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公司动态

QD中国科学实验中心引进桌面式霍尔效应系统,测试速度提升百倍!

近期,QD中国科学实验中心全新引进Lake Shore公司推出的FastHall Station桌面式霍尔效应测量系统,该设备搭载M91快速霍尔测试模块,是一款功能全面、测试速度快、测量精度高的霍尔效应测试设备。FastHall Station桌面式霍尔效应测量系统提供了霍尔效应测量的所有部件,包括M91快速霍尔测试模块、1T永磁体、高性能样品插件、MeasureLINK控制软件和控制电脑。整个设备采用一体化桌面式设计,无需占用较大的实验室空间。该设备操作简单易用,测量前无需进行复杂的设备设置,是一款真正的“交钥匙”系统,适用于追求快速和高效测量需求,以及能在短时间内获得准确测量数据的科研和工业用户。 FastHall Station桌面式霍尔效应测量系统样机高精度快速测量FastHall Station桌面式霍尔效应测量系统搭载的M91快速霍尔测试模块是该设备测量速度快,测量精度高的关键。M91快速霍尔测试模块采用的是LakeShore专利(专利号:9797965和10073151)的快速霍尔测量技术,测量过程不需要磁场反转,配合设备自带的永磁体和MeasureLINK软件的预设测量序列,即可以更快的速度完成霍尔效应测量,尤其是对于低迁移率的材料,测试速度可以提高100倍。对于常规材料的测试,也可以在几秒内完成。M91快速霍尔测量模块相比传统方法快至100倍的测量速度全封闭、屏蔽的测量环境FastHall Station是一种可靠、轻便的系统,具有电子屏蔽、低噪声的样品空间和防护触点,在这种测量环境所测量到载流子类型、载流子浓度、迁移率等霍尔系数特性的数据,与大多数类似的解决方案相比,测量效果要更加可靠。样品安装插件包括焊接和探针式样品卡,样品卡自带焊点,无需焊接接触焊盘即可安装样品。实验操作人员只需装入样品,即可使用随附的MeasureLINK-MCS软件进行范德华测量。样品安装插件及探针式、焊盘式样品卡 低温测量选件和栅极偏置选件测量FastHall Station配有液氮单点温度测量选件,支持77K的低温霍尔测量。该选件包含带有液氮存储罐的低温测量平台和用于添加液氮的漏斗,搭配室温的样品插件和样品卡即可完成低温测量。单点温度选件(77K) 栅极偏置选件包括一台 MeasureReady™ 155 直流精密电流和电压源仪器 (155-DC),提供一个低噪声电压源,用于在施加栅极偏置的情况下进行霍尔测量。电压通过样品架顶部的三轴连接器施加,样品架还具有安全联锁功能,在移除样品时可禁用偏置电压。为栅极偏置扫描提供了测量脚本,以便在一系列离散栅极偏置设置下进行霍尔测量。栅极偏置选件相较于传统桌面式霍尔系统的优势通过对比其他桌面式霍尔测量设备或相似的测量方案,可以看出FastHall Station体积小巧,产品设计多项升级,还能提供优于传统方式的测量结果。 传统的霍尔测试系统FastHall Station迁移率范围(cm2/V s)10.01可测电阻范围10 MΩ1 GΩ栅极偏置选件没有有参数优化没有有全电气样品屏蔽没有有驱动防护(三轴)没有有避光、洁净的样品空间没有有 综上所述,美国Lake Shore Cyrotronic Inc.公司研发生产的FastHall Station桌面式霍尔效应测量系统是一款功能和性能强大、测量速度快、操作简便的高精度测量系统,是表征和分析各种电子材料的理想之选。 为了便于广大客户全面了解和体验FastHall Station桌面式快速霍尔测量系统,Quantum Design中国科学实验中心引进了该设备样机并已调试完毕,可以完成各类材料的霍尔效应测量。即日起,我们欢迎对该设备感兴趣的老师和同学来访,我们在Quantum Design中国样机实验室恭候大家的到来。扫描上方二维码,即刻预约体验设备!相关产品1、M91快速霍尔测试仪2、Lake Shore霍尔效应测试系统

应用实例

2024.09.26

Cell重磅,胶质母细胞瘤如何实现“免疫逃逸”,100%单细胞分选技术助力细胞系构建!

胶质母细胞瘤(GBM)在基因组、转录组和表观遗传层面上表现出高度的肿瘤内和肿瘤间异质性。GBM与肿瘤免疫微环境之间的相互作用在肿瘤的发生和发展中起着重要作用。然而,GBM如何促进肿瘤免疫微环境的机制仍然不清楚。英国爱丁堡大学再生医学中心的Steven M. Pollard团队[1]通过体外试验和动物模型发现,胶质母细胞瘤干细胞(glioblastoma stem cell, GSC)通过表观遗传途径进行免疫编辑,促进髓系细胞的招募,形成富含髓系细胞的肿瘤微环境,从而实现免疫逃逸并促进肿瘤进展。本文中细胞分选及细胞系的构建均采用单细胞可视化分选培养系统isoCell。该系统可确保分选出的细胞100%为单细胞,可以实现高通量、自动化、高成活率的单克隆细胞系构建、微生物分选与培养、单细胞分选、单细胞组学等功能。单细胞可视化分选培养系统isoCell 研究者在BL6小鼠的神经干细胞中分别引入了五种已确定的GBM驱动突变(包括EGFRvⅢ过表达、PDGFRA过表达、以及NF1、PTEN和TP53的基因敲除)(图1A)。随后,研究者将这些突变组合在一起以模拟GBM。他们通过同时敲除NF1和PTEN并过表达EGFRvIII,形成了带有三重突变的NPE细胞系(图1B-C)。在这种细胞系中,可以观察到小鼠体内出现侵袭性的肿瘤生长和浸润(图1D),以及GBM的典型特征(图1E-H),可以用其来模拟肿瘤细胞与肿瘤微环境(TME)的相互作用。为了对照,研究者在免疫缺陷的NSG小鼠中平行生成了相应的肿瘤(图1I)。NPE肿瘤能够诱发BL6小鼠的免疫反应,在BL6小鼠中的生长速度比在NSG小鼠中更慢(图1J),而且大多数BL6宿主能够在肿瘤检测不到的情况下长期生存(图1G)。这些数据表明,BL6小鼠的宿主免疫系统对NPE细胞产生了反应,并限制了肿瘤的生长。图1 工程GSC在连续移植中获得免疫逃逸能力 因此,通过对肿瘤细胞进行连续移植后的原代培养,可以富集获得免疫逃逸能力的细胞。研究者在进行三轮BL6小鼠移植及其肿瘤原代培养后,发现NPE-IE细胞表现出更强的肿瘤形成能力(图1I),并且小鼠的生存期显著缩短(图1J),这表明NPE-IE细胞获得了免疫逃逸的能力。这与免疫编辑的概念相符,即宿主的持续免疫攻击导致了具有更强免疫逃逸能力的细胞的出现。 为了揭示NPE-IE细胞获得免疫逃逸能力的内在机制,研究者将NPE细胞和NPE-IE细胞分别与野生型NSCs进行了对比。然而,通过核型分析和全基因组测序,结果显示无论是倍性、结构还是点突变都没有显著异常(图2A),这表明NPE-IE肿瘤的获得性免疫逃逸并非源于克隆进化或经典的遗传免疫编辑过程。进一步的转录组分析发现,转录因子Ccl9和Irf8的高表达可能与“训练”免疫逃逸有关(图2B、2F)。既往研究已表明,Ccl9与致瘤性微环境的建立有关,这可以解释NPE-IE肿瘤中髓系细胞的增加;而Irf8表达的上调则令人意外,因为它作为髓系特异性转录因子通常仅在造血细胞中表达,参与髓样细胞和巨噬细胞的分化。综上所述,研究者发现机体对NPE细胞的免疫攻击可以引发肿瘤显著的转录改变。图2 免疫逃避细胞在免疫攻击后进行了显著的转录重组 研究者还发现,肿瘤细胞中许多基因的去甲基化与免疫逃逸有关(图3D)。最显著的甲基化变化出现在Irf8的启动子和编码区,其低甲基化与转录活性的增加相一致(图3D-E)。图3 NPE-IE细胞的免疫逃逸特性通过表观遗传免疫编辑而强化 巨噬细胞可以通过干扰素γ(IFNγ)诱导的STAT1信号通路来引发Irf8的表达。研究者通过体外实验发现,来自免疫肿瘤微环境的慢性IFNγ信号可能会刺激NPE细胞中Irf8的表达激活(图4B-C),且这种激活与Irf8位点的DNA去甲基化状态相一致。JAK/STAT抑制剂托法替尼未能逆转NPE-IE细胞中IRF8的表达,这表明在NPE-IE细胞中,维持Irf8高表达的机制是不依赖于JAK/STAT的(图4D)。图4 Irf8对IFNγ及TAM信号的应答在免疫逃逸中有重要作用 经过IFNγ处理后,NPE细胞中关键基因(如Irf8、H2-Ab1)出现了广泛的激活(图4E)。研究表明,浸润的巨噬细胞群(F4/80+,CD45hi)可能会刺激免疫原性NPE细胞发生上述转录变化(图4F),这表明肿瘤浸润巨噬细胞可能是TME中IFNγ的主要来源。 研究者使用iotaSciences的单细胞可视化分选培养系统isoCell分选并培养了NPE-IE Irf8敲除细胞,随后构建了相应的细胞系。NPE-IE Irf8敲除细胞系的肿瘤发展动力学与移植了NPE-IE细胞的小鼠相似(图4H-I),证明Irf8的激活是NPE-IE细胞免疫逃逸的重要因素,并且这种激活可能通过体内的IFNγ信号介导。文中使用的单细胞可视化分选培养系统—isoCell采用GRID技术,在培养皿上雕刻出单独的细胞腔室阵列,并将单个细胞以纳升体积全自动地分配到各个GRID单细胞腔室中。isoCell自带的成像系统,可确保分选出的细胞100%为单细胞。isoCell可以将单细胞在GRID中培养成单克隆细胞系,培养过程中可以根据客户需求进行换液操作,全流程可视化监控以保证每个单克隆细胞系均来自所挑选的单个细胞。这项研究揭示了GBM细胞在受到免疫攻击后,通过表观遗传重组和髓系特异性转录因子的表达,增强TME的免疫抑制性,促进肿瘤细胞的免疫逃逸。这为监测免疫治疗过程中GBM细胞的免疫逃逸及制定新的免疫治疗策略提供了新的思路,对于在GBM中发现的表观遗传免疫编辑过程是否也适用于其他脑瘤或癌症,将具有重要意义。样机体验:为更好地服务中国科研工作者,Quantum Design 中国也建立了样机演示实验室,将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持,欢迎各位老师通过拨打电话010-85120280、发送邮件info@qd-china.com、点击此处或扫描下方二维码参观试用!扫描上方二维码/点击此处,即刻咨询/体验!参考文献:[1]. Gangoso,   E., Southgate, B., Bradley, L., Rus, S., Galvez-Cancino, F., McGivern, N.,   ... & Pollard, S. M. (2021). Glioblastomas acquire myeloid-affiliated   transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune   evasion. Cell, 184(9), 2454-2470.相关产品1、单细胞可视化分选培养系统—isoCell

应用实例

2024.09.24

江苏大学施伟东\范伟强\王发根顶刊AEM高效HMF氧化,台式easyXAFS提供关键数据支持!

生物质衍生的5-羟甲基糠醛(HMF)氧化成高附加值产品2,5-呋喃二甲酸(FDCA)对于弥补化石资源的快速消耗具有重要意义。然而传统HMF氧化反应通常需要在高温高压下进行,存在能耗高、设备复杂和安全隐患等问题。近期,江苏大学施伟东\范伟强\王发根通过设计构建了一种CoAl双金属基电催化剂,并利用easyXAFS台式X射线吸收精细结构谱仪进行了X射线吸收精细结构谱(XAFS)测试,对催化剂局部原子结构和电子结构进行了分析,揭示了催化剂在活化过程中的结构变化和活性位点的形成,解释了其在HMF氧化反应中高效催化性能的来源。所合成的电催化剂成功实现了活性位点和吸附位点的协同作用,完成了100%的HMF转化率和99.1%的FDCA产率。相关工作以Adsorption–Activation Bifunctional Center of Al/Co-Base Catalyst for Boosting 5-Hydroxymethylfurfural Oxidation为题发表于国际期刊Advance Energy Materials。 本文使用的美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300(如图1所示)无需同步辐射光源,可在常规实验室环境中实现X射线吸收精细结构谱XAFS和X射线发射谱XES的双通道测试,获得媲美同步辐射光源的高质量谱图,用于分析材料的元素价态、化学键和配位结构等信息。现已广泛应用于电池、催化、地质、环境、陶瓷、电磁波材料和核化学等研究领域。该设备已帮助国内外用户在J. Am. Chem. Soc., Nat. Commun., Angew., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.等顶级期刊上发表大量优秀科研成果。图1. 美国台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300 在这项研究中,作者首先使用X射线吸收近边结构(XANES)研究了样品的局部电子结构和化学态。在Co K边XANES光谱中,所有样品都有两个主要特征峰:7709 eV处的特征峰可归因于1s到3d电子跃迁,7730 eV处的特征峰则归因于1s到4p电子跃迁。此外,活化前后的Co K边XANES光谱显示,活化后样品中的Co原子价态高于+2,表明Co³⁺位点是进行HMF氧化反应中的活性位点。通过扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)分析发现,在Co(OH)₂和Al(OH)₃/Co(OH)₂样品中,1.47 Å处的峰归因于Co-O键,2.42 Å处的峰归因于Co-Co键。其中,复合样品的峰强度降低,配位数降低,这表明复合样品中Co具有不饱和配位,将有助于暴露更多活性位点。对活化前后的Co K边谱图进行分析,发现其谱峰发生位移,证明样品在活化前后发生了相变。同时,活化前后Co(OH)₂和Al(OH)₃/Co(OH)₂的小波变换(WT)等高线图显示样品中存在Co-O和Co-Co配位键。相比之下,在Co箔中仅存在Co-Co配位键。图 2. 10 mm HMF 中不同电位下 a) Al(OH)3、b)Co(OH)2和c) Al(OH)3 /Co(OH)2的Operando EIS谱图。d) Co(OH)2 和 Al(OH)3/Co(OH)2 的 EXAFS 谱图。e) Co-foil、Co(OH)2、Al(OH)3/Co(OH)2、活化Co(OH)2和活化Al(OH)3/Co(OH)2的 Co K 边 XANES 谱图。f) Co(OH)2、Al(OH)3/Co(OH)2、活化Co(OH)2和活化Al(OH)3/Co(OH)2的 Co K 空间谱图。g) Co(OH)2、h) Al(OH)3/Co(OH)2 和 i) 活化Al(OH)3/Co(OH)2的 Co K边小波变换图。 本工作通过电沉积法成功制备了Al(OH)₃/Co(OH)₂双功能催化计,并通过电化学活化生成了高价态的Co³⁺,该Co³⁺可作为HMF氧化的活性位点,而Al³⁺则作为吸附位点。这项研究提出并成功实施了一种新的吸附-活化协同增效策略,为HMF电化学氧化提供了新的思路以及解决方法。相关产品1、台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES

应用实例

2024.09.20

Nature子刊!笼目晶格中发现室温以上的电荷序,四电弧提拉法单晶炉助力重要成果!

笼目(kagome)源自日语かごめ,是由正六边形和正三角形组成的一种平面密铺,每一个顶点周围都各有2个正六边形和2个正三角形,两个条目相交的每个点都具有四个规则的相邻点。笼目晶格由于独特的晶体结构,其电子能带通常具有平带、范霍夫奇点和狄拉克点等特征,是揭示和探索几何阻挫、拓扑、自旋和关联等丰富物理学性质的新颖材料平台,对推进现代和未来的电子学至关重要。尽管人们付出了相当大的努力,但在室温下获取相关相仍然具有挑战性。笼目(kagome)晶格近期,Plokhikh等人[1]采用单晶X射线衍射技术,发现了La(Ru1-xFex)3Si2(X=0,0.01,0.05)中室温以上的电荷序,其中与平面外Ru原子位移相关的电荷序出现在400 K以下,二次电荷序出现在80~170K。此外,第一性原理计算揭示出了LaRu3Si2中Ru-dz2轨道驱动的费米能量附近的笼目平带和范霍夫点。研究结果表明,LaRu3Si2作为已知电荷有序温度最高的笼目超导体,为研究室温量子相和发展相关技术提供了极具前景的途径。相关成果以《Discovery of charge order above room-temperature in the prototypical Kagome superconductor La(Ru1−xFex)3Si2》为题发表在Nature子刊《Communications Physics》上。La ( Ru1 − xFex ) 3Si2相图文章中生长LaRu3Si2单晶所采用的设备为日本GES公司推出的四电弧提拉法单晶炉,该设备采用四电弧法加热,可实现3000°C高温,非常适合生长化学性质活跃但熔点较高的金属间化合物。四电弧提拉法单晶炉外观图 参考文献:[1] Plokhikh, I., Mielke, C., Nakamura, H. et al. Discovery of charge order above room-temperature in the prototypical kagome superconductor La(Ru1−xFex)3Si2. Commun Phys 7, 182 (2024).https://doi.org/10.1038/s42005-024-01673-y相关产品1、四电弧高温单晶生长炉

应用实例

2024.09.19

0编程操作!QD中国科学实验中心引进多通道高精度低噪声综合电学测量仪,可与PPMS无缝衔接

近期,QD中国科学实验中心全新引进Lake Shore公司推出的M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪,该设备可以与完全无液氦综合物性测量系统-PPMS®DynaCool™无缝连接,是一款功能全面,简单易用且可高度模块定制化的电学测量仪表。 M81可以提供多种不同的电学测量解决方案,包括可输出直流至最高100kHz的交流,甚至交流直流混合的电压及电流源模块以及对应的电流和电压测量模块匹配。使用交流信号时,多个模块采用内部参考信号同步,可以实现最多6个通道同时实时锁相。通过配置不同的电压、电流源表,可以轻松实现从最基础的四引线小电阻测量,到伏安特性、霍尔效应、自旋SOT材料、FET功率器件等的测量,满足多种不同的测量使用需求。M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81使用Lake Shore公司专门研制的MeasureLINK测量软件,能够对M81的控制和测量实现全程零编程的简便操作。例如多通道间信号同步、测量初始化条件、测量流程化控制,以及测量进度的实时显示和记录等等。MeasureLINK测量控制软件MeasureLINK软件亦可轻松与其他多种低温或磁体系统联用,并集成了针对这些设备的控制功能,例如Lake Shore的低温恒温器、电磁体、甚至可以实现和PPMS DynaCool无缝衔接。与DynaCool联用时,MeasureLINK可实现对PPMS的系统状态的变温变场控制以及实时状态监控。从而实现即点即用的PPMS 平台M81电学解决方案。M81配合各种不同低温系统方案M81配合PPMS DynaCool的电学解决方案 MeasureReady™ M81-SSM系统采用模块化设计,并利用MeasureSync™自主研发信号同步技术实现信号源模块和测量模块的所有通道最高100kHz的信号实时同步。利用MeasureSync™技术,M81系统可以在同一时间对所有通道进行采样,确保在相同条件下对被测器件或样本进行测试,获得一致性的数据。M81采用主机与模块的搭配方案 M81主机是M81 SSM系统的核心。根据订购的型号,仪器支持 2、4 或 6 个通道,分别包括 1、2 或 3 个信号源和 1、2 或 3 个测量单元。每台 M81 仪器可管理 1 至 3 个信号源通道和 1 至 3 个测量通道,以便在单个测试序列中测试多个被测器件或样品,而不会因线路复杂化和信号切换造成信号劣化。此外还可以将多台仪器组合起来,进一步提高信号源和测量通道的能力,而不会降低模拟性能,同时利用 MeasureSync™ 对系统内所有信号通道进行定时同步。M81主机 该主机以 MeasureReady™ 仪器平台为基础,采用图形化触摸屏界面进行编程控制和监测。其符合人体工程学设计的前面板具有 TiltView™ 显示屏,无论是在工作台上还是安装在机架上,都能获得最佳的可视性。它还支持标准 LAN、USB 和 GPIB 通信。 M81-SSM采用主机和模块搭配使用的方案,一个主机可以同时扩展至多3个源表模块以及至多3个测量模块,每个模块均可以适配直流以及最高100kHz的测量范围。具体有以下模块可供选择:1.  VM-10 电压测量模块该模块提供分辨率从低纳伏到 10 V 的直流至 100 kHz 电压测量,包括振幅、相位和谐波检测功能。专有的无缝量程技术允许在增减量程时进行连续测量。VM-10 电压测量模块2.  CM-10电流测量模块该模块可在直流至 100 kHz 范围内,以接近零的输入偏移电压测量 fA 至 100 mA 的电流,包括幅值、相位和谐波检测功能。该模块还具有可配置的硬件和软件滤波功能。CM-10电流测量模块3. BCS-10电流源模块该模块提供 1 pA 至 100 mA 的可编程电流,最大符合 ±10 V 的直流输出至 100 kHz 正弦输出。BCS-10 源自 Lake Shore 业界领先的 372 型交流电阻电桥,采用差分或平衡设计,有助于减少或消除低温恒温器和其他研究设备中经常遇到的接地回路。它扩展了 372 型平衡源的功能,增加了可变频率和振幅编程能力,在保持出色噪声性能的同时,提高了灵活性。BCS-10电流源模块4. VS-10电压源模块该模块可提供 ±1 nV 至 ±10 V 的可编程电压,最大符合 100 mA 的直流至 100 kHz 正弦输出。VS-10 适用于栅极偏置、电压扫描 I-V 曲线剖析,以及需要高稳定电压并结合电流、电阻/电感和其他材料或电子器件测量的应用。VS-10电压源模块 不同的模块搭配也为不同应用场景提供了不同的解决方案,常见的测量搭配有:综合以上这些测量方案, M81-SSM 的强大功能不言而喻,能够为广大科研工作者提供表征多种测试结构(包括纳米结构、单层和多层原子结构、MEM、量子结构、有机半导体和超导材料)的超卓解决方案。 为了便于广大客户全面了解和亲身体验M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪,Quantum Design中国公司引进了该设备样机,目前该设备已安装于公司样机实验室并调试完毕。即日起,我们欢迎对该设备感兴趣的老师和同学来访,我们在Quantum Design中国样机实验室恭候大家的到来。扫码即刻预约体验吧!相关产品1、新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM

应用实例

2024.09.12

AFM/SEM二合一显微镜全新功能,如何打破可视化磁性表征困境?

近年来,科研工作者在研究表面形貌异常复杂的磁性样品时,总会面临空间分辨率不足,需要多维磁结构表征的问题。2024年8月,美国Quantum Design公司在AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope的基础上,研发推出了强大的磁性材料表征功能。这一创新技术专注于可视化区域同步磁学测量功能,为需要对复杂样品区域进行空间可视化和磁学同步测量表征的研究课题组提供全方位的技术支持和测样服务。FusionScope 是Quantum Design史无前例的全新技术产品,将扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)技术无缝融合在一台设备上。用户无需将样品从一台显微镜移动到另一台显微镜,也不必使用两个不同的操作系统来分析样品上的同一位置,而是在同一用户界面内、同一位置进行互补性综合测量。FusionScope 配备的多功能探针支持磁力显微镜(MFM),结合原位SEM视野观察,实现了在纳米尺度上进行AFM磁力针尖的MFM表征。这一功能凸显了SEM和AFM结合在磁力显微领域的巨大优势。与传统的AFM技术不同,FusionScope采用了自感应式悬臂梁技术,通过3D打印技术制备表面修饰钴铁层的探针,针尖的曲率半径约为10 nm,能够在纳米尺度上实现高精度的磁性测量。压阻自感探针技术通过悬臂梁背面惠斯通电桥设计电阻,实时反馈电压信号,轻松实现探针进针和SEM扫描同步进行,确保在SEM视野中能够实时观察和精确测量磁性材料的特性。同时FusionScope的MFM探针相比市面上的标准商用探针具有更高的成像分辨率,能够精确呈现样品表面的磁场分布,为磁性材料的研究提供至关重要的数据支持。FusionScope磁学探针及表面钴铁层与商用标准磁学探针对比 本文我们将从 FusionScope 在磁性领域的实际应用出发,详细阐释其在磁性表征领域的强大功能。 1. 不同组分的磁性自旋体纳米棒联合表征通过调整组分比例制备 Ni81Fe19 纳米棒组装体,进行形貌定位扫描并精准关联 AFM 与 SEM 数据,同时实现三种不同结构的磁性结果关联。磁学结果可以清晰分辨不同结构的磁性分布。2.  FIB刻蚀钴层的磁学性能表征使用离子束刻蚀技术对钴层进行磁特性表征,分析和评估钴层的磁场强度、磁化曲线和磁畴结构等参数,从而更好地理解其磁性性能。图中所示对用离子束刻蚀(FIB)加工的钴层进行磁特性表征的过程或研究。对通过离子束刻蚀技术制备的钴层的磁性质进行分析和评估。这种研究可能涉及测量钴层的磁场强度、磁化曲线、磁畴结构等参数,以便更好地了解这种材料在磁性方面的性能。 3.  对工业钢材的磁学特性进行表征双相不锈钢是包含奥氏体和铁素体相混合物的一系列不锈钢,与标准钢种相比,可提供更高的机械强度和延展性;使用FusionScope的SEM可以观察和选取双相不锈钢的晶界处,AFM探针根据SEM的信息将探针定位到两个相的晶界处,对样品进行磁结构表征。测量钢材的磁化曲线、磁滞回线、饱和磁感应强度等参数,以便更好地理解工业钢材在磁性方面的性能。这些信息对于评估钢材的质量、磁性应用以及检测方法都具有重要意义。   结合SEM和MFM的FusionScope应用优势: 1. 多维度综合表征☛ 形貌与磁性同时测量:在SEM提供样品高分辨率形貌图像时,MFM可以同时提供磁性信息,实现样品结构和磁性的一体化表征,对于研究磁性材料和器件中的结构-性能关系至关重要。☛ 同步成像:同时获取SEM和MFM图像,能够在精确匹配的同一区域同时观察样品的表面形貌和磁性分布,有助于更深入理解复杂材料和结构的物理性质。2. 高分辨率与深景深结合☛ 高分辨率形貌与磁性成像:SEM提供纳米级分辨率的形貌图像,MFM提供纳米级分辨率的磁性信息。两者结合可以更准确地表征微小磁结构,特别是在需要高景深观察复杂三维结构的场合。☛ 微观尺度下的磁性研究:对于微观结构,如磁畴、磁性颗粒或薄膜,集成系统可以直接关联这些结构的物理形貌与磁性特征,揭示其内部的磁性相互作用。3. 高效分析☛ 时间节省与数据一致性:同时进行SEM和MFM成像,这种集成系统减少了样品转移和不同设备间切换的时间,确保数据一致性,减少环境和操作误差对结果的影响。☛ 复杂样品的全面分析:对于如磁性存储器件、纳米电子器件等复杂样品,可以在一次实验中全面分析其形貌、成分和磁性,显著提升实验效率。4. 应用领域扩展☛ 纳米电子与磁性存储器件研究:对于纳米电子器件、磁性存储器件及其他高科技领域的研究,这种集成系统可以提供从形貌到磁性分布的全方位分析,助力开发和优化新型功能材料和器件。☛ 多物理场研究:在磁场、电场、应力等多种外加场作用下,能够同步观察样品的形貌变化和磁性响应,为研究材料的多物理场耦合行为提供新的手段。5. 增强的用户体验☛ 简化操作流程:用户无需在不同设备之间频繁切换,减少了样品重新对准和环境变化带来的挑战。☛ 改进的分析能力:集成系统提供的数据更加完整、关联性更强,有助于更全面理解样品特性。 FusionScope 的全新磁学测试功能将大幅提升科研人员对磁性样品的表征精度和研究效率,成为研究复杂磁性材料、纳米结构以及多功能器件的强大工具,在多个科学和工程领域展现出巨大的应用潜力。

应用实例

2024.09.10

狂发Nature等顶刊!Lake Shore低温探针台,助力超越硅极限的二维晶体管革新

当今科技迅猛发展,电子器件的小型化和性能提升是科研人员的极致追逐。其中,晶体管是当代电子设备中不可或缺的核心组件,其尺寸微缩和性能提升直接关系到整个电子行业的进步。与此同时,硅基场效应晶体管(FET)的性能逐渐逼近本征物理极限,国际半导体器件与系统路线图(IRDS)预测硅基晶体管的栅长最小可缩短至12 nm,工作电压不低于0.6 V,这决定了未来硅基芯片缩放过程结束时的极限集成密度和功耗。因此,迫切需要发展新型沟道材料来延续摩尔定律。二维(2D)半导体具备可拓展性、可转移性、原子级层厚和相对较高的载流子迁移率,被视为超越硅基器件的下一代电子器件的理想选择。近年来,先进的半导体制造公司和研究机构,都在对二维材料进行研究。Lake Shore的低温探针台系列产品可容纳最大1英寸(25.4mm)甚至8英寸的样品,可以为二维半导体材料研究提供精准的温度磁场控制及精确可重复的测量,是全球科研工作者的值得信赖的工具。本文我们将结合近期Nature、Nature electronics期刊中的前沿成果,一起领略Lake Shore低温探针台系列产品在二维晶体管革新中的应用吧!图1. Lake Shore低温探针台1. 探针台电学测量揭秘最快二维晶体管——弹道InSe晶体管对于二维半导体晶体管的速度和功耗方面的探索,北京大学电子学院彭练矛院士,邱晨光研究员课题组报道了一种以2D硒化铟InSe为沟道材料的高热速度场效应晶体管,首次使得二维晶体管实际性能超过Intel商用10纳米节点的硅基FinFET(鳍式场效应晶体管),并将工作电压下降到0.5V,称为迄今速度最快、能耗最低的二维半导体晶体管。相关研究成功以“Ballistic two-dimensional InSe transistors”为题发表于《Nature》上。  基于Lake Shore 低温探针台完成的电学测试表明,在0.5 V工作电压下,InSe FET具有6 mS·μm-1的高跨导和饱和区83%的室温弹道比,超过了任何已报道的硅基晶体管。实现低亚阈值摆幅(SS)为每75 mV·dec-1,漏极诱导的势垒降低(DIBL)为22  mV·V-1。此外,10nm弹道InSe FET中可靠地提取了62 Ω·μm的低接触电阻,可实现更小的固有延迟和更低的能量延迟积(EDP),远低于预测的硅极限。这项工作首次证实了2D FET可以提供接近理论预测的实际性能,率先在实验上证明了二维器件性能和功效上由于先进硅基技术,为2D FET发展注入信心和活力。2. 探针台光电测量揭示光活性高介电常数栅极电介质——2D钙钛矿氧化物SNO与2D半导体兼容的高介电常数的栅极电介质,对缩小光电器件尺寸至关重要。然而传统三维电介质由于悬挂键的存在很难与2D材料兼容。为解决以上问题,复旦大学方晓生教授等人进行了大量研究实验,发现通过自上而下方式制备的2D钙钛矿氧化物Sr10Nb3O10(SNO)具有高介电常数(24.6)、适中带隙、分层结构等特点,可通过温和转移的方法,与各种2D沟道材料(包括石墨烯、MoS2,WS2和WSe2)等构建高效能的光电晶体管。文章以“Two-dimensional perovskite oxide as a photoactive high-κ gate dielectric”为题发表在Nature electronics上。图3. 具有SNO顶栅介电层的双栅WS2光电晶体管的电特性和光响应基于Lake Shore探针台的光电测试表明,SNO作为顶栅介电材料,与多种通道材料兼容, 集成光电晶体管具有卓越的光电性能。MoS2晶体管的开/关比为106,电源电压为2V,亚阈值摆幅为88 mV·dec-1。在可见光或紫外光照射下,WS2光电晶体管的光电流与暗电流比为~106,紫外(UV)响应度为5.5 × 103 A·W-1,这是由于栅极控制和光活性栅极电介质电荷转移的共同作用。本研究展示了2D钙钛矿氧化物Sr2Nb3O10(SNO)作为光活性高介电常数介质在光电晶体管中的广泛应用潜力。3. 探针台电学测量探索200毫米晶圆级集成——多晶MoS2晶体管二维半导体,例如过渡金属硫族化合物(TMDs),是一类很有潜力的沟道材料,然而单器件演示采用的单晶二维薄膜,均匀大规模生长仍具挑战,无法应用于大尺度工业级器件制备。与单晶相比,多晶TMD的较大规模生长就容易很多,具备工业化应用集成的潜力。有鉴于此,三星电子有限公司Jeehwan Kim和Kyung-Eun Byun 团队提出一种使用金属-有机化学气相沉积(MOCVD)制造大规模多晶硫化钼(MoS2)场效应晶体管阵列的工艺,与工业兼容,在商用200毫米制造设备中进行加工,成品率超过99.9%。文章以“200-mm-wafer-scale integration of polycrystalline molybdenum disulfide transistors”为题发表在Nature electronics上。图4. 三种不同接触类型(a常规顶部接触,b多晶MoS2的底部接触,c单层MoS2底部接触)的电学特性和肖特基势垒高度基于Lake Shore低温探针台CPX-VF的电学测试表明,相比于顶部接触,底部接触可以更好的消除2D FETs阵列中多晶2D/金属界面的肖特基势垒。没有肖特基势垒的多晶MoS2场效应晶体管表现良好,迁移率可达21 cm2V-1·s-1,接触电阻可达3.8 kΩ·µm,导通电流密度可达120µA·µm-1,可比拟单晶晶体管。4. Lake Shore低温探针台系列美国Lake Shore公司的低温探针台根据制冷方式不同,主要分为无液氦低温探针台和消耗制冷剂低温探针台,其下又因为磁场方向、尺寸大小差别,有更多型号的细分,适用于不同应用场景(电学、磁学、微波、THz、光学等),客户可根据需要,选择不同的温度和磁场配置。客户可以选择自己搭配测试仪表集成各类测试,也可以选择我们的整体测试解决方案,如电输运测试、半导体分析测试、霍尔效应测试、铁电分析测试,集成光学测试等。图5. 低温探针台选型和适用的应用场景Lake Shore低温探针台主要特征☛ 最大±2.5 T磁场☛ 低温至1.6 K,高温至675 K☛ fA级低漏电测量☛ 最高67 GHz高频探针☛ 3 kV 高电压探针(定制)☛ 大温区低温漂探针☛ 真空腔联用传送样品(定制)☛ <30 nm低振动适用于显微光学测量☛ 无需翻转磁场快速霍尔效应测试☛ 多通道高精度低噪声综合电学测量☛ 光电、CV、铁电、半导体分析测试参考文献:1. J. Jiang, L. Xu, C. Qiu, L.-M. Peng, Ballistic two-dimensional InSe transistors. Nature 616, 470-475 (2023).2. S. Li, X. Liu, H. Yang, H. Zhu, X. Fang, Two-dimensional perovskite oxide as a photoactive high-κ gate dielectric. Nature Electronics 7, 216-224 (2024).3. J. Kwon et al., 200-mm-wafer-scale integration of polycrystalline molybdenum disulfide transistors. Nature Electronics 7, 356-364 (2024).

应用实例

2024.09.10

34 LMH/bar高通量耐氯纳米滤膜!便携式原子力显微镜实现1 nm高精度表征

【引言】 地表水和地下水是人类重要的饮用水源,然而这些水中往往含有高含量的硫酸盐。经常饮用硫酸盐含量高的水会引起各类的健康问题,如腹泻、脱水和肠道疾病。因此,降低饮用水中的硫酸盐含量已成为水资源相关研究中的热点问题。目前,去除饮用水中硫酸盐的方法主要有沉淀法、吸附法和膜过滤法。其中,纳米薄膜过滤法是一种十分具有应用潜力的方法,这种方法可有效降低饮用水中硫酸盐含量。然而,已有的纳米过滤薄膜依然存在滤水通量低,不耐氯腐蚀等问题。 近日,天津工业大学相关课题组提出了一种基于相转化技术制备了基于聚砜基超支化嵌段共聚物-聚砜嵌段聚甘油(PSf-b-hPG)的纳米过滤薄膜,并通过便携式芯片原子力显微镜-Redux对样品表面形貌进行了表征。所制备过滤薄膜的滤水通量可达34 LMH/bar,对硫酸盐的截止率可达74 %。通过热处理和酸处理,纳米滤膜的孔径可以进一步控制。此外,在含氯条件下,所制备的纳米滤膜也表现出出色的耐腐蚀性。相关研究成果以《High-flux and chlorine-resistant nanofiltration membrane fabricated via phase inversion using polysulfone-b-polyglycerol hyperbranched block copolymer》为题,在SCI期刊《Desalination》上发表[1]。 本文使用的便携式芯片原子力显微镜-Redux简单易用,可以满足膜科学相关的研究中对样品表面形貌的表征。文中对样品表面粗糙度表征可达1 nm的精度。此外,Redux还具有体积小巧,探针耐用,无需维护等特点,适用于各类室内或户外科学研究。 便携式芯片原子力显微镜-Redux 【图文导读】图1. 光伏纳米单元结构示意图。由Redux AFM所测量的a)PSf-b-hPG纳米膜和d)PSf对照组的表面形貌图。SEM对样品b)PSf-b-hPG纳米膜和e)PSf对照组的横截面表征结果。TEM表征c)PSf-b-hPG纳米膜和f)PSf对照组的结果。图2. PSf-b-hPG薄膜的a)水渗透率和Na2SO4的截留率,b)对PEG的截留率和c)热处理和酸处理后的纳米孔洞分布尺寸。图3.未处理的hPG薄膜与经过酸处理和热处理的hPG薄膜的a)元素成分,b)傅里叶红外测量结果,c)接触角随时间变化结果,以及d)zeta电势测量结果。图4. a)通过相反转的方法制备孔洞直径为5nm的PSf-b-hPG薄膜的过程。b)通过热处理减少孔洞尺寸。c)通过酸处理减小孔洞尺寸。d)通过热处理和酸处理共同作用获得具有小尺寸孔洞的过滤薄膜。图5.a)在2000 ppm浓度的NaClO条件下,所制备出的纳米过滤膜对于水的透过性和对于Na2SO4的截留率随时间的变化。b)本文中所制备的纳米过滤膜与已报道纳米过滤膜的耐氯性能比较。c)在4千帕的压力下,所制备的纳米过滤薄膜对于水的渗透率和对于Na2SO4的截留率随时间的变化。d)本工作所制备的纳米过滤膜与已报道滤膜的力学性能比较。 【结论】综上所述,天津工业大学相关课题组通过相转化技术制备出了具有高滤水通量,高硫酸盐截留率且耐氯的PSf-b-hPG纳米滤膜。通过热处理和酸处理,纳米滤膜的过滤孔径可以进一步调控,为后续的纳米过滤薄膜的研发打下坚实基础。【参考文献】[1]. Tao Liu, Longlong Wang, Wenliang Wang, Jianhua Yang, Yunxia Hu, High-flux and chlorine-resistant nanofiltration membrane fabricated via phase inversion using polysulfone-b-polyglycerol hyperbranched block copolymer, Desalination, Volume 575, 2024, 117314, ISSN 0011-9164.https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117314.

应用实例

2024.09.09

连续两篇Nature 子刊,探索癌症治疗新策略! 3D单分子荧光成像技术在纳米受体与纳米颗粒表征中起

随着科学研究向着更精细、更微观的方向发展,对成像技术的要求也日益提高。传统的光学成像技术可以提供200nm左右的分辨率,不能完全满足细胞器,以及分子水平上的研究。法国abbelight公司基于新兴单分子定位显微成像(SMLM)技术推出了3D单分子荧光成像系统-SAFe 360,能够提高定位精度,xyz三轴定位精度高达15 nm,支持同时四色成像,可以用于细胞纳米三维成像,观测高清晰亚细胞器结构,实时研究不同结构功能蛋白的共定位信息,以及在单分子水平研究分子动力学反应和细胞间的相互作用等。设备一经推出,已在Nature Nanotechnology、Science Advances 、BioRxiv等SCI期刊发表近40余篇文章。本文我们将概述3D单分子荧光成像系统表征纳米受体和纳米颗粒助力癌症研究领域的Nature子刊文章。3D单分子荧光成像系统-SAFe 360 一、Nature Nano:纳米受体降解突变p53蛋白,助力癌症研究肿瘤抑制因子p53在细胞中扮演着关键的角色,由TP53 基因编码,参与细胞的生长、修复及凋亡等过程的调控。超过50%的人类癌症中存在TP53突变,乳腺癌和卵巢癌中比例更高,与野生型(WT)p53相比,错义突变p53(mutp53)会稳定在细胞中积累到高水平,mutp53不仅失去了WTp53的功能,还获得了致癌功能,导致增强的肿瘤发生、侵袭、转移和对治疗的抵抗。因此靶向mutp53的增强功能成为一种有效的治疗策略,但是缺乏特异性自噬受体限制了这种治疗策略。 华南理工大学张云娇,杨显珠和南方医科大学温龙平团队开发了仿生纳米受体(NR),使用3D单分子荧光成像系统表征相关纳米受体,研究受体模拟选择性自噬受体的功能,能够结合mutp53蛋白,提高自噬小体的形成水平,增加对突变型 mutp53的降解效率。该研究以 “Nanoreceptors promote mutant p53 protein degradation by mimicking selective autophagy receptors”为题。发表于《Nature Nanotechnology》上。 研究者通过3D单分子荧光成像系统,通过随机光学重构技术(STORM),提供20 nm的超高分辨率,成功表征了NR中纳米颗粒NPs,MBP以及不同mutp53蛋白在NR中分布,标尺为100 nm,可视化展示了MBP介导的p53与NR表面的结合过程。可以观察到MBP(绿色)环绕着纳米粒子核心(红色),证明了MBP成功地共轭到纳米粒子表面。此外,当包括S241F、R175H、R248W、R280W和野生型p53在内的p53蛋白加入NR溶液时,各种mutp53蛋白(蓝色)主要位于NR的外部表面,而野生型p53的共定位较少。 比较含有不同量DOTAP的NRs,发现增加DOTAP含量能够提升在表达p53-S241F突变的卵巢癌细胞系ES-2中mutp53的清除效果,但是可能DOTAP的正电荷原因,随着DOTAP的增加,NRs的毒性也随之增加。对比后发现,20% DOTAP的NRs能够引发足够的自噬诱导作用,且其毒性可忽略不计,作为后续实验的最佳配方。免疫荧光和Western Blot证实研究证明NRs能有效降解mutp53,而mNRs、dNRs或自由MBP肽则不能,这一点通过。NRs和dNRs能增加LC3-II水平,反映出自噬的增加,而dNRs未能降解mutp533。此外,自由DOTAP或mNRs与自由DOTAP的组合也未能降解mutp53。上述结果表明,需要在同一载体上同时存在MBP和DOTAP才能降解mutp53。为了进一步评估NRs在临床上的潜在应用,研究者建立了p53突变(P72R+/+、C141Y+/+和L350P+/−)的患者来源的卵巢癌移植模型,小鼠在相同的13天治疗方案下分别注射PBS、CDDP、NRs或NRs-Pt。NRs有效抑制了肿瘤生长,而NRs-Pt在抑制肿瘤体积和重量方面展示出进一步增强的效果。重要的是,NRs-Pt和NRs在较小程度上增强了自噬作用,在肿瘤组织中减少了mutp53并增加了细胞凋亡。【参考文献】[1]. Huang, Xiaowan, et al. "Nanoreceptors promote mutant p53 protein degradation by mimicking selective autophagy receptors." Nature Nanotechnology 19.4 (2024): 545-553. 二、Nature Com:纳米颗粒特异性抗体协同调控NK细胞和T细胞实现抗肿瘤免疫NK细胞和T细胞对于先天免疫和适应性免疫系统至关重要,并在肿瘤识别和清除中发挥互补且协调的作用。近期研究表明,靶向在NK细胞和T细胞上共表达的检查点分子,如TIGIT和NKG2A可以引发同步的先天和适应性免疫。然而,使用相应的单克隆抗体(mAbs)进行的单一疗法在临床试验中未能达到预期效果,这归因于肿瘤发病机制的复杂性,突显了将mAbs与其他检查点抑制剂结合的必要性。近日,华南理工大学沈松,王均团队开发了一种三特异性纳米抗体(Tri-NAb),并且使用3D单分子荧光成像系统表征这些纳米颗粒以及对应抗体的位置,研究Tri-NAb通过协调NK细胞和T细胞在体外和体内显示出显著的抗肿瘤效果,体现了其协同NK细胞和T细胞的转化潜力。 该成果以“Orchestrating NK and T cells via tri-specific nano-antibodies for synergistic antitumor immunity”为题,发表于《Nature Communications》上。研究者首先通过多变量筛选设计了一种具有最佳配方的生物相容性白蛋白/聚酯复合纳米颗粒(APCN),再将αPDL1/α4-1BB/αNKG2A固定在预先组装了αFc的APCN上得到Tri-Nab,Tri-Nab积聚在肿瘤中,有效触发NK细胞和CD8+ T细胞的激活(①)和增殖(②),增强它们与肿瘤细胞的相互作用(③),从而刺激细胞毒性颗粒的释放(④)。这种协调的相互作用引发了高效的肿瘤细胞凋亡(⑤)。为了确认Tri-Nab的合成,研究者利用ELISA、电镜和3D单分子荧光成像系统进行表征,其中3D单分子荧光成像系统表征了纳米颗粒。荧光光谱显示,加入聚L-丙交酯PLLA后,HSA的内在荧光信号显著减弱,表明PLLA可能改变了围绕发光分子的疏水环境,用罗丹明B(PLLA)和iFluor™ 488(HSA)标记后,超分辨图像显示了PLLA和HSA在APCNs内准确的共定位的情况。为验证治疗性抗体与相应抗原结合的能力,ELISA和流式分别证明了Tri-NAb的亲和力和游离的αPDL1、α4-1BB和αNKG2A无异,而且Tri-Nab可以粘附在PDL1,4-1BB和NKG2A表达的细胞上,且Tri-Nab单克隆抗体靶向结合的可能性很高。细胞实验中进一步发现NPαPDL1+α4-1BB和Tri-NAb处理组中CD8+ T细胞(绿色)与MC38肿瘤细胞(红色)之间的相互作用增强,而NPαPDL1+αNKG2A和Tri-NAb有效促进了NK细胞(蓝色)与肿瘤细胞的相互作用。为了验证Tri-Nab在体内的效果,研究者在小鼠黑色素瘤模型中评估了Tri-NAb的治疗效果。与IgG对照组和Tri-mAbs相比,治疗NPαPDL1+α4-1BB、NPαPDL1+αNKG2A或NPα4-1BB+αNKG2A显示出在肿瘤控制方面的一些优势,而Tri-NAb表现出对肿瘤进展的更强抑制作用(图b、c)。在给药三次后,流式结果展示了肿瘤组织中的免疫细胞浸润情况。Tri-NAb处理组中的NK细胞和CD8+ T细胞的百分比和数量明显高于其他治疗组(图d–i),这表明Tri-NAb有效激活了NK细胞和CD8+ T细胞,从而增强了抗肿瘤活性。此外,小鼠的生存时间显著延长,9只小鼠中有2只实现了完全肿瘤消退(图j),而在治疗期间未观察到小鼠体重或外周血炎症细胞因子水平的显著变化。综上所述,本研究证明了同时靶向NK细胞和CD8+ T细胞的三特异性纳米抗体的可行性和有效性,具有巨大的临床应用潜力。 【参考文献】[1]. Ye, Qian-Ni, et al. "Orchestrating NK and T cells via tri-specific nano-antibodies for synergistic antitumor immunity." Nature Communications 15.1 (2024): 6211.相关产品1、3D单分子荧光成像系统-SAFe 360

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2024.09.05

复旦大学Nat. Nanotechnol.:台式无掩膜直写光刻系统助力有机芯片重大突破!

文章名称:Photovoltaic nanocells for high-performance large-scale-integrated organic phototransistors期刊名称:Nature Nanotechnology IF:38.3DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01707-0 【引言】 光伏纳米单元可以提升光伏转换效率,是有机光电材料相关研究中十分重要的一个研究领域。随着信息技术的发展,有机成像芯片需要被集成到越来越大,越来越复杂的集成电路中。虽然打印、丝网印刷和掩模蒸发等技术的发展,解决了有机成像芯片在电路集成中的一些困难。但是,有机成像芯片在往大规模电路中集成时还需面临光伏性能与小型化之间取舍这一难题。在小规模集成时,光伏成像芯片的表现尚可,当进行中等规模集成时芯片的性能就会有3到5个数量级的降低。为了解决上述难题,复旦大学相关课题组提出了基于光伏纳米单元增强方案,利用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3将基于钙钛矿量子点的核壳结构光伏纳米单元嵌入光交联有机半导体中,突破了光伏能与器件微型化之间取舍这一难题,成功实现了高性能有机光晶体管的大规模集成。相关研究成果以《Photovoltaic nanocells for high-performance large-scale-integrated organic phototransistors》为题,发表于SCI期刊《Nature Nanotechnology》上。小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3 【图文导读】图1. 光伏纳米单元结构示意图。a)所设计的光电纳米单元(上)和传统光伏单元(下)的比较。b)透射电镜揭示从钙钛矿量子点(PQD)与有机半导体(OSC)逐步结合成PQD纳米单元的过程。c)基于PQD纳米单元和传统的平面光伏单元的工作原理对比图。图2. PQD纳米单元制备的大规模集成成像芯片。a)PQD纳米单元和可光刻有机半导体(POSC)的化学结构。b)在光作用下PQD和POSC的胶连过程。c) POSC 和PQD-POSC在紫外光下的不同曝光剂量曲线。d)不同尺寸,不同形状的PQD-POSC曝光结果。e)-h)在不同基底上的曝光结果。i)和j)在硅基底和PDMS基底制备的大规模集成成像芯片。k)商用相机像素密度和用不同图案化工艺制备的有机成像传感器的像素密度的比较图。图3.基于PQD纳米单元-POSC的互联有机光传感器(OPT)阵列。a)集成电路中互联连接阵列示意图。b)互联阵列的层间信息。c)在硅基底上制备的高密度互联阵列的光学表征结果。d)所制备器件性能均一性统计结果。e)在6寸硅片上制备的高密度互联OPT阵列的光学和f)器件均一性表征结果。图4. 基于PQD纳米单元制备的仿生视网膜。a)用PQD纳米单元制备仿生视网膜的结构图。b)PQD纳米单元的累积光充电示意图。c)基于PQD纳米单元制备的仿生视网膜双脉冲易化(PPF)曲线。d)在90度弯曲和10%拉伸1000次后的Id曲线。e)5x5的OPT阵列随光信号的兴奋性突触后电流(EPSC)变化图。f)卷积神经网络示意图。g)在不同噪声条件下,商用CMOS和基于PQD纳米单元的光传感器识别信号准确率对比图。h) 在不同噪声点密度下,商用CMOS和基于PQD纳米单元的光传感器识别信号准确率对比图。 【结论】综上所述,复旦大学课题组所提出的光伏纳米单元概念能够通过纳米尺度调制,克服器件光电性能与小型化之间取舍的难题。此外,将纳米单元加入可光刻的有机半导体中,通过光交联实现了稳定的聚集结构和界面,保持光转换和调制性能,对抗长期存储、热损伤和基板应变,为高性能集成光电子设备的实际应用提供了前景。本文中使用的小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3可以满足科研中不同的光刻需求,如不同基底,不同剂量,不同曝光层的大规模光刻。得益于无掩模的优势,MicroWriter ML3可以快速迭代优化相关设计,帮助提升科研效率。图5. 通过MicroWriter ML3自带的软件设置,可以轻松调节光刻时特定区域的曝光剂量。图6. MicroWriter ML3可以在不同基地上进行不同精度的光刻。图7. MicroWriter ML3可以根据需求对芯片进行多层光刻。

应用实例

2024.08.30

霍尔效应系统登上Nature!新型钙钛矿太阳能电池, 获得32%独立认证效率

全新电磁体霍尔效应测量系统搭载M91快速霍尔测量模块测试速度提升100倍更快、更精准测量极低迁移率材料适用于各类磁体系统助力钙钛矿关键数据测量登顶Nature搭载M91快速测量模块的MCS-EMP霍尔效应系统 单片钙钛矿/硅叠层串联太阳能电池因其能以低廉的成本实现高功率转换效率(PCE)而具有极高的研究价值。目前,先进的叠层串联太阳能电池中,钙钛矿顶部电池通过自组装单层(SAM)与硅异质结底部电池电耦合,固定在透明导电氧化物(TCO)上,从而实现子电池之间的高效电荷转移。然而,这类可再生的高性能串联太阳能电池,尤其是对于带纹理的硅基底太阳能电池,需要自组装单层膜能量在表面均匀覆盖,这仍极具挑战性。针对上述问题,阿卜杜拉国王科技大学的Stefaan De Wolf教授团队采用超薄(5 nm)无定形氧化铟锌(IZO)作为互连TCO。IZO因结构无晶粒而具有高表面电位均匀性,以及与常用晶体TCOs相比更高密度的SAM锚点,有效解决现存难题。通过同样薄的IZO后电极和改进的前触点堆叠,结合光学增强,获得了32.5%的独立认证PCE,是钙钛矿/硅串联中最高的。不仅如此,上述超薄透明接触方法减少了约80%的铟消耗,对于可持续光伏制造具有重要意义。该成果以《Enhanced optoelectronic coupling for perovskite-silicon tandem solar cells》为题发表在Nature上[1]。图1  三种不同TCO钙钛矿/硅串联太阳能电池电流密度对比图 本文中,作者通过美国知名低温设备制造商Lake Shore Cryotronics, Ltd.的霍尔效应测量系统对钙钛矿/硅串联太阳能电池的电学性能进行了表征,设备的便捷操作、更快更精准的创新技术,为本研究提供了关键数据支撑。全新MCS-EMP霍尔效应测量系统搭载自主研发的M91快速霍尔测量模块,与传统的霍尔效应系统相比,测试速度可提升100倍,从根本上改变了霍尔效应的测量方式,且在测量过程中无需翻转磁场,尤其对使用强磁场超导磁体或测量极低迁移率材料时,可以实现更快、更精确的测量。一、M91快速霍尔测量模块随着研究的深入发展,诸多材料如光伏材料(太阳能电池材料)、热电材料、有机材料都表现出较低的迁移率,而低迁移率(10-3 cm2/v s)材料的测量难度也是极大的。传统的霍尔效应测量系统采用DC/AC模式进行测量,DC模式无法测量低迁移率的材料,AC模式虽然可以测量低迁移率材料,但由于测试过程中需要交流磁场积分运算,耗时甚多,会导致样品产生热量影响测量结果。全新一代M91快速霍尔测量模块采用了Lakeshore专利(专利号:9797965和10073151)的快速霍尔测量技术,有效解决了传统霍尔测量耗时长和低迁移率测试准确性低的问题。该技术的主要特点是从根本上改变了霍尔效应的测量方式,无需进行磁场极性的切换,从而实现更快速、更精准的霍尔效应测量。这项技术的加持下,M91快速霍尔测量模块可以适配于各种类型的磁体(永磁体、电磁体、超导磁体)和系统使用,并且都有成熟的解决方案。M91快速测量模块 M91测试模块与传统霍尔测试对比表二、MCS-EMP电磁体平台Lakeshore全新一代的霍尔效应系统采用其自主研发生产的MCS-EMP电磁体平台提供背景磁场。MCS-EMP多用途电磁铁平台提供了自动化可变磁场实验所需的所有基本组件,包括两种尺寸可选的电磁体(4英寸/7英寸),两种尺寸可选的磁极帽(2英寸/4英寸)和磁体底座、以及电磁体系统控制柜。根据需要,还可以选配光学接口。电磁体系统控制柜中的各个组件也均由Lakeshore自主研发生产,包括643/648型高可靠性线性磁体电源、F71型多轴高斯计和单轴磁场监测探头,以及功能强大的专用MeasureLINK-MCS操作软件和仪器控制台。MCS-EMP电磁体平台电磁体系统控制柜(ESC)三、样品组件样品组件由样品腔和样品卡组成。样品腔内部设有高性能样品插件,用于与样品卡物理安装和电气连接。根据系统配置的不同,插件包括 8 个三轴连接器,用于为样品提供保护信号,以进行电阻测量(最高可达 200 GΩ)。其圆形连接器包含温度监控导线、插入件标识和安全联锁,确保了测试的准确性和稳定性。样品组件顶部与三轴线缆连接样品组件底部与样品卡连接根据不同类型和尺寸的样品,MCS-EMP霍尔效应系统同样提供了不同类型样品卡供选择。根据类型不同分为探针式样品卡和焊盘式样品卡;根据尺寸不同有10 mm和50 mm两种尺寸可选,50 mm只有探针式样品卡。10mm探针样品卡(左)、10mm焊盘式样品卡(中)、50mm探针式样品卡(右)为了满足角度测量需求,MCS电磁体平台同样配备了样品旋转组件。EMP-HP-ROTATE 样品旋转选件为 MCS-EMP 电磁体平台增加了0°至360°手动样品旋转功能。该组件作为样品腔的选件,也可以与变温选件联用。样品旋转组件适用于 10 mm大小的样品卡,不能与50 mm尺寸的样品卡使用。样品旋转组件四、变温选件除了室温测量外,MCS-EMP霍尔系统同样提供高温和低温选件实现变温测量。低温选件采用闭循环制冷机方式和低温专用样品卡实现10K-400K的变温测量。使用闭循环制冷机的电磁体平台和低温专用样品卡高温选件采用采用高温炉选件和高温专用样品卡,可实现室温到1273K的高温测量。目前市面上的霍尔效应系统,只有搭配MCS-EMP电磁体平台和高温选件的霍尔效应系统才能达到1273K的最高测量温度。使用高温炉选件的电磁体平台和高温专用样品卡五、与其他磁体系统联用M91快速霍尔测量技术,由于测量过程中磁极不需要反转,使得其可以有效适配于各种类型的磁体和系统。目前,对于不同类型的磁体系统,均有成熟的解决方案和产品供选择。1. FastHall Station桌面级M91快速霍尔测试平台Lakeshore的桌面级M91快速霍尔测试平台FastHall Station是由M91快速霍尔测量模块与1.0T的永磁体组合使用进行霍尔测量。它同时还有室温和77K单点温度选件可选。FastHall Station桌面级M91霍尔测试平台77K单点温度选件2. 与PPMS系统联用M91快速测试模块可以与Quantum Design的综合物性测量系统(PPMS)进行联用,由PPMS提供变温和磁场环境,M91完成霍尔测量。目前,PPMS的两个型号Dynacool和VersaLab均有成熟的解决方案。M91 FastHall测试模块与PPMS系统联用3.与其他磁体定制除了现有的解决方案外,M91快速霍尔测量模块也可以根据需求,与其他品牌的磁体和恒温器或者客户现有的磁场和温度环境结合使用。如有上述定制化的使用需求,可以联系我们沟通解决方案。 关于 Lake Shore Cryotronics, Ltd.: 美国Lake Shore公司(www.lakeshore.com)是知名的极端温度和磁场条件下高精度测量和控制解决方案的创新者。主要产品包括低温探针台、振动样品磁强计、霍尔效应测量系统、M81同步源测量系统、Janis系列低温恒温器、低温控温仪、低温温度传感器、高斯计及霍尔传感器等。Lake Shore公司一直致力于推动科学发展,其产品解决方案不断创新,应用领域从物理实验室到深太空科学探索不断发展。参考文献:[1]. Aydin, E., Ugur, E., Yildirim, B.K. et al. Enhanced optoelectronic coupling for perovskite-silicon tandem solar cells. Nature, 623,pages 732–738 (2023).

应用实例

2024.08.30

这台亚微米红外,助力载药领域重大突破不断,连发多篇高水平文献!

导读随着药学与合成化学的发展,以载药颗粒为代表的药物控制释放体系逐渐成为了提高药物利用率、安全性以及有效性的利器。在载药颗粒的制备过程中,如何确保载药颗粒正确承载对应药物并避免外源颗粒混入是研究的重中之重。在众多分析方法中,红外光谱因其专属性强(几乎每种药物都有自己的特征红外光谱)、整体性突出(可提供整个药物的结构信息,而非某一药物的某一功能基团)成为了药物鉴别普及率高且应用广泛的一种方法。而传统红外光谱存在空间分辨率不足、制样要求颇高等问题,很难进行高精度无损的药物鉴别,尤其是对溶剂中的药物分析更为困难。 创新性mIRage红外针对现存问题,美国PSC公司基于创新性的光学光热红外(O-PTIR)技术研发推出了全新非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage。该系统不仅具备传统FTIR的所有特性,还将分辨提高至500 nm,可在亚微米尺度上实现药物载体与药物的观测,有助于研究药物载体的化学性质与药物在载体上的分布,排除外源颗粒的污染。mIRage还能够在不接触样品的情况下进行检测,极大的简化了样品制备过程,全程对样品无污染,并且没有米氏散射问题,可在不平整的表面上取得良好的谱线。其特有的检测机制能够很大限度上避免水的干扰,真正实现多种环境下对载药颗粒的检测。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage 为助力国内在药物等前沿领域的发展,2020年,Quantum Design中国与美国PSC公司达成协议,成为其在中国的独家代理,携手将非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage系统引入国内。设备引入至今,已助力中国科研工作者取得一个又一个重大突破: 一、治疗2型糖尿病的利拉鲁肽缓释微球研究中科院过程工程研究所马光辉院士团队研发了用于治疗 2 型糖尿病有效期长达1个月的利拉鲁肽缓释微球,并利用mIRage对利拉鲁肽微球的药物与载药颗粒的化学成分与空间分布进行了鉴定,该成果以《Development of 1 Month Sustained-Release Microspheres Containing Liraglutide for Type 2 Diabetes Treatment》为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。利拉鲁肽被广泛地应用于2型糖尿病的治疗,但其药物半衰期为11~15小时,需每日服用,患者依从性较差。该团队针对这一问题,采用了W1/O/W2法结合预混膜乳化技术,研制出了可以缓释1个月的利拉鲁肽微球,获得了>8%的载药量和>85%包封率,验证了利拉鲁肽微球有效降低了空腹血糖 (FBG) 水平和糖化血红蛋白 (HbA1c) 水平,有效提高了2型糖尿病的治疗效果。如下图所示,该团队使用mIRage对利拉鲁肽微球的药物与载药颗粒的化学成分与空间分布进行了鉴定。图A为特征峰为1657cm-1波峰(代表酰胺I峰)的利拉鲁肽在缓释微粒的横截面中的分布,图B为特征峰为1755 cm-1波峰(代表C=O)的PLA材料在缓释微粒的横截面中的分布。由图可知,在利拉鲁肽缓释微粒中可以明显地检测到利拉鲁肽与PLA在1657cm-1与1755 cm-1波段的特征峰,表明该颗粒的确载有利拉鲁肽药物,且该药物在缓释颗粒内均匀分布。该研究成果表明利拉鲁肽缓释微球在 2 型糖尿病临床的应用中有着巨大潜力,并为克服患者依从性问题提供了一种有效的治疗方法。 二、基于益生元的阿托伐他汀纳米无定形载药颗粒研究中国医学科学院医药生物技术研究所的王璐璐团队研发了一种基于益生元的阿托伐他汀(AT)纳米无定形载药颗粒(PANA),该团队借助mIRage成功实现对载药颗粒的原位成分分析。该结果以《Prebiotic-Based Nanoamorphous Atorvastatin Attenuates Nonalcoholic Fatty Liver Disease by Retrieving Gut and Liver Health》为题发表于Small Structures上。该团队构建了一种基于益生元的AT 纳米无定形载药颗粒(PANA),通过恢复肝脏和肠道健康来提高 AT 对非酒精性脂肪性肝(NAFLD)的疗效。非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 的发病机制是多因素和复合性的,其中脂质代谢紊乱引起的脂毒性是主要危险因素之一。阿托伐他汀 (AT) 是使用较为广泛的降脂药物,然而,AT在肠道中的吸收率较低且该药物会对肠道菌群造成破坏。与口服AT相比,构建PANA载药颗粒在肝脏组织中表现出更好的药物积累。此外,PANA干预有效恢复了肠道健康,重建了肠道菌群,并改善了肠道免疫力、屏障完整性和炎症。如下图所示,该研究团队使用mIRage对PANA的化学成分与空间分布进行了鉴定。下图为菊粉(益生元主要成分)、AT、PANA的红外光谱图。PANA中随机选择的样品的红外拉曼光谱如图C(左)所示。AT中1523 cm-1处的羰基吸收在菊粉样品中没有信号为AT的特征峰(菊粉无此吸收峰)。按照 1523 cm-1(绿色)和 1036 cm-1(红色)的映射,活性 AT 和益生元基质的图像在扫描区域(黄色)显示出相同的分布,这意味着 AT 和菊粉在颗粒中均匀混合。此外,在 PANA 颗粒中可以观察到 AT 在 1580 cm-1的苯吸收、1457 cm-1的强 C-C 吸收和菊粉在 1164 cm-1 的 C-O 拉伸。这些数据清楚地证实了活性药物在益生元基质中的封装和相对均匀的分布。该研究表明,与口服AT相比,PANA 治疗可显著抑制体重增加和脂肪沉积,降低血浆脂质水平,并减轻肝脏脂肪变性和肝脏炎症。这项研究提出了一种前瞻性的治疗 NAFLD 的策略,即利用纳米技术与功能性生物材料协同作用。 三、药物干粉气溶胶的纳米化学研究悉尼大学的陈克俭(Hak-Kim Chan)团队借助mIRage等设备,探究了光学光热红外光谱法用于药物干粉气溶胶的纳米化学分析。该结果以《Optical photothermal infrared spectroscopy for nanochemical analysis of pharmaceutical dry powder aerosols》为题发表于International journal of pharmaceutics 上。在本研究中,该团队旨在分析药物和辅料在不同大小的固态药物干粉吸入(DPI)气雾剂颗粒中的分布。对颗粒化学成分进行常规湿法测定,无法区分复杂DPI制剂中颗粒的空间分辨形态和化学成分,该团队使用了基于光学光热红外技术(O-PTIR)的mIRage表征了从微米到纳米级的药物 DPI 制剂颗粒的化学成分。这些制剂是通过喷雾干燥溶液或悬浮液制备的,该溶液或悬浮液包含吸入皮质类固醇丙酸氟替卡松、长效β2-激动剂沙美特罗辛萘酸酯和辅料乳糖。活性成分丙酸氟替卡松和沙美特罗辛萘酸酯广泛用于治疗哮喘和慢性阻塞性肺病。该团队通过mIRage光谱证实了与丙酸氟替卡松 (1746cm-1、1702cm-1、1661cm-1 和 1612cm-1)、沙美特罗辛萘甲酸酯 (1582 cm-1) 和乳糖 (1080 cm-1) 相关的峰的存在(见下图)。在从溶液喷雾干燥的各种粒径颗粒中,药物与乳糖峰相比没有显著差异,表明气雾剂配方中的药物和乳糖含量均匀。相反,悬浮喷雾干燥配方显示从级联撞击器第1至第7阶段收集的颗粒中的药物含量增加,而乳糖含量降低,表明药物-赋形剂分布比率不均匀。该研究表明,O-PTIR 的定性化学成分与各种尺寸分数的传统湿化学分析相当,表明mIRage采用的O-PTIR技术适合用作筛选固态 DPI 物理化学性质的宝贵分析平台。mIRage的特有优势:• 亚微米空间分辨的红外光谱和成像(~500 nm);• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果;• 非接触测量模式—使用简单快捷,无交叉污染风险;• 很少或无需样品制备过程(无需薄片), 可测试厚样品;• 可透射模式下观察溶液中的样品;• 实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试;• 荧光显微成像实现荧光标记样品快速定位。 O-PTIR光谱测试原理mIRage-LS应用领域1. 环境微塑料微塑料颗粒(~600 nm)的O-PTIR光谱及成像分析(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)2. 高分子材料1210 cm-1处采集的PP/PTFE的O-PTIR光谱和显微图像(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)3. 半导体薄膜晶体管显示器中污染物的O-PTIR分析器件表面缺陷的红外和拉曼光谱同步(同时间、同位置)分析(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)4. 生命科学脑组织的明场显微图像、O-PTIR光谱及成像分析无荧光标记条件下单个细胞的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 43 (2022) 102563)5. 文物鉴定柯罗19世纪绘画作品中锌皂异质性的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110) mIRage国内部分发表文章一览南京大学借助mIRage建立了一种新型的塑料表面亚微米尺度化学变化表征方法。该工作发表在知名期刊Nature Nanotechnology上。中国农业大学借助mIRage成功实现对玉米粉中痕量微塑料的原位可视化表征。该工作发表在Science of the Total Environment上。中国科学技术大学借助mIRage研究微塑料。该工作发表在Environmental Science & Technology上。样机体验为了更好地服务中国客户,Quantum   Design 中国子公司在北京建立了专业的客户服务中心,引入了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统!欢迎各位老师垂询。相关产品1、非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage(生物领域)2、非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage(材料领域)

应用实例

2024.08.28

台式easyXAFS,连续多篇Angew!催化/电池顶刊热点

easyXAFS—实验室XAFS/XES随着同步辐射光源的应用场景开发,X射线吸收谱技术XAFS逐渐发展成为一种非常实用的结构分析方法。然而,XAFS技术通常依赖于同步辐射X射线光源,极大地限制了XAFS技术在各领域的广泛应用。针对于此,美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收精细结构谱仪/发射谱仪-easyXAFS/XES,无需使用同步辐射光源,在常规的实验室环境中即可实现X射线吸收精细结构谱和X射线发射谱的测量和分析,以超高的灵敏度和光源质量,实现对元素的测定、价态和配位结构等分析。其科研级别的谱图效果已助力电池、催化剂、单原子体系、环境、放射性化学、地质、陶瓷等研究领域在Nat. Comm.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等高水平期刊发表众多文章。以下列举新鲜出炉的easyXAFS的Angew成果,一起领略其风采吧! 台式X射线吸收精细结构谱仪/发射谱仪-easyXAFS/XES 上海大学Angew: 前驱体形貌对锂化过程的影响超高镍含量的层状氧化物被认为是很有前途的高能正极材料,然而,它们的循环稳定性受到复杂固态锂化过程中一系列异质结构转变的制约。针对这一问题,上海大学研究人员[1]深入研究了LiNi0.92Co0.04Mn0.04O2的固态锂化过程,发现前驱体的球化可以增强固相锂化过程中结构演变的均匀性,并利用美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+分析了S-NCM与N-NCM中Ni的局域电子结构和配位环境变化。图1a显示由球形前驱体得到的超高镍阴极表现出较高的容量保持率(200 次循环后为 89.3%),明显优于非球形样品。与 S-NCM 相比,N-NCM 中的 Ni 信号移至较低能量(图1b),这通常是由于Ni 的平均氧化态降低。Ni 的氧化态降低意味着 Li+/Ni2+混合的可能性增加,这可能是在 N-NCM 样品中观察到的阳离子混合比升高的原因。图1c采用扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 分析了局部 Ni-O/Ni-TM 共价环境的复杂细节。EXAFS 的 R 空间曲线显示 Ni-O 配位峰处 Ni 周围的局部结构存在显着差异。值得注意的是,与 S-NCM 相比,N-NCM 正极中的 Ni-O 峰强度略有增加,进一步表明 Ni 的氧化态降低。这有力地支持了 N-NCM 正极材料中 Li+/Ni2+混合程度更高的假设,且表明 Li+/Ni2+混合与 NiO 岩盐相的形成或锂和氧的损失之间存在潜在联系。为了更准确地识别散射路径,作者分析了 k3 加权 EXAFS 光谱信号的小波变换 (WT)。该方法分解 R 空间以检测背散射原子贡献并检查 Ni 的局部环境(图 1d-f)。 N-NCM 的 Ni-M 峰明显向较高的 k 值方向略微增宽,表明 N-NCM 中存在更多与阳离子相关的缺陷。图1. (a)S-NCM与N-NCM的半电池稳定性测试。S-NCM与N-NCM的Ni K-边(b)XANES谱图,(c)EXAFS的R空间谱图,以及(d)EXAFS的k空间谱图。(e)S-NCM与(f)N-NCM的小波变换图。 宁波大学Angew:高选择性CO2电还原现有的电催化剂在CO2电还原为乙烯(C2H4)过程中存在效率和选择性较低,活性位点数量有限,导致催化效率低,副产物众多等问题。针对这些问题,宁波大学黎挺挺等人[2]成功合成了一种新型的铜基复合催化剂,在-1.1 V vs. RHE下展示了高达71%的C2H4法拉第效率并在长循环过程中保持优异的电化学稳定性以及选择性。同时,作者使用美国easyXAFS公司的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+深入探讨了材料中Cu原子的电子状态和局部配位环境,揭示了反应活性、选择性以及稳定性与催化剂之间的构效关系。在Cu K边XANES光谱中,CuPOF-Bpy@CNT与Cu(II)四苯基卟啉(CuTPP)相似的峰形表明其具有类似的平面四方CuN4构型。CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT中Cu的XANES表明CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT中的Cu处于+1和+2之间的氧化态。通过EXAFS光谱拟合,CuPOF-Bpy@CNT的R空间1.53 Å处的峰表明Cu原子与N和Cl存在原子配位。引入Cu2O后,R空间的主峰移至1.51 Å,可能归因于Cu-O键的存在。CuPOF-Bpy@CNT的WT-EXAFS图谱显示在2.2 Å处没有Cu foil的信号,而在约1.5 Å处出现Cu-N键信号。同时CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT的小波变换图表明,1.5 Å处的最大值归因于Cu-N和Cu-O键,而没有Cu-Cu键。CuPOF-Bpy@CNT的等高线峰型与CuTPP非常相似,证明了其具有相似的CuN4构型。此外,Cu2O的特征峰位置在CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT中的信号强度的明显增加也间接验证了Cu2O的成功引入。通过XAS证明了CuPOF-Bpy@CNT中不存在Cu团簇,而是以CuN4和CuN2Cl2构型而存在的Cu单原子。(a) CuPOF-Bpy@CNT和CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT的Cu 2p XPS光谱;(b) Cu K边XANES光谱;(c) Cu foil、Cu2O、CuTPP和CuPOF-Bpy@CNT的傅里叶变换EXAFS光谱;(d) Cu foil、Cu2O、CuTPP和CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT的傅里叶变换EXAFS光谱;(e) CuPOF-Bpy@CNT的R空间EXAFS拟合曲线;(f) CuPOF-Bpy@CNT的q空间EXAFS拟合曲线;(g) Cu foil、Cu2O、CuTPP、CuPOF-Bpy@CNT和CuPOF-Bpy/Cu2O@CNT的K边WT-EXAFS谱图。国科大Angew:钠电新突破-4.4V高压稳定循环钠离子电池在高电压下的能量密度和循环稳定性较低,限制了其商业应用。近期,中国科学院大学刘向峰课题组[3]通过在O3型层状阴极材料Na0.9Li0.1Ni0.3Mn0.3Ti0.3O2中引入围栏型超结构减少不可逆的晶格氧损失,实现高电压(4.4 V)下的高能量密度和高稳定性,并利用美国easyXAFS公司的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300+深入分析了O3型层状阴极材料Na0.9Li0.1Ni0.3Mn0.3Ti0.3O2的电化学行为和结构变化。XAS结果显示,充电至4.0 V时,Ni的K边吸收向高能方向移动,表明Ni经历了从Ni2+到Ni3+和Ni4+的氧化过程。然而,进一步充电至4.4 V时,Ni K边则显示出向低能移动,表明Ni的价态降低,这可能是由晶格氧的损失引起的。Mn的K边光谱则显示出在高电压下的局部结构变化,表明MnO6八面体的畸变与晶格氧的损失有关。Ti的K边光谱表明,Ti在充放电过程中主要起到结构稳定作用,价态变化较小。XAS和Raman结果表明围栏型超结构通过抑制氧空位的形成和晶格氧的不可逆释放,显著提升了材料的结构稳定性和电化学性能。H-NLNMT (a, c) 和 F-NLNMT (b, d) 电极在不同状态下的非原位拉曼光谱;H-NLNMT (e)和 F-NLNMT (f)电极在不同状态下的Ni K 边 XANES 非原位外光谱;不同状态下(g)H-NLNMT 和(h)F-NLNMT 电极的非原位Mn K 边 XANES 图谱。 实验室台式easyXAFS优势:1.市场份额遥遥领先,久经时间考验,细节打磨更完善,稳定性可靠性更高!2.无需同步辐射光源,可以在实验室内测试XAFS和XES数据,谱图数据与同步辐射光源谱图数据完全一致!   3.easyXAFS可实现测试!4.easyXAFS可实现测试测试!5.可实现原位拓展测试,如原位的锂电池或电催化实验测试,监测电极/催化材料的结构变化!6.操作便捷,维护成本低,稳定性可靠性高! 实验室台式easyXAFS测试数据:单原子Cu的XAFS表征:0.82 wt% Cu@CBN EXAFS 与同步辐射光源高度一致单原子Pt的XAFS表征:1.0 wt% Pt/Al2O3 EXAFS 与同步辐射光源高度一致超低含量0.25 wt% Fe的XES Kβ超快测试,测量时间仅为 4分钟 参考文献:[1]. Wenbiao Liang, Yin Zhao, Liyi Shi, Zhuyi Wang, Shuai Yuan, Spheroidization: The Impact of Precursor Morphology on Solid-State Lithiation Process for High-Quality Ultrahigh-Nickel Oxide Cathodes , Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202407477[2]. Qizhe He, Hongwei Li, Zhuofeng Hu, Lei Lei, Degao Wang, Ting-Ting Li, Highly Selective CO2 Electroreduction to C2H4 Using a Dual-Sites Cu(II) Porphyrin Framework Coupled with Cu2O Nanoparticles via a Synergetic-Tandem Strategy, Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202407090[3]. Qianjiang Mao, Jicheng Zhang, Deniz Wong, Wen Yin, Ruoyu Wang, Tianran Zhang, Xiangfeng Liu, A Unique Wide-Spacing Fence-Type Superstructure for Robust High-Voltage O3-Type Sodium Layered Cathode, Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202404330相关产品1、台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES

应用实例

2024.08.23

每月可释放1.55万亿微塑料!亚微米红外拉曼同步测量系统,助力东南大学新成果

导读:近日,东南大学苏宇老师团队和合作者利用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage研究发现清洁海绵在擦除顽固污渍受磨损时,每月可释放1.55万亿微塑料,这些微塑料可能会污染环境进入食物链。该成果以“Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges”为题,发表于环境领域高水平期刊《Environmental science technology》上。 文中使用的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage,因其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量对样品无污染等优势,为本研究提供了关键性技术支持。研究概述:微塑料(MPs)是指小于5 毫米的塑料颗粒,与常见的塑料袋和饮料瓶等塑料制品不同,微塑料常常难以用肉眼观察,而其一旦释放到环境中,就可能会进入食物链,对人体造成未知的健康风险。日常使用的清洁海绵由三聚氰胺和甲醛的聚合物制成,在使用过程中,会磨损产生环境微塑料纤维(MPFs)。苏宇老师和其合作者购买了三个知名品牌的清洁海绵,反复在不同粗糙度的金属表面摩擦,通过非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage等多种技术手段表征了海绵的结构组成和释放的MPF。结果发现,海绵的密度对微塑料释放有显著的影响,密度越大,微塑料纤维的释放量越少。 实验详情:研究团队使用基于O-PTIR基于光学光热红外全新技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage观察了磨损海绵释放的MPF(直径为7.4 ± 1.2 μm)上的原始聚合物分子结构的变化。获得了亚微米尺度下聚合物的组成和微结构参数。O-PTIR光谱点1 - 4与未磨损海绵的O-PTIR光谱不同。海绵的碳氮双谱带(1558和1506 cm−1)在MPFs(范围从1600到1456 cm−1)中表现出增宽,相对强度略有变化。MPF上1340 cm−1(芳基C-N带)与1558 cm−1(C-N带)的吸收强度之比增加或减少。此外,在磨损海绵的洗涤沃茨中检测到较小的微塑料碎片(3 - 10 μm)(图e),其O-PTIR光谱(图d,点5和6)与长I型MPF(图d,点1)相似。摩擦热不会导致MPF上的聚合物分解,因为海绵磨损期间金属表面的温度升高(从21.5 ° C至24.9 °C)低于三聚氰胺热解引发的阈值(379−387°C。然而,在海绵中存在水和甲醛残留物的情况下,机械能可能通过缩醛胺基团(− NH-CH2-NH-)和羟甲基基团(− NH-CH2-OH)之间的交替水解和缩合反应,诱导破坏或形成三聚氰胺-三聚氰胺交联。从磨损海绵中释放的微塑料图示。其中 (a)为沉积的海绵磨损颗粒的全景和局部投影图像。(b) 和(c)为S1-S3样品的放大图像(I、II和III型MPF),S4-S6的反射光图像。(d) c和e中位置1 - 6的归一化O-PTIR红外光热光谱。(e)从磨损海绵释放的小微塑料碎片(直径5.8和8.3 μm)的投影、反射光、可见激光和OPTIR光热红外光谱图(1340 cm−1,芳基C-N吸收带)。 基于O-PTIR技术的mIRage产品: 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage,采用光热诱导共振技术(O-PTIR),突破了传统红外光谱衍射极限,空间分辨率可达500 nm且无散射伪影。创新性的技术使其具备了以下优异的科研级别分析优势:☛ 500nm左右的空间分辨率,无散射伪影;☛ 基本无需样品前处理,样品即放即测;☛ 光源“探针”对样品无污染、无损伤;☛ 可分析固体、液体等多物态样品;☛ 同时、同位置红外、拉曼光谱共表征,提供相互佐证的分析结果;☛ 光谱表征、光学成像共表征,提供多维度科研分析信息;☛ 微塑料颗粒分析功能,自动搜索微塑料颗粒、自动测量微塑料颗粒尺寸、自动微塑料光谱表征。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage 样机体验为满足国内日益增长的新型红外表征需求,更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务,Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage,为您提供样品测试、样机体验等机会,期待与您的合作! 欢迎您通过电话:010-85120277/78、邮箱:info@qd-china.com或扫描下方二维码联系我们。扫描上方二维码,即刻咨询产品详情!参考文献[1]. Yu Su, Chenqi Yang, Songfeng Wang, Huimin Li, Yiyu Wu, Baoshan Xing,* and Rong Ji. Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 10764−10775

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2024.08.22

低温强磁场磁力显微镜揭开Fe5GeTe2磁自旋纹理之谜,登上ACS Nano!

文章名称:Thickness-Tunable Zoology of Magnetic Spin Textures Observed in Fe5GeTe2期刊:ACS Nano文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09602 研究动态二维范德瓦尔斯(vdW)材料可以通过调节结构和磁性相互作用创造不同的自旋纹理。近期,德国马克斯·普朗克微结构物理研究所的Parkin教授团队研究了铁磁性化合物Fe5GeTe2(FGT5),发现该材料具有一系列复杂的自旋结构和晶体结构,主要表现为中心对称性,缺乏反转对称性。此外,FGT5具有少数相,表现为长程有序超结构。该结构的存在是因为FGT5薄片最上层中有序Te空位的结果,而不是之前提出的Fe垂直排序的结果。最为重要的是,该团队利用低温强磁场磁力显微镜attoAFM-MFM I直接观测了二维材料FGT5中的磁自旋纹理,证实了FGT5拥有丰富的磁相,是一种精细调节磁相互作用的重要平台。相关研究内容以《Thickness-Tunable Zoology of Magnetic Spin Textures Observed in Fe5GeTe2》为题,在国际期刊《ACS Nano》上发表。文中使用的低温强磁场原子力-磁力显微镜attoAFM-MFM I是由德国attocube公司研发的,显微镜由非磁性材料制成,专为低温、超低温和高磁场应用而设计。该显微镜基于纳米精度位移台,可提供多维运动、毫米级行程和亚纳米精度。用户仅需要更换扫描头和对应的光学部件即可实现压电力显微镜(PFM)、开尔文探针力显微镜 (KPFM)、导电力显微镜 (c-AFM)等不同功能之间的切换,进行空间分辨率图1: 低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I。 研究进展Fe5GeTe2(FGT5)因具有较高的居里温度(Tc)得到了广泛的关注与研究。该课题组发现FGT5可以通过调节材料厚度影响磁相互作用来控制形成的自旋纹理。通过高分辨率X射线衍射(XRD)实验发现 ,FGT5是由两个不同相组成的复杂晶体结构(多数相与少数相),该少数相的特征是在FGT5两个末端Te层中有一个有序的Te空缺阵列。利用洛伦兹透射电子显微镜(LTEM)和磁力显微镜(MFM),课题组发现不同厚度的FGT5薄片具有不同的自旋纹理,包括多域状态、条纹相和分形域相。图2(c)显示了整个薄片的LTEM图像,其中明显观察到磁条纹结构。条纹的宽度从图像的右上角一直增加到左下角,这可能是由整个薄片的厚度梯度造成。图2(d−f)显示了随着外加磁场的强度增加,条纹结构膨胀,随后形成各种类型的磁泡。图2:电镜观测FGT5材料。 2a.电子衍射图。2b. HAADF-STEM图像显示原子排列。2c-2f. FGT5材料(约200纳米厚)在100 K温度与不同磁场下的LTEM电镜图像。由于LTEM技术限制,仅可对薄样品测量。课题组采用低温强磁场磁力显微镜MFM对厚晶体材料(约170μm)中的磁性结构进行了研究。MFM图像衬度来源于MFM探针尖端磁矩与样品表面产生的杂散场相互作用。MFM图像中的颜色代表了沿着不同方向的磁化成分:蓝色(向上)、红色(向下)和白色(平面内)。在零外场中,观察到的磁性结构如图3(a)所示。随着外磁场的增加,磁学纹理开始演化为随机分布在整个样品中的气泡形结构,如图3(b−e)所示。值得注意的是,在更高的磁场中观察到两种明显的磁对比。图3(f)显示了在图3(e)中观察到的两种不同纹理的放大图。在同一磁场和样品厚度下,这两种不同的磁对比表明,它们是由两种不同的磁性纹理造成的。图3  低温强磁场磁力显微镜研究FGT5材料。4a-4e, 在温度100 K下记录厚度约为170μm的晶体的MFM图像。课题组通过对不同厚度的片层进行LTEM和MFM测量,发现三种不同的磁基态在不同厚度下是稳定的: (i)畴相,(ii)条纹相和(iii)分形相。实验结果表明,FGT5具有磁性纹理,可以通过薄片厚度来调整。金属丰度、室温Tc、厚度依赖性和各种磁相的存在使FGT5成为一种非常有前途的自旋电子应用材料。attocube低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I 已经在北京大学,清华大学,南京大学,复旦大学,北京师范大学等单位顺利运行,持续助力各个课题组的科研工作。图4为常见的的低温强磁场原子力磁力显微镜,该系统配置attocube特有的低温扫描台以及纳米精度位移台,可以实现对常见氧化物薄膜,超导材料,低维层状材料,纳米线等微纳尺度材料的低温形貌,磁力磁畴与斯格明子观测等电磁学性质测量。值得指出,系统兼容德国attocube公司推出的用于超灵敏SPM测量的全新超低振动低温恒温器attoDRY2200。该系统已经在中国、德国、英国等国家完成多套安装与运行,已助力全球用户在低温强磁场环境下的磁学成像研究中取得众多突破性成果。图4:常见配置-低温强磁场原子力磁力显微镜,兼容attoDRY2100低温系统。 低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I主要技术特点:☛ 成像模式:接触式,非接触式,恒高模式,恒力模式☛ 样品定位范围:5×5×4.8 mm3☛ 扫描范围: 50 μm ×50 μm@300 K, 30 μm ×30 μm@4 K   ☛ 标准技术:AFM☛ 可选升级:MFM, PFM,KPFM, c-AFM☛ 振动噪音(Z方向):保证小于 0.15 nm (attoDRY)☛  空间分辨率:小于 20 nm (attoLIQUID),  小于 50 nm ((attoDRY)☛ 商业化探针,换针时间小于2分钟☛ 兼容磁场环境:0~9T ( 取决于磁体系统,兼容12T,9T-3T,9T-1T-1T矢量磁体)☛ 兼容温度范围:1.8 K~300 K☛ 可升级 cryoRAMAN, AFM/CFM,atto3DR等功能☛ 兼容:用于超灵敏SPM测量的超低振动低温恒温器attoDRY2200图5:用于超灵敏 SPM 测量的超低振动低温恒温器attoDRY2200 低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I 部分发表文献:▪ Yonglei WANG, et al. Toroidic phase transitions in a direct-kagome artificial spin ice. Nature Nanotechnology (2024)▪ Yonglei WANG, et al. Unconventional Superconducting Diode Effects via Antisymmetry and Antisymmetry Breaking. Nano Lett. 2024, 24, 14, 4108–4116▪ Zhihai Cheng, et al. Interlayer coupling modulated tunable magnetic states in superlattice MnBi2Te4(Bi2Te3)n topological insulators. Phys. Rev. B 109, 165410 (2024)▪ Stuart S.P. Parkin, et al. Thickness-Tunable Zoology of Magnetic Spin Textures Observed in Fe5GeTe2. ACS Nano 2024, 18, 7, 5335–5343▪ Liying Jiao et al. 2D Air-Stable Nonlayered Ferrimagnetic FeCr2S4 Crystals Synthesized via Chemical Vapor Deposition. Advanced Materials 2024▪ Yuansha CHEN et al. Direct Observation of Magnetic Skyrmions and Their Current Induced Dynamics in Epitaxial Single-Crystal Oxide Films. Nano Lett. 2023, 23, 4258−4266▪ Yuansha CHEN et al. Giant Exchange-Bias-Like Effect at Low Cooling Fields Induced by Pinned Magnetic Domains in Y2NiIrO6 Double Perovskite. Adv. Mater. 2023, 35, 2209759▪ Zhihai Cheng, et al. Electrical and magnetic anisotropies in van der Waals multiferroic CuCrP2S6. Nature Communications  14 : 840 (2023)▪ Zhihai Cheng, et al. Ultrasensitive Ferroelectric Semiconductor Phototransistors for Photon-Level Detection. Adv. Funct. Mater. 2022, 2205468▪ Jinxing Zhang, et al. Defect-Engineered Dzyaloshinskii–Moriya Interaction and Electric-Field-Switchable Topological Spin Texture in SrRuO3,Advanced Materials., 2021, 33, 2102525.低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM MFM I部分国内用户单位:相关产品1、低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2、低温强磁场无液氦扫描探针显微镜系统-attoDry Lab3、低温强磁场原子力/磁力/扫描霍尔显微镜-attoAFM/attoMFM/attoSHPM

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2024.08.20

复旦大学重磅Nature!新型高温超导材料诞生,高温高压光学浮区炉再次出席重要成果!

在凝聚态物理学界,高温超导一直被誉为“皇冠上的明珠”,但其背后的物理机制仍是一个悬而未决的难题。7月17日,复旦大学赵俊团队及合作者利用高温高压光学浮区炉HKZ系列成功生长了三层镍氧化物La4Ni3O10高质量单晶样品,证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性 (bulk superconductivity),其超导体积分数高达86%。研究还发现该类材料呈现出奇异金属和独特的层间耦合行为,为人们理解高温超导机理提供了新的视角和平台。 该成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”为题发表于《Nature》上[1]。复旦大学赵俊团队及合作者通过施加压力有效地抑制了三层镍酸盐La4Ni3O10-δ单晶中的自旋电荷序,在69 GPa压力下,超导临界温度达到30 K。直流磁化率测量证实了显著的抗磁响应,其超导体积分数高达86%,证实了镍氧化物的体超导性质。同时,在正常态还观察到一种奇异的金属行为,其电阻温度依赖线性关系延伸至300 K。此外,实验发现三层结构的La4Ni3O10-δ的Tc比双层结构的La3Ni2O7要低,这种不同于铜酸盐超导电性的超导层数依赖关系表明了镍酸盐特有的层间耦合机制。赵俊团队及合作者的发现建立了一个新的超导材料体系,可以促进人们对自旋电荷序、平带结构、层间耦合、奇异金属行为和高温超导之间的复杂相互作用进行更深入的探索,在揭示新现象和推动人们对高温超导体的理解方面具有重要的意义。        本文生长的La4Ni3O10-δ高质量单晶样品均采用德国ScIDre公司推出的高温高压光学浮区炉HKZ系列,涉及到的晶体生长工艺参数为:O2气氛压力范围18~22bar;5KW氙灯;3mm/hr晶体生长速度。图片引自[1] 高温高压光学浮区炉德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉能够提供高达3000℃的生长温度,样品腔压力可达300bar,甚至10-5mbar的高真空。适用于生长各种超导材料单晶,介电和磁性材料单晶,氧化物及金属间化合物单晶等。Quantum Design将ScIDre公司先进的高温高压光学浮区法单晶炉、高压氧气氛退火炉引进中国,更好的为中国晶体生长领域的发展提供设备支持和技术服务。ScIDre单晶炉特点► 采用垂直式光路设计► 采用高照度氙灯,多种功率规格可选► 采用光阑控制技术,加热功率从0-100% 可调► 熔区温度:高达2000 - 3000℃(具体取决于材料和配置)► 熔区气压:10bar、50bar、100bar、150bar、200bar、300 bar可选► 熔区气氛:Ar、O2、N2、混合气等可选► 不同真空环境可选:10-2 mbar或 10-5 mbar► 丰富的可升级选件高温高压光学浮区法单晶炉外观图 此外,在这项工作中,La4Ni3O10-δ单晶材料的电学和磁学等性质的部分数据测量采用的是美国Quantum Design公司的完全无液氦综合物性测量系统-DynaCool和全新一代磁学测量系统-MPMS3。完全无液氦综合物性测量系统DynaCool是一款集成全自动的磁学、电学、热学和形貌,甚铁电和介电等各种物性测量的设备。该系统已经经历了接近30年的历史,在全球销售安装了1500余套,在中国地区也有近300套,几乎遍布于任何低温强磁场下物性表征的高端科学研究实验室,助力了无数个重大科学发现。完全无液氦综合物性测量系统外观图 全新一代磁学测量系统基于SQUID测量技术研发的MPMS3磁学测量系统因其磁性测量的高灵敏度备受科研工作者的欢迎。设备可同时提供变磁场测量环境和变温度场测量环境,可广泛应用于金属、陶瓷、半导体、超导体、磁性材料、合金材料、有机材料、介电材料和高分子等材料的研究。全新一代磁学测量系统外观图参考文献:[1]. Zhu, Y., Peng, D., Zhang, E. et al. Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10−δ single crystals. Nature 631, 531–536 (2024).https://doi.org/10.1038/s41586-024-07553-3相关产品1、高温高压光学浮区法单晶炉

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2024.08.16

单细胞研究超全解决方案!一文带您搞定单细胞操纵、单克隆细胞系构建、单细胞激光显微切割、类器官成像等前

一、多功能单细胞显微操作系统FluidFM OMNIUMFluidFM OMNIUM简介:区别于传统生殖领域所应用的显微操作系统,瑞士Cytosurge公司推出的FluidFM OMNIUM主要用来进行原代细胞、干细胞、免疫细胞、肿瘤细胞等小型悬浮或者贴壁细胞的单细胞水平实验操作。FluidFM OMNIUM是一款将原子力系统、显微成像系统、微流控系统、活细胞培养系统融为一体的单细胞显微操作平台,其核心技术——FluidFM技术采用了纳米级中空探针,轻松实现单个细胞水平、fL级别超高精度、全自动化的细胞操作。FluidFM OMNIUM主要功能:FluidFM OMNIUM主要应用:1. Nature技术!单细胞提取——活细胞单细胞测序Live-Seq:实现空间转录组学研究的突破!  2. 哈佛大学医学院大牛!单细胞注射——单细胞基因编辑CRISPR:“Cytosurge的单细胞显微操作技术平台,其单细胞注射和单细胞分离功能本身不会伤害细胞,为我们提供了解决细胞活力问题的切入点,并帮助我们大幅扩展基于CRISPR系统的复合组份基因编辑的潜力。”——哈佛大学医学院George Church教授CRISPR大牛。3. 北京大学Nature Communications!单细胞力谱及力学性质表征:FluidFM OMNIUM代表性文章1. Y. Feng, et al. Geometric constraint-triggered collagen expression mediates bacterial-host adhesion. (2023) Nature Communications2. W. Chen, et al. Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells. (2022) Nature3. M. Li, et al. FluidFM for single-cell biophysics. (2021). Nano Research4. Y. Cui, et al. Global miRNA dosage control of embryonic germ layer specification. (2021) Nature.5. N. Chala, et al. Ferrari. Mechanical Fingerprint of Senescence in Endothelial Cells. (2021) Nano Letters.6. Y. Guo, et al. Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis. (2021) Bioactive Materials. 二、单细胞可视化分选培养系统isoCellisoCell简介:isoCell利用界面张力对细胞培养基进行重塑,在培养皿上雕刻出单独的细胞腔室GRID。isoCell可以在6厘米培养皿上创建256个单细胞腔室GRID阵列,并将细胞以纳升体积全自动地分配到各个GRID单细胞腔室中。isoCell技术采用的GRID技术结合图像信息分析,结果可追踪,保证100%准确的单细胞分选。isoCell可以将单细胞在GRID中培养成单克隆细胞系,培养过程中可以根据客户需求进行换液操作,全流程可视化监控以保证每个单克隆细胞系均来自所挑选的单个细胞。isoCell主要功能及应用:isoCell专利(专利号:WO2019197373A1)技术——GRIDSGRID是一个个非物理隔绝的小室,在6 cm培养皿上创建256个单细胞腔室GRID阵列体积小,光学透明度高,可以容纳细胞在内生长。isoCell代表性文章1. E Gangoso, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion. (2021) Cell.  三、原位细胞3D切割成像平台CellSurgeonCellSurgeon简介:德国LLS ROWIAK公司推出的CellSurgeon是一款精准、非接触的3D纳米激光活细胞显微成像切割系统。其特色的多光子切割技术,能够从细胞内或组织内的任意点开始切割,实现真正意义上的定点操作。CellSurgeon将近红外超短脉冲激光器耦合到显微镜中,并利用高数值孔径物镜聚焦超短激光脉冲,仅在最小的聚焦体积内产生高强度能量引起多光子吸收,然后以非常精确的方式在活细胞中实现亚细胞水平的细胞结构可视化操作。由于几乎没有热能或机械能传递,靠近激光束紧焦点的细胞结构依旧保持完好无损。 CellSurgeon主要功能及应用:1. 动脉激光切割和成像30 fps超短激光脉冲对小鼠血管的损伤FITC-葡聚糖染色双光子成像监测激光损伤后血栓的形成情况2. 肌动蛋白丝的切割用飞秒激光切割肌动蛋白细丝 3. 细胞器消融线粒体消融,激光消融前(左)和后(右)四、长时间高分辨类器官光片显微镜LS2LS2简介:长时间高分辨类器官光片显微镜-LS2是由瑞士Viventis公司推出的一款全新光片成像平台,可实现活细胞的长时间、高分辨、高通量、多样品同时成像,非常适合对直径达300 μm的光敏样品(如卵母细胞,胚胎和类器官)进行长期实时高时空分辨率和低光毒性的观察与成像。该技术一经推出便已发布多篇Science/ Nature主刊。长时间高分辨类器官光片显微镜是一种双侧成像、双侧照明的光片显微镜,适用于单细胞分辨率下对多种大型生物模型系统(如肠道类器官等)进行长时程成像,适合于整个类器官的单细胞分割和单细胞水平的发育追踪。 LS2主要功能:对小鼠肠道类器官、肝脏和唾液腺类器官、类原肠胚、水螅和人结肠癌类器官的长时间实时成像,长时间高分辨类器官光片显微镜系统在各种模型系统中具备实现高图像质量的能力。  代表性文章1. Naganathan et al., Left-right symmetry of zebrafish embryos requires somite surface tension. Nature.2. So et al., Mechanism of spindle pole organization and instability in human oocytes. Science.3. He et al., Lineage recording in human cerebral organoids. Nature Methods.4. Serra et al., Self-organization and symmetry breaking in intestinal organoids development. Nature.5. Dumortier et al., Fracking and Ostwald ripening position the lumen of the mouse blastocyst. Science.相关产品1、单细胞可视化分选培养系统—isoCell2、多功能单细胞显微操作系统- FluidFM OMNIUM3、原位细胞3D切割成像平台-CellSurgeon4、长时间高分辨类器官光片显微镜-LS2

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2024.08.13

半年安装四台!生物型透射电子显微镜顺利落户国内多所知名院校

2024年截止目前,我司已连续完成军事兽医研究院、复旦大学、香港城市大学、中国海洋大学共计4台LVEM5与LVEM25生物型透射电子显微镜的安装落户工作。同时,我司工程师对客户进行了生物型透射电子显微镜的专业操作培训,客户均可以独立操作使用设备。Delong Instrument公司推出的LVEM5&25生物型透射电子显微镜采用了5kV与25kV的低加速电压设计,对生物样品成像条件更加温和,摆脱了传统重金属染色在染色与负染过程本身可能对生物样品结构造成的损害,可以高效、高衬度地对生物与有机样品进行透射电镜成像。军事兽医研究院LVEM25生物型透射电子显微镜香港城市大学LVEM5生物型透射电子显微镜中国海洋大学LVEM5生物型透射电子显微镜复旦大学LVEM5生物型透射电子显微镜 LVEM5生物型透射电子显微镜对生物样品和有机纳米颗粒等轻质样品成像衬度高、操作便捷且无需负染等优势,将协助军事兽医研究院、复旦大学、香港城市大学、中国海洋大学等高校及科研院所提高其在生物、医学、药学、材料学等多个研究领域的科研观测水平,助力多学科、多领域的科研发展。工程师现场安装调试LVEM5生物型透射电子显微镜 工程师在香港城市大学给师生培训LVEM5生物型透射电子显微镜 产品简介Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜(LVEM5&25E)采用了5kV与25kV的低加速电压设计,为生物样品的电镜成像提供最为便捷高效的解决方案。高衬度:低能量电子对有机分子产生更强烈的散射,具有更高对比度。无需染色:突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率:无染色条件下能够达到1.0 nm的图像分辨率。高效方便:真空准备只需要5分钟,空间小,环境需求低。易操作且成本低:友好智能化操作界面,低耗材,低维护费用,无需专业操作人员。LVEM生物型透射电子显微镜(LVEM5&25E)部分高分文献:[1] Babaei-Ghazvini A , Cudmore B , Dunlop M J , et al. Effect of magnetic field alignment of cellulose nanocrystals in starch nanocomposites: Physicochemical and mechanical properties[J]. Carbohydrate Polymers, 2020, 247:116688.[2] Process Pathway Controlled Evolution of Phase and Van‐der‐Waals Epitaxy in In/In2O3 on Graphene Heterostructures[J]. Advanced Functional Materials, 2020.[3] Sun C , Ma Q , Yin J , et al. WISP-1 induced by mechanical stress contributes to fibrosis and hypertrophy of the ligamentum flavum through Hedgehog-Gli1 signaling[J]. Experimental & Molecular Medicine.[4] Wang H , Maimaitiaili R , Yao J , et al. Percutaneous Intracoronary Delivery of Plasma Extracellular Vesicles Protects the Myocardium Against Ischemia-Reperfusion Injury in Canis[J]. Hypertension, 2021.[5] Weiss M , Fan J , Claudel M , et al. Density of surface charge is a more predictive factor of the toxicity of cationic carbon nanoparticles than zeta potential[J]. Journal of Nanobiotechnology, 2021, 19(1).[6] Wang H, Wang T, Rui W, et al. Extracellular vesicles enclosed‐miR‐421 suppresses air pollution (PM2. 5)‐induced cardiac dysfunction via ACE2 signalling[J]. Journal of Extracellular Vesicles, 2022, 11(5): e12222.[7] Su, Yu, et al. "Steam disinfection releases micro (nano) plastics from siliconerubber baby teats as examined by optical photothermal infrared microspectroscopy." Nature nanotechnology 17.1 (2022): 76-85.[8] Hrapovic S, Martinez-Farina C F, Sui J, et al. Design of chitosan nanocrystals decorated with amino acids and peptides[J]. Carbohydrate Polymers, 2022, 298: 120108.[9] Han, Dongni, et al. "Enhanced electrochemiluminescence at microgel-functionalized beads." Biosensors and Bioelectronics 216 (2022): 114640.[10] Chen, Rui, et al. "Delivery of engineered extracellular vesicles with miR-29b editing system for muscle atrophy therapy." Journal of Nanobiotechnology 20.1 (2022): 304.[11] Pizzi, Andrea, et al. "Emergence of Elastic Properties in a Minimalist Resilin‐Derived Heptapeptide upon Bromination." Small 18.32 (2022): 2200807.[12] Jiang J, Ni L, Zhang X, et al. Platelet Membrane‐Fused Circulating Extracellular Vesicles Protect the Heart from Ischemia/Reperfusion Injury[J]. Advanced Healthcare Materials, 2023, 12(21): 2300052.[13] de Medeiros T V, Macina A, Bicalho H A, et al. Engineering the surface chemistry and morphology of polymeric carbon nitrides towards greener heterogeneous catalysts for biodiesel synthesis[J]. Small, 2023, 19(31): 2300541. 部分用户单位:相关产品1、低电压台式透射电子显微镜-LVEM5(生物领域)

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2024.08.13

又一落户!台式无液氦核磁共振波谱仪 顺利落户河南省儿童医院

2024年6月,Quantum Design中国将美国Anasazi公司生产的科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR安装于河南省儿童医院并顺利验收投入使用。该设备无需液氦,可以满足常规应用、化学结构分析等不同实验要求,基于其测量所得的数据已多次发表在全球知名化学类期刊杂志上,如J Am Chem Soc; J Med Chem;Macromolecules等。图1:QuantumDesign中国工程师培训台式核磁现场图2:用户操作台式核磁现场核磁共振技术在药物研发和有机合成等领域有着越来越重要的作用,其可通过对化合物谱图分析,鉴定合成结果。传统的超导核磁价格昂贵,需要高额的后期维护成本、严苛的实验室条件以及专业的人员操作等,难以在实验室内快速使用。美国Anasazi公司研发的科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR有效解决了上述问题,可以让您在普通实验室低成本实现高性能核磁分析。图3:EFT-60/90系列无液氦核磁共振波谱仪EFT-60/90系列无液氦核磁共振波谱仪的优势:1. 无液氦,采用AlNiCo永磁体,降低维护成本;2. 可以实现快速测试:H谱单次测量仅需10s;3. 具有丰富的应用范围,可以测1H, 7Li, 11B, 27Al, 13C, 19F, 23Na, 29Si, 31P, 59Co, 199Sn等不同核子以及一维和二维谱图,如H谱、C谱、H-H COSY谱和HETCOR等。科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR性能稳定,品质卓越,现已得到全球800多家用户的支持,包括全球各大顶尖高校、研究所以及高科技企业等。目前在中国,已有超过12个省市地区的用户选择了科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR。Quantum Design中国也将持续为中国的科研工作者提供越来越优质的技术支持与服务。图4:EFT-60/90核磁国内用户分布区域图图5: EFT-60/90核磁部分国内高校用户相关产品1、科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR

应用实例

2024.08.09

北大王健团队重要突破!QD中国PPMS样机助力铁基界面超导体中的高温反常金属态研究

二维超导具有丰富的物性和广阔应用前景,一直以来都是凝聚态物理领域的重要研究方向。在超导-绝缘体相变过程中,除超导态和绝缘态之外,通常还有反常金属态,表现为接近零温的饱和非零电阻。这种奇特的金属态超越了我们对2D超导体系基态的认知,其微观物理起源至今仍是未解之谜。系统性的研究和调控是揭秘起源的关键,但也极具困难和挑战。我们的重要用户——北京大学物理学院量子材料科学中心王健老师课题组——在此领域深耕十余载,并在不同二维超导体系的反常金属态研究中取得了一系列重要的原创性成果。近日,王健教授课题组与其合作者,在二维界面高温超导体FeSe/SrTiO3中观测到了接近20 K的高温玻色反常金属态,是迄今为止特征温度最高的玻色反常金属态。该篇工作以"High-Temperature Anomalous Metal States in Iron-Based Interface Superconductors”为题[1],于2024年5月31日在线发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)。本研究采用分子束外延生长技术,在SrTiO3(STO)衬底上制备了一系列1~5原胞厚度的高质量晶态FeSe薄膜,并基于Quantum Design PPMS设备开展了系统的极低温强磁场下的电磁输运实验研究。零磁场下,典型的超导FeSe薄膜随温度的降低,展现出弱局域金属态(正常态)向超导态的转变,超导起始转变温度可以超过40K,超导零电阻转变温度接近20K。而对于正常态电阻稍大的FeSe薄膜——如本文S2号样品,随着超导转变的发生,电阻先下降,然后低温下趋近于一个饱和的非零值,这意味着反常金属态的出现,其零磁场下反常金属态的最高特征温度可达19.7K,与超导起始转变温度的比值可达56.1%。远高于其他体系的反常金属态。垂直外磁场的施加会导致超导转变过程展宽,抑制反常金属态的出现。另外S3号样品同步测试了霍尔系数和纵向电阻,随超导转变的发生,霍尔系数由负值逐渐逼近0,同时纵向电阻也逐渐趋于饱和,表明该金属态具有与超导态类似的粒子空闲对称性,暗示其输运性质由玻色型库伯对主导。图1 二维晶态FeSe薄膜的高温反常金属态。(a)S2号样品在不同垂直磁场下的电阻温度依赖曲线,零磁场下反常金属态特征温度高达19.7K。(b)S3号样品的同步霍尔/电阻温度依赖曲线。(c)不同材料体系中,反常金属特征温度以及与超导起始转变温度比值的统计。 相较于mK温区的一些反常金属态,该体系高温反常金属态的发现,不仅可以排除可能的外部高频噪声的影响,而且使得在较宽温区探索反常金属态的演变成为可能。为调控其输运性质,本文首先在FeSe薄膜上刻蚀纳米孔洞,形成二维约瑟夫森结阵列结构,对于210s刻蚀时间的薄膜,反常金属态的特征温度仅为0.4K,相较于未刻蚀晶态薄膜,特征温度降低了两个量级。同时,其磁阻数据展现出h/2e的振荡周期,符合库伯对的量子振荡,揭示了反常金属态的玻色本质。图2 刻蚀纳米孔洞阵列的FeSe薄膜的高温反常金属态。(a)刻蚀纳米结构示意图。(b)刻蚀薄膜的I-V曲线展现出欧姆行为。(c)不同磁场下的电阻温度依赖曲线表明,零磁场下反常金属态特征温度仅为0.4K。(d)-0.8T到0.8T下的磁阻展现出量子振荡,与超导磁通量子振荡周期吻合。 此外,无论是未刻蚀晶态还是刻蚀孔洞阵列的FeSe薄膜,在超导起始转变温度之下,都具有电阻随温度的线性依赖关系,符合非费米液体特征。随着刻蚀时间增加,依赖斜率显著提升,明显高于费米子主导的反常金属态,符合玻色型反常金属态特征。图3 未刻蚀晶态和刻蚀孔洞阵列的FeSe薄膜的温度电阻依赖曲线。(a)未刻蚀晶态薄膜不同磁场下的电阻温度依赖曲线。(b)不同刻蚀时间的孔洞阵列薄膜的电阻温度依赖曲线。 基于以上这些输运实验结果,该团队给出了零磁场下的玻色反常金属态的微观理论模型,也就是磁通涡旋量子隧穿过程中,磁通涡旋的运动与费米子耦合而发生了耗散作用,进而给出了玻色型反常金属态输运特征,本文的研究工作为理解反常金属态的物理起源提供了重要视角。 本文所有的输运实验均在Quantum Design PPMS系统完成。部分温度依赖的电阻和霍尔实验在QD中国完全无液氦综合物性测量系统- PPMS®DynaCool™样机上完成。低至50mK的极低温实验同样基于PPMS系统,搭配有稀释制冷机选件,并结合了射频滤波器。本文第一作者对我们的设备和支持给予了充分肯定,QD中国也非常荣幸能参与到这一科学探索的前沿领域,我们深信,与科研专家携手,共拓科学新界,是助力中国在世界创新领域领先的核心战略。完全无液氦综合物性测量系统- PPMS®DynaCool™ QD中国科学实验中心QD中国致力于成为中国科研领域的杰出合作伙伴,打造了涵盖低温物理、低温光学、表面成像、光谱表征、材料科学、样品制备、微纳加工、化学和生命科学等多个关键领域的先进技术设备,为学术研究提供专业、定制化的支持与服务。【参考文献】[1]. Y. Li et al., High-Temperature Anomalous Metal States in Iron-Based Interface Superconductors. Physical Review Letters 132, 226003 (2024).相关产品1、完全无液氦综合物性测量系统-DynaCool2、综合物性测量系统-PPMS

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2024.08.09

复旦大学Nat Commun!小型台式无掩膜光刻助力高效无损抗炎器件研究

文章名称:Neuromorphic electro-stimulation based on atomically thin semiconductor for damage-free inflammation inhibition期刊:Nature Communications IF 17文章DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-45590-8 【引言】炎症通常是由免疫细胞的炎症细胞因子积累所引起的,普遍存在于各种疾病中。电流刺激可以在一定程度上抑制炎症的发生,被认为是一种潜在的炎症治疗方法。虽然电刺激的治疗不需要对患者进行手术,但相关疗法面临着刺激路径/电流峰值不精确、刺激机制不明确等问题,无法以最佳刺激路径,或适合的刺激电流对相关区域进行电刺激,这也使得电刺激疗法通常伴随着周围组织的损伤和其他并发症。 近日,复旦大学相关课题组提出了一种基于神经形态的柔性浮栅晶体管的电刺激技术。该技术利用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3制备了柔性器件并将其包裹在交感神经链上实现直接刺激,通过可控制的仿生电信号对相关部位进行电刺激,从而最大限度地降低了对神经的损伤。通过测试炎症细胞因子(IL6),发现该方法与传统方法相比IL6下降了73.5%。相关研究内容以《Neuromorphic electro-stimulation based on atomically thin semiconductor for damage-free inflammation inhibition》为题,发表于国际SCI期刊《Nature Communications》上。 本文中所有的柔性器件均使用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3制备而得。该系统无需掩膜板,可以在非传统基底上迅速实现高精度的光刻任务,能够满足科研中对光刻和套刻的不同需求。设备采用集成化设计、结构小巧紧凑(70 cm X 70 cm X 70 cm),适合任何实验室桌面。同时,其基于创新性的全自动控制,具有可靠性高、操作简便、直写速度快,分辨率高(XY:等特点。凭借这些优势,MicroWriter ML3满足了本研究对多样化光刻的所有需求。小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3 【图文导读】图1.神经形态的电刺激用于抑制肌腱炎症概念图。其中一个柔性电极环绕在支配肌腱段的交感神经链上,以提供直接刺激,并使用二维梯度功能材料电荷耦合器神经形态刺激器来发射仿生脉冲。这种交感神经直接刺激和仿生脉冲的结合促进了去甲肾上腺素的释放,该物质抑制与肌腱损伤相关的炎症细胞因子,同时对神经造成的损害最小。图2.基于神经形态的柔性MoS2浮栅晶体管电路。(a)柔性电路的光学照片和示意图和(b)MoS2浮栅晶体管的示意图。(c)晶体管的横截面的TEM及EDS的表征结果。(d)MoS2浮栅晶体管的SEM表征结果。(e)MoS2的拉曼和AFM表征结果。(f)不同材料的生物相容性测试。图3.柔性浮栅晶体管集成电路的制备流程。(a)清理后的PI基底,PI薄膜厚度为30微米。(b)使用MicroWriter ML3在柔性基底上制备电极。(c)通过ALD沉积绝缘层。(d)转移MoS2二维材料。(e)通过再次激光直写和刻蚀制备图案化MoS2结构。(f)第三次光刻并沉积金属,形成电极。图4.所制备的柔性浮栅晶体管集成电路的SEM和光学照片。(a) 使用MicroWriter ML3制备的柔性浮栅晶体管集成电路的光学照片。(b)MoS2二维材料在电路中的SEM成像结果。图5.所制备的柔性器件在抑制肌腱炎症发生,同时对周围神经的损伤达到最小。(a)在小鼠的腹主动脉(红色)富有交感神经链神经节的部分(黄色)进行实验。(b)手术后组织中IL-6随时间的变化。(c)通过免疫吸附法测试不同处理手段下组织周围的IL-6.(d)交感神经链神经节部分的染色和(e)TEM结果。(f)DAPI/IL6和CD68在不同刺激下的反应结果。(g)NE的免疫吸附测量结果。 【结论】综上所述,研究人员基于MoS2二维材料制备出了柔性的可用于炎症产生的电子器件,同时实现了在抑制炎症发生的同时对周围神经的损伤最小,为制备相关的柔性电子医疗设备提供了新的研究思路和方法。从文中研究人员对小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3的使用上来看,该设备可以在非传统基底上迅速实现高精度的光刻任务,能够满足科研中多样化的光刻和套刻需求。相关产品1、小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3

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2024.08.07

磁性微型机器人三维精准定位!振动样品磁强计提供关键数据支撑

磁性微型机器人广泛应用于生物医学工程领域,其特殊的结构和特性有助于实现精准药物传递、无创诊断和基于细胞的治疗等医疗工作。然而,目前控制此类微型机器人运动的技术依赖于同质磁场的驱动,容易受到微型机器人特性和周围环境的影响。当周围环境或微观机器人本身的特性发生改变时,这些驱动方式缺乏通用性和适应性,并且由于电磁驱动系统和微型机器人位置的独立控制,微型机器人的移动容易出现短暂的延迟。针对上述问题,大邱庆北科学技术院的Sarmad Ahmad Abbasi 团队提出了一种通过电磁线圈产生的梯度场对磁性微型机器人进行基于机器学习的位置控制的方法。该方法通过直接驱动线圈电流模拟一个微型机器人运动的环境,从而控制微型机器人在规定工作区域内的三维位置。在模拟训练结束后,上述机器学习过程转移到反映现实世界复杂性的物理电磁致动系统中使用,相比于传统数学模型计算,该方法更精确、更高效。该成果以《Autonomous 3D positional control of a magnetic microrobot using reinforcement learning》为题发表在Nature Machine Intelligence上[1]。图1  磁性微型机器人通过驱动磁场模拟控制三维位置示意图 本文中,作者使用了美国知名低温设备制造商Lake Shore Cryotronics, Ltd.新推出的振动样品磁强计,对该微型机器人的磁化强度进行了表征,用以计算模拟环境中所使用的驱动磁场大小。该设备基于7400系列VSM成熟的产品设计基础上,推出了全新8600系列VSM系统。8600系列以提高产品性能和用户体验为目标,对其各部分的测量元件和操作部件都进行了全新优化升级,在提升灵敏度和磁场分辨率的情况下,还增强了设备的操作性。一、主机部分Lakeshore 8600系列VSM✔ 更优异的性能8600系列VSM采用创新设计,在降低测量噪声的同时还提高了采样速度。系统具有15 nemu的超高灵敏度、1 mOe的磁场分辨率、自带10000 Oe/s的超快磁场变化率和高达10ms/pt的数据采集速度,绘制一个完整的磁滞回线只需30秒。100ms/point 时无样品背景噪声测试,噪声峰值119.5 nemu - 800 nemu(左);10s/point 时无样品背景噪声测试,噪声峰值13 nemu - 50 nemu(右)✔ 更人性化的操作8600系列产品升级的另一个核心是设备的可操作性。Lake Shore公司将自研的QuickLIGN™安装组件内置于该系列产品中,极大地简化了样品安装和更换的流程,单手即可完成操作。同样,QuickLIGN™安装组件与8600系列VSM的所有变温选件兼容,使得安装和配置温度选件5分钟内即可完成。此外,8600系列的VSM磁体内置了ExactGAP™功能,设置了6个可重复的固定间隙,无需进行重新校准。QuickLIGN™安装组件ExactGAP™可重复磁极间隙调整功能✔ 更强大的操作软件8600系列VSM 配备了全新的测量软件,界面简单,只需几步操作即可实现设置、执行程序、实验测量和数据处理等功能。软件包含一个完整的脚本引擎,用户可以使用提供的标准协议脚本或自行创建脚本,设定自定义实验条件进行测量。当与变温选件(86-OVEN, 86-CRYO, 或86-SSVT)联用时,该软件可以自动检测接入系统的变温选件,并与集成的705气体控制器配合使用,从而在4.2 K~1273 K的整个温区中提供自动化的VSM测量。系统软件还具备处理扩展和补偿数据、校准退磁和斜率因子、规范样品质量和体积、从测量数据中修正及扣除衬底数据以及计算及显示导数曲线等功能,进一步提升了实验的准确性和效率。 8600系列VSM操作软件界面✔ 一阶反转曲线功能FORC一阶反转曲线(FORC)是一种新型磁学测量方法,主要适用于测量含有诸多磁性矿物的自然样品,确定磁性矿物矫顽力的分布以及磁性矿物颗粒之间磁相互作用的强弱,帮助区分磁性矿物的种类和磁畴转换。FORC测量需要较高的磁场变化率和数据采集速率,8600系列VSM的标配系统自带FORC测量功能,可以满足测量参数的需求。FORC的测量结果还可以通过2D图像实时显示,测量结果更直观。一阶反转曲线(FORC)测量数据二、 变温选件Lakeshore的8600系列VSM配备了三种不同的变温选件:SSVT一体化变温选件、CRYO低温恒温器选件和Oven高温选件,以满足不同的温度需求。变温选件采用GlideLOCKTM设计,软件可以自动检测变温选件的安装,操作十分简便。GlideLOCKTM变温选件和温度控制器Lakeshore VSM变温选件温度范围SSVT一体化变温选件:100 - 950K(左);低温恒温器变温选件 4.2-450K(中)Oven高温炉选件:303-1273K(右)三、矢量线圈组件Lakeshore 8600系列VSM同样提供了矢量线圈组件,配合振动头的旋转功能,可以进行磁性材料各向异性测量表征,从而确定其矢量磁化分量和电感张量。矢量线圈组件可以进行室温测量,也可以与变温选件联用进行变温测量。室温矢量测量(左);与SSVT选件联用的变温矢量测量(右)关于 Lake Shore Cryotronics, Ltd.: 美国Lake Shore公司(www.lakeshore.com)是知名的极端温度和磁场条件下高精度测量和控制解决方案的创新者。主要产品包括低温探针台、振动样品磁强计、霍尔效应测量系统、M81同步源测量系统、Janis系列低温恒温器、低温控温仪、低温温度传感器、高斯计及霍尔传感器等。Lake Shore公司一直致力于推动科学发展,其产品解决方案不断创新,应用领域从物理实验室到深太空科学探索不断发展。相关产品1、Lake Shore 8600系列振动样品磁强计

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2024.08.06

海水电解!台式easyXAFS助力浙江大学高效解析催化剂

由于地球上丰富的海水资源,直接电解海水制取绿氢被认为是极具潜力的新能源技术,有利于推动碳中和。氯气析出(CER)副反应以及氯离子对催化剂的腐蚀是直接电解海水的核心难题。为解决该难题,浙江大学学者将变价V离子引入NiFe氢氧化物,以调控Ni位点的氧化还原。作者利用台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS解析了催化剂的精细结构,并结合多种其他表征及DFT理论计算,证明V掺杂可促进高价Ni物种的形成,并抑制Cl离子的吸附。所得催化剂在极低的过电势下实现了安培级别的大电流,并在海水电解中保持几百小时的稳定性。该成果以“Regulating the redox cycle of nickel species for efficient seawater electrolysis”为题发表于Applied Catalysis B.。本文使用的是美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300,如图1所示。该设备无需同步辐射光源,可以在常规实验室环境中实现X射线吸精细结构谱XAFS和X射线发射谱XES的双通道测试,获得媲美同步辐射光源的优质谱图,用于分析材料的元素价态、化学键、配位结构等全方位信息,广泛应用于电池能源、催化、地质、环境、陶瓷、电磁波材料、核化学等研究领域。该设备帮助国内外用户取得大量优秀的科研成果,发表于J. Am. Chem. Soc., Angew., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Nat. Commun.等期刊。图1. 美国台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300 图2a展示了催化剂在碱性海水中的线性伏安曲线,其中NiFeV在472 mV的过电势下达到1.5 A cm-2电流。图2b展示了催化剂产O2的法拉第效率,NiFeV在500 mA cm-2的大电流下仍能保持99%。同时,NiFeV在500 mA cm-2平稳运行240 h,过电势仅增加23.3 mV(图2c)。上述结果表明NiFeV的活性,O2选择性,及稳定性均优于贵金属RuO2催化剂。图2d总结了本文催化剂的各项电化学性能指标与其他文献的对比情况,NiFeV在文献报道中处于领先地位。图2. (a)碱性海水中的线性伏安曲线。(b)不同电流下的法拉第效率。(c)500mA cm-2下的恒电流稳定性测试。(d)NiFeV与文献报道催化剂的海水电解性能对比。 为了更深入地研究 NiFeV/NF 的电子结构和配位特性,作者测试了 X 射线吸收光谱 (XAS)。具体而言,NiFeV/NF 的 Ni-K边的 X 射线吸收近边结构 (XANES) 显示出比 NiO 更高的平均氧化度(图3a 和 b)。放大的 XANES 光谱揭示了 NiFeV 中 Ni-K边吸收能量的轻微蓝移,这表明其氧化态比 NiFe 更高。这一观察结果强调了 V 掺入对氧化态的重大影响,这与 XPS 的结果完美契合。有趣的是,与 NiFe 相比,NiFeV 的边前峰强度增加,暗示 NiFeV 中的 Ni 原子的中心对称配位环境较差。 NiFeV 的扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 显示出 1.6 Å 和 2.7 Å 处的两个主峰,分别指认为 Ni-O 和 Ni-M(M = Ni、Fe 或 V)散射路径(图3c)。值得注意的是,NiFeV 中对应于 Ni-O 壳的较低峰强度证实了对八面体中心对称结构的破坏性影响,使其有别于更对称的 NiFe 排列。作者进一步使用小波变换 (WT) 分析证实了上述结果(图3d-f)。这项全面的 XAS 研究证实了掺入 V 后 NiFe 氢氧化物的电子和几何结构的调整。图3. (a)Ni-K边XANES谱图及(b)吸收边局部放大图。(c)Ni-K边EXAFS谱图的傅里叶变换图。(d)NiO, (e)NiFe,及(f)NiFeV的小波变换图。相关产品1、台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES

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2024.08.05

太妙了!这台AFM/SEM二合一显微镜,可以看见纳米力学测试动态全过程

AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope作为一款全新的集成式显微镜,拥有强大的材料形貌表征能力。设备通过SEM侧向视野,精准定位探针位置,针对性地对目标区域进行扫描,在半导体加工、薄膜材料、磁性样品等领域都具有突出的应用优势。同时,FusionScope还具有免样品转移、高清快速成像、一键完成模块导航等优势,在实际测试中为研究者带来了极大的便利。基于聚焦电子束诱导沉积方法制备的具有精确纳米尺度3D几何结构的等离子体纳米结构,采用FusionScope进行了原位尺寸表征(Adv. Funct. Mater. 34, 2310110, 2023);通过低温刻蚀法制备的具有高深宽比的纳米线阵列,也采用FusionScope进行了高度、形貌、均匀性和粗糙度等方面的细致分析与总结(Appl. Phys. Rev. 11, 021211, 2024)。这些研究表明,FusionScope在材料科学研究中具有广泛的应用前景。除此之外,FusionScope在力学测试中同样具有优异的表现。通过SEM提供的视野,研究者可以实现对特定样品表面的力学性能测试,并且能够清晰地观察探针对样品的压痕过程。无论是想要探究材料的硬度、弹性模量还是断裂韧性,能在FusionScope中得到答案!AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope1. 指定单根纳米柱的弹簧常数测试FusionScope可以精确测量单根硅纳米柱样品的弹簧常数。设备可以在SEM视野下将探针精确定位于硅纳米柱样品顶端,探针在不断接触与返回过程中即可得出力位移曲线,通过探针施加的力与纳米柱位移的比值计算得到样品的弹簧常数(Microscopy Today, 17-22, 2023)。探针测量单根硅纳米柱动态过程探针测量单根硅纳米柱快闪图样品的力学曲线2. 纳米压痕试验测试样品硬度FusionScope可以轻松实现在纳米压痕实验中的力学控制,以静制动,原位视野下轻松测试,可视化呈现纳米压痕。通过设置不同的力测试纳米压痕的效果,得到样品硬度信息。在SEM视野下测试纳米压痕的效果精确计算压痕的面积,可以避免伪结果的影响。探针在样品表面压痕压痕区域面积的AFM图像3. 复杂样品表面的力学信息测量FusionScope能够快速对具有不规则表面的载药颗粒进行力学测试与动态测量过程。如下样品主要成分为VitaminC,通过扫描电镜可以观察到样品表面崎岖不平,粗糙度较高,在进行力学测试过程中,能够通过SEM观察到一种阶段式下针过程,从而得到分段式力学曲线,二者相辅相成,互为验证。倾斜样品的力学曲线测量动态过程倾斜样品的力学曲线测量快闪图阶段式力学曲线测试结果4. 定制化实现不同力学测试需求通过无探针悬臂梁自制球形探针,满足定制化的各种需求。无探针悬臂梁顶端蘸取SEM固化胶,通过电镜视野寻找合适的样品球并进行电子束轰击对其进行固化,从而实现对球形末端悬臂梁的制备。探针下压并且实现对球形样品的力学性能测试,得到力距离曲线,全过程在SEM视野下可见。无探针悬臂梁寻找样品球并且对其进行固化过程制备完成的球形端探针相关产品1、FusionScope多功能显微镜

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2024.08.01

Nature Catal.丨10 nm 红外助力纳米尺度原位研究!

文章名称:Nanometre-resolved observation of electrochemical microenvironment formation at the nanoparticle–ligand interface期刊:Nature Catalysis IF 40.7DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-024-01119-2 【引言】无机纳米颗粒与有机配位体之间进行的封端反应在纳米医学、光电子领域以及催化领域具有重要的研究意义。在过去的研究中,配位体的引入主要是为了控制纳米颗粒的尺寸、形状和胶体的稳定性。最近,相关研究着重于如何在特定的条件下利用配位体实现指定功能。例如,在特定的光、电、磁和不同PH值的环境下,实现配位体在纳米颗粒上的重构、分解、交换和由于键结断裂所引起的分离。研究配位体从纳米颗粒上的分离机理对于控制纳米药物释放、提高纳米颗粒间的电荷输运效率和提高温室气体的转化效率都具有十分重要的意义。 近日,美国UC Berkeley的研究团队利用纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR,对特定微观电化学环境下的纳米颗粒/有序配位体中间层(NOLI)的形成过程进行了纳米尺度上的原位研究。作者将原位的Nano-FTIR和表面增强拉曼光谱SERS结合,并辅以第一性原理计算,研究了配位体在不同电化学环境下在银纳米颗粒上形成NOLI的微观动态过程。展示了偏压是诱导配位体在银纳米颗粒上形成NOLI的机理。相关研究内容以《Nanometre-resolved observation of electrochemical microenvironment formation at the nanoparticle–ligand interface》为题,在国际SCI期刊《Nature Catalysis》上发表。值得注意的是,本文使用的纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR是由德国neaspec公司研发推出的。该设备是基于其创立的散射型近场光学技术发展出来的,具有10 nm超高空间分辨的新型傅里叶红外技术,使得纳米尺度下的化学鉴定和成像成为可能。这一技术综合了原子力显微镜的高空间分辨率和傅里叶红外光谱的高化学敏感度,实现对几乎所有材料的化学分辨和成分分析。它不受被检测样品厚度的制约,可广泛适用于有机物、无机物、半导体材料、二维范德华材料的纳米分辨红外光谱分析,并同时提供纳米空间分辨的红外吸收谱和反射谱。纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR 纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR在全球同步辐射线站和自由电子激光线站的用户分布【图文导读】图1. 微环境在形成过程中,原位的分子级Nano-FTIR和SERS探测。a)纳米颗粒/有序配体中间层(NOLI)的最初和最终形态。b)用Nano-FTIR观测到的NOLI形成过程。图2. 原位Nano-FTIR探测的实验设计和配体在银纳米颗粒上进行结合的过程。a)使用Neaspec设计的原位Nano-FTIR观测实验设计的概念图。银纳米颗粒在b)填充了电解质的石墨烯薄膜上和c)加载负电压情况下的TEM观测结果。d)在开路条件下,银纳米颗粒在填充电解质的基底上的Nano-FTIR结果。图3. 具有纳米级空间分辨的从双配位基到单配位基的转变及动力学过程。a)在石墨烯薄膜上所有的银纳米颗粒的散射光振幅表征结果和b)TEM表征结果。c)到h)不同电压下的银纳米颗粒的Nano-FTIR图谱。i)在b图中黄色方块区域的纳米颗粒的Nano-FTIR随着电压的变化结果。j)从双配位基到单配位基的动力学过程。图4.偏压诱导的由于催化中间层形成的二次键结断裂。a)原位拉曼测量的实验设计概念图。b)不同偏压情况下的银纳米颗粒的原位拉曼图谱。c)C-Hx区域在不同偏压下的拉曼图谱。d)不同电压条件下银纳米颗粒的线性扫描伏安法测量结果。e)通过第一性原理计算获得的理想的结构。 【结论】综上所述,UC Berkeley的研究人员利用纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR对配位体在银纳米颗粒表面形成NOLI的动态过程进行了原位的观察。通过施加不同的偏压,成功地展示微环境对NOLI形成的影响。上述论文中Neaspec纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR出色地完成了研究中对于宽波段,高灵敏度拉曼测试的要求。同时,对于纳米级原位化学过程的观察,体现了Nano-FTIR多光路测试、高空间分辨率、高灵敏度拉曼测试等优势。相关产品1、纳米傅里叶红外光谱仪-Nano-FTIR

应用实例

2024.08.01

落户国家高速列车技术创新中心!新一代便携式X射线残余应力分析仪助力我国高速列车行业发展

国家高速列车技术创新中心于2016年9月5日在青岛设立,是集政府、科研院所、高校、企业等多方力量共同构建的国际化、专业化创新平台。平台致力于以高速列车产业前沿引领技术和关键共性技术研发与应用为核心,开展应用基础研究,开展跨领域、跨学科、跨专业协同,推动轨道交通行业持续创新,促进技术扩散与成果转移转化。我司非常荣幸将日本Pulstec公司研发推出的新一代便携式X射线残余应力分析仪-μ-X360s安装于国家高速列车技术创新中心,我们期待该设备的引入能助力该平台在高速列车技术创新领域的建设和发展!国家高速列车技术创新中心用户操作μ-X360s设备 新一代便携式X射线残余应力分析仪-μ-X360sX射线衍射法是根据材料或制品晶面间距的变化测定应力的,也是表面残余应力测定技术中为数不多的无损检测法之一。这种方法至今仍然是研究得较为广泛、深入、成熟的残余应力分析和检测方法之一,被广泛的应用于科学研究和工业生产的各领域。日本Pulstec公司推出的新一代便携式X射线残余应力分析仪-μ-X360s基于全二维面探测器技术,将残余应力的测量速度和精度推到了一个全新的高度。技术优势:更快速:圆形全二维面探测器可一次性采集获取完整德拜环,单角度一次入射即可完成残余应力测量。更可靠:X射线单次曝光可获得500个衍射峰进行残余应力数据拟合,结果更可靠。更轻松:无需测角仪,单角度一次X射线入射即可完成测试,复杂形状和狭窄空间的测量不再困难。更方便:无需任何液体冷却装置,支持便携电池供电。更强大:支持扩展区域应力自动测量功能,具备晶粒尺寸均匀性、材料织构、残余奥氏体含量分析等功能。新一代便携式X射线残余应力分析仪 信息参考来源:http://www.innohst.com/contents/zongtigaikuang/相关产品1、小而轻的便携式X射线残余应力分析仪-μ-X360shttps://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C260145.htm

应用实例

2024.07.30

Lake Shore低温探针台选型指南!从先进技术到全新应用全方位解析

低温探针台是科学研究和技术开发中非常重要的设备之一。美国Lake Shore公司研发推出的一系列先进的低温探针台,实现了史无前例的精准环境控制和可重复的测量。设备经过专有的热学设计,确保了样品的温度在测试时获得尽可能高的置信度,搭配其研发的ZN50R-CVT探头,能有效减少热胀冷缩效应,确保在大范围温度变化时还能获得稳定的针尖位置,让连续可变温度下的无人值守测量成为可能。该设备典型的应用包括在高低温下的 I-V 和 C-V 曲线测量、微波和光电响应测量、表征可变磁场中的磁输运特性,测量霍尔效应以了解载流子及迁移率,以及其他各种材料研究等。Lake Shore低温探针台系列应用领域▪ 纳米电子学▪ 磁学&自旋电子学▪ 有机&分子电子学▪ 半导体▪ 光电子学▪ 微波电子学▪ 量子器件▪ 超导材料▪ MEMS/NEMS▪ 低噪声 RF▪ 铁电材料▪ 薄膜▪ 红外探测器……主要特征▪ 最大±2.5T磁场▪ 低温至1.6K,高温至675K▪ fA级低漏电测量▪ 最高67GHz高频探针▪ 3 kV 高电压探针(定制)▪ 大温区低温漂探针▪ 真空腔联用传送样品(定制)▪ <30 nm低振动适用于显微光学测量▪ 无需翻转磁场快速霍尔效应测试▪ 多通道高精度低噪声综合电学测量▪ CV、铁电、半导体分析测试探针台选型指引一*如果有特殊需求,可以点击此处联系我们商讨定制方案  探针台选型指引二 应用案例1. 超导射频 MEMS 滤波器设计 一种新型超导射频 MEMS 开关实现了在电容器组中切换不同的电容值。该电容器组被单片集成到并联带阻谐振器中。图 1 显示了可调谐谐振器的电路模型。该谐振器由一个集总元件螺旋电感器和一个开关电容器组串联组成。图2展示了带有电容器组的单片集成带阻谐振器的图片。该器件的尺寸为 2.7 mm × 1.3 mm,是高品质因数可调谐振器的微型化佳例。为展示该可调谐谐振器的性能,作者在Lake Shore低温探针台上使用两个地-信号-地(GSG)探针进行测量。图 3 显示了可调谐谐振器在 4 K 时三种状态的测量结果。当所有开关都关闭时(状态 I),谐振频率最初为 1.107 GHz;当第一和第二个开关打开时,谐振频率分别变为 1.057 GHz 和 1.025 GHz。参考:Raafat R. Mansour, 博士, 教授,电气与计算机工程系,滑铁卢大学相关配置:微波探针,可选40 GHz 或 67 GHz 2. DLTS/DLOS用于测量半导体器件中的缺陷 深能级瞬态光谱(DLTS)是一种测量各种器件中半导体和界面缺陷的强大技术。对于基于宽带隙的器件,深能级光谱(DLOS)能够探测深度超过~1eV的热极限,并探测少数载流子半带隙中的缺陷。传统上,这些技术都在肖特基或 p-n 结上进行。近年来,这些技术也开始应用于金属-绝缘体-半导体电容器 (MISCaps),以准确量化整个界面带隙的界面态密度。图4显示了测量界面状态的典型结构,图5显示了图4中样品的热和光学DLTS/DDLOS扫描结果。界面状态与频率色散直接相关,并可能在典型器件中引起许多与性能相关的问题,如漏电通路、瞬态阈值电压偏移、噪声等。Lake Shore 低温探针台非常适合进行DLTS测试,因为它可以在很宽的范围内扫描温度,并提供方便的光学通道,以便用单色光照射样品进行 DLOS测试。作者专为此研究定制了适用变温探针,可以扫描数百开尔文的温度,而不会出现触点滑动或破坏精密触点。这在许多其他低温探针台上是不可能实现的。图4:用于分析绝缘体-半导体界面处界面态密度的金属-绝缘体-半导体结构,特别是使用深层瞬态和光学光谱(DLTS/DLOS)对原子层沉积(ALD)-生长的 Al2O3/n-type NH3-MBE 生长的 GaN 界面进行量化。图 5:图 4 中 ALD Al2O3/GaN 界面处的界面态密度 (Dit),使用热基 DLTS 测量 GaN 导带 0.8 eV 范围内的态,使用氙 (Xe) 灯测量中隙至 GaN 价带的光激发发射基 DLOS。参考:Aaron Arehart,博士,教授,电子与计算机工程系,俄亥俄州立大学相关配置: 光纤探针臂及测试示意 相关配置:400 to 2100,多模200 to 900,多模1290 to 1650 ,单模适用变温探针 在100K以上至几百K温度范围无需抬针落针1. 取决于不同的探针台型号2. 不同的探针材料和电极材料都会影响温度范围 3. 纳米结构与器件低电平测量新型半导体材料、高温超导体、新型光伏器件和有机电子材料的研究通常需要低电平的源和测量,因为这些材料通常是纳米结构。超小型结构的类型包括二维(2D)纳米电子结构、量子点、多原子层异质结构和有机半导体结构。这些超小结构会受到热耗散的破坏。随着器件结构越来越小,这些小型结构只能承受极低的激励电流和电压,从而使可测量信号降低到接近典型仪器和实验装置的噪声本底。因此,完全表征这些结构所需的最终测量结果是非常低的信号,因此经常被显著水平的电力线、热和其他类型的环境噪声信号污染。低温探针台与M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪 ☆ 利用 M81 克服消除热偏移误差和自热误差的挑战 只要电路中存在不同金属之间的连接,就会产生热偏移电压。在对需要低电平刺激信号的纳米材料进行表征时,热偏移电压可能与测量信号的数量级相当。图 6 显示了一种测试配置,其中热电压误差被建模为叠加元件直流电压。此外,向纳米材料供电很容易导致材料发热,从而可能导致其特性发生变化。图6:热电压误差建模为直流电压源。在进行低电平测量时,热电压误差是测量误差的重要来源。 源的极性反转、多个测量步骤和测量延迟等都可以消除热偏移误差。M81-SSM 的DC+AC同步信号源和测量可帮助用户确定直流热偏移误差的特性。直流偏压上的交流激励可以消除直流热偏移所需的两次单独的直流电压测量,同时提供样品或器件表征所需的直流偏压。此外,同时结合直流和交流测量,可以更深入地了解被测量器件,并快速地计算电阻、阻抗和来自测量信号的谐波等。图7:M81一个源可同时叠加DC+AC输出☆ 在单个测试中表征结构的小信号和大信号性能 结合同步直流和交流信号源和测量优势的另一个例子是同时表征非线性器件的大信号和小信号性能。如图8所示,在变化的直流偏压上叠加交流信号,可产生直接测量微分电导的参数。直流偏置可以单独或同时测量非线性器件的大信号性能,这可能会暴露直流电平非线性特性和其他相关的二阶效应。图8:将交流和直流信号源与测量相结合,可在微分电导应用中通过一次激励扫描表征非线性器件的小信号和大信号性能。 ☆ 超导材料电阻从MΩ级到mΩ级的连续测量图9:M81的VM-10电压测量模块的无缝量程变化测量,在需要多次量程变化的信号扫描应用中,可显著减少或消除典型的量程变化引起的测量偏移/不连续。 系统采用M81的BCS-10低噪声平衡电流源、VM-10纳伏测量模块(如图9所示)以及M81内部自带的锁相测量模块,可以进行超高精度的低电平电学测量。这样,系统不仅可以轻松地测量超导材料从~1MΩ电阻连续变化至1mΩ级的电阻率(如图10所示),而且由于不需要进行量程切换,因此不会出现数据漂移问题。图10:M81对超导材料从~1 MΩ连续变化至1 mΩ的电阻测量 4. 超导磁体低温探针台的快速霍尔效应测量 传统的变温霍尔效应测试在低温下一次只能测几个样品,需要经常通过升降温来更换样品,在超导磁体平台的系统可以进行强磁场与极低温环境的霍尔效应测试,而传统的霍尔效应测试方法中需要磁场的正反切换,需要数个小时的时间来完成。面对需要进行多个器件的低温强磁场下的霍尔效应测试时,传统的霍尔效应测试需要耗费大量的测试时间。 Lake Shore配置超导磁体的低温探针台与M91快速霍尔效应测试仪的组合,可以有效的解决上述问题。M91是一款创新性的一体化霍尔分析仪器,它采用了Lake Shore全新FastHall测量专利技术(专利号:9797965和10073151),从根本上改变了霍尔效应的测量方式,在测量过程中无需翻转磁场,尤其是在使用强磁场超导磁体或测量极低迁移率材料时,实现了更快、更精确的测量。同时,M91较短的测量窗口减少了样品参数因测量中的自热或环境温度变化而漂移带来的误差,单向磁场测试模式消除了由于磁场对准误差引起的测量偏差,从而进一步提高了测量结果的质量。 M91快速霍尔测量仪 主要特征:▪ FastHall测试技术▪ 一体化仪器▪ 无需磁场翻转▪ 低迁移率材料的速度可达常规设备100倍▪ 通过最小化热漂移提高精度▪ 测试迁移率低至10-3 cm2/V ‍s▪ 标准电阻范围从10 mΩ~10 MΩ,可选200 GΩ小结Lake Shore的低温探针台拥有着1.6K~675K的可选温区、超导磁体/电磁铁、干式或湿式以及多种测量配置如直流、RF、光纤、CV等,还有多种交钥匙的测试选件如M91快速霍尔效应测量、M81多通道高精度低噪声综合电学测试系统等供您选择!欢迎各位新老客户垂询!相关产品1、Lake Shore低温探针台系列

应用实例

2024.07.25

单细胞注射核心技术引领CHO克隆细胞系构建,效率提升超4倍!

【背景概述】 CHO细胞(Chinese Hamster Ovary cells)是一种来自中国仓鼠卵巢的细胞系,与其他表达系统相比具有高蛋白产量、抵抗许多人类病毒感染、适合大规模工业培养等优势。早期研究表明,非糖基化版本的Avelumab(一种FDA批准的抗PD-L1抗体)在体内表现出增强的抗肿瘤活性。因此,创建一个敲除非人类糖基化途径相关基因的CHO细胞系具有非常高的商业利益。但在商业生产中为确保药品的同质性,监管机构要求CHO细胞必须是单细胞来源的。目前,单克隆细胞系的标准方法需要更长的时间线和费力的工作流程等问题。本文作者团队提出了基因编辑的创新方法,一种结合CRISPR/Cas9和多功能单细胞显微操作技术- FluidFM的单细胞核内纳米注射的方法,以解决当前转染方法的一些缺点。FluidFM技术保证了单克隆性的起源为单个细胞,而且避免了繁琐费时的有限稀释法、复杂的单细胞分选技术。此外,该方法兼容于在CHO细胞中开发单个敲除克隆或者多个敲除克隆(FUT8、BAX和DHFR)。对单个和多个敲除克隆的进一步分析证实了靶向基因破坏和蛋白质表达改变。敲除的CHO-K1克隆在随后的传代中表现出基因编辑的持久性,与无血清化学定义的培养基兼容,并表现出与亲本克隆相同的转基因表达。此外,FluidFM的力学控制特性避免了传统电穿孔后观察到的高细胞毒性,尤其是在难以转染的细胞系中也是有效的。图1. FluidFM单细胞注射技术基因编辑示意图 【实验方法】 单细胞显微操作系统FluidFM OMNIUM纳米注射构建单克隆敲除CHO-K1细胞系第0天,使用多功能单细胞显微操作系统-FluidFM OMNIUM将单个 CHO-K1细胞接种到孔板中心,并记录单克隆性(图2A)。第1天,使用FluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统将含有靶向的FUT8、BAX和DHFR的gRNA/Cas9 RNP复合物(20 ng µl−1)注射到单细胞细胞核中(图2B)。12. 5%的gRNA用Atto550标记以监测注射效率。注射24小时后,依旧使用FluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统对细胞进行成像,通过GFP荧光成像检测注射效率和存活率(图2C)。将注射后的细胞在37℃,5% CO2(v/v)的细胞培养箱环境中进行细胞培养,并监测细胞生长和克隆扩增情况(图 2D)。14天后,收集克隆,建立生物库(图2E & 2F)。同时,通过从目标位点扩增的PCR片段的Sanger测序对克隆进行分析。通过western blot (WB)在蛋白水平上验证了编辑的有效性。图2.  (A)将单细胞接种在12孔板的中心,并记录单克隆性。(B)接种细胞12-24小时后,细胞核内同时注射Atto550标记的RNP靶向BAX、DHER或FUT8或所有三个基因和GFPmRNA。注入成功与否由核Atto550信号监测。(C) ) 注射24 h后注射效率和细胞存活率进行明场(左)和GFP荧光(右)监测。(D)在10-12天的过程中,通过明场成像记录的克隆扩增情况。 【结果展示】在本研究中,作者选择了三个已建立的基因靶点(FUT8、BAX 和DHFR),利用CRISPR/Cas9系统进行基因工程,这与改善 CHO表达系统直接相关。早期的研究表明,与其他基因编辑技术相比,CRISPR/Cas9系统是在元代细胞和传代细胞中诱导所需基因修饰的强大工具。接下来的目标是得到含有FUT8、BAX和DHFR的单一KO单克隆CHO-K1细胞系或者含有这三种KO的多重KO指定的目标。为了确保重组生物制剂的同质性,FDA当局要求使用来自单一克隆的CHO细胞进行生产。稳定的单克隆细胞系的开发主要是通过繁琐复杂的工作流程进行的,如有限稀释、 克隆细胞挑选、细胞分选或阳性选择。此外,这一过程需要更长的时间(>10周)、大工作量的克隆筛选和较低的成功率。为了克服这些限制,本文利用CRISPR/Cas9结合FluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统来加速基因工程单克隆CHO细胞系的产生。本文方法从单个细胞开始,可以将CRISPR组分直接递送到单个CHO-K1细胞的细胞核中(图2)。与传统转染方法相比,该方法的主要优点包括温和地递送,对递送到细胞的RNP的比例和定量开创性的具有可控性。这将最大限度地实现靶上编辑,并实现多重编辑。此外,通过从单个细胞开始流程,确保了FDA要求的“单细胞性”。本文研究小组使用单细胞显微操作系统FluidFM OMNIUM将靶向FUT8、BAX和DHFR的gRNA/Cas9 RNP复合物注入单细胞中,并直达细胞核。产生单个KO或多个KO。细胞的单克隆性通过孔扫描和成像得到验证(图3A)。注射后第14天的遗传分析显示,使用 FluidFM单细胞显微操作系统的工作流程,作者获得了三个目标基因KO的克隆,以及7个、2个和1个分别缺失BAX、DHFR和FUT8的克隆。通过将Sanger与基因组靶位点比对来分析编辑结果(图3A,单KO和图3B 3KO 实验)。然后,又对选择的单克隆进行蛋白质分析,在蛋白质水平上验证KO,发现大多数克隆与遗传数据一致(图3C)。图3. FUT8、BAX和DHFR敲除后的单克隆CHO-K1细胞系的发育。 (A)野生型对照(Wt)和基因编辑的CHO-K1细胞系单敲除(KO)与FUT8(上)、 BAX(中)和DHFR(下)基因组序列的Sanger测序比对的代表性图像。 (B)野生型对照(Wt)和基因编辑的CHO-K1细胞系的Sanger测序比对图像, 多重敲除(KO) FUT8(上)、 BAX(中)和DHFR(下)的基因组序列。 (C) Western blot显示所选克隆的FUT8(左)、 BAX(中)和DHFR(右)检测。 以GAPDH作为上样对照。 (D) DsRed在亲本野生型CHO-K1和多个KO CHO-K1单克隆细胞系中与未转染的野生型CHO-K1细胞的表达分析。 除了内源性靶基因(FUT8、BAX和DHFR)表达外,所有生成的基因KO克隆(单个或多个)都表现出与WT CHOK1细胞相似的细胞生长水平和微观形态。为了确保基因组工程细胞仍然适合作为表达宿主,用DsRed mRNA转染3x KO CHO-K1单克隆细胞系。随后流式细胞术比较转染细胞的DsRed表达水平与亲代野生型CHO-K1无明显差异(图3D)。而后,通过FluidFM的方法获得的敲除CHO-K1单克隆细胞系传代2-5次,并通过桑格测序/ICE分析证实了基因编辑的持久性。随后,作者用三个独立的注射轮重复了CHO三重KO实验,并评估了24小时后的细胞存活率。数据显示,24小时后的存活率为81% +/−11%,这表明FluidFM纳米注射技术本身没有细胞毒性,且约50%的注射细胞在第7天成功克隆,KO基因型成功率> 30% 。作者还通过将实验获得的的FUT8 KO、 BAX KO和Triple KO CHO-K1细胞暴露于无血清化学定义培养基(CDM)中,逐步降低血清状态,评估了该方法的行业相关性。亲代CHO细胞和基因编辑细胞都不受无血清条件的影响,并证明了该方案策略的工业试验适用性。作者还检测了CHO-WT、CHO-FUT8 KO、CHO-BAX KO和CHO-Triple KO细胞在CDM 中mRNA转基因表达的表达水平。得到CHO-WT和用FluidFM纳米注射产生的所有三种不同的KO细胞都显示出相同的表达水平(95%-98% of DsRed+细胞)。综上所述,使用FluidFM进行基因组工程不会损害编辑后的CHO-K1细胞的一般细胞特征和功能。此外,该技术有扩展到其他细胞系的可能性,进而实现制造其他药物的高效模式,如疫苗等。【讨论与展望】随着CRISPR等基因编辑技术的发展,多位点编辑的越来越引起了研究者的重视。传统的细胞系构建实验中,为了得到稳定转染的细胞系,候选细胞系在增殖过程中被反复评估。目前需要的时间是12到14周。相比之下,通过FluidFM OMNIUM技术可以挑选单个注射编辑过的单个细胞,并从中产生克隆体——从转染之日起直到克隆体被鉴定出来,不到三周的时间。大大提高了细胞系构建的时间。图4. 多功能单细胞显微操作系统FluidFM OMNIUMFluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统为单细胞基因工程领域带来了全新的突破,可以快速且有效地开发单克隆细胞系。传统的方法适用于很常见的细胞系和基因工程策略,但当处理不常见、罕见的或脆弱的和已知难以转染的原代细胞类型,或者需要复杂的实验设计时(例如CRISPR多基因编辑),传统的方案就非常受限制。在这些特殊情况下,FluidFM OMNIUM技术是少有可用的解决方案。另外,无论您使用原代细胞、干细胞,神经元还是任何其他已知难以转染的细胞类型,FluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统都可以可靠且轻松地递送任何类型的可溶性化合物。图5. 使用FluidFM注射编码GFP的质粒24小时后表达GFP的神经元(由暨南大学闫森提供,中国广州)。图6. 红色荧光显示右旋糖酐注射后在C57BL/6 C57小鼠海马神经元内扩散(由北京大学孙玉杰提供,中国北京)。 【参考文献】[1] Y. Feng, S. Wang, X. Liu, Y. Han, H. Xu, X. Duan, W. Xie, Z. Tian, Z. Yuan, Z. Wan, L. Xu, S. Qin, K.  He, J. Huang. Geometric constraint-triggered collagen expression mediates bacterial-host adhesion. (2023) Nature Communications.[2] W. Chen, O. Guillaume-Gentil, P. Yde Rainer, C. G. Gäbelein, W. Saelens, V. Gardeux, A. Klaeger, R. Dainese, M. Zachara, T. Zambelli, J. A. Vorholt, B. Deplancke. Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells. (2022) Nature.[3] Y. Cui, X. Lyu, L. Ding, L. Ke, D. Yang, M. Pirouz, Y. Qi, J. Ong, G. Gao, P. Du & R.I. Gregory. Global miRNA dosage control of embryonic germ layer specification. (2021) Nature.[4] Y. Guo, F. Mei, Y. Huang, S. Ma, Y. Wei, X. Zhang, M. Xu, Y. He, B.C. Heng, L. Chen & X. Deng. Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis. (2021) Bioactive Materials.[5] O. Guillaume-Gentil, R.V. Grindberg, R. Kooger, L. Dorwling-Carter, V. Martinez, D. Ossola, M. Pilhofer, T. Zambelli & J.A. Vorholt. Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses. (2016) Cell.联系我们:如果您想获取上述文章和FluidFM OMNIUM单细胞显微操作系统相关资料,请通过电话:010-85120280、邮箱:info@qd-china.com或扫描下方二维码获取! 扫描上方二维码,获取您想了解的信息!相关产品1、多功能单细胞显微操作系统- FluidFM OMNIUMhttps://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C301181.htm

应用实例

2024.07.23

低温、磁场与超快!整体方案已到来!

从环境方面来讲,低温、强磁场环境是研究量子现象、超导电性、超流体行为以及凝聚态物理等众多前沿科学领域必不可少的条件,能够让物质展现出常规状态下无法观察到的独特性质,无论对于基础研究还是应用,低温、磁场都是非常重要的实验条件。从时间尺度来讲,自然物质世界的时间尺度跨越极大,范围从1018s的宇宙年龄到10-24s的核子运动特征周期,微观尺度上超快动力学过程的累积与演化决定了物质的宏观特性。随着科学研究的不断深入,对基本物理规律的研究决定了未来最前沿的技术发展。各国的科学家运用低温、强磁场、超快研究手段在二维材料、半导体、金刚石色心、量子信息等领域取得了丰硕的科研成果。然而,低温、强磁场、超快这三种技术都需要花费较大精力去实现,要将这三种实验条件同时实现则更加困难。但值得欣慰的是,这一困难将被解决。Quantum Design中国致力于解决低温、强磁场、超快等领域中繁琐的实验痛点,不断寻求探索前沿的测量技术,已为中国科研用户提供了长达20年优质的产品及服务,成为了全球诸多优质科研仪器厂家在中国的战略合作伙伴。通过整合所销售的多种科研设备,以及与国内多个知名技术团队的合作,Quantum Design中国已经可以为中国科研用户提供多种整体化解决方案。1、突破性的全共线多功能超快光谱仪全共线多功能超快光谱仪-BIGFOOT是源于美国密歇根大学的MONSTR Sense Technologies公司经过多年潜心研制的一款全新超快光谱仪,采用突破性技术,真正实现了一套设备、一束激光、多种功能。全共线多功能超快光谱仪不仅兼具共振和非共振超快光谱探测,还可以兼容瞬态吸收光谱、相干拉曼光谱、多维相干光谱探测。开创性的全共线光路设计(专利认证:No. US 11467031 B2),使其可以与该公司开发的高精度激光扫描显微镜(NESSIE)联用,实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验,系统软件可自动调控参数,光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。目前全共线多功能超快光谱仪已经广泛应用于瞬态吸收光谱TAS、相干拉曼光谱ISRS、多维相干光谱MDCS等多个研究方向。全共线多功能超快光谱仪单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱*1二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究*22、创新的低温强磁场平台Quantum Design公司具有超过40年的优质低温设备生产经验,所生产的低温强磁场设备几乎遍布全球各个知名实验室。新研发的超精准全开放强磁场低温光学系统—OptiCool具有创新的设计方案。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体,可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个顶部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔。底部窗口选件可满足光路平行于磁场的透射方案。高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。该平台一经发布就受到全球科学家的广泛关注,目前该设备已经应用在低温拉曼&荧光、低温MOKE、低温超快泵浦测量、低温近场光学等多个领域。OptiCool时间分辨的MOKE测量光路示意图*33、多样化的低温平台Montana Instruments超精细多功能无液氦低温光学系统——CryoAdvanceTM该系统是采用新的性能标准和架构而生产的新一代标准化产品,可使用通用型的光学桌面进行固定,使用方便。采用减震技术和特殊温度稳定技术,在不牺牲任何便捷性的同时,为实验提供的温度稳定性和超低振动环境。如今CryoAdvance系列产品具有多种型号、配置、选件与配件可选,能够满足每个研究人员的特殊需求。超精细多功能无液氦低温光学系统超级振动稳定性:样品台振动的峰-峰值优异的温度性能:最低温度3.2K,Cool down时间<2.5小时。光学窗口:5个光学窗口,顶部1个,侧面4个,特殊窗口可定制。电学通道:20条集成直流通道同位素碳化硅中单个核自旋的纠缠和控制*4Janis低温恒温器系列Quantum Design 的合作伙伴Lake Shore Cryotronics, Inc.在收购低温设备制造领域的领先企业Janis后可以提供更多种类的低温恒温器,以满足客户的各种低温实验需求。根据制冷方式的不同可以分为消耗制冷剂(液氦或液氮)型低温恒温器及无液氦闭循环制冷低温恒温器,最低温度至1.5 K,最高温度可至800 K,大范围的样品温度能适用于各种科研实验。根据不同需求,可以选择样品处于真空环境或交换气体环境中。 该系列恒温器以其超高的性价比,丰富的型号,已经广泛应用于全球各类型的实验室中。Janis低温恒温器系列 4、整体化的解决方案针对不同领域科研用户的具体需求,为了避免用户将大量精力花费在实验装置搭建上,整体化的实验解决方案显得尤为重要。Quantum Design中国多年来始终致力于整合优势资源为用户解决科研难题。近期针对用户在实验方面遇到的实际困难,Quantum Design中国联合多领域科学技术人员将全共线多功能超快光谱仪与超精准全开放强磁场低温光学系统以及多种低温恒温器相结合,提出了整体化的低温强磁场超快光学测量方案。该整体化测量方案的提出正式将设备供应商从提供不同厂家生产的单一实验装置,向结合全球优质科研仪器为用户提供整体化解决方案的转变。目前Quantum Design中国已经可以向国内用户提供的实验解决方案有,低温强磁场拉曼&荧光、低温强磁场MOKE&RMCD、低温强磁场二次谐波。此次推出的多功能低温强磁场超快光学测量方案为低温光学测量补上了重要一环。Quantum Design中国以遍布全球的优秀设备制造商为基础,与多个科研领域的科研技术人员密切合作,整合多方面的优质资源,全力打造的多功能低温强磁场超快光学测量系统必能在低温光学领域做出卓越的贡献,帮助中国科学家再攀高峰。超精准全开放强磁场低温光学系统部分用户发表文章1. Dapolito, M. et al., Infrared nano-imaging of Dirac magnetoexcitons in graphene. Nature Nanotechnology (2023).2. R. Xiong et al., Correlated Insulator of Excitons in WSe2/WS2 Moiré Superlattices. Science 380, 860 (2023).3. S. Xu et al., Magnetoelectric Coupling in Multiferroics Probed by Optical Second Harmonic Generation. Nat Commun 14, (2023).4. J.-X. Qiu et al., Axion Optical Induction of Antiferromagnetic Order. Nat. Mater. (2023).5. Y.-F. Zhao et al., Creation of Chiral Interface Channels for Quantized Transport in Magnetic Topological Insulator Multilayer Heterostructures. Nat Commun 14, (2023).6. J. Nelson et al., Layer-Dependent Optically Induced Spin Polarization in InSe. Phys. Rev. B 107, (2023).7. H. Padmanabhan et al., Large Exchange Coupling Between Localized Spins and Topological Bands in MnBi2Te4. Advanced Materials 34, 2202841 (2022).8. M. H. Naik et al., Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals Superlattices. Nature. 609 (2022), pp. 52–57.9. Z. Zhang et al., Correlated interlayer exciton insulator in heterostructures of monolayer WSe2 and moiré WS2/WSe2. Nat. Phys. (2022).10. G. Mayonado, et al., High-Symmetry Anthradithiophene Molecular Packing Motifs Promote Thermally Activated Singlet Fission. J. Phys. Chem. C. 126 (2022), pp. 4433–4445.11. J. Cenker et al., Reversible strain-induced magnetic phase transition in a van der Waals magnet. Nat. Nanotechnolgy 17 (2022), pp. 256–261.12. H. Padmanabhan, et al., Interlayer magnetophononic coupling in MnBi2Te4. Nat Commun. 13 (2022).13. T. Song et al., Spin photovoltaic effect in magnetic van der Waals heterostructures. Sci. Adv. 7 (2021).14. Y. Jia et al., Evidence for a monolayer excitonic insulator. Nat. Phys. 18 (2021), pp. 87–93.15. D. J. Lovinger et al., Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferrimagnetic insulator GdTiO3. Phys. Rev. B. 102 (2020). 全共线多功能超快光谱仪部分用户发表文章1. T. L. Purz et al., Coherent exciton-exciton interactions and exciton dynamics in a MoSe2/WSe2 heterostructure. Physical Review B 104,  (2021).2. E. W. Martin et al., Encapsulation Narrows and Preserves the Excitonic Homogeneous Linewidth of Exfoliated Monolayer MoSe2. Physical Review Applied 14,  (2020).3. K. M. Bates et al., Using silicon-vacancy centers in diamond to probe the full strain tensor. Journal of Applied Physics 130, 024301 (2021).4. C. L. Smallwood et al., Hidden Silicon-Vacancy Centers in Diamond. Phys Rev Lett 126, 213601 (2021).5. E. W. Martin, S. T. Cundiff, Inducing coherent quantum dot interactions. Physical Review B 97,  (2018).6. T. M. Autry et al., Excitation Ladder of Cavity Polaritons. Phys Rev Lett 125, 067403 (2020).7. T. L. Purz et al., Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides. J Chem Phys 156, 214704 (2022).8. T. L. Purz, B. T. Hipsley, E. W. Martin, R. Ulbricht, S. T. Cundiff, Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).【参考文献】*1. Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)*2. Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)*3. D. J. Lovinger et al., Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferrimagnetic insulator GdTiO3. Phys. Rev. B. 102 (2020)*4. Alexandre Bourassa et al, Entanglement and control of single nuclear spins in isotopically engineered silicon carbide, Nature Materials 19, 1319–1325(2020)

参数原理

2024.07.19

自旋极化子直接观测!无液氦磁体恒温器助力一篇Nature Physics

文章名称:Observation of spin polarons in a frustrated moiré Hubbard system期刊:Nature Physics文章链接:https://www.nature.com/articles/s41567-024-02434-y 研究动态电子的动能在磁性中起着关键的作用。虚拟电子跳变促进了绝缘体中的反铁磁性,而真正的跳变过程通常有利于铁磁性。然而,在动力学受挫系统中,如空穴掺杂三角晶格莫特绝缘子,真正的跳变反而被证明有利于反铁磁性。动力学挫折也被预测会诱发一种新的准粒子,一种掺杂空穴的束缚态的状态被称为自旋极化子,是一种不寻常的金属态。针对此问题,美康奈尔大学的Kin Fai Mak教授团队利用低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100报道了三角形晶格MoTe2/WSe2双层中自旋极化子的直接观测。相关研究内容以《Observation of spin polarons in a frustrated moiré Hubbard system》为题,在国际SCI期刊《Nature Physics》上发表。文中使用的低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100(图1)是由德国attocube公司研发的一款干式闭循环低温强磁场恒温器。系统可提供1.8K到室温的变温环境,具有极低的震动噪音,已在国内外课题组广泛应用于量子通信、量子点发光、半导体材料、二维材料等研究领域。针对典型实验需求,该产品设计了几种标准显微镜方案方便用户进行拉曼、荧光等常见的测量手段对材料进行光-电-磁物理性质的变温与变磁场环境测量。图1. 低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100- 可以选配低温拉曼显微镜,低温AFM,低温双轴旋转台等配置。 研究进展该课题组选择AB堆叠的MoTe2/WSe2双层材料,其中摩尔周期约为5 nm(见图2)。科学家使用双门控器件结构(如图2c所示)来控制载流子密度ν和跨莫尔双分子层的垂直电场E,E > 0可以打开半导体-金属触点。早期的研究表明,只要低于0.6Vnm−1,两层的最高摩尔价带就能很好地分离,实现单带哈伯德模型图。实验中重点关注了E=0.5Vnm−1,在这个区域的其他电场中也观察到类似的结果。图2d,e分别显示了莫尔双分子层的反射率对比度(RC)和MCD光谱的填充依赖关系。在1.1-1.2eV的能量范围内,可以识别出MoTe2中层内摩尔激子对应的三个共振。图2:实验体系构建。a在完全自旋极化背景下(蓝色点表示自旋排列)的空穴(白点)的动力学挫折。b自旋极化子的传播(掺杂空穴的束缚态和自旋的翻转,用虚线椭圆表示)没有被阻止。c为带有石墨/h-BN栅的双门控ab堆叠MoTe2/WSe2双层示意图。d,e为磁场为0.6 T时的光学反射率对比RC (d)和磁圆二色MCD (e)随着填充因子ν变化的光谱数据。图3a显示了在1.6 K下,具有代表性填充因子的样品MCD信号的磁场依赖性结果。电子掺杂的莫特绝缘子(ν = 1.1)的行为类似于莫特绝缘子(ν = 1),MCD随场的增加而不断增加,直到在2T左右达到完全饱和。相比之下,对于空穴掺杂(ν 图3:中间磁化平台。a,b: 样品MCD与MCD倒数信号在有代表性的填充因素下的磁场依赖性。在2T和4T之间,填充因子在0.8和1之间观察到中间MCD平台。ν=的0.91和0.89为两个例子。中间的MCD平台在MCD导数中表现为一个局部最小值。虚线表示平台的两端,饱和场Bs和超磁过渡场Bm 。该实验发现在低温下2到4T的场中存在一个磁化平台,空穴掺杂到x≈0.2。这里观察到的平台与磁绝缘体中玻色子粒子结晶引起的平台不同,其中磁化平台只能取饱和磁化强度的相应分数值。这里,我们考虑带有流动载流子的掺杂莫特绝缘子;磁化平台只依赖于掺杂密度,可以取饱和磁化的任何连续分数。以上观测结果与预测的自旋极化子相完全一致,它由一个孔与一个自旋翻转完全结合,具有相同的空穴和自旋翻转密度。图4 动力学磁性和动力学挫折。a, b,ν=0.91(a)和ν = 1.00的MCD的磁场依赖性。c,在两个具有代表性的填充因子下的温度依赖性,反MCD的斜率遵循居里-韦斯定律,χ−1∝T−θ(实线),其中θ是提取的居里-韦斯温度。d,填充因子依赖的θ。该团队所有的光学测量均使用低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100。通过将样品的反射光谱与在重掺杂器件上测量的参考光谱进行比较,得到了反射对比谱。MCD光谱定义为(R+−R-)/(R++R−),其中R+和R−表示左右圆偏振光的反射强度。文章中的研究结果将使探索自旋极化子赝隙金属、自旋极化子配对和三角形晶格莫尔材料中的其他新现象成为可能。attocube低震动无液氦磁体与恒温器低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100 已经在北京大学,半导体所,清华大学,南京大学,复旦大学等单位顺利运行,持续助力各个课题组的科研工作。图5为常见的的低温强磁场拉曼显微镜,该系统集成成熟拉曼显微镜,配置attocube特有的低温消色差物镜以及纳米精度位移台,可以实现对常见二维材料,量子点,纳米线等微纳尺度材料的低温拉曼,荧光光谱,光电流等光电磁学性质测量。今年三月份,德国attocube公司推出了用于超灵敏SPM测量的全新超低振动低温恒温器attoDRY2200。该系统已经在英国,德国,中国等国家进行安装与运行,助力全球用户进行NV色心成像研究。图5:常见配置-低温强磁场拉曼显微镜。 attoDRY2100主要技术特点:☛ 超低振动、基于脉冲管的闭环低温恒温器,专为扫描探针显微镜应用而设计☛ 磁场范围:0~9T ( 可选12T,9T-3T,9T-1T-1T矢量磁体等)☛ 宽温度范围:1.8 K~300 K☛ 通过 eNSPIRE 电子设备进行自动化控制,实时绘图,多功能接口☛ 可选显微镜:AFM/CFM(NV色心研究),AFM(接触式与非接触式), CFM☛ 样品定位范围:5×5×4.8 mm3☛ 扫描范围: 50 μm ×50 μm@300 K, 30 μm ×30 μm@4 K   ☛ 商业化探针☛ 可集成升级 MFM,PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能☛ 全新升级款:用于超灵敏SPM测量的超低振动低温恒温器attoDRY2200图6:用于超灵敏 SPM 测量的超低振动低温恒温器attoDRY2200低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2100 部分发表文献:Kin Fai Mak, et al. Observation of spin polarons in a frustrated moiré Hubbard system. Nature Physics  20,  783–787 (2024)Kin Fai Mak, et al. Optical readout of the chemical potential of two-dimensional electrons. Nature Photonics 18,  344–349 (2024)Kin Fai Mak, et al. Valley-Coherent Quantum Anomalous Hall State in AB-Stacked MoTe2/WSe2 Bilayers. Phys. Rev. X 14, 011004 2024Kin Fai Mak, et al. Realization of the Haldane Chern insulator in a moiré lattice. Nature Physics 20, 275–280 (2024)Feng JIN, et al.π Phase Interlayer Shift and Stacking Fault in the Kagome Superconductor CsV3Sb5. Phys. Rev. Lett. 132, 066501, 2024Yang XU,  et al. Observation of Rydberg moiré excitons. Science 380, 1367–1372 (2023).Yu YE, et al. Magnetically-dressed CrSBr exciton-polaritons in ultrastrong coupling regime. Nature Communications  14: 5966 (2023)Xiaodong XU, et al. Signatures of fractional quantum anomalous Hall states in twisted MoTe2, Nature 622, 63–68 (2023)Xiaodong XU, et al. Programming correlated magnetic states with gate-controlled moiré geometry, Science 381, 325–330 (2023)Xiaodong XU, et al. Observation of fractionally quantized anomalous Hall effect, Nature 622, 74-79 (2023) 低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY 部分国内用户单位:相关产品1、低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY2、低温强磁场拉曼显微镜-cryoRaman

应用实例

2024.07.19

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