицы)
  • МЕЧ 423, 424 Нелинейные системы и управление I, II (4 шт.)
  • MECH 429, 430 Optimal Control I и II (4 единицы)

Программа доктора философии

Степень доктора философии присуждается Инженерной школой в знак признания компетентности в предметной области и способности самостоятельно исследовать инженерные проблемы, что вносит новый вклад в знания в этой области.

См. Раздел «Академический регламент» для получения подробной информации о приеме и общих требованиях к получению степени. Следующая ведомственная информация дополняет общие требования школы.

Академический советник

При зачислении студенту будет предоставлен временный научный руководитель. Студент и научный руководитель должны встретиться перед регистрацией на второй квартал, чтобы завершить предварительную программу обучения, которая будет в значительной степени определяться курсовой работой, необходимой для предварительного экзамена.

Предварительный экзамен

Инженерная школа предлагает предварительный письменный экзамен не реже одного раза в год. Цель состоит в том, чтобы определить глубину и широту подготовки студента и его пригодность для получения докторской степени. Работа. Каждый студент, изучающий машиностроение, должен сдать экзамен по математике, а также по четырем направлениям из следующего списка: механика жидкости, теплопередача, прочность материалов, динамика, дизайн, элементы управления, вибрации, анализ методом конечных элементов, материаловедение и Термодинамика.Консультант должен утвердить ходатайство студента о сдаче экзамена. Этот экзамен необходимо сдать в течение одного года после начала программы.

Докторантура

После получения докторской степени. На предварительном экзамене студент просит научного руководителя сформировать докторскую комиссию. Комитет состоит как минимум из пяти членов, каждый из которых должен иметь докторскую степень в области инженерии или смежной дисциплины. Сюда входят руководитель дипломной работы студента, как минимум два других нынешних преподавателя основного факультета студента в университете Санта-Клары и как минимум один нынешний преподаватель из другого соответствующего академического отдела в университете Санта-Клары.Комиссия рассматривает программу обучения студента, проводит устный комплексный экзамен, защищает диссертацию и рассматривает диссертацию. Для успешного завершения докторской программы необходимо, чтобы программа обучения студента, результаты устного комплексного экзамена, защита диссертации и сама диссертация были одобрены всеми членами комитета.

Срок для получения степени

Все требования для получения докторской степени должны быть выполнены в течение восьми лет после первоначального зачисления на докторскую степень.D. программа. Это включает отпуск / отказ. Продление разрешено только в исключительных обстоятельствах и должно быть рекомендовано в письменной форме студенческим докторским комитетом и утверждено деканом инженерного факультета после консультации с Руководящим советом исследовательской программы.

Программа инженерного образования

Кафедра машиностроения предлагает программу получения степени инженера. Подробная информация о зачислении и требованиях представлена ​​в разделе «Академический регламент».Студенты, заинтересованные в этой программе, должны получить индивидуальную консультацию у заведующего кафедрой перед подачей заявления.

Сертификационные программы

Элементы управления

Цель

Сертификат контроля предназначен для работающих инженеров в области машиностроения и смежных областях машиностроения. Сертификат станет основой современной теории и методов управления. Сертификат контроля распространяется на классические и современные системы контроля и анализа. Специализация в области цифрового управления, мехатроники, робототехники или аэрокосмической техники возможна при наличии подходящего выбора факультативов.Получение сертификата позволит студенту разрабатывать и анализировать современные системы управления.

Прием

Кандидаты должны пройти аккредитованную программу бакалавриата в области механики или смежной инженерной области. Ожидается, что они предварительно пройдут курс по математике на бакалавриате. Никаких предварительных контрольных курсов не требуется.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3.0 и оценка C или выше по каждому курсу.

Обязательные курсы (8 единиц)

  • MECH 217 Introduction to Control (2 единицы)
  • MECH 218 Guidance and Control I (2 единицы)
  • МЕЧ 323 Современные системы управления I (2 шт.)
  • MECH 324 Modern Control Systems II (2 шт.)

Курсы по выбору (8 единиц)

  • AMTH 245 Линейная алгебра I (2 единицы)
  • AMTH 246 Linear Algebra II (2 единицы)
  • CENG 211 Повышенная прочность материалов (4 единицы)
  • MECH 207 Advanced Mechatronics I (2 единицы)
  • MECH 208 Advanced Mechatronics II (2 единицы)
  • MECH 209 Advanced Mechatronics III (2 единицы)
  • MECH 219 Guidance and Control II (2 единицы)
  • MECH 329 Введение в интеллектуальное управление (2 единицы)
  • MECH 429, 430 Optimal Control I, II (по 2 шт.)
  • MECH 355, 356 Adaptive Control I, II (по 2 шт.)
Динамика и колебания

Цель

Сертификат динамики и вибрации предназначен для работающих инженеров в области машиностроения и смежных областях техники.Сертификат предоставит фундаментальные и обширные знания в области инженерной динамики. Сертификат динамики и вибрации включает прочную фундаментальную базу в области динамики и приложений в области оптимизации, робототехники, мехатроники или динамики самолетов или космических кораблей (в зависимости от выбранных курсов по выбору). Получение сертификата позволит студенту формулировать и решать сложные задачи динамики, возникающие в таких областях, как робототехника и космические полеты.

Прием

Кандидаты должны пройти аккредитованную программу бакалавриата в области механики или смежной инженерной области.Ожидается, что они предварительно пройдут курс по динамике и математике на бакалавриате.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3,0 и оценкой C или выше в каждом курсе.

Обязательные курсы (16 единиц)

  • MECH 214, 215 Advanced Dynamics I, II (по 2 штуки)
  • MECH 305, 306 Advanced Vibrations I, II (по 2 шт.)

Курсы по выбору

  • MECH 205, 206 Aircraft Flight Dynamics I, II (по 2 единицы)
  • МЕЧ 431, 432 Spacecraft Dynamics I, II (по 2 шт.)
Материаловедение

Цель

Сертификат материаловедения предназначен для работающих инженеров в области машиностроения, материаловедения или производства.Сертификат обеспечит либо повышение уровня понимания материалов, либо углубленное изучение определенного аспекта предмета. Получение сертификата позволит студенту глубже понять материалы и их применение в проектировании и производстве.

Прием

Кандидаты должны пройти аккредитованную программу бакалавриата по механике или смежным инженерным дисциплинам. Ожидается, что они пройдут предварительную курсовую работу по основам материаловедения и сопротивлению материалов.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3,0 и оценкой C или выше в каждом курсе.

Обязательные курсы (12 единиц)

  • MECH 281 Механика разрушения и усталость (2 единицы)
  • MECH 330 Атомные устройства, дефекты и механическое поведение (2 единицы)
  • MECH 331 Phase Equilibrium and Transformations (2 единицы)
  • MECH 332 Структура и свойства электроники (2 шт.)
  • МЕЧ 333 Эксперименты в области материаловедения (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современные КИПиА (2 шт.)

Курсы по выбору (4 единицы)

AMTH 210 Введение в вероятность I и непрерывную вероятность AMTH 211 (по 2 единицы)

AMTH 217 Дизайн научных экспериментов и AMTH 219 Анализ научных экспериментов (по 2 единицы)

  • CENG 211 Повышенная прочность материалов (4 единицы)
  • ENGR 260 Наука и технологии в наномасштабе (2 единицы)
  • ENGR 262 Наноматериалы (2 шт.)
  • MECH 273 Конструирование из пластмасс (2 шт.)
  • MECH 274 Обработка пластмасс (2 единицы)
  • Конструкция инструмента для литья под давлением MECH 277 (2 шт.)
  • MECH 334 Эластичность (2 единицы)
  • Композитные материалы MECH 350 и 351 I и II (по 2 шт.)
Анализ механического проектирования

Цель

Сертификат анализа механического проектирования предназначен для работающих инженеров в области машиностроения или строительства.Сертификат обеспечит краткое повышение знаний и навыков, которые позволят студенту получить более глубокое понимание принципов и практики CAD и FEA. Получение сертификата позволит студенту выполнять более сложные задачи по проектированию и анализу.

Прием

Кандидаты должны пройти аккредитованную программу бакалавриата в области механики, гражданского строительства, авиакосмической промышленности или смежных областях. Ожидается, что они пройдут предварительную курсовую работу по сопротивлению материалов, термодинамике, механике жидкости и математике с помощью дифференциальных уравнений.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3,0 и оценкой C или выше в каждом курсе.

Обязательные курсы (12 единиц)

  • CENG 205 Метод конечных элементов I (2 единицы)
  • CENG 206 Finite Element Methods II (2 единицы)
  • CENG 207 Finite Element Methods III (2 единицы)
  • MECH 325 Computational Geometry for Computer-Aided (2 единицы)

Проектирование и производство (2 шт.)

  • MECH 334 Эластичность (2 единицы)
  • MECH 415 Оптимизация в механическом проектировании (2 единицы)

Курсы по выбору (4 единицы)

  • AMTH 220 Численный анализ I (2 единицы)
  • AMTH 221 Numerical Analysis II (2 единицы)
  • AMTH 308 Математическое моделирование I (2 единицы)
  • AMTH 309 Mathematical Modeling II (2 единицы)
  • AMTH 370 Optimization Techniques I (2 единицы)
  • AMTH 371 Optimization Techniques II (2 единицы)
  • CENG 211 Повышенная прочность материалов (4 единицы)
  • CENG 214 Теория упругости (4 единицы)
  • CENG 222 Расширенный структурный анализ (4 единицы)
  • MECH 268 Computational Fluid Mechanics I (2 единицы)
  • MECH 269 Computational Fluid Mechanics II (2 единицы)
Системотехника мехатроники

Цель

Сертификат системотехники мехатроники предназначен для работающих инженеров в машиностроении и смежных областях.Программа сертификации знакомит студентов с основными технологиями, методами анализа и методологиями реализации, относящимися к детальному проектированию электромеханических устройств. Получение сертификата позволит студенту разрабатывать системы, которые включают в себя восприятие, приведение в действие и контроль физического мира. Подобные знания жизненно важны для инженеров в современной аэрокосмической отрасли, робототехнике и системах управления движением.

Прием

Кандидаты должны завершить аккредитованную программу бакалавриата в области механики, аэрокосмической, электротехнической, инженерной физики или смежных областях.Ожидается, что они пройдут предварительную курсовую работу по математике через дифференциальные уравнения, вводную теорию линейного управления и вводную электронику и программирование.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3,0 и оценкой C или выше в каждом курсе.

Обязательные курсы (8 единиц)

  • MECH 207 Advanced Mechatronics I (3 единицы)
  • MECH 208 Advanced Mechatronics II (3 единицы)
  • MECH 209 Advanced Mechatronics III (3 единицы)
  • MECH 217 Introduction to Control (2 единицы)

Курсы по выбору (8 единиц)

  • MECH 218 Guidance and Control I (2 единицы)
  • MECH 219 Guidance and Control II (2 единицы)
  • MECH 275 Конструкция для конкурентоспособности (2 шт.)
  • MECH 310 Advanced Mechatronics IV (2 единицы)
  • MECH 311 Моделирование и управление телероботическими системами (4 единицы)
  • MECH 316 Digital Control Systems II (2 единицы)
  • МЕЧ 323 Современные системы управления I (2 шт.)
  • MECH 324 Modern Control Systems II (2 шт.)
  • Интеллектуальное управление MECH 329 (2 шт.)
  • MECH 337 Robotics I (2 единицы)
  • MECH 338 Robotics II (2 единицы)
  • MECH 339 Robotics III (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современная аппаратура (2 шт.)

В качестве одного из факультативов подойдет независимое исследование или проект Capstone.Кроме того, другие курсы могут быть факультативными по усмотрению консультанта программы.

Теплоносители

Цель

Сертификат терможидкостей предназначен для работающих инженеров в области машиностроения, химии или смежных областях техники. Сертификат предоставит фундаментальные теоретические и аналитические основы, а также ознакомится с современными темами и приложениями. Специализация в области механики жидкостей, термодинамики или теплопередачи возможна с выбором подходящих факультативов.Получение сертификата позволит студенту разрабатывать решения для теплопередачи и жидкости для ряда современных приложений.

Прием

Кандидаты должны пройти аккредитованную программу бакалавриата в области механики или смежной инженерной области. Ожидается, что они предварительно пройдут курс бакалавриата по механике жидкости, термодинамике и теплопередаче.

Требования программы

Студенты должны выполнить в общей сложности 16 разделов, как описано ниже, с минимальным средним баллом 3.0 и оценка C или выше по каждому курсу.

Обязательные курсы (12 единиц)

  • MECH 228 Равновесная термодинамика (2 единицы)
  • MECH 236 Conduction Heat Transfer (2 единицы)
  • MECH 238 Конвективная теплопередача I (2 шт.)
  • MECH 240 Radiation Heat Transfer I (2 единицы)
  • MECH 266 Основы гидромеханики (2 единицы)
  • MECH 270 Viscous Flow I (2 единицы)

Курсы по выбору (4 единицы)

  • МЭЧ 202 Математические методы в машиностроении (4 ед.)
  • MECH 225 Gas Dynamics I (2 шт.)
  • MECH 226 Gas Dynamics II (2 единицы)
  • MECH 230 Статистическая термодинамика (2 единицы)
  • MECH 239 Convective Heat Transfer II (2 единицы)
  • MECH 241 Radiation Heat Transfer II (2 единицы)
  • MECH 242 Теплопередача в наномасштабе (2 единицы)
  • MECH 268 Computational Fluid Mechanics I (2 единицы)
  • MECH 269 Computational Fluid Mechanics II (2 единицы)
  • MECH 271 Viscous Flow II (2 единицы)
  • MECH 288 Energy Conversion I (2 единицы)
  • MECH 289 Energy Conversion II (2 единицы)
  • МЕЧ 345 Современная аппаратура (2 шт.)

Лаборатории машиностроения

Лаборатории машиностроения содержат помещения для обучения и исследований в области производства, материаловедения, механики жидкостей, термодинамики, тепломассопереноса, горения, контрольно-измерительных приборов, систем вибрации и управления, а также роботизированных систем.

Лаборатория робототехнических систем - это междисциплинарная лаборатория, специализирующаяся на проектировании, управлении и дистанционном управлении высокопроизводительных роботизированных систем для научных открытий, проверки технологий и инженерного образования. Студенты лаборатории разрабатывают и эксплуатируют системы, которые включают космические корабли, подводных роботов, летательные аппараты и вездеходы. Эти проекты служат идеальными испытательными площадками для обучения и проведения исследований в области проектирования мехатронных систем, управления и навигации, систем командования и управления и человеко-машинных интерфейсов.

2013 Solar Decathlon House - это хорошо оснащенный испытательный стенд для исследования фотоэлектрических и солнечных тепловых систем, а также общих систем управления домом. Проекты включают разработку счетчика углерода, исследование влияния микроинверторов на производительность и управление охладителем пара с абсорбционным приводом на солнечной энергии.

Лаборатория микромасштабного теплообмена (MSHTL) разрабатывает современные эксперименты в таких процессах, как микрокипение, охлаждение распылением и лазерно-индуцированная флуоресцентная термометрия.Сегодняшние тенденции показывают, что эти процессы находят интересные применения в системах доставки по запросу, струйных технологиях и системах с быстрыми переходными процессами (например, сгорание или кипение в масштабе микросекунд).

Лаборатория САМ и прототипирования состоит из двух механических цехов и участка прототипирования. Один механический цех предназначен для использования студентами в проектных и исследовательских проектах, проводимых университетом. Второй - учебная лаборатория, используемая для обучения студентов и аспирантов.Оба оснащены современными станками, такими как токарные и фрезерные станки. Все фрезерные станки оснащены двухкоординатным компьютером с числовым программным управлением (ЧПУ). В учебной лаборатории также есть трехосный вертикально-фрезерный центр с ЧПУ (VMC) и токарный станок с ЧПУ. Доступно коммерческое программное обеспечение CAM для помощи в программировании оборудования, управляемого компьютером. Зона прототипирования оснащена системой быстрого прототипирования, которая использует моделирование методом наплавленного осаждения (FDM) для создания пластиковых прототипов из моделей, созданных с помощью CAD.В этой области также представлена ​​система лазерной резки с ЧПУ Laser CAMM для неметаллических материалов.

Лаборатория гидродинамики / теплотехники содержит оборудование для иллюстрации принципов потока жидкости и теплопередачи, а также для ознакомления студентов с гидравлическими машинами, холодильными циклами и их приборами. В лаборатории также есть дозвуковая аэродинамическая труба, оснащенная осевым вентилятором с регулируемым шагом лопастей для изучения аэродинамики. Инструменты исследования включают современные, ненавязчивые системы измерения расхода.

Лаборатория Теплопередачи содержит оборудование для описания трех режимов теплопередачи. Измерение температуры системы с протяженной поверхностью позволяет студентам изучить установившуюся проводимость, а пирометр позволяет измерять мощность излучения. Учебные системы для теплообменника и системы охлаждения также размещены в лаборатории.

Приборная лаборатория состоит из семи компьютерных станций, оснащенных новейшим аппаратным и программным обеспечением для сбора данных на базе ПК.В эту лабораторию входят различные датчики и тестовые эксперименты для проведения механических, термических и жидкостных измерений.

Лаборатория материалов содержит оборудование для металлографии и оптического исследования микроструктуры материалов, а также инструменты для определения характеристик механических свойств, включая испытания на растяжение, сжатие, твердость и удар. Лаборатория материалов также имеет трубчатую печь для термообработки и специализированную печь с колпаком для разливки и разливки под вакуумом металлических стекол и новых составов сплавов.

Лаборатория вибраций и систем управления оснащена двумя гибкими испытательными системами. Один из них поддерживает режимы с одной или несколькими степенями свободы, свободное или принудительное движение и регулируемое демпфирование. Другой - перевернутый маятник. Обе системы могут управляться широким спектром алгоритмов управления и полностью подключены к компьютеру для сбора данных и управления.

Описание курсов

Бакалавриат младших курсов

МЕЧ 10.Графическая коммуникация в дизайне

Введение в процесс проектирования и графические средства коммуникации, используемые инженерами. Документирование дизайна путем создания эскизов от руки и инженерных чертежей. Базовая начертательная геометрия. Компьютерное проектирование как инструмент проектирования. Концептуальные дизайн-проекты представлены в формате плаката. Совместный реквизит: MECH 10L.
(4 шт.)

МЕЧ 10Л. Графическая коммуникация в дизайне

Лаборатория МЕЧ 10. Сопутствующий объект: МЕЧ 10.
(1 шт.)

МЕЧ 11.Материалы и производственные процессы

Принципы производственных процессов в отношении свойств материалов, дизайна и производства. Обзор структур, свойств и производственных процессов для основных групп технических материалов, включая металлы и металлические сплавы, полимеры и керамику. Предпосылка: MECH 15.
(4 шт.)

MECH 15. Введение в материаловедение

Физические основы электрического, механического, оптического и термического поведения твердых тел.Связь между атомной структурой и физическими свойствами. Предпосылка: CHEM 11. Совместное требование: MECH 15L.
(4 шт.)

МЕЧ 15Л. Введение в лабораторию материаловедения

Лаборатория МЕЧ 15. Совместное использование: МЕЧ 15.
(1 шт.)

MECH 45: Прикладное программирование в MATLAB

Компьютерное программирование в MATLAB, включая: использование среды разработки, m-файлов и отладку; структуры данных; управление потоком, включая циклы, векторизацию и условные операторы; функции и область видимости переменных; файловый ввод и вывод; черчение и визуализация; избранные темы по объектно-ориентированному программированию.Приложения к инженерным задачам, включая линейную алгебру и дифференциальные уравнения. Предпосылка: MATH 13. Совместное требование: MECH 45L.
(4 шт.)

MECH 45L: Применение программирования в MATLAB Lab

Лаборатория для MECH 45. Сопутствующий объект: MECH 45
(1 шт.)

Старшие классы бакалавриата

МЕЧ 101Л. Лаборатория механической обработки

Практический опыт работы со станками, такими как фрезы, токарные станки, ленточные пилы и т. Д. Базовое обучение безопасному и правильному использованию оборудования, связанного с простыми механическими проектами.Лаборатория. Оценка P / NP. Предпосылка: Старшее положение. Сопутствующий реквизит: МЕЧ 194.
(1 шт.)

MECH 102. Введение в математические методы в машиностроении

Применение математических методов к решению практических инженерных задач. Обзор фундаментальных математических методов и исчисления одной переменной, многомерного исчисления, обыкновенных дифференциальных уравнений, численных методов и основ линейной алгебры.
(4 шт.)

МЕЧ 114.Конструкция машины I

Анализ и проектирование механических систем для безопасной эксплуатации. Анализ напряжений и прогибов. Теории разрушения для критериев статической нагрузки и усталостного разрушения. Начались проекты командного дизайна. Требуются формальные отчеты о концептуальном дизайне. Предварительные требования: MECH 15, CENG 41 и CENG 43.
(4 единицы)

MECH 115. Конструкция машины II

Продолжение MECH 114. Обработка основных элементов машин (например, болтов, пружин, шестерен, подшипников). Проектирование и расчет элементов машин на статические и усталостные нагрузки.Выполненные командные дизайнерские проекты. Требуются дизайн-прототипы и официальный финальный отчет. Предпосылка: MECH 114.
(4 шт.)

MECH 120. Инженерная математика

Обзор обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и преобразования Лапласа, векторного исчисления, линейной алгебры, ортогональных функций и рядов Фурье, уравнений в частных производных (УЧП) и введение в численное решение ОДУ.
(4 шт.)

MECH 121. Термодинамика

Определения работы, тепла и энергии.Первый и второй законы термодинамики. Свойства чистых веществ. Применение к системам с фиксированной массой и контрольным объемам. Необратимость и доступность. Предпосылка: PHYS 32.
(4 единицы)

MECH 122. Механика жидкости

Свойства и определения жидкости. Статика жидкости, силы на погруженных поверхностях, манометрия. Линии тока и описание полей течения. Уравнения Эйлера и Бернулли. Анализ массы, импульса и энергии с контрольным объемом. Ламинарные и турбулентные течения.Потери в трубах и воздуховодах. Размерный анализ и подобие. Обязательное условие: CENG 42 или MECH 140 (можно принимать одновременно). Совместный реквизит: MECH 122L.
(4 шт.)

МЕХ 122Л. Лаборатория для MECH 122

Лаборатория для MECH 122. Сопоставление: MECH 122 Совместное использование: MECH 122.
(1 шт.)

MECH 123. Теплообмен

Введение в концепции теплопроводности, конвекции и радиационной теплопередачи. Применение этих концепций к инженерным задачам.Предпосылки: MECH 121 и 122, AMTH 118 или MATH 166. Совместное требование: MECH 123L.
(4 шт.)

МЕЧ 123L. Лаборатория МЕЧ 123

Лабораторные работы для понимания концепции теплопередачи. Практический опыт измерения температуры и теплового потока. Совместный реквизит: MECH 123.
(1 шт.)

MECH 125. Проектирование тепловых систем

Анализ, проектирование и моделирование жидкостей и теплотехнических систем. Применение методов оптимизации, концепций жизненного цикла и устойчивости в этих системах.Предпосылка: MECH 123.
(4 шт.)

MECH 131. Проектирование тепловых систем

Термодинамический потенциал и доступность, усовершенствованные энергетические и холодильные циклы, смеси и реакции, химическое равновесие, расширенные энергетические и холодильные циклы с нереагирующей или реагирующей паровоздушной смесью. Предпосылка: MECH 123.
(4 шт.)

MECH 132. Аэродинамика

Введение в газовую динамику. Понятия подъемной силы и сопротивления. Механика ламинарного и турбулентного течения.Введение в теорию пограничного слоя. Приложение к избранным темам теории смазки, аэродинамики, турбомашин и трубопроводных сетей. Предлагается раз в два года. Предпосылки: MECH 121 и 122.
(4 шт.)

МЕЧ 140. Динамика

Кинематика частиц при прямолинейном и криволинейном движении. Кинетика частиц, второй закон Ньютона, методы энергии и импульса. Системы частиц. Кинематика и плоское движение твердых тел, силы и ускорения, методы энергии и импульса.Введение в трехмерную динамику твердого тела. Предварительные требования: PHYS 31, CENG 41, AMTH 106 и MECH 10.
(4 единицы)

MECH 141. Механические колебания

Основы вибрации, свободной и вынужденной вибрации (незатухающей / демпфированной) систем с одной степенью свободы. Вибрация при общих форсированных условиях. Свободная и вынужденная вибрация (незатухающая / демпфированная) систем с двумя степенями свободы. Свободная и вынужденная вибрация (незатухающая / демпфированная) систем с разной степенью свободы.Определение собственных частот и форм колебаний. Предпосылки: MECH 140 и AMTH 106. Совместное требование: MECH 141L.
(4 шт.)

МЕЧ 141Л. Лаборатория для МЕЧ 141

Лаборатория МЕЧ 141. Сопутствующий объект: МЕЧ 141.
(1 шт.)

MECH 142. Системы управления, анализ и проектирование

Введение в теорию систем, передаточные функции и моделирование физических систем в пространстве состояний. Темы курса включают стабильность, анализ и проектирование PID, опережение / запаздывание, другие формы контроллеров во временной и частотной областях, диаграммы Боде корневого локуса, запасы усиления и фазы.Предпосылка: MECH 141. Сопутствующий объект: MECH 142L.
(4 шт.)

МЕЧ 142Л. Лаборатория для МЕЧ 142

Использует моделирование и экспериментальные упражнения, которые позволяют студенту изучить конструкцию и работу систем управления с обратной связью. Упражнения включают моделирование и анализ физических систем, проектирование контроллеров с обратной связью и количественную характеристику характеристик получаемых в результате систем с обратной связью. Сопутствующий товар: МЕЧ 142.
(1 шт.)

МЕЧ 143.Мехатроника

Введение в поведение, проектирование и интеграцию электромеханических компонентов и систем. Обзор соответствующих электронных компонентов / схем, конфигураций механизмов и программных конструкций. Использование и интеграция преобразователей, микроконтроллеров и исполнительных механизмов. Также указано как ELEN 123. Предварительное условие: ELEN 50. Сопутствующее требование: MECH 143L.
(4 шт.)

МЕЧ 143Л. Лаборатория для МЕЧ 143

Сопутствующий МЭЧ 143.
(1 шт.)

МЕЧ 144.Умный дизайн продукта

Разработка инновационных интеллектуальных электромеханических устройств и изделий. Темы включают обзор основ механического, электрического и программного проектирования и прототипирования, а также будут делать упор на синтез функциональных систем, которые удовлетворяют потребности клиентов, которые разрабатываются в командной среде и которые основываются на использовании методологии из области системной инженерии, параллельного проектирования и управления проектами / бизнесом. Проекты будут разрабатываться в контексте бизнес-среды с ограниченными затратами, при этом учитываются принципы бухгалтерского учета, маркетинга и цепочки поставок.Рассматривается влияние технических продуктов и услуг на общество. Набор контролируется, чтобы иметь класс со студентами разных специальностей. Предлагается раз в два года. Предварительные требования: Естественные науки и математика базового уровня или их эквивалент и одобрение преподавателя.
(4 шт.)

МЕЧ 144Л. Лаборатория МЕЧ 144

Сопутствующие товары: МЕЧ 144.
(1 шт.)

MECH 145. Введение в аэрокосмическую технику

Базовое проектирование и расчет летательных аппаратов в атмосфере.Принципы аэродинамики, силовой установки, конструкций и материалов, динамики полета, устойчивости и управления, анализа миссии и оценки характеристик. Введение в орбитальную динамику. Предлагается раз в два года. Предпосылки: MECH 122 и 140. Совместное требование: MECH 121.
(4 единицы)

MECH 146. Конструкция механизма

Кинематический анализ и синтез планарных механизмов. Графический синтез рычагов и кулачков. Графические и аналитические методы анализа перемещений, скоростей и ускорений механизмов.Компьютерное проектирование механизмов. Три-четыре индивидуальных дизайн-проекта механизмов. Предлагается раз в два года. Предпосылка: MECH 114.
(4 шт.)

MECH 151. Теория конечных элементов и приложения

Основные сведения о конечных элементах; прямой и вариационный базис для определяющих уравнений; элементы и интерполирующие функции. Приложения к общим полевым задачам - упругости, механике жидкости и теплопередаче. Широкое использование программных пакетов. Предлагается раз в два года.Предпосылки: COEN 44 или 45 и AMTH 106.
(4 единицы)

MECH 152. Композиционные материалы

Анализ композитных материалов и конструкций. Расчет свойств и разрушения композитных ламинатов. Соображения при производстве и проектировании простых композитных конструкций. Требуется знание MATLAB или эквивалентной среды программирования. Предпосылки: MECH 15, CENG 43 и COEN 44 или COEN 45. (4 единицы)

MECH 153. Аэрокосмические конструкции

Этот вводный курс представляет применение фундаментальных теорий упругости и анализа напряжений к аэрокосмическим конструкциям.Темы курса включают основы упругости, виртуальную работу и матричные методы, изгиб и изгиб тонких листов, анализ нагрузок на компоненты и нагрузки на планер, кручение, сдвиг и изгиб тонкостенных секций. Предпосылки: CENG 43 и 43L.
(4 шт.)

МЕХ 155. Астродинамика

Этот курс дает основы теории гравитации и орбиты. Темы включают гравитацию и проблему двух тел, положение и время, определение орбиты, методы Лапласа и Гиббса, основные орбитальные маневры, лунные траектории и динамику ракет.Предпосылка: MECH 140.
(4 шт.)

MECH 156. Введение в нанотехнологии

Введение в область нанонауки и нанотехнологий. Свойства наноматериалов и устройств. Наноэлектроника: из кремния и не только. Измерения наносистем. Приложения и последствия. Лабораторный опыт является неотъемлемой частью курса. Этот курс является частью программы «Машиностроение» и предназначен для студентов младших и старших курсов инженерных специальностей, а также для аспирантов первого года обучения.Также указано как ELEN 156. Предпосылки: PHYS 33 и PHYS 34 или MECH 15. Совместное требование: MECH 156L.
(4 шт.)

МЕЧ 156Л. Лаборатория для МЕЧ 156

Сопутствующие товары: MECH 156.
(1 шт.)

MECH 158. Аэрокосмические двигательные установки

Основы воздушного дыхания и реактивного движения. Основы газовой динамики, обзор термодинамических соотношений. Основная теория авиационных газотурбинных двигателей, тяговая эффективность и применение цикла Брайтона для анализа газотурбинных двигателей.Конфигурация и конструкция сопла ракетного двигателя. Уравнение тяги. Основы химического ракетного двигателя. Твердотопливные и жидкостные ракеты. Предпосылки: MECH 121 и 122.
(4 единицы)

МЕЧ 160. Современное приборостроение для инженеров

Введение в инженерное оборудование, аппаратное и программное обеспечение для сбора компьютерных данных, теорию выборки, статистику и анализ ошибок. Лабораторная работа охватывает дисциплины машиностроения: динамика, жидкости, теплопередача, контроль, с упором на написание отчетов и экспериментальное проектирование.Предпосылки: MECH 123 и 141. Совместное требование: MECH 160L.
(4 шт.)

МЕЧ 160Л. Лаборатория для МЕЧ 160

Лабораторная работа охватывает дисциплины машиностроения: динамика, управление, жидкости, теплопередача и термодинамика, с упором на написание отчетов. Студенты разработают собственный эксперимент и узнают, как настроить приборы с использованием компьютерного оборудования и программного обеспечения для сбора данных. Сопутствующий реквизит: МЕЧ 160.
(1 шт.)

МЕЧ 179. Лаборатория спутниковой связи

Этот лабораторный курс рассматривает физические принципы и методы управления, подходящие для связи с космическими аппаратами, управления ими и наблюдения за ними.Студенты учатся работать с настоящими системами спутникового слежения, управления и телеметрии, а также выполнять операции, связанные с космическими аппаратами, с использованием утвержденных процедур. Учитывая рабочее состояние системы, студенты могут проводить эти операции на орбитальном космическом корабле НАСА и взаимодействовать с учеными и инженерами НАСА в рамках рабочего процесса. Предварительное условие: одобрение инструктора.
(1 шт.)

MECH 188. Совместное обучение

Практический опыт в запланированной программе, разработанной для предоставления студентам опыта работы, связанной с их академической областью обучения и карьерными целями.Удовлетворительное выполнение задания включает подготовку сводного отчета о совместной деятельности. Оценка P / NP. Могут быть приняты на зачет выпускников.
(2 шт.)

MECH 189. Технический отчет кооператива

Кредит предоставляется за технический отчет о конкретной деятельности, такой как проектный или исследовательский проект и т. Д., После выполнения совместного задания. Требуется одобрение советника отдела кооперации. Буквенные оценки на основе содержания и качества представления отчета. Можно принимать дважды.Могут быть приняты на зачет выпускников. Предпосылка: MECH 188.
(2 шт.)

MECH 191. Старший конструкторский отдел

Лабораторный курс, который обеспечивает контролируемый вечерний доступ к механическому цеху и / или на производственную площадку для квалифицированных студентов-механиков для работы над проектами под руководством университета. Студенты, желающие использовать механический цех или производственную зону в вечерние часы лаборатории / цеха, должны зарегистрироваться. Запись в любую секцию позволяет студентам посещать любые / все вечерние часы работы в магазине по прямому назначению.Персонал или преподаватели будут присутствовать на каждой запланированной встрече, чтобы контролировать, а также быть доступными для консультации и консультирования по вопросам производства. Оценка P / NP. Предварительные требования: Учащиеся должны иметь квалификацию для работы в механическом цехе, успешно пройдя MECH 101L и получив проходной балл по тесту на безопасность в лаборатории машиностроения. Квалификация для использования в области легкой промышленности: успешное завершение учебного семинара по легкой промышленности и проходной балл по тесту на безопасность в лаборатории машиностроения.
(1 шт.)

MECH 194. Advanced Design I: Tools

Инструменты проектирования, необходимые для всех аспектов машиностроения, включая методологию проектирования, инструменты компьютерного проектирования, САПР, метод конечных элементов, моделирование, экономику проектирования и принятие решений. Старшие дизайн-проекты начались. Предпосылка: MECH 115.
(3 шт.)

MECH 195. Advanced Design II: реализация

Реализация стратегии дизайна. Детальное проектирование и изготовление старших дизайн-проектов.Контроль качества, тестирование и оценка, стандарты и спецификации, человеческий фактор. Предпосылка: MECH 194.
(4 шт.)

MECH 196. Advanced Design III: Завершение и оценка

Дизайн-проекты завершены, собраны, протестированы, оценены и оценены с возможностью для детальной повторной оценки дизайнерами. Официальное публичное представление результатов. Требуется заключительный письменный отчет. Предпосылка: MECH 195.
(3 шт.)

MECH 198. Индивидуальное исследование

По договоренности с факультетом.
(1–5 шт.)

MECH 199. Направленное исследование / чтение

Исследование инженерной проблемы и написание дипломной работы. Конференции по мере необходимости. Предпосылка: Старшее положение.
(2–4 шт.)

Аспирантура

MECH 200. Высшая инженерная математика I

Метод решения дифференциальных уравнений (ОДУ) первого, второго и высших порядков. Интегральные преобразования, включая преобразования Лапласа, ряды Фурье и преобразования Фурье.Перекрестный список с AMTH 200. Необходимое условие: AMTH 106 или эквивалент.
(2 шт.)

MECH 201. Высшая инженерная математика II

Метод решения уравнений в частных производных (PDE), включая разделение переменных, ряды Фурье и преобразования Лапласа. Введение в вариационное исчисление. Избранные темы из векторного анализа и линейной алгебры. Перекрестный список с AMTH 201. Предпосылка: AMTH / MECH 200.
(2 единицы)

MECH 202. Высшая инженерная математика I и II

Метод решения обыкновенных дифференциальных уравнений первого, второго и высших порядков, преобразования Лапласа, ряды Фурье и преобразования Фурье, метод решения уравнений в частных производных, включая разделение переменных, ряды Фурье и преобразования Лапласа.Избранные темы из векторного анализа, линейной алгебры и вариационного исчисления. Также указано как AMTH 202.
(4 шт.)

MECH 205. Динамика полета самолета I

Обзор основных аэродинамических и силовых установок. Характеристики самолета, включая уравнения полета в вертикальной плоскости, планирования, полета по эшелону и с набором высоты, дальности и продолжительности полета, полета с разворотом, взлета и посадки. Предпосылка: MECH 140.
(2 шт.)

MECH 206. Aircraft Flight Dynamics II

Разработка нелинейной модели самолета с шестью степенями свободы, продольной и поперечной статической устойчивости и дифферента, линеаризованной продольной динамики, включая короткопериодные и фугоидные моды.Линеаризованная поперечно-направленная динамика, включая режимы крена, спирали и голландского крена. Управляемость самолетов и знакомство с системами управления полетом. Предпосылка: MECH 140 или MECH 205.
(2 единицы)

MECH 207. Продвинутая мехатроника I

Теория работы, анализ и реализация основных физических и электрических компонентов устройства: основные элементы схемы, транзисторы, операционные усилители, датчики, электромеханические приводы. Приложение для разработки простых устройств.Также указано как ELEN 460. Предварительное условие: MECH 141 или ELEN 100.
(3 единицы)

MECH 208. Продвинутая мехатроника II

Теория работы, анализ и реализация основных реализаций контроллеров: аналоговые компьютеры, цифровые конечные автоматы, микроконтроллеры. Приложение к разработке систем управления с обратной связью. Также указано как ELEN 461. Предварительные требования: MECH 207 и 217.
(3 единицы)

MECH 209. Продвинутая мехатроника III

Электромеханическое моделирование и разработка систем.Введение в подсистемы мехатронного обеспечения: питание, связь. Технологии изготовления. Функциональная реализация гибридных систем, включающая динамическое управление и командную логику. Также числится как ELEN 462. Необходимое условие: MECH 208.
(2 единицы)

MECH 214. Advanced Dynamics I

Частичное дифференцирование векторных функций в системе отсчета. Ограничения конфигурации. Обобщенные скорости. Ограничения движения. Парциальные угловые скорости и парциальные линейные скорости. Инерционные скаляры, векторы, матрицы и диадики; основные моменты инерции.Предпосылки: MECH 140 и AMTH 106.
(2 единицы)

MECH 215. Advanced Dynamics II

Обобщенные действующие силы. Включающие и не участвующие силы взаимодействия. Обобщенные силы инерции. Связь между обобщенными активными силами и потенциальной энергией; обобщенные силы инерции и кинетическая энергия. Предпосылка: MECH 214.
(2 шт.)

MECH 217. Введение в Control

преобразования Лапласа, структурные схемы, моделирование компонентов системы управления, кинематика и динамика систем управления, компенсации.Методы частотной области, такие как локус корня, фаза усиления, диаграммы Найквиста и Николса, используемые для анализа приложений систем управления. Предпосылка: AMTH 106.
(2 единицы)

MECH 218. Управление и контроль I

Современные и классические концепции синтеза и анализа систем наведения и управления. Методы частотной и временной области как для систем непрерывного времени, так и для систем дискретных данных. Компенсационные методы для систем управления с непрерывным и дискретным временем. Предварительное условие: MECH 217, 142 или одобрение инструктора.
(2 шт.)

MECH 219. Руководство и контроль II

Продолжение MECH 218. Проектирование и синтез цифровых и непрерывных систем управления. Построение нелинейной системы управления с использованием фазовой плоскости и описывающих функций. Контроллеры реле и модулятора. Предпосылка: MECH 218.
(2 шт.)

MECH 220. Орбитальная механика I

Этот курс дает основы теории гравитации и орбиты. Темы включают задачу двух тел, задачу трех тел, точки Лагранжа, орбитальную позицию как функцию времени, орбиты в космосе и классические орбитальные элементы, окно запуска и расчет скорости запуска.Предпосылки: MECH 140 или эквивалент и AMTH 118 или эквивалент.
(2 шт.)

MECH 221. Орбитальная механика II

Продолжение MECH 220. Динамика и характеристики ракеты, орбитальные маневры, предварительное определение орбиты, включая методы Гиббса и Гаусса, проблема Ламберта, относительное движение и уравнения Клохесси-Уилтшира и межпланетный полет. Предпосылка: MECH 220.
(2 шт.)

MECH 225. Газовая динамика I

Поток сжимаемых жидкостей.Одномерное изэнтропическое течение, нормальные скачки уплотнения, течение трения. Предпосылки: MECH 121 и 132.
(2 шт.)

МЕЧ 226. Газовая динамика II

Продолжение MECH 225. Течение с тепловым взаимодействием и обобщенное одномерное течение. Косые ударные волны и нестационарное волновое движение. Предпосылка: MECH 225.
(2 шт.)

MECH 227. Аэрокосмическая силовая установка

Продвинутые темы в области дыхания воздухом и ракетных двигателей. Анализ и проектирование идеальных и реальных турбореактивных двигателей, формирование ударных волн в ПВРД, химия горения в жидкостных ракетных двигателях, конструкция тяговых камер ракетных двигателей, метод характеристик для расчета ударных волн в расширенных соплах ракет, твердых и гибридных , и электрическая / ионная двигательная установка космического корабля.Краткий обзор основ газовой динамики, химической и термодинамической теории применительно к реактивным двигателям. Предварительные требования: MECH 121, MECH 122, MECH 145 и MECH 158.
(2 единицы)

MECH 228. Равновесная термодинамика

Принципы термодинамического равновесия. Уравнения состояния, термодинамические потенциалы, фазовые переходы и термодинамическая устойчивость. Необходимое условие: MECH 131 или аналог.
(2 шт.)

MECH 230. Статистическая термодинамика

Кинетическая теория газов.Распределения Максвелла-Больцмана, термодинамические свойства в терминах статистических сумм, квантовая статистика и приложения. Предварительные требования: AMTH 106 и MECH 121.
(2 единицы)

MECH 232. Multibody Dynamics I

Кинематика (угловая скорость, дифференцирование в двух системах отсчета, скорость и ускорение двух точек, закрепленных на твердом теле, и одной точки, движущейся на твердом теле, обобщенные координаты и обобщенные скорости, матрицы преобразования базиса в терминах углов Эйлера и кватернионов), Уравнения Ньютона-Эйлера, кинетическая энергия, парциальные угловые скорости и парциальные скорости, уравнение Лагранжа, обобщенные активные и инерционные силы, уравнение Кейна и его практическое превосходство при формулировании уравнений движения для системы частиц и шарнирно связанных твердых тел в топологическом дереве .Предварительное условие: MECH 140 или аналог.
(2 шт.)

MECH 233. Multibody Dynamics II

Линеаризация динамических уравнений, применение к формулировке Кейна уравнений движения балок и пластин, претерпевающих большое вращение с малой деформацией, динамика произвольного упругого тела в большом общем движении с малой деформацией и жесткостью, вызванной движением, вычислительно эффективная, рекурсивная формулировка уравнений движения системы шарнирно соединенных гибких тел, выбор компонентного упругого режима, рекурсивная формулировка системы гибких тел со структурными петлями, динамика гибкой ракеты переменной массы, моделирование больших упругих деформаций с движением большой системы отсчета.Предпосылка: MECH 232.
(2 шт.)

MECH 234. Технология горения

Теория процессов горения. Кинетика реакций, теории распространения пламени. Акцент на факторы, влияющие на загрязнение. Предпосылки: AMTH 106 и MECH 131.
(2 единицы)

MECH 236. Проводящая теплопередача

Поток тепла через твердые и пористые среды для устойчивых и переходных режимов. Учет стационарных и подвижных источников тепла. Предпосылки: AMTH 106 и MECH 123.
(2 шт.)

MECH 238. Конвективный тепло- и массообмен I

Решение основных задач конвективного тепломассопереноса, в том числе пограничных слоев и течения в трубах. Предпосылки: MECH 123 и 266.
(2 шт.)

MECH 239. Конвективный тепло- и массообмен II

Применение теории переноса к реагирующим пограничным слоям, абляционным и реагирующим поверхностям, многокомпонентной диффузии. Введение современной теории турбулентности для прогнозирования колебаний и других свойств потока.Предпосылка: MECH 238.
(2 шт.)

MECH 240. Радиационная теплопередача I

Введение в концепции квантовой механики, поведения черного тела и лучистого теплообмена между телами. Предпосылка: MECH 123.
(2 шт.)

MECH 241. Радиационная теплопередача II

Обработка газового излучения в ограждениях. Решения уравнения переноса в различных пределах и для разных моделей молекулярного излучения. Серые и небеленые приложения. Математические методы решения.Предпосылка: MECH 240.
(2 шт.)

MECH 242. Наноразмерная теплопередача

Понять фундаментальные механизмы теплопередачи в наномасштабе. Студенты узнают, как свойства теплопереноса определяются на атомарном уровне и как свойства могут быть созданы с помощью нанотехнологий. Будут обсуждаться как классический размерный эффект, так и квантовый размерный эффект. Темы включают введение в статистическую термодинамику, физику твердого тела, рассеяние носителей заряда / энергии, уравнение переноса Больцамана с приближением времени релаксации, теплопроводность в тонкопленочной структуре.Предварительные требования: MECH 123 или бакалавриат по теплообмену.
(2 шт.)

MECH 250. Методы конечных элементов I

Введение в задачи расчета конструкций и напряжений с использованием метода конечных элементов. Использование матричных методов, функций интерполяции (формы) и вариационных методов. Формулировка глобальных матриц из матриц элементов с использованием подхода прямой жесткости. Разработка матриц элементов для ферм, балок, 2D, осесимметричных и 3D задач. Теория линейных статических задач и практическое использование коммерческих кодов FE.Также числится CENG 205.
(2 шт.).

MECH 251. Методы конечных элементов II

Изопараметрические элементы и функции формы более высокого порядка для матриц жесткости и массы с использованием численного интегрирования. Пластинчатые и оболочечные элементы. Уточнение сетки и анализ ошибок. Линейная нестационарная тепловая и структурная задача с использованием метода конечных элементов. Анализ собственных значений / собственных векторов, частотная характеристика и подходы прямого интегрирования для переходных процессов. Применение коммерческих кодов ИП.Также указано как CENG 206. Предварительное условие: MECH 250.
(2 единицы)

MECH 252. Методы конечных элементов III

Решение нелинейных задач методом конечных элементов. Методы решения нелинейных матричных уравнений. Материальные, геометрические, граничные условия (контакт) и другие типы нелинейностей и приложения к механике твердого тела. Переходные нелинейные задачи тепломеханики и гидромеханики. Применение коммерческих кодов FF для нелинейного анализа. Также зарегистрирован как CENG 207.Предпосылка: MECH 251.
(2 шт.)

MECH 254. Введение в биомеханику

Обзор основ анатомии, физиологии и антропометрии человека. Применение машиностроения для анализа движений, функций и травм человека. Обзор вопросов, связанных с разработкой устройств для использования в человеческом теле или вокруг него, включая безопасность, биосовместимость, этику и правила FDA. Предлагается раз в два года.
(4 шт.)

MECH 256. Клинические биоматериалы

Цель этого курса - рассказать о современном состоянии биоматериалов, используемых в настоящее время в медицинских устройствах.Курс преподается как серия полунезависимых модулей по каждому классу биоматериалов, каждый с примерами медицинского применения. Студенты будут изучать исследовательскую, коммерческую и нормативную литературу. В группах от 2 до 4 человек студенты подготовят и устно представят исследование дизайна решения медицинской проблемы, требующей одного или нескольких биоматериалов, охватывающую альтернативы и критерии выбора, производство и использование предлагаемого медицинского устройства, а также экономические, нормативные и правовые аспекты. и этические аспекты.Студенты должны быть знакомы или подготовлены к изучению медицинской, анатомической и физиологической терминологии. Письменные задания представляют собой аннотированную библиографию по теме исследования дизайна и отдельный письменный раздел отчета команды. Материалы лекций и студенческих презентаций будут включены в промежуточную викторину и заключительный экзамен. Также указано как BIOE 178 / BIOE 278.
(2 единицы)

MECH 266. Основы механики жидкости

Математическая формулировка законов сохранения и теорем применительно к полям течений.Аналитические решения. Вязкий пограничный слой. Предпосылка: MECH 122.
(2 шт.)

MECH 268. Вычислительная механика жидкости I

Введение в численное решение течения жидкости. Приложение к общим и упрощенным формам уравнений гидродинамики. Методы дискретизации, построение числовых сеток и численные алгоритмы, основанные на методах конечных разностей. Предпосылка: MECH 266.
(2 шт.)

MECH 269. Вычислительная механика жидкости II

Продолжение MECH 268.Обобщенные системы координат. Многомерные задачи сжимаемого течения, моделирование турбулентности. Предпосылка: MECH 268.
(2 шт.)

MECH 270. Viscous Flow I

Вывод уравнений Навье-Стокса. Приближения пограничного слоя для потока с высокими числами Рейнольдса. Точные и приближенные решения ламинарных течений. Предпосылка: MECH 266.
(2 шт.)

MECH 271. Viscous Flow II

Продолжение MECH 270. Решения подобия ламинарных течений.Разделенные потоки. Основы турбулентности. Введение в численные методы механики жидкости. Предпосылка: MECH 270.
(2 шт.)

MECH 275A. Дизайн для конкурентоспособности

Обзор современных методов проектирования, направленных на повышение глобальной конкурентоспособности. Стратегии дизайна и конкретные техники. Группируйте дизайнерские проекты, чтобы воплотить эти дизайнерские идеи в имитационную практику.
(2 шт.)

МЕЧ 275Б. Разработка проекта

Этот курс является продолжением MECH 275A и направлен на дальнейшее развитие идей продукта из MECH 275A в физические прототипы, выполнение анализа рынка, оттачивание бизнес-планов и представление этих идей группе венчурных капиталистов.Предпосылка: MECH 275A.
(2 шт.)

MECH 276. Конструкция с учетом технологичности

Дизайн для технологичности и его применение в процессе разработки продукта. Обзор дизайна на технологичность, поскольку он связан с процессом проектирования, качеством, надежной конструкцией, выбором материалов и процессов, функциональностью и удобством использования. Студенты будут участвовать в групповых и индивидуальных проектах, которые исследуют дизайн с точки зрения технологичности потребительских товаров.
(2 шт.)

МЕЧ 279.Введение в ЧПУ I

Введение в обработку с числовым программным управлением (ЧПУ). Принципы традиционной обработки и обработки с ЧПУ. Идентификация процессов и практическое применение на обычных станках. Логика планирования работ и разработка программ для ЧПУ. Настройка и основные операции на станке с ЧПУ с помощью практических упражнений. Введение в программное обеспечение автоматизированного производства (CAM), диалоговое программирование, программное обеспечение для проверки и передачу файлов. Класс лабораторно-интенсивный; темы будут представлены в основном путем демонстрации или использования студентами оборудования.
(3 шт.)

MECH 280. Введение в ЧПУ II

Создан на основе MECH 279. Особое внимание уделяется программированию с ЧПУ. Обзор контроллеров, характеристик станков с ЧПУ, ручного и автоматизированного программирования, основ G-кода, расширенных циклов и кодов. Лабораторные проекты будут включать «практическую» работу с фрезерными станками с ЧПУ, инструментами программирования и программным обеспечением для проверки. Лабораторный компонент. Предварительное условие: MECH 279 или одобрение инструктора.
(3 шт.)

МЕЧ 281.Механика разрушения и усталость

Оценка механики разрушения конструкций с дефектами. Теоретическая разработка факторов интенсивности стресса. Испытание на вязкость разрушения. Взаимосвязь между напряжением, размером дефекта и прочностью материала. Акцент на проектные приложения с примерами из аэрокосмических, ядерных и конструкционных компонентов. Предварительное условие: одобрение инструктора.
(2 шт.)

MECH 282. Анализ отказов

Этот курс исследует, как и почему инженерные конструкции терпят неудачу, и предоставит студентам инструменты для выявления механизмов отказов и выполнения анализа отказов.Студенты рассмотрят несколько тематических исследований и проведут независимые исследования анализа отказов реальных инженерных систем и деталей с использованием самых современных инструментов.
(2 шт.)

МЕЧ 285. Автоматизированное проектирование механизмов

Кинематический синтез механизмов. Графические и аналитические методы синтеза механизмов для задач генерации движений, функций и траекторий. Обзор различных пакетов компьютерного программного обеспечения, доступных для проектирования механизмов.
(2 шт.)

MECH 286. Введение в ветроэнергетику

Введение в возобновляемые источники энергии, история ветровой энергии, типы и применения различных ветряных турбин, характеристики ветра и ресурсы, знакомство с различными частями ветряной турбины, включая аэродинамику гребных винтов, механические системы, электрические и электронные системы, экономику ветроэнергетических систем. , экологические аспекты и влияние ветряных турбин, а также будущее ветроэнергетики. Также указано как ELEN 286.
(2 шт.)

MECH 287. Введение в альтернативные энергетические системы

Оценка существующих и потенциальных будущих энергетических систем; охват ресурсов, добычи, преобразования и конечного использования. Акцент на устойчивом удовлетворении региональных и глобальных энергетических потребностей. Будут представлены различные технологии использования возобновляемых и традиционных источников энергии и описаны их характеристики для оценки и анализа систем энергетических технологий. Также числится как ELEN 280.
(2 шт.)

МЕЧ 288.Преобразование энергии I

Введение в нетрадиционные методы производства электроэнергии с использованием солнечной энергии, термоэлектрического эффекта и топливных элементов. Описание задействованных физических явлений, анализ производительности устройства и оценка потенциала для будущего использования. Предпосылка: MECH 121.
(2 шт.)

MECH 289. Преобразование энергии II

Обсуждение магнитогидродинамической генерации энергии, термоэлектронных преобразователей и термоядерного синтеза. Примечание. MECH 288 НЕ является обязательным условием.
(2 шт.)

MECH 290. Capstone Project

(2–6 шт.)

МЕЧ 292. Теория и конструкция турбомашин

Теория, принцип действия и элементы конструкции турбомашины, осуществляющей динамическое взаимодействие потока жидкости с лопастным ротором. Особое внимание уделяется конструкции и эффективной передаче энергии между потоком жидкости и механическими элементами турбомашин, включая компрессоры, насосы и турбины. Предпосылки: MECH 121 и 122.
(2 шт.)

МЕЧ 293.Специальные темы в производстве и материалах

Темы меняются каждый квартал.
(2 шт.)

MECH 294. Специальные разделы механического проектирования

Темы меняются каждый квартал.
(2 шт.)

MECH 295. Специальные темы в науках о теплоносителях

Темы меняются каждый квартал.
(2 шт.)

МЕЧ 296А. Специальные темы в динамике и управлении

Темы меняются каждый квартал.
(2 шт.)

МЕЧ 296Б. Специальные темы в динамике и управлении

Темы меняются каждый квартал.
(4 шт.)

МЕЧ 297. Семинар

Дискретные лекции по актуальным проблемам и достижениям в областях, связанных с машиностроением. Оценка P / NP.
(1 шт.)

MECH 298. Независимое исследование

По договоренности.
(1–6 шт.)

МЕЧ 299. Магистерская диссертация

По договоренности.
(1–9 шт.)

MECH 300. Направленное исследование

Исследования в области машиностроения; темы и кредиты должны быть определены преподавателем, требуется отчет, не могут быть преобразованы в магистратуру или докторскую степень.D. исследования. По договоренности. Предпосылки: утверждение преподавателя и заведующего кафедрой.
(1–6 шт.)

MECH 304. Конструкторские и механические проблемы в компьютерной индустрии

Конструкторские и механические проблемы компьютерной периферии. Динамика сопряжения дисков, напряжений и колебаний во вращающихся дисках и гибких дисках. Конструкция привода, ударная и безударная печать, материалы и дизайн с точки зрения технологичности, роль CAD / CAM в дизайне. Предварительное условие: одобрение инструктора.
(2 шт.)

MECH 305. Расширенные вибрации I

Реакция систем с одной и двумя степенями свободы на начальные, периодические, непериодические возбуждения. Обзор элементов аналитической динамики, включая принцип виртуальной работы, принцип Гамильтона и уравнения Лагранжа. Отклик систем с несколькими степенями свободы. Моделирование и динамический отклик дискретных колеблющихся упругих тел. Аналитические методы решения динамических и вибрационных задач. Предпосылка: MECH 141.
(2 шт.)

MECH 306. Расширенные вибрации II

Формулировка векторно-тензорной матрицы с практическими приложениями к компьютерному моделированию. Динамический отклик непрерывных упругих систем. Струны, мембраны, балки и пластины, подверженные различным динамическим нагрузкам. Приложения к аэроупругим системам и механическим системам. Модальный анализ и методы конечных элементов применительно к колебательным системам. Предпосылка: MECH 305.
(2 шт.)

MECH 308. Температурный контроль электронного оборудования

Методы теплопередачи для охлаждения электронного оборудования.Контактное сопротивление, ребра охлаждения, иммерсионное охлаждение, кипячение и прямое воздушное охлаждение. Использование теплообменников, холодных пластин и тепловых труб. Применения, связанные с охлаждением транзисторов, печатными платами и микроэлектроникой. Предпосылки: MECH 122 и 123.
(2 шт.)

MECH 310. Продвинутая мехатроника IV

Применение знаний и навыков в области мехатроники для разработки устройства / системы мехатроники, спонсируемых отраслью или лабораторией. Системная инженерия, параллельное проектирование и методы управления проектами.Оценка, проверка и валидация производительности. Расширенные технические темы, подходящие для проекта, могут включать роботизированное дистанционное управление, человеко-машинный интерфейс, совместную работу нескольких роботов и другие передовые приложения. Предпосылка: MECH 209.
(2 шт.)

MECH 311. Моделирование и управление телероботическими системами

Примеры использования телероботических устройств и архитектур управления полетами. Методы анализа и контроля, относящиеся к удаленному управлению устройствами, транспортными средствами и объектами.Разработка значительного исследовательского проекта, включающего моделирование, симуляцию или экспериментирование, ведущее к публикации результатов. Предварительное условие: одобрение инструктора.
(4 шт.)

MECH 313. Аэрокосмические конструкции

Представляет фундаментальные теории упругости и анализа напряжений, относящиеся к конструкциям самолетов и космических кораблей. Темы курса включают элементы конструкции самолета / космического корабля, выбор материала, упругость, кручение, сдвиг, изгиб, тонкостенные секции, критерии разрушения, изгиб, усталость и введение в механику композитов.
(4 шт.)

MECH 315. Цифровые системы управления I

Введение в проектирование цифровых систем управления. Применение мини- и микрокомпьютеров в промышленном управлении. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Системы с дискретным временем, представление в пространстве состояний, устойчивость. Алгоритмы цифрового управления, оптимальная настройка коэффициентов усиления регулятора. Конечное время урегулирования управления. Управляемость и наблюдаемость систем с дискретным временем. Предпосылка: MECH 142 или 217.
(2 шт.)

МЕХ 316.Цифровые системы управления II

Продолжение MECH 315. Линейное управление с обратной связью по вектору состояния, линейно-квадратичное оптимальное управление. Оценщики переменных состояния, наблюдатели. Идентификация системы, эталонные адаптивные системы, контроль размещения полюсов. Минимальные проблемы с контролем, отслеживанием и регулированием отклонений. Адаптивное управление. Предпосылка: MECH 315.
(2 шт.)

MECH 323. Современные системы управления I

Основы пространства состояний, канонические формы наблюдателя и регулятора, управляемость, наблюдаемость, минимальная реализация, теория устойчивости, стабилизируемость и задача слежения за непрерывными системами.Предпосылка: MECH 142 или 217.
(2 шт.)

MECH 324. Современные системы управления II

Формирование динамического отклика, размещение полюсов, наблюдатели пониженного порядка, LQG / LTR, введение в случайный процесс и фильтры Калмана. Предпосылка: MECH 323.
(2 шт.)

MECH 325. Вычислительная геометрия для автоматизированного проектирования и производства

Аналитическая основа для описания точек, кривых и поверхностей в трехмерном пространстве. Создание поверхностей для станков с числовым программным управлением.Плоская координатная геометрия, трехмерная геометрия и векторная алгебра, преобразования координат, трехмерная кривая и геометрия поверхности, а также проектирование кривых и поверхностей.
(2 шт.)

MECH 329. Введение в интеллектуальное управление

Интеллектуальное управление, ИИ и системная наука. Адаптивные системы управления и обучения. Искусственные нейронные сети и модель Хопфилда. Обучение с учителем и без учителя в нейронных сетях. Нечеткие множества и нечеткое управление. Также указано как ELEN 329.Предпосылка: MECH 324.
(2 шт.)

MECH 330. Атомные устройства, дефекты и механическое поведение

Структура кристаллических и некристаллических материалов и взаимосвязь между структурой, дефектами и механическими свойствами. Для всех инженерных дисциплин.
(2 шт.)

MECH 331. Фазовые равновесия и превращения

Термодинамика многокомпонентных систем и фазовые диаграммы. Диффузия и фазовые превращения. Для всех инженерных дисциплин.
(2 шт.)

MECH 332. Электронная структура и свойства

Зонная структура и электропроводность металлов, полупроводников и изоляторов с приложениями к электронным устройствам, таким как p-n-переход, и методы определения характеристик материалов с использованием взаимодействия электронов с твердым телом. Для всех инженерных дисциплин.
(2 шт.)

МЕЧ 333А. Эксперименты в области материаловедения

Этот курс будет посвящен экспериментальным методам и анализу данных трех экспериментов, включающих определение характеристик металлических и полимерных систем в объемной и тонкопленочной форме.Возможные темы включают испытание композитных материалов на растяжение, наноиндентирование и сканирующую электронную микроскопию. Письменные лабораторные отчеты будут предоставлены.
(2 шт.)

МЕЧ 333Б. Экспериментальный анализ в материаловедении

Экспериментальный дизайн и анализ для оценки свойств материалов. В этом курсе студенты работают в группах, чтобы разрабатывать и проводить эксперименты, записывать и интерпретировать результаты и готовить заключительный отчет. Предварительное условие: MECH 333A или аналог.
(2 шт.)

MECH 334. Эластичность

Основы теории линейной упругости, постановка краевых задач, приложения к кручению, плоской деформации, изгибу и изгибу пластин. Введение в трехмерные решения. Предпосылка: MECH 330 или CENG 205.
(2 шт.)

MECH 335. Адаптивное управление I

Обзор адаптивного управления, теории устойчивости Ляпунова, прямого и косвенного адаптивного управления с эталонной моделью, метода идентификации систем наименьших квадратов, аппроксимации нейронной сети и адаптивного управления нейронной сетью.Предварительные требования: MECH 324, ELEN 237 и знание Matlab / Simulink.
(2 шт.)

MECH 336. Адаптивное управление II

Стабильность и надежность адаптивного контроллера, робастная модификация, ограниченный линейный анализ устойчивости, адаптивное управление на основе метрик, оптимальное адаптивное управление на основе ограничений и расширенные темы адаптивного управления. Предварительное условие: MECH 335 или одобрение инструктора, ELEN 237.
(2 единицы)

MECH 337. Робототехника I

Обзор робототехнических систем и приложений.Составные части. Однородные преобразования. Представление Денавита-Хартенберга. Прямая и обратная кинематика. Якобиан манипулятора. Особые конфигурации. Также указано как ELEN 337. Предварительные требования: AMTH 245 и MECH 217.
(2 единицы)

MECH 338. Робототехника II

Динамика Ньютона-Эйлера. Планирование траектории. Управление линейным манипулятором. Управление нелинейным манипулятором. Совместное космическое управление. Управление декартовым пространством. Гибридное управление усилием / положением. Избегание препятствий. Роботизированное моделирование. Также указано как ELEN 338.Предпосылка: MECH 337.
(2 шт.)

MECH 339. Робототехника III

Расширенные темы: параллельные манипуляторы, избыточные манипуляторы, манипуляторы с неразъемными механизмами, динамика и управление связанного манипулятора / платформы, экспериментирование с оборудованием и управление, ловкое манипулирование, манипуляции с несколькими роботами, текущие исследования в области манипуляций с роботами. Также числится как ELEN 339. Предварительное условие: MECH 338.
(2 шт.)

MECH 340. Введение в устройства хранения с прямым доступом

Введение в устройства хранения с прямым доступом, включая гибкие и жесткие диски.Обзор технологий магнитной и оптической записи, подчеркивающий их сходство и различия, а также основные принципы работы. Технология компонентов устройства, включая головку, диск, привод позиционирования, приводной механизм, интерфейс привода и контроллер. Предварительное условие: одобрение инструктора.
(2 шт.)

MECH 345. Современные приборы и эксперименты

Обзор датчиков и экспериментальных методик. Основы компьютерного сбора и контроля данных, принципы работы компонентов системы сбора данных.Дизайн и анализ инженерных экспериментов с упором на практические приложения. Характеристика экспериментальной точности, анализ ошибок и статистический анализ. Эксперименты по измерению и контролю оборудования.
(2 шт.)

МЕЧ 346. Планирование экспериментов в машиностроении

Разработка, планирование и проведение эксперимента. Студенты будут работать в группе, чтобы определить проект, провести предварительное исследование, провести анализ и записать данные.Официальный отчет не требуется. Предварительное условие: MECH 345 или аналог.
(2 шт.)

MECH 350. Композиционные материалы I

Разработка, анализ и производство композиционных материалов. Характеристика композитов на материальном и субструктурном уровнях. Гиперселекция. Технология производства и ее влияние на дизайн.
(2 шт.)

MECH 351. Композиционные материалы II

Проектирование из композитных материалов на структурном уровне. Методы изготовления. Дизайн, обеспечивающий устойчивость к повреждениям, долговечность и безопасность.Перенос грузов. Предпосылка: MECH 350.
(2 шт.)

MECH 371. Разработка и проектирование космических систем I

Обзор инженерных принципов, технических подсистем и процессов проектирования, которые служат основой для разработки и эксплуатации систем космических аппаратов. Этот курс посвящен подсистемам и анализу, относящимся к орбитальной механике, мощности, управлению и обработке данных, а также определению ориентации и управлению. Также указан как ENGR 371. Примечание: MECH 371 и 372 можно брать в любом порядке.
(4 шт.)

MECH 372. Проектирование и проектирование космических систем II

Обзор инженерных принципов, технических подсистем и процессов проектирования, которые служат основой для разработки и эксплуатации систем космических аппаратов. Этот курс посвящен подсистемам и анализу, относящимся к механическим, тепловым, программным и чувствительным элементам. Также указан как ENGR 372. Примечание: MECH 371 и 372 можно брать в любом порядке.
(4 шт.)

МЕЧ 379. Лаборатория спутниковой связи

Знакомит с темами анализа и управления, связанными с работой космических аппаратов на орбите.В нескольких учебных модулях рассматриваются концептуальные темы, включая планирование миссии и орбиты, отслеживание антенн, управление и телеметрические операции, распределение ресурсов и управление аномалиями. Студенты получат сертификаты для работы на реальных космических аппаратах и ​​будут участвовать в эксплуатации как орбитальных спутников, так и наземных прототипов систем.
(1 шт.)

МЕЧ 399. к.т.н. Дипломная работа

По договоренности. Возможно повторение до 40 единиц.
(1–9 шт.)

МЕЧ 413.Дизайн автомобиля I

Обзор конструкции автомобильного транспортного средства, в котором рассматриваются основные подсистемы, составляющие типичное применение на дорожном транспортном средстве, включая раму / кабину, трансмиссию, подвеску / рулевое управление и вспомогательный автомобиль. Класс будет охватывать ограничения разработки транспортных средств, требования и оценки технологий, факторы проектирования, сравнительный анализ и синергию подсистем в общем контексте системы транспортного средства.
(2 шт.)

MECH 414. Конструкция автомобиля II

Разработка дизайна транспортных средств I инструкция и материалы, проектирование автомобилей на системном уровне, предназначенное для применения в автомобилях повышенной проходимости.Основные рассмотренные подсистемы включают раму / кабину, трансмиссию, подвеску / рулевое управление (включая прокладку гусениц) и вспомогательные подсистемы. Рассмотрены уникальные внедорожные рабочие циклы / варианты нагрузки и проблемы с ремонтопригодностью.
(2 шт.)

MECH 415. Оптимизация в механическом проектировании

Введение в оптимизацию: дизайн и критерии эффективности. Применение методов оптимизации в инженерном проектировании, включая тематические исследования. Функции одной и нескольких переменных. Оптимизация с ограничениями.Предпосылки: AMTH 106 и 245.
(2 единицы)

MECH 416. Разработка системы и проектная эксплуатация

Обзор инструментов и процессов системного проектирования применительно к сложным проектам, включающим машиностроение и междисциплинарную инженерию. Традиционные лекции координатора факультета, а также специальные презентации отобранных спикеров отрасли.
(2 шт.)

MECH 420. Управление с прогнозированием модели

Обзор модели пространства состояний в дискретном времени, устойчивость, оптимальное управление, прогнозирование, фильтр Калмана.Измеримые и неизмеримые возмущения, контроль конечного и удаляющегося горизонта, формулировка и проектирование ПДК. Также указано как ELEN 238. Необходимое условие: MECH 323 или ELEN 236.
(2 единицы)

MECH 423. Нелинейное управление I

Введение в нелинейные явления, плоские системы или системы второго порядка: качественное поведение линейных систем, линеаризация, теория устойчивости Ляпунова, принцип инвариантности ЛаСалля, теорема о малом усилении и стабильность между входом и состоянием. Предварительное условие: MECH 323 или аналог.
(2 шт.)

MECH 424. Нелинейное управление II

Продолжение MECH 423. Стабилизация через линеаризацию, интегральное управление, интегральное управление через линеаризацию, линеаризацию обратной связи, включая линеаризацию ввода-вывода, состояния ввода и полного состояния, управление скользящим режимом, обратный шаг, управляемость и наблюдаемость нелинейных систем. эталонная модель и самонастраивающееся адаптивное управление.
(2 шт.)

MECH 429. Оптимальное управление I

Введение в принципы и методы оптимального подхода к управлению: критерии оценки эффективности, включая определение минимального времени, терминального управления, минимального усилия управления, задач отслеживания и регулирования, вариационное исчисление, применяемое к задачам оптимального управления, включая Эйлера-Лагранжа уравнение, ограничение условия трансверсальности, принцип минимума Понтрягина (PMP), линейно-квадратичный регулятор (LQR) и задачи управления слежением.Также указан как Elen 237. Необходимое условие: MECH 323 или эквивалентный курс теории линейных систем. Ожидается, что студенты будут владеть MATLAB / Simulink или MECH 142 или эквивалентными.
(2 шт.)

MECH 430. Оптимальное управление II

Продолжение оптимального управления I, управление с ограничениями состояния, задачи минимального времени и минимального расхода топлива, особые дуги, принцип оптимальности Беллмана, динамическое программирование, уравнение Гамильтона-Якоби-Беллмана (HJB) и введение в теорию дифференциальных игр, включая игра с нулевой суммой и линейно-квадратичная дифференциальная игровая задача.Обязательное условие: MECH 429 или эквивалентный курс. Ожидается, что студенты хорошо владеют MATLAB / Simulink.
(2 шт.)

MECH 431. Spacecraft Dynamics I

Кинематика и динамика положения, гравитационно-градиентная стабилизация, стабилизация с одним и двумя вращениями, законы управления с помощью устройств обмена импульсом, импульсные колеса. Предпосылки: MECH 140 и AMTH 106.
(2 единицы)

MECH 432. Spacecraft Dynamics II

Продолжение MECH 431. Оптимальные по времени маневры поворота, стабилизация ориентации со смещением импульса, управление ориентацией реактивного двигателя малой тяги, введение в динамику гибкого космического корабля и проблема качания жидкости.Предпосылка: MECH 431.
(2 шт.)

Полупроводниковый лазер

- обзор

Введение

Оптическое излучение полупроводниковых лазеров возникает в результате излучательной рекомбинации пар носителей заряда, то есть электронов и дырок в активной области устройства. Электрон зоны проводимости заполняет дырку валентной зоны, одновременно передавая разность энергий световому полю, так называемая излучательная рекомбинация.Следовательно, частота лазерного излучения в основном определяется шириной запрещенной зоны материала полупроводникового лазера. Чтобы добиться генерации, нужна инверсия носителей, то есть достаточно много электронов в зоне проводимости, так что вероятность поглощения света более чем компенсируется вероятностью излучения.

Было показано, что для изготовления полупроводниковых лазеров подходит большое количество различных полупроводниковых материалов. Самое строгое требование к материалу - наличие прямой запрещенной зоны.Другими словами, максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости должны находиться в одном и том же положении в пространстве k (в центре зоны Бриллюэна). Это условие исключает использование элементарных полупроводников кремний и германий для полупроводниковых лазеров.

Чтобы добиться инверсии носителей, необходимо накачать полупроводниковый лазер, т. Е. Возбудить достаточно много электронов из валентной зоны в зону проводимости. Несмотря на то, что накачка в полупроводниках, как и в других твердотельных лазерных материалах, может осуществляться оптически, большое технологическое влияние полупроводниковых лазеров, по крайней мере частично, связано с возможностью электрической накачки в несколько десятков миллиампер при напряжении несколько вольт.

Оригинальный вариант такого полупроводникового лазерного устройства показан на рис. 1. Лазерная структура состоит из p − n-перехода на основе GaAs, смещенного в прямом направлении. Электроны инжектируются из n-области и дырки из p-области соответственно. Из-за диодных характеристик p − n-перехода полупроводниковые лазеры часто также называют лазерными диодами. В устройстве, показанном на рис. 1, зеркала лазера образованы сколами граней полупроводникового кристалла.

Фиг.1. Принцип работы полупроводникового лазера.

Из-за высокого показателя преломления GaAs граница раздела полупроводник – воздух обеспечивает коэффициент отражения около 32%, что достаточно для лазерного излучения. Однако эффективность этого раннего типа лазеров, так называемого устройства гомоперехода, была очень низкой из-за низкой плотности носителей в активной области и из-за слабого перекрытия между инвертированной областью и оптической модой. Значительное улучшение работы в режиме непрерывной волны (CW) при комнатной температуре было достигнуто за счет введения так называемой двойной гетероструктуры.Его принцип показан на рис. 2.

Рис. 2. Лазерный диод с двойной гетероструктурой.

Основная идея лазера с двойной гетероструктурой заключается в том, что активный материал (например, GaAs) встроен в другой полупроводник с немного большей шириной запрещенной зоны (например, (AlGa) As). Это создает потенциальную яму, в которой удерживаются электроны и дырки, чтобы достичь высоких концентраций носителей в активной области. Более того, меньший показатель преломления окружающего материала с большой шириной запрещенной зоны помогает направлять оптическое поле в области максимальной инверсии.Очень часто для формирования полного оптического волновода используется дополнительная гребнеобразная боковая структуризация.

Могут быть изготовлены даже более совершенные лазерные структуры, поскольку стали доступны современные методы выращивания кристаллов, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE) и химическое осаждение металлоорганических соединений из паровой фазы (MOCVD). Эти методы позволяют производителю не только определять состав полупроводников с удивительной точностью, но и определять форму практически в атомном масштабе. В частности, теперь можно выращивать микроструктуры настолько малы, что их электронные и оптические свойства существенно отличаются от свойств соответствующих объемных материалов.

Так называемые структуры с квантовыми ямами (КЯ), в частности, оказались превосходящими объемные материалы во многих аспектах и ​​в настоящее время являются активной средой в большинстве промышленных полупроводниковых лазеров. Усиливающая среда в лазерных структурах с КЯ состоит из одной или нескольких пленок толщиной в несколько атомных монослоев. Они заделаны барьерным материалом с большей шириной запрещенной зоны, которая удерживает носители в лунках. КЯ являются примерами структур, в которых квантовое ограничение ограничивает движение свободных носителей двумя измерениями в плоскости пленок, поскольку толщина ямы сравнима или меньше тепловой длины волны носителей.Следовательно, говорят о квазидвумерных (2D) структурах, в которых невозможно свободное движение перпендикулярно пленкам. Соответствующие энергетические состояния носителей квантуются, то есть допускаются только дискретные значения для той части кинетической энергии носителей, которая связана с ограниченным направлением (Haug and Koch, 2009).

Такие эффекты квантового ограничения не ограничиваются одним измерением, как в квантовых ямах, но также могут быть получены в двух и трех измерениях, например, в квантовых проволоках и квантовых точках соответственно.Несмотря на то, что проволочные и точечные структуры можно выращивать с разной степенью точности, их использование в качестве усиливающей среды полупроводникового лазера все еще остается новой областью. Тем не менее, особенно структуры с квантовыми точками имеют большие перспективы на будущее, поскольку их можно выращивать в больших количествах, используя сопоставимые методы, уже используемые для квантовых ям (Bimberg et al. , 1998). Возможность роста слоя в напряженных условиях, таких как квантовые ямы, между барьерным материалом с немного другой постоянной атомной решетки, также увеличивает гибкость при разработке усиливающей среды лазера с желаемой длиной волны излучения.

В принципе, длину волны излучения полупроводникового лазера можно приблизительно определить путем выбора материала. Различные полупроводники имеют разные зазоры между валентной зоной и зоной проводимости, а энергия запрещенной зоны определяет спектральный диапазон излучения. Путем изготовления полупроводниковых сплавов, таких как, например, (GaIn) As или (AlGa) As, можно настраивать ширину запрещенной зоны и, следовательно, спектральный диапазон излучения. В настоящее время доступно большое количество различных материалов, например, покрывающих красный ((AlGaIn) P), ближний инфракрасный ((AlGa) As, (GaIn) As), телекоммуникационный диапазон ((GaIn) (AsP)) , инфракрасный (GaIn) (AsSb) и даже синий-ультрафиолетовый диапазон ((GaIn) N).В последние годы прогресс в развитии материалов позволил даже реализовать зеленые лазерные диоды на основе системы материалов (GaIn) N. На рис. 3 представлен обзор наиболее распространенных материалов для диодных лазеров и длины волн их излучения.

Рис. 3. Типичные материалы для диодных лазеров и диапазоны длин волн их излучения.

Необходимо внимательно следить за тем, чтобы кристалл, используемый в полупроводниковом лазере, имел почти идеальное качество. В частности, необходимо избегать дислокаций в кристалле, а также любых дефектов, поскольку они действуют как центры безызлучательной рекомбинации.Безызлучательная рекомбинация конкурирует с излучательной рекомбинацией, которая необходима для лазерного процесса. Эффекты безызлучательной рекомбинации включают оже-рекомбинацию и рекомбинацию через дефекты. Оже-рекомбинация - это процесс, при котором электрон и дырка рекомбинируют и полностью передают разность энергий другому носителю (электрону или дырке), который переводится в более высокое состояние. Это внутренний эффект, который зависит в основном от зонной структуры и соответствующих значений вероятностей перехода (элементов матрицы перехода).Вероятность оже-рекомбинации зависит от температуры и плотности носителей и может быть минимизирована, например, за счет надлежащего охлаждения устройства и поддержания как можно более низкой плотности носителей.

Безызлучательная рекомбинация через дефекты - это внешний эффект, который зависит от качества материала и, таким образом, может быть минимизирован путем оптимизации роста. Однако цель избежать дислокаций накладывает серьезные ограничения на выбор материалов для лазерных структур. Процессы роста требуют «основных» кристаллов, так называемых подложек, на которых может быть выращена реальная структура.В качестве стандартных подложек для оптоэлектронных приложений доступны GaAs, InP, SiC и сапфировые волны достаточного качества. Слои, выращенные путем эпитаксии, предполагают кристаллическую структуру подложки, что означает, что постоянные решетки подложки и слоев, выращенных наверху, должны быть очень похожими. Если постоянные решетки не совпадают, то есть если есть структурное несоответствие, возникает определенная степень деформации, которая увеличивается с увеличением несоответствия решеток. Слишком большая деформация приводит к образованию дислокаций, которые вредны для лазерных приложений.Контроль плотности дислокаций был, например, одной из критических проблем для широкозонных материалов III – V, таких как GaN, потому что не было доступной подложки, которая соответствовала бы постоянной решетки GaN. Однако небольшое значение деформации часто даже желательно, если оно не вызывает дислокаций. Деформация влияет на полосовую структуру материала предсказуемым образом и, следовательно, может использоваться для настройки свойств лазерного излучения.

Таким образом, поиск лазерного материала для определенного желаемого диапазона длин волн подразумевает два важных требования, которые в некоторых случаях могут одновременно выполняться только с четвертичными полупроводниковыми сплавами (например.g., (GaIn) (AsP) на InP-подложках): во-первых, запрещенная зона материала должна соответствовать желаемой энергии фотонов, а во-вторых, что более серьезно, необходимо найти подложку с правильной постоянной решетки. Это второе условие исключает многие составы материалов из лазерных приложений. Во многих случаях могут действовать оба условия. В настоящее время эта проблема создает огромные проблемы в растущей области оптоэлектронных / электронных интегральных схем. Растущий спрос на более высокие скорости передачи данных в современных системах связи мотивирует использование оптических, а не электрических соединений даже на уровне микрочипа.Это требует встраивания лазерных диодов в электронные схемы, основанные на кремниевой технологии. Поскольку кремний как непрямой полупроводник не является подходящим материалом для полупроводниковых лазеров, необходимо реализовать альтернативные технологии для включения лазерных диодов в электронные схемы. Это может быть реализовано либо с большими технологическими усилиями путем сплавления электронных и оптоэлектронных пластин, либо путем разработки новых лазерных материалов, имеющих постоянную решетки, совместимую с постоянной решетки кремния, таких как, например, Ga (NAsP).

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О Массачусетском технологическом институте
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О Массачусетском технологическом институте
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

% PDF-1.5 % 689 0 obj> эндобдж xref 689 89 0000000016 00000 н. 0000002701 00000 п. 0000002845 00000 н. 0000002076 00000 н. 0000002906 00000 н. 0000003039 00000 н. 0000003125 00000 н. 0000003219 00000 н. 0000003798 00000 н. 0000003863 00000 н. 0000004239 00000 п. 0000004310 00000 н. 0000004396 00000 н. 0000004528 00000 н. 0000004596 00000 н. 0000004664 00000 н. 0000004777 00000 н. 0000004835 00000 н. 0000004941 00000 н. 0000004999 00000 н. 0000005122 00000 н. 0000005180 00000 н. 0000005292 00000 п. 0000005350 00000 н. 0000005465 00000 н. 0000005523 00000 н. 0000005633 00000 п. 0000005691 00000 п. 0000005790 00000 н. 0000005848 00000 н. 0000005941 00000 н. 0000005999 00000 н. 0000006089 00000 н. 0000006147 00000 н. 0000006244 00000 н. 0000006302 00000 п. 0000006399 00000 н. 0000006456 00000 н. 0000006513 00000 н. 0000006594 00000 н. 0000006647 00000 н. 0000006728 00000 н. 0000006781 00000 н. 0000006862 00000 н. 0000006915 00000 н. 0000006996 00000 н. 0000007049 00000 н. 0000007130 00000 н. 0000007183 00000 н. 0000007264 00000 н. 0000007317 00000 н. 0000007398 00000 н. 0000007451 00000 п. 0000007532 00000 н. 0000007585 00000 н. 0000007666 00000 н. 0000007719 00000 н. 0000007800 00000 н. 0000007853 00000 п. 0000007934 00000 п. 0000007987 00000 н. 0000008068 00000 н. 0000008121 00000 н. 0000008202 00000 н. 0000008255 00000 н. 0000008336 00000 н. 0000008389 00000 н. 0000008470 00000 н. 0000008523 00000 н. 0000008604 00000 н. 0000008657 00000 н. 0000008738 00000 н. 0000008791 00000 н. 0000008872 00000 н. 0000008925 00000 н. 0000009006 00000 н. 0000009059 00000 н. 0000009140 00000 н. 0000009193 00000 п. 0000009274 00000 н. 0000009327 00000 н. 0000009408 00000 п. 0000009461 00000 п. 0000009542 00000 н. 0000009595 00000 н. 0000009676 00000 н. 0000009729 00000 н. 0000009781 00000 н. 0000009833 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 692 0 obj> поток xb``b`x8xb, @ * ĩ2ɓ8DJU>? OEn + Hvpj ܶ rgkm8m ^ | m7 ·.