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    由华南理工大学 张广照教授和中国科学技术大学刘光明教授合著的“石英晶体微天平-原理与应用”一书,近日由科学出版社出版。该书从石英晶体微天平的原理入手,深入浅出,详细介绍了使用石英晶体微天平在界面接枝高分子构象行为、高分子表面接枝动力学、聚电解质多层膜、磷脂膜、抗蛋白吸附以及纳米气泡表面清洁技术中的应用。本书在介绍石英晶体微天平基本原理的基础上,重点向读者展示了如何利用石英晶体微天平作为一项表征技术去研究界面上的一些重要科学成果。为了便于回答有关疑问,本书的应用例子均选自作者实验室的研究成果。
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    2021年,《高分子学报》邀请到国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后,也将上线同名专题并转载专题文章,帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此,向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。高分子表征技术专题前言孔子曰:“工欲善其事,必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作,掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中,都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导!随着科学技术的高速发展,传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前,中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位,但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此,《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授,组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述,邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面,旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持,借此机会特表感谢!从2021年第3期开始,以上文章将陆续在《高分子学报》发表,并在网站上发布虚拟专辑,以方便大家浏览阅读。期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石,支撑年轻高分子学者的茁壮成长!也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来。高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步,为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际,让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意! 原文链接:http://www.gfzxb.org/article/doi/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20248《高分子学报》高分子表征技术专题链接:http://www.gfzxb.org/article/doi/10.11777/j.issn1000-3304 石英晶体微天平在高分子研究中的应用袁海洋 1 ,马春风 2 ,刘光明 1 , 张广照 2 , , 1.中国科学技术大学化学物理系 合肥微尺度物质科学国家研究中心 安徽省教育厅表界面化学与能源催化重点实验室 合肥 2300262.华南理工大学材料科学与工程学院 广州 510640作者简介: 刘光明,男,1979年生. 2002年于安徽师范大学获得学士学位,2007年于中国科学技术大学获得博士学位. 2005~2006年,香港科技大学,研究助理;2008~2010年,澳大利亚国立大学,博士后;2010~2011年,中国科学技术大学,特任副教授;2011~2016年,中国科学技术大学,副教授;2016年至今,中国科学技术大学,教授. 获得2011年度中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)(二等奖),2013年入选中国科学院青年创新促进会,并于2017年入选为中国科学院青年创新促进会优秀会员. 近年来的研究兴趣主要集中于高分子的离子效应方面 张广照,男,1966年生. 华南理工大学高分子科学与工程系教授. 1987年本科毕业于四川大学高分子材料系,1998年在复旦大学获博士学位. 先后在香港中文大学(1999~2001年)和美国麻省大学(2001~2002年)从事博士后研究. 2002~2010年任中国科学技术大学教授,2010至今在华南理工大学工作. 曾获国家杰出青年基金获得者(2007年),先后担任科技部重大研究计划项目首席科学家(2012年),国际海洋材料保护研究常设委员会(COIPM)委员(2017年),中国材料研究学会高分子材料与工程分会副主任,广东省化学会高分子化学专业委员会主任,《Macromolecules》(2012~2014年)、《ACS Macro Letters》(2012~2014年)、《Macromolecular Chemistry and Physics》、《Chinese Joural of Polymer Science》、《高分子材料科学与工程》编委或顾问编委. 研究方向为高分子溶液与界面物理化学,在大分子构象与相互作用、高分子表征方法学、杂化共聚反应、海洋防污材料方面做出了原创性工作 通讯作者: 刘光明, E-mail: gml@ustc.edu.cn 张广照, E-mail: msgzzhang@scut.edu.cn 摘要: 石英晶体微天平(QCM)作为一种强有力的表征工具已被广泛应用于高分子研究之中. 本文中,作者介绍了QCM的发展简史、基本原理以及实验样品制备方法. 在此基础上,介绍了如何基于带有耗散测量功能的石英晶体微天平(QCM-D)及相关联用技术研究界面接枝高分子构象行为、高分子的离子效应以及高分子海洋防污材料,展示了QCM-D技术在高分子研究中的广阔应用前景. QCM-D可同时检测界面高分子薄膜的质量变化和刚性变化,从而反映其结构变化. 与光谱型椭偏仪联用后,还可同步获取界面高分子薄膜的厚度变化等信息,可以有效解决相关高分子研究中的问题. 希望本文能够对如何利用QCM-D技术开展高分子研究起到一定的启示作用,使这一表征技术能够为高分子研究解决更多问题.关键词: 石英晶体微天平 / 高分子刷 / 聚电解质 / 离子效应 / 海洋防污材料 目录1. 发展简史2. 石英晶体微天平基本原理3. 石英晶体微天平实验样品制备3.1 在振子表面制备化学接枝高分子刷3.2 在振子表面制备物理涂覆高分子膜4. 石英晶体微天平在高分子研究中的应用4.1 界面接枝高分子构象行为4.2 高分子的离子效应4.2.1 高分子的离子特异性效应4.2.2 高分子的离子氢键效应4.2.3 高分子的离子亲/疏水效应4.3 高分子海洋防污材料5. 结语参考文献1. 发展简史1880年,Jacques Curie和Pierre Curie发现Rochelle盐晶体具有压电效应[1 ]. 1921年,Cady利用X切型石英晶体制造出世界上第一个石英晶体振荡器[2 ]. 但是,由于X切型石英晶体受温度影响太大,该切型石英晶体并未被广泛应用. 直到1934年,第一个AT切型石英晶体振荡器被制造出来[3 ],由于其在室温附近几乎不受温度影响,因而得到广泛应用. 1959年,Sauerbrey建立了有关石英晶体表面质量变化和频率变化的定量关系,即著名的Sauerbrey方程[4 ],该方程的建立为石英晶体微天平(QCM)技术的推广与应用奠定了坚实基础. 20世纪六七十年代QCM技术主要被应用于检测空气或真空中薄膜的厚度[5 ]. 1982年,Nomura和Okuhara实现了在液相中石英晶体振子的稳定振动,从而开辟了QCM技术在液相环境中的应用[6 ]. 1995年,Kasemo等开发了具有耗散因子测量功能的石英晶体微天平技术(QCM-D)[7 ],实现了对石英晶体振子表面薄膜的质量变化和结构变化进行同时监测. 近年来,随着科学技术的发展,出现了QCM-D与其他表征技术的联用. 如QCM-D与光谱型椭偏仪联用技术(QCM-D/SE)[8 ]、QCM-D与电化学联用技术[9 ]等,这些联用技术无疑极大地拓展了QCM-D的应用范围,丰富了表征过程中的信息获取量,加深了对相关科学问题的理解. 毋庸置疑,在过去的60年中,QCM技术已取得了长足进步,广泛应用于包括高分子表征在内的不同领域之中[10 ~14 ],为相关领域的发展作出了重要贡献.2. 石英晶体微天平基本原理对于石英晶体而言,其切形决定了石英晶体振子的振动模式. QCM所使用的AT切石英振子的法线方向与石英晶体z轴的夹角大约为55°[15 ],其振动是由绕z轴的切应力所产生的绕z轴的切应变激励而成的,为厚度剪切模式,即质点在x方向振动,波沿着y方向传播,该剪切波为横波(图1 )[15 ~17 ].图 1Figure 1. Schematic illustration of a quartz resonator working at the thickness-shear-mode, where the shear wave (red curve) oscillates in the horizontal (x) direction as indicated by the two blue double-sided arrows but propagates in the vertical (y) direction as indicated by the light blue double-sided arrows. The two gold lines represent the two electrodes covered on the two sides of the quartz crystal plate, and the dashed line represents the center line of the quartz crystal plate at the y direction. (Adapted with permission from Ref.[16 ] Copyright (2000) John Wiley & Sons, Inc).当石英振子表面薄膜厚度远小于石英振子厚度时,Sauerbrey建立了AT切石英压电振子在厚度方向上传播的剪切波频率变化(Δf)与石英压电振子表面均匀刚性薄膜单位面积质量变化(Δmf)间的关系,称为Sauerbrey方程[4 ]:其中,ρq为石英晶体的密度,hq为石英振子的厚度,f0为基频,n为泛频数,C = ρqhq/(nf0). Sauerbrey方程为QCM技术的应用奠定了基础. 值得指出的是,此方程一般情况下仅适用于真空或空气中的相关测量.当黏弹性薄膜吸附于石英振子表面时,振子的振动受到其表面吸附层的阻尼作用,因此需要定义一个参数耗散因子(D)来表征石英振子表面薄膜的刚性:其中,Q为品质因数,Es表示储存的能量,Ed表示每周期中消耗的能量. 较小的D值反映振子表面薄膜刚性较大,反之,较大的D值表明振子表面薄膜刚性较小.当QCM用于液相中的相关测量时,Kanazawa和Gordon于1985年建立了石英压电振子频率变化和牛顿流体性质间的关系,即Kanazawa-Gordon方程[18 ]:其中ηl代表液相黏度,ρl为液相密度. 1996年,Rodahl等建立了有关耗散因子变化与牛顿流体性质间关系的方程[19 ]:在液相中,石英振子表面黏弹性薄膜的复数剪切模量(G)可表示为[20 ]:G′代表薄膜的储存模量,G″代表薄膜的耗散模量,μf代表薄膜的弹性模量,ηf代表薄膜的剪切黏度,τf代表薄膜的特征驰豫时间. 因此,石英压电振子的频率变化和耗散因子变化可表示为[20 ]:其中ρf代表薄膜密度,hf代表薄膜厚度.石英压电振子的频率与耗散因子可以通过阻抗谱方法加以测量[16 ],也可以通过拟合振幅衰减曲线获得[7 ]. 以后者为例,当继电器断开后,由交变电压产生的驱动力会突然消失,石英压电振子的振幅在阻尼作用下会按照下面的方式逐渐衰减[21 ].其中t为时间,A(t)为t时刻的振幅,A0为t=0时的振幅,τ为衰减时间常数,φ为相位,C为常数. 注意此时输出频率(f)并非为石英振子的谐振频率,而是f0和参照频率(fr)之差[21 ]. 通过对石英压电振子振幅衰减曲线的拟合,可以得到f 和τ.耗散因子可以通过如下公式求得[7 ]:3. 石英晶体微天平实验样品制备在QCM-D表征高分子的研究过程中,需要在石英振子表面制备高分子膜,所制备高分子膜的质量对相关实验测量有重要影响. 下面以在石英振子表面制备化学接枝高分子刷和物理涂覆高分子膜为例,介绍相关高分子膜的制备:3.1 在振子表面制备化学接枝高分子刷高分子刷可以通过“grafting to”或“grafting from”方法接枝于石英振子表面. 一般情况下,前者的接枝密度较低,而后者的接枝密度相对较高. 对于金涂层的石英振子而言,巯基和金表面可以生成硫金键,在基于“grafting to”技术制备高分子刷时,可以将含有巯基末端的高分子溶液添加至自制的QCM反应器中. 在该自制的反应器中,石英振子正面接触溶液,利用橡胶圈对石英振子的背面加以密封. 在接枝反应充分完成后,取出振子,利用大量溶剂冲洗振子表面,随后使用氮气吹干振子,即可完成相关高分子刷的制备. 此外,也可以在QCM检测模块中完成利用“grafting to”策略制备高分子刷,此时可实时监测高分子接枝过程中的频率以及耗散因子变化[22 ,23 ].在利用“grafting from”策略在振子表面制备高分子刷时,可采用活性自由基聚合等方法加以实现. 以表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)制备高分子刷为例,首先利用自制的反应器将引发剂接枝于振子表面,然后将振子放置于相应的包括单体的溶液中,并通过SI-ATRP方法在振子表面引发单体聚合,制备高分子刷. 在采用SI-ATRP方法在振子表面制备高分子刷的过程中,除去溶液中溶解的氧气这一步骤非常关键,需要加以特别注意,否则可能会导致制备高分子刷失败. 在反应结束后,需要采取相应的程序进一步纯化振子表面制备的高分子刷. 类似于“grafting to”策略,利用“grafting from”策略在振子表面制备高分子刷也可以在QCM检测模块中完成[24 ~26 ].3.2 在振子表面制备物理涂覆高分子膜以旋涂法在振子表面制备高分子膜过程中,首先将振子放置于旋涂仪上,抽真空使振子固定,将高分子溶液滴在振子表面后,启动旋涂仪,高分子溶液将沿着振子的径向铺展开来. 伴随溶剂的挥发,可在振子表面制备一层物理涂覆的高分子薄膜[27 ,28 ]. 在利用旋涂法制备高分子膜时,溶剂的选择、高分子溶液的浓度以及环境的湿度等都会对振子表面的成膜情况产生影响,需要加以注意.4. 石英晶体微天平在高分子研究中的应用QCM在高分子薄膜研究中得到了广泛应用,已有一些国内外学者对相关方面的研究进展进行了总结. 例如,Du等总结了QCM在聚合物水凝胶薄膜等研究中的应用[29 ];He等总结了QCM在表面引发聚合反应动力学等研究方面的进展[30 ];Sun等总结了QCM在生物医用高分子材料中的应用[31 ];Marx总结了QCM在生物高分子薄膜等研究方面的进展[32 ]. 另一方面,在高分子研究中,QCM-D的测量结果不但与其振子表面的高分子薄膜密切相关,也与QCM-D检测模块中高分子溶液的非牛顿流体行为有关,例如,Munro和Frank研究了聚丙烯酰胺分子量及溶液浓度对其在QCM-D振子表面吸附的影响[33 ];为了阐明大分子溶液非牛顿流体行为对QCM-D振子表面与大分子间相互作用的影响,Choi等研究了QCM-D特征参数S2对聚乙二醇溶液浓度的依赖性[34 ];更多相关方面的研究可参阅有关文献,在此不作详细讨论. 本文将以作者的相关高分子研究工作为例,介绍QCM-D在界面接枝高分子构象行为、高分子的离子效应以及高分子海洋防污材料研究中的应用,进一步展示QCM-D在高分子研究中的广阔应用前景.4.1 界面接枝高分子构象行为众所周知,界面接枝高分子的构象行为对界面性质至关重要[35 ]. 然而,对界面接枝高分子的构象行为进行实时原位表征一直面临许多挑战. 研究界面接枝高分子的构象行为,首先需要理解高分子在界面接枝过程中的构象变化. 在低接枝密度下,由于链间距离大于链本身的尺寸,链间不发生交叠,此时,根据高分子链节与界面间相互作用的强弱,高分子会形成“煎饼”状构象(pancake)或“蘑菇”状构象(mushroom)[36 ]. 具体而言,如果高分子链节与固体表面间相互作用强时,接枝高分子会形成“煎饼”状构象;若高分子链节与固体表面间无明显相互作用时,接枝高分子则形成“蘑菇”状构象[36 ]. 随着接枝密度增加,当接枝高分子链间距离小于其本身尺寸时,由于链间排斥作用,接枝高分子链会形成“刷”(brush)状构象[36 ]. 因此,随着接枝密度增加,接枝高分子将展现出pancake-to-brush或mushroom-to-brush转变. 利用QCM-D研究相关高分子接枝过程中的构象变化,对于理解高分子刷的形成机理十分重要.图2(a) 为巯基末端聚(N-异丙基丙烯酰胺) (HS-PNIPAM)在金涂层石英振子表面接枝所引起的频率变化情况[23 ]. 很明显,接枝过程经历了3个不同的动力学阶段. 在区域Ι阶段,Δf 快速下降,表明HS-PNIPAM链快速接枝到振子表面. 在区域ΙΙ阶段,Δf 缓慢下降,说明已接枝高分子链阻碍HS-PNIPAM链的进一步接枝,因而接枝速率变慢. 在区域ΙΙΙ阶段,Δf 再次出现相对快速的下降,表明已接枝的HS-PNIPAM链进行构象调整,从而使得后续的HS-PNIPAM链能够继续进行接枝反应. 对于HS-PNIPAM接枝过程中的耗散因子变化情况而言(图2(b) )[23 ],在区域Ι阶段,ΔD快速上升;在区域ΙΙ阶段,ΔD缓慢增加;在区域ΙΙΙ阶段,ΔD相对快速增加. 显然,ΔD与Δf 变化的快慢趋势相一致,反映类似的HS-PNIPAM链在振子表面的接枝过程.图 2Figure 2. (a) Frequency shift (Δf) and (b) dissipation shift (ΔD) of the gold-coated quartz resonator immersed in a HS-PNIPAM solution as a function of time (c) ΔD versus −Δf relation for the grafting of HS-PNIPAM to the surface of the gold-coated quartz resonator (Adapted with permission from Ref.[23 ] Copyright (2005) American Chemical Society) (d) Schematic illustration of the pancake-to-brush transition for the grafting of HS-PNIPAM to the surface of the gold-coated quartz resonator (Adapted with permission from Ref.[37 ] Copyright (2015) Science Press).然而,HS-PNIPAM链在振子表面接枝过程中Δf 与ΔD间的关系只包含2个不同的过程(图2(c) )[23 ]. 在区域Ι和ΙΙ阶段,随着−Δf 的增加,ΔD缓慢增加,−Δf与ΔD间关系相似,表明在这两个阶段中接枝HS-PNIPAM链的构象接近,即,由于HS-PNIPAM链节与金表面间有较强的吸引作用,HS-PNIPAM链在区域I阶段形成“煎饼”状构象;随着接枝密度增加,其在区域II阶段转变成“蘑菇”状构象. 在区域ΙΙΙ阶段,ΔD随着−Δf 的增加快速增加,说明接枝HS-PNIPAM链变得越来越伸展,即形成了高分子刷构象. 图2(d) 展示了从区域I到区域III阶段,接枝HS-PNIPAM链的构象转变过程[37 ]. 同样,如果高分子链节与固体表面间无明显吸引作用时,随着接枝密度的增加,接枝高分子链将展现从无规“蘑菇”状构象到有序“蘑菇”状构象,再到“刷”状构象的转变[22 ].另一方面,PNIPAM为典型的热敏型高分子,其在水中具有最低临界溶解温度(LCST,约为32 °C). 在温度低于LCST时,溶液中自由的PNIPAM链呈无规线团状(coil),但当温度高于LCST时,PNIPAM链塌缩成小球状(globule),且coil到globule转变是不连续的. 与溶液中自由的PNIPAM链相比,由于空间受限效应,界面接枝PNIPAM链将展现出不同的热敏性构象行为. Zhang和Liu利用QCM-D研究了界面接枝PNIPAM随温度的变化情况[38 ,39 ]. 如上所述,PNIPAM链可以通过“grafting to”或“grafting from”策略接枝到振子表面,前者可以形成接枝密度较低的“蘑菇”状构象,而后者则可以形成接枝密度较高的“刷”状构象.图3(a) 为利用“grafting to”策略将PNIPAM链接枝到振子表面形成“蘑菇”状构象后,频率随温度的变化情况[38 ]. 在加热过程中,−Δf 随着温度增加逐渐降低,表明接枝PNIPAM链发生了去水化. 在降温过程中,−Δf 随着温度降低逐渐增加,表明接枝PNIPAM链的水化程度再次增加. 最终,−Δf 能够回到原点,说明降低温度可以使得接枝PNIPAM链从高温时的弱水化状态回到低温时的强水化状态. 图3(b) 为振子表面接枝PNIPAM链形成“蘑菇”状构象后,耗散因子随温度的变化情况[38 ]. 在升温过程中,ΔD随着温度增加而减小,表明升温导致接枝PNIPAM塌缩成更加致密刚性的薄膜. 在降温过程中,ΔD随着温度降低而增大,表明降温使得塌缩的PNIPAM逐渐溶胀成更加蓬松柔性的薄膜. 另一方面,在图3(c) 中,Δf与ΔD成线性关系,表明随着温度变化,接枝PNIPAM链的伸展/塌缩与其水化/去水化间的协同性强[40 ].图 3Figure 3. Temperature dependence of the shifts in frequency (Δf) (a) and dissipation (ΔD) (b) of the PNIPAM mushroom. (Reprinted with permission from Ref.[38 ] Copyright (2004) American Chemical Society) (c) ΔD versus −Δf relation of the PNIPAM mushroom (Reprinted with permission from Ref.[40 ] Copyright (2009) John Wiley & Sons, Inc.) Temperature dependence of the shifts in frequency (Δf) (d) and dissipation (ΔD) (e) of the PNIPAM brush (f) ΔD versus −Δf relation of the PNIPAM brush (Reprinted with permission from Ref.[39 ] Copyright (2005) American Chemical Society).利用“grafting from”策略将PNIPAM链接枝到振子表面形成“刷”状构象后,其频率和耗散因子随温度的变化情况示于图3(d) ~ 3(f) 中[39 ]. 在图3(d) 中,−Δf 随着温度增加而降低,表明PNIPAM刷在升温过程中发生了去水化;−Δf 随着温度降低而增加,表明PNIPAM刷的水化程度在降温过程中再次增加. 在图3(e) 中,ΔD随着升温而减小,表明加热使得PNIPAM刷塌缩成更加致密刚性的结构;在降温过程中,ΔD逐渐增加,表明降温使得塌缩的PNIPAM刷溶胀为更加蓬松柔性的结构. 与图3(b) 不同的是,在图3(e) 中,降温过程中的ΔD比升温过程中同一温度下的值要大,这是降温过程中在PNIPAM刷外围形成“尾”(tail)状结构造成的[39 ]. 另外,在图3(f) 中,Δf与ΔD的关系也与图3(c) 中的不同,PNIPAM刷在升温过程中展现出3个过程,从A到B,ΔD随着−Δf 的减小而降低,表明在此过程中PNIPAM刷的塌缩和去水化协同性较强;从B到C,ΔD随着−Δf 的减小而轻微地降低,表明在此过程中立体位阻效应使得PNIPAM刷在去水化的同时只有轻微塌缩发生,即PNIPAM刷的塌缩和去水化协同性较差;从C到D,ΔD随着−Δf 的减小而再次降低,表明在此过程中PNIPAM刷克服立体位阻,在去水化的同时伴随进一步塌缩. 在降温过程中,可以观察到2个过程,从D到E,ΔD随着−Δf的增加而显著增大,表明PNIPAM刷开始溶胀时在其外围形成了蓬松的“尾”状构象;从E到F,ΔD随着−Δf的增加而逐渐增大,表明降温导致PNIPAM刷的进一步水化和溶胀. 此外,QCM-D还可应用于表征界面接枝带电高分子的响应性构象行为,如pH响应性[41 ]、盐浓度响应性[42 ]等.4.2 高分子的离子效应高分子的离子效应是理解高分子物理化学基本原理的重要基础,并在生物、环境以及能源等领域中扮演着重要角色. 然而,经典德拜-休克尔理论中所运用的一些假设,例如,仅考虑离子的静电相互作用,忽略离子-溶剂间相互作用,以及认为正负离子间的静电吸引能小于其热运动能量等,使得该理论难以全面正确理解高分子体系中除离子强度效应以外的其他离子效应. 相比于一些传统的研究高分子溶液的表征技术(如激光光散射等),利用QCM-D研究界面高分子体系中的离子效应,可以有效避免如带电高分子相分离等不利因素,从而可以更加全面清晰地解析高分子的离子效应. 此外,将QCM-D与其他界面表征技术联用,可以从不同角度表征高分子的离子效应,加深对相关离子效应作用机理的理解. 在本节中,我们将以离子特异性效应、离子氢键效应以及离子亲/疏水效应为例,介绍如何基于QCM-D/SE联用技术研究高分子的离子效应.4.2.1 高分子的离子特异性效应由于离子普遍存在于不同体系之中,自1888年捷克科学家Hofmeister首次发现离子特异性效应以来[43 ],其已引起了包括高分子在内的不同领域科学家的广泛兴趣[44 ~50 ]. 为了阐明离子特异性效应的相关机理,Collins基于离子水化程度不同,提出了经验性的离子水化匹配模型,即阴阳离子水化程度相近时可以形成紧密离子对,反之,则难以形成紧密离子对[51 ]. 相对于离子水化匹配模型主要用于理解水溶液中带电体系的离子特异性效应,Ninham等提出的离子色散力理论则可以用于理解几乎所有体系的离子特异性效应,即离子尺寸不同,极化能力各异,导致特异性的离子色散相互作用[52 ].对于高分子体系而言,阐明离子特异性作用机理,是理解高分子体系离子特异性效应的关键所在. Kou等以阳离子型聚(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)(PMETAC)刷为模型体系,利用QCM-D/SE联用技术研究了强聚电解质刷的离子特异性效应(图4 )[53 ]. 在图4(a) 中,对于同一盐浓度而言,Δf 的变化呈现“V”型的阴离子序列SO42−HPO42−CH3COO−Cl−Br−NO3−I−SCN−,这与经典的Hofmeister离子序列不一致. 在“V”型序列的右边主要为“结构破坏型”阴离子,从CH3COO−变化至SCN−,Δf 依次增加,说明PMETAC刷的水化程度依次降低. 一方面,阳离子型季铵基团为弱水化基团[54 ~56 ];另一方面,从CH3COO−变化至SCN−,阴离子的水化程度依次降低[54 ~56 ]. 依据水化匹配模型[51 ],季铵基团与阴离子间的“离子对”相互作用强度从CH3COO−到SCN−依次增强,导致PMETAC刷的水化程度依次降低. 同样,基于离子色散力理论[52 ],也可以得到类似的结论. 因此,上述研究结果表明,对于“结构破坏型”阴离子而言,PMETAC刷的离子特异性效应由直接的“离子对”相互作用主导. 在“V”型序列的左边为“结构构造型”阴离子,从CH3COO−变化至SO42−,Δf 依次增加,同样说明PMETAC刷的水化程度依次降低. 然而,阴离子的水化程度从CH3COO−到SO42−依次增强. 显然,对于“结构构造型”阴离子而言,PMETAC刷的离子特异性效应无法基于水化匹配模型加以理解. 实际上,Δf 随离子种类的变化情况表明,对于“结构构造型”阴离子而言,PMETAC刷的离子特异性效应由阴离子对强聚电解质刷水化层中水分子的争夺作用主导. 类似地,ΔD (图4(b) )和湿态厚度(图4(c) )随离子种类的变化情况再次从不同角度说明了“结构破坏型”和“结构构造型”阴离子分别以不同方式与PMETAC刷进行特异性相互作用. PMETAC刷的离子特异性效应作用机理展示在图4(d) 中. 基于同样原理,QCM-D/SE联用技术还可应用于研究弱聚电解质刷[57 ]以及聚两性离子刷体系的离子特异性效应[58 ].图 4Figure 4. (a) Salt concentration dependence of (a) the frequency shift (Δf), (b) the dissipation shift (ΔD), (c) the wet thickness of the PMETAC brush in the presence of different types of anions with Na+ as the common cation. In parts (a), (b), and (c), salt concentration: 0.001 mol/L (open symbol), 0.01 mol/L (half up-filled symbol), 0.1 mol/L (half right-filled symbol), and 0.5 mol/L (filled symbol) (d) Schematic illustration of the specific interactions between the PMETAC brush and the different types of anions (Reprinted with permission from Ref.[53 ] Copyright (2015) American Chemical Society).4.2.2 高分子的离子氢键效应在带电高分子体系,当抗衡离子具有氢键供体或受体时,其既可以与高分子链上的电荷基团产生静电吸引作用,也可以与高分子链上的氢键受体或供体发生氢键相互作用,从而对带电高分子的性质产生重要影响,此种由带电高分子体系抗衡离子产生的氢键效应被定义为高分子的离子氢键效应[59 ]. 以强聚电解质刷为例,由于强聚电解质的电离度与pH无关,因此,传统观念上认为强聚电解刷无pH响应性. 但如果从离子氢键效应的角度出发,氢氧根离子(OH−)和水合氢离子(H3O+)不但可以通过“抗衡离子凝聚”吸附到接枝强聚电解质链上[60 ],同时也可以和接枝强聚电解质链发生氢键作用. 当溶液pH发生改变时,在保持溶液离子总浓度不变的情况下,OH−和H3O+的浓度会发生变化,导致抗衡离子与强聚电解质刷的氢键相互作用发生改变,从而使得强聚电解质刷产生pH响应性[61 ,62 ].如图5(a) 所示,PMETAC刷的Δf 随着pH的增大而增加,反之亦然. 同时,PMETAC刷的ΔD随着pH的增大而减小,反之亦然. 因此,PMETAC刷的水化程度和刚性对pH有明显的依赖性. 但是,图5(b) 表明PMETAC刷的表面电荷密度(σ)以及湿态厚度(dwet)与pH无关,因此,pH引起的PMETAC刷的水化程度和刚性变化并非由强聚电解质刷的电离度变化或塌缩/溶胀引起的. 事实上,PMETAC刷的pH响应性是由OH−产生的抗衡离子氢键效应导致的(图5(c) ). 具体而言,随着pH增大,更多的OH−离子通过“抗衡离子凝聚”方式吸附在接枝PMETAC链上,并与接枝链上的羰基产生氢键作用,从而削弱了PMETAC刷与其周围水分子间的作用,降低其水化程度,导致Δf 增加. 同时,随着pH增大,接枝链间的氢键作用使得PMETAC刷产生物理交联,即其结构变得更加刚性,导致ΔD减小. 与阳离子型PMETAC刷类似,H3O+产生的抗衡离子氢键效应使得阴离子型聚(3-(甲基丙烯酰氧基)丙磺酸钾)刷具有pH响应性[61 ].图 5Figure 5. (a) Shifts in frequency (Δf) and dissipation (ΔD) of the PMETAC brush as a function of pH (b) Changes in surface charge density (σ) and wet thickness (dwet) of the PMETAC brush as a function of pH (c) Schematic illustration of the pH response of the PMETAC brush induced by the hydrogen bond effect generated by the hydroxide counterions (Reprinted with permission from Ref.[61 ] Copyright (2016) American Association for the Advancement of Science).为了验证带电高分子体系中抗衡离子氢键效应具有普适性,Zhang等将研究体系拓展至弱聚电解质刷以及OH−和H3O+以外的其他种类离子[63 ]. 从图6(a) 可知,CH3SO3−无法和PMETAC发生氢键作用,但是HOCH2SO3−上的羟基却可以和PMETAC链上的羰基形成氢键. 类似地,在图6(b) 中,Na+无法与聚甲基丙烯酸钠(PMANa)发生氢键作用,但是胍离子(Gdm+)上的胺基却可以和PMANa链上的羰基形成氢键. 在图6(c) 中,随着CH3SO3−-HOCH2SO3−混合抗衡离子中HOCH2SO3−摩尔分数(x)的增加,Δf 逐渐增大而ΔD逐渐减小,表明HOCH2SO3−产生的离子氢键效应导致PMETAC刷发生去水化,且PMETAC刷的结构变得更加刚性. 在图6(d) 中,随着x的增加,PMETAC刷的dwet逐渐减小,表明HOCH2SO3−产生的离子氢键效应导致PMETAC刷逐渐塌缩.图 6Figure 6. (a) The HOCH2SO3− counter anions with the hydroxide group can form hydrogen bonds with PMETAC, whereas no hydrogen bonds can be formed between the CH3SO3− counter anions and PMETAC (b) The guanidinium+ counter cations with the amino groups can form hydrogen bonds with PMANa, whereas no hydrogen bonds can be formed between the Na+ counter cations and PMANa (c) Shifts in Δf (filled symbol) and ΔD (open symbol), and (d) shift in dwet of the PMETAC brush as a function of x of the counterion mixtures of CH3SO3− and HOCH2SO3− at a concentration of 0.05 mol/L with Na+ as the common cation (e) Shifts in Δf (filled symbol) and ΔD (open symbol), and (f) shift in dwet of the PMANa brush as a function of pH in the presence of 0.05 mol/L Na+ or guanidinium+ with Cl− as the common anion (Adapted with permission from Ref.[63 ] Copyright (2020) The Royal Society of Chemistry).与强聚电解质刷类似,抗衡离子氢键效应同样存在于弱聚电解质刷体系中. 图6(e) 和6(f) 中,在0.05 mol/L NaCl存在下,PMANa刷的Δf、ΔD以及dwet随pH的变化情况与传统弱聚电解质刷的pH响应性完全一致,即此时PMANa刷的pH响应性由接枝链的电离度随pH变化决定的. 然而,在0.05 mol/L GdmCl存在下,PMANa刷所表现出的pH响应性与0.05 mol/L NaCl存在下的情况截然不同. 当pH从2.0增加到4.5,PMANa刷的Δf 和ΔD分别增加和减小,同时,PMANa刷的dwet逐渐减小,表明PMANa刷的水化程度逐渐降低,其结构变得更加刚性,并伴随着塌缩发生. 显然,这与0.05 mol/L NaCl存在下在该pH区间中PMANa刷的变化情况完全相反. 然而,这可以基于离子氢键效应加以理解. 当pH从2.0增加至4.5时,接枝PMANa链的电离度增加,导致更多的Gdm+离子通过“抗衡离子凝聚”吸附于带负电荷的羧酸根基团上,从而在PMANa刷中形成更多的抗衡离子氢键,削弱了PMANa刷与周围水分子间的相互作用,使PMANa刷变得更加刚性,并导致其塌缩. 在pH 4.5至10.0区间中,0.05 mol/L GdmCl存在下PMANa刷的pH响应性与0.05 mol/L NaCl存在下的情况类似.4.2.3 高分子的离子亲/疏水效应当电荷基团与具有不同亲/疏水性质的有机基团相连接时,形成的有机离子具有不同的亲/疏水性质. 将这些离子引入聚电解质体系作为抗衡离子,可实现利用抗衡离子控制聚电解质的亲/疏水性质,从而调控其温敏性[64 ]. 然而,与聚电解质稀溶液相比,聚电解质刷内部环境较为拥挤. 因此,聚电解质刷的温敏性不但依赖于其抗衡离子的亲/疏水性,而且与抗衡离子的尺寸大小有关. 为了澄清抗衡离子的亲/疏水性质和尺寸大小与聚电解质刷温敏性间的关系,Cai等以聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)为基础,基于离子交换策略制备了具有不同抗衡离子的聚电解质刷(图7(a) ),并利用QCM-D/SE联用技术研究了不同聚电解质刷的温度响应性(图7(b) ~7(g) )[65 ].图 7Figure 7. (a) Schematic illustration of the preparation of PSSP444m brushes from the PSSNa brush through a counterion exchange strategy, where P444m+ represents the hydrophobic tetraalkylphosphonium counterion (b) Shift in frequency (Δf ), (c) shift in dissipation (ΔD) and (d) change in wet thickness (Δdwet) for both the PSSNa and the PSSP444m brushes as a function of temperature (e) Temperature dependence of ∆f of the PSSNa/P4448 brushes as a function of the molar fraction of the P4448+ counterion (x). (f) Temperature dependence of ∆D of the PSSNa/P4448 brushes as a function of the molar fraction of the P4448+ counterion (x). (g) Change in wet thickness (∆dwet) of the PSSNa/P4448 brushes as a function of the molar fraction of the P4448+ counterion (x). (Adapted with permission from Ref.[65 ] Copyright (2019) American Chemical Society).在图7(b) 和7(c) 中,随着温度增加,PSSNa刷的Δf和ΔD基本保持不变,表明PSSNa刷无明显温度响应性,这是PSSNa的强亲水性导致的. 当Na+被P4442+取代后,P4442+的疏水性仍不足以使PSSP4442刷表现出明显的温敏性. 当使用更加疏水的P4444+取代Na+时,PSSP4444刷仅表现出较弱的温敏性. 进一步增加抗衡离子的疏水性制备得到的PSSP4446刷表现出明显的温敏性,即随着温度增加,Δf 和ΔD分别明显地增加和减小,说明升温可以导致PSSP4446刷去水化以及变得更加刚性. 此外,PSSP4446刷的温敏性具有较好的可逆性. 然而,继续增加抗衡离子的疏水性,制备得到的PSSP4448刷再次失去温敏性,这是P4448+过度疏水造成的. 另一方面,在图7(d) 中,包括PSSP4446刷在内的所有聚电解质刷的Δdwet都没有明显的温度依赖性. 对于PSSP4446刷而言,其水化和刚性表现出明显的温度依赖性,但由于其抗衡离子尺寸较大,在聚电解质刷内部产生的位阻效应较大,阻碍了PSSP4446刷随温度升高而塌缩. 这不利于温敏型聚电解质刷的应用,如“纳米阀门”[66 ]. 考虑到大尺寸的P4448+抗衡离子可以将强疏水性引入强聚电解质刷,而小尺寸的Na+抗衡离子可以使强聚电解质刷内部产生一定的自由空间,Cai等利用Na+和P4448+混合抗衡离子制备PSSNa/P4448刷,并在P4448+摩尔分数(x)为 ~72%时,实现了强聚电解质刷水化、刚性以及湿态厚度明显的温度响应性(图7(e) ~7(g) )[65 ].4.3 高分子海洋防污材料海洋微生物、动植物在海洋设施表面的黏附、生长形成海洋生物污损,给海洋工业和海洋开发带来严重影响. 由于海洋环境的复杂性和污损生物的多样性,海洋防污是一个全球性的难题. 如何快速、高通量筛选防污材料对解决这一问题十分关键. QCM-D技术可被用于快速筛选和评价防污材料的降解、抗蛋白吸附、自更新性能以及服役与失效行为. Ma等制备了具有优异力学性能的含聚乙二醇(PEG)和两性离子聚合物侧链的聚氨酯材料,利用QCM-D检测其抗蛋白吸附能力,从而在较短的时间尺度内(数小时)快速评价污损生物在涂层表面的吸附和相互作用[67 ]. QCM-D检测表明,该材料虽然具有优异的室内抗污性能,但在实海中浸泡12周后失去防污能力. 原因是涂层表面吸附海泥等物质导致其表面性能发生根本性变化,从原来的抗污变为亲污.基于上述认识,Ma等提出了“动态表面防污”的概念,设计了在海洋环境下能够降解的聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸乙烯酯(PMMA-PEOC)材料(图8(a) )[68 ]. QCM-D测试表明,随着时间增加,Δf 增大而ΔD不断减小,说明涂层的质量或厚度减小,即涂层在海水作用下不断降解(图8(b) ). 对于4种涂层,其降解均为线性,即涂层厚度随时间均匀下降. 另外,随着PEOC含量增加,Δf 和ΔD变化加快,即降解速率变大. 实海挂板实验表明(图8(c) ),该材料(未加任何防污剂)涂覆的挂板3个月内未有任何海洋生物黏附,即材料具有优异的防污性能. 显然,随着降解速率增加,防污性能提高. 这证明了动态表面防污概念的可行性,即涂料通过表面的不断更新,使海洋微生物无法着陆、黏附,从而达到防污的目的. 因此,QCM技术和海洋实验的评估周期虽然不同,但结论基本一致.图 8Figure 8. Structural formula of PMMA-co-PEOCA (a), time dependence of the shifts in frequency (Δf) and dissipation (ΔD) for the hydrolytic degradation of the coatings in artificial sea water at 25 °C (b), and images of panels coated with P(MMA-co-PEOCA63) in marine field test (c) (Reprinted with permission from Ref.[68 ] Copyright (2012) Springer Nature).Ma等制备了软段为乙交酯(GA)和己内酯(CL)共聚物的聚氨酯(图9(a) )[69 ],其力学性能优异. 利用QCM-D对其短时间降解行为的研究表明,随着时间增加,涂层的Δf 变大,说明涂层在酶的作用下发生降解(图9(b) ). 该材料的短期(几个小时内)降解是非线性的,且随着可降解链段的含量增大,降解速率变大,即涂层的表面更新速率变大. 另一方面,质量损失法也表明,该材料的降解在初期呈非线性,在更大时间尺度上(10天以上)降解是线性的. 2种方法都表明,适度引入GA可提高降解速率. 实际上2种评价方法所得的结果是一致的,只是观察其服役与失效的时间尺度不同. 实海挂板实验表明(图9(c) ),随着降解速率的提高,海洋微生物的黏附越来越少. 即随着降解速率的增加,防污性能提高. 当材料中加入适量有机防污剂(PCL-PU/DCOIT)后,效果达到最佳. 总之,实海实验结果与QCM-D的结果吻合.图 9Figure 9. Structural formula of P(CL-GA) polyurethane (a), time dependence of the frequency shift (Δf) for the enzymatic degradation of the coatings in artificial sea water at 25 °C (b), and images of panels coated with the polyurethane in marine field test (c) (Reprinted with permission from Ref.[69 ] Copyright (2013) The Royal Society of Chemistry).Xu等研制了主链降解-侧基水解型聚氨酯,即其主链含聚己内酯(PCL)而侧基中含有可水解的丙烯酸三异丙基硅烷酯(TIPSA)(图10(a) )[27 ]. QCM-D的研究结果表明,在短时间内(依照样品不同,从1 h到2天不等),涂层在海水中的降解近似线性,且随TIPSA含量增加降解速率增加(图10(b) ). 实海挂板实验表明(图10(c) ),以该材料涂覆的挂板,随着降解速率增加(由PU-S0至PU-S40),海洋生物黏附越来越少,即防污性能越来越好. 可见,QCM-D结果与实海实验结果一致. 以上几个研究表明,对于多数材料而言,通过QCM-D对防污材料在实验室进行初步筛选的结果,与较长时间(3个月)的质量损失测试和更长时间(1年以上)的海洋挂板实验结果基本一致,这为利用QCM-D快速筛选高分子海洋防污材料提供了依据.图 10Figure 10. Structural formula of polyurethane with degradable main chain and hydrolyzable side chains (a), time dependence of the frequency shift (Δf) for the enzymatic degradation of the coatings in artificial sea water at 25 °C (b), and images of panels coated with the polyurethane after 3 months of immersion in seawater (c) (Reprinted with permission from Ref.[27 ] Copyright (2014) American Chemical Society).5. 结语本文介绍了QCM的发展简史、基本原理、实验样品制备以及其在高分子研究中的应用. QCM技术经历了六十余年的发展,从最初仅应用于真空或空气中薄膜微观质量的测量,逐步发展到应用于溶液中的测量. 上世纪末,QCM-D被成功研制,进一步促进了QCM技术在相关领域中的应用. 进入新世纪后,QCM-D技术与其他表征技术的联用得到了较快的发展,这些联用表征技术极大地拓展了QCM-D的研究领域,丰富了表征信息,加深了对相关科学问题的认知. 对于高分子研究而言,毋庸置疑,QCM-D是一个非常有力的表征工具. 当然,QCM-D在高分子研究中的应用不仅仅局限于本文讨论的几个方面,作者希望本文能起到抛砖引玉的作用,使得这一表征技术能够为解决高分子领域中的问题发挥更大作用.参考文献[1]Curie J, Curie P. Bull Soc Min Fr, 1880, 3(4): 90−93[2]Cady W G. Proc IRE, 1922, 10(2): 83−114 doi: 10.1109/JRPROC.1922.219800 [3]Lack F R, Willard G W, Fair I E. 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  • 安徽省石英砂及制品质检中心今年6月底可投入运行
    3月8日,滁州市人大主任、市委书记韩先聪,市委常委、副市长徐发成,副市长王图强一行在凤阳县委书记马占文,县副委书记、副县长米德成,副县长朱大纲等领导的陪同下,深入凤阳县在建的安徽省石英砂及制品质量监督检验中心调研指导。  韩先聪一行参观了该中心正在精心布置的实验室,详细询问中心规模、资金筹措、设备购置及人才引进、吸收与培养后,充分肯定了中心建设的重要性和必要性。韩先聪要求县质监局立足凤阳丰富的矿产资源,围绕打造千亿元玻璃(硅)产业规划,不断做强做大特色中心。在大力建设省级中心的基础上,积极争取国家级中心落户凤阳。要以创品牌,树权威,塑形象为要求,将中心建设成“公正科学,准确规范,高效满意”的第三方公正权威机构。  当韩先聪书记了解到中心建设过程中仍存在资金困难时,表示将尽市委市政府所能为中心提供资金支持。  该中心自2008年12月通过省局批复筹建以来,于2009年4月正式开工,2009年12月底封顶,2010年2月内装竣工,目前正在进行绿化、围墙等辅助设施建设以及资质认定、人员培训、石英砂及制品企业宣传发动等,计划今年6月底投入运行。该中心的建设得到凤阳县委县政府鼎力支持:无偿拨付10亩地 先后拨付启动资金、建设资金计550万元 县级规费全免 县级税收留存部分全部返还用于中心建设。该中心建设还得到省市质监部门110万元资金支持。中心建成后将发挥五个方面作用:一是为凤阳县委、县政府打造的千亿元玻璃硅产业规划,包括产业发展和结构调整提供技术支撑 二是为社会出具公正性数据,包括省、市质监局下达的产品质量监督检查和企业产品委托检验、鉴定等任务 三是为企业提供出厂检验服务 四是为石英砂及制品质量认证和安全评价提供技术手段 五是参与石英砂及制品课题研究。
  • AWSensors发布AWS耗散型石英晶体微天平新品
    AWS X1石英晶体微天平基于声波传感原理,可通过石英传感器频率和耗散变化来检测芯片表面质量和结构变化。适用于刚性和粘弹性薄膜,具有倍频操作模式,可给出薄膜的粘度,弹性模量,粘性模量,厚度等信息。测试频率高达160MHz,灵敏度可达8pg/cm2。应用领域腐蚀研究 锂离子电池评价电镀研究,沉积层厚度测试气体检测、成分分析,环境监测表面涂层研究纳米粒子吸脱附离子和溶剂的传输表面活性剂去污能力评价创新点:1.AWS样品池采用专利的Q-Lock设计2.通过AWS Suite® 一个软件可控制两台仪器,同步采集电化学和QCM信号,完美实现电化学与QCM的联用。3.AWS X1系统可兼容标准QCM芯片、高频QCM芯片和叉指传感器芯片。4.适用于刚性和粘弹性薄膜,具有倍频操作模式5.模块化设计,可升级温度模块/液体控制单元AWS耗散型石英晶体微天平
  • 讲座预告 | 石英晶体微天平(QCM-D)技术在分离分析化学中的应用
    报告亮点阐述: 高纯度生物样品的获取是生物学功能研究的前提和基础,同时生物分离过程是生物技术产业化的必经之路。特别是“精准医疗”计划的提出为靶向富集和分离材料的开发,提出了更高的要求,迫切需要开发新一代对开发目标生物分子具有高亲和力,特异性识别的富集和分离材料。然而这类材料的开发非常具有挑战性,这是因为生物样品种类繁多,结构各异,高度复杂,同时有价值的生物样品在血液或组织液中的含量极低。蛋白等物质在细胞中分布还具有动态不均一性,在不同人种,年龄,性别,病理阶段具有非常显著的差异性。通过学习和模仿生物分子间特异性相互作用,结合智能聚合物构象转变,开发出的生物分子响应性聚合物很好地切合了这一需求,能够实现对目标生物分子的精准捕获,将在生物分离和分析领域,获得广泛的应用。这一方向融合了智能聚合物、主客体化学、微纳米器件构筑、精准测量和生物医学,是目前新兴涌现的一个学科方向,具有鲜明的开创性和广阔的应用前景。研究生物分子在材料表面的吸附动力学行为,对于揭示材料对目标分子的选择性吸附能力,以及材料吸附生物分子后,表面所发生的显著变化,是一项非常有趣的工作。报告将讲解石英晶体微天平(QCM-D)技术在分离分析化学中的应用,帮助研究人员更好地去理解生物界面行为,揭示吸附背后的精彩故事。 报告人简介:卿光焱,博士,中国科学院大连化学物理研究所研究员、博士生导师。长期从事生物分离材料与器件方面的基础研究,已在包括Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Sci.等化学和材料领域权威刊发表SCI论文100余篇,相关技术获得中国发明专利授权20项。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金,面上项目4项等。目前担任《色谱》青年编委,Chin. Chem. Lett.编委,Chemical Synthesis青年编委等。 报告时间:2022年7月7日(周四) 上午10点报告地点:腾讯会议(会议号报名后另行通知)报名方式:复制下方报名链接至微信搜索框,点击“访问网页”在线填写https://doc.weixin.qq.com/forms/AHUAGgcQAAkACwA1AbmAHUKesSVrfzTHfQSense技术简介: 具有耗散因子检测功能的石英晶体微天平(QSense)是瑞典百欧林科技有限公司的专利技术,可提供多个频率和耗散因子数据,用于测定非常薄层的吸附层的质量,并同步提供粘弹性等结构信息。 该技术可对多种不同类型表面的分子相互作用和分子、纳米颗粒及细胞吸附进行研究,同时可以检测分子的结构变化以及吸附与解析的动态过程。 该仪器应用范围包括生物技术和医疗器械、蛋白质、核酸、多糖等生物分子和细胞/细菌、生物传感器、食品、高分子聚合物、环境膜处理、纳米颗粒、石墨烯、自组装材料、锂电池/超级电容器等,从纳米到微米尺度的物质与界面之间的相互作用及物质的环境响应。 既往相关讲座:Ÿ 马春风教授 华南理工大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术如何解决海洋防污中面临的难题Ÿ 宋君龙教授 南京林业大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术及其在木质纤维素利用中的应用Ÿ 郑靖研究员 西南交通大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术在唾液润滑研究中的应用Ÿ 王敏博士 瑞典百欧林报告题目:QSense 耗散型石英晶体微天平技术(QCM-D)原理及应用Ÿ 申涛工程师 瑞典百欧林报告题目:QSense耗散型石英晶体微天平(QCM-D)在生物和食品领域的应用Ÿ 张洪斌教授 上海交通大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术在乳状液界面膜粘弹性与物理稳定性研究中的应用Ÿ 王敏博士 瑞典百欧林报告题目:耗散型石英晶体微天平(QCM-D)在锂离子电池研究领域的新应用Ÿ 姜威教授 山东大学报告题目:石英晶体微天平技术探究颗粒污染物的环境界面过程Ÿ 杨晓泉教授 华南理工大学报告题目:Langmuir膜分析仪及石英晶体微天平(QCM-D)在食品科学研究的应用Ÿ 杨哲博士 香港大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术及其在环境膜材料领域中的应用Ÿ 苗瑞副教授 西安建筑科技大学报告题目:QSense耗散型石英晶体微天平技术在超滤膜污染机理领域的应用研究Ÿ Netanel Shpigel博士 以色列巴伊兰大学/美国德雷塞尔大学报告题目:QSense耗散型电化学石英晶体微天平在电池及超级电容实时研究中的应用Ÿ 罗日方副研究员 四川大学报告题目:石英晶体微天平(QCM-D)技术在血液接触材料表面改性领域的应用 如需相关讲座视频请联系百欧林索要,联系电话: 400 860 5169 分机号1902
  • QSense发布QSense High Pressure 高压石英晶体微天平新品
    QSense High Pressure高压石英晶体微天平专业研究高压条件下油岩界面的相互作用,可以实时了解真实高压条件下,石油组分、驱油添加剂和其他相关化学物质之间的界面相互作用,为您的研究提供了一整套的解决方案。即使是微小的改变,也能对您的工作产生极大的影响,而将您的决定建立在分析科学的基础上,则会增加成功的机会。借助QSense High Pressure高压模块,我们希望能充分激发您的想象力,通过实验测试、分析讨论和方法优化以得到更好的结果。QSense High Pressure高压石英晶体微天平是一款可模拟现实高压反应条件的石英晶体微天平分析设备。压力设置高至200Bar,温度设置高至150℃。您也可以对仪器参数进行个性化定制,以满足特定的实验需求。高压石英晶体微天平由高温样品台、高压流动池、高压泵、液体处理单元和电子单元组成 QSense High Pressure高压石英晶体微天平——专家之选您比我们更了解您的研究领域。然而,无论是努力提高石油产量,防止管道的污染,还是为发动机寻找适合的润滑添加剂,充分地了解反应过程都极具价值。通过提高对油岩界面相互作用的理解,您或许能在未来做出更明智的决定。QSense High Pressure高压石英晶体微天平——强有力的研究工具QCM-D是耗散型石英晶体微天平的简称。该技术可记录石英晶体芯片的振荡频率和耗散的变化,为在纳米尺度上研究分子与表面的相互作用提供了新的视角。使用QSense 耗散型石英晶体微天平分析仪,您可以实时跟踪表面上发生的质量、厚度和结构物理特性等变化。QSense 检测得到的质量吸附/脱附量以及反应速率 模拟现实高压反应条件不同的反应条件下进行的测试可能得到完全不同的结果,而这就是我们开发QSense 高压石英晶体微天平的驱动力。我们可提供芯片表面定制,以满足您的不同实验需求。基于QCM-D的检测结果,您可实时根据界面反应得出结论,并对反应流程进行优化。1. 在高压和高温的条件下进行QCM-D实验2. 根据您的特定需求选择芯片的材质和涂层3. 使用不同的有机溶剂和样品,筛选实验方案选择QSense High Pressure高压石英晶体微天平的三个理由:1. 基于对结果至关重要的表面相互作用过程信息做出更明智的决定2. 从表面材料、化学反应、压力和温度等方面模拟真实的反应条件3. 为您的实验室装备一套高灵敏度的科学分析工具QSense High Pressure高压石英晶体微天平的典型应用领域:石油开采从地下油藏或沥青砂中提取石油需要仔细考虑工艺条件。通过运用科学的分析可找到优化的方法。提高原油采收率聚合物和表面活性剂的使用可以改变注入水的粘度和岩石的润湿性,从而更好地溶解矿物中的石油。测量矿物芯片表面上聚合物或表面活性剂的吸附和释放的原油,可以优化采收液组成并提高原油采收率。使用较少的表面活性剂可以提供更环保的解决方案并降低成本。沥青提取从油砂中提取沥青非常困难。可以使用涂有沥青的二氧化硅芯片模拟油砂并对沥青的释放过程进行分析。通过研究沥青的脱附情况,找出优化的pH和温度条件,进而尽可能地提高采收率。管道流动保障管道污染和堵塞是一个代价高昂的问题。通常通过添加化学物质对管道流动进行保障。防止污垢沉积检测污垢形成的过程,寻找方法或添加剂以减少污垢沉积。使用碳钢芯片模拟管道表面,研究不同条件下原油/沥青质的吸附和释放,进而找出优化的化学成分、表面材料、压力和温度。燃料和润滑油润滑油被广泛用于控制摩擦和增加运动部件的使用寿命。润滑油溶液由各种具有表面活性的化学物质组成。优化发动机润滑油了解表面活性化学物质的吸附性质是找到平衡润滑剂的关键。利用不锈钢芯片研究燃料和润滑油添加剂对发动机性能的影响。实时观察吸附情况,寻找化学物质间的微妙平衡,从而优化润滑油的性能。QSense High Pressure高压石英晶体微天平的技术参数:芯片和样品处理系统工作温度a4 – 150 °C, 由软件控制,精度为 ± 0.02 °C工作压力90 – 200 bar (与交替蠕动泵联用,也可在常压下工作)芯片数量1芯片表面超过50种标准材料,包括金属、氧化物、碳化物和聚合物例如:金、二氧化硅、不锈钢SS2343 & SS2348、氧化铁、高岭石等其他材料如钢和矿物,可根据客户要求定制测量特性时间分辨率,1个频率 100 个数据点/秒液相质量灵敏度b 1 ng/cm2 (10 pg/mm2)液相耗散灵敏度b 0.08 x 10-6电子单元参数电源和频率100 / 115-120 / 220 / 230-240 V AC, 50-60 Hz电源应正确接地软件和电脑要求数据采集软件 (QSoft)USB 2.0, Windows XP 或更高版本数据分析软件(QSense Dfind)操作系统:64位Windows 7 SP1, 8, 8.1, 10或更高版本显示器分辨率: 1366×768像素内存:4 GB数据输入/输出格式Excel, BMP, JPG, WMF, GIF, PCX, PNG, TXT尺寸和重量高 (cm)宽 (cm)长 (cm)重量 (kg)电子单元1836219样品池89112高压阀门和控制面板685050ca 30HPLC 泵14264210 a 温度的稳定性取决于环境变化对样品池升温或冷却的影响。如果附近有气流或热源使室温变化超过±1℃,则可能无法达到系统设定的温度稳定性。b 通过标准的QSense 流动模块采集数据 (单频模式下每5秒采集一个数据点,假定Sauerbrey关系是有效的)。当QSense高压系统芯片背面存在液体时,灵敏度会降低。以上技术参数仅对此配置有效。所有技术指标如有更改,恕不另行通知。创新点:1. 市面上所有其他类似产品均无法实现压力控制和高温控制。2. 高温高压测试是石油工业真是生产场景模拟的必不可少的条件,此产品第一次实现了此情景的界面实时跟踪表征。QSense High Pressure 高压石英晶体微天平
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  • CEM新品:SMART Q石英卤素水分测定仪及一次性玻璃衬管
    p  strong仪器信息网讯/strong 创新测试解决方案的领先供应商美国CEM公司日前宣布推石英卤素水分测定仪出SMART Q,该仪器采用专利技术和专有技术,是当前市场上速度最快的红外水分分析仪。/pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/974f5361-28d0-48db-b16a-efec91cab859.jpg" title="SMART Q _01.jpg" alt="SMART Q _01.jpg"//pp style="text-align: center "SMART Q 石英卤素水分测定仪/pp  SMART Q是基于与SMART 6微波红外水分测定仪相同的技术,为喜欢仅使用红外干燥法的用户提供卓越的价值。SMART Q可以轻松升级到SMART 6,以获得更快的结果。SMART Q已在一些应用领域上例如制药、塑料、乳制品、加工食品等被证明优于竞争对手的红外水分分析仪。/pp  此外,CEM公司还宣布推出用于微波消解仪的一次性玻璃衬管,可以说是痕量金属分析样品制备的最新突破。/pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/b20e38bd-854b-4dc5-9632-57675e52483a.jpg" title="Disposable Glass Vessel Liner _03.jpg" alt="Disposable Glass Vessel Liner _03.jpg"//pp style="text-align: center "一次性玻璃衬管/pp  一次性玻璃衬管是一种易于使用的玻璃插件,可与配备iWave温度测量传感器的MARS 6微波消解系统中的CEM MARSXpress Plus 容器一起使用。iWave Light Emitting Technology能够透过容器和衬管材料来测量样品溶液的实际温度,从而使用户能够更好地控制每个反应。一次性玻璃衬里是一种新的颠覆性技术,其全球专利正在申请中。这些衬垫消除了容器清洗耗时和交叉污染的风险。样品可以直接称重到衬管中,减少Teflon® 容器常见的静电干扰,消化后的样品可以放入衬管中,然后放入自动进样器进行分析。/pp  “一次性玻璃衬管将为高通量实验室带来重大节约,”CEM公司总裁兼首席执行官Michael J. Collins评论道。 “在运行之间消除清洗容器的需要将节省技术人员的时间,并加快整体消化过程,允许更少的样品在更短的时间内运行。它是消化样品的完美配件,应用领域包括:环境,食品,饲料/肥料等。”/p
  • 打造千亿元硅产业:安徽省石英砂及制品检验中心成立
    近日,安徽省质监局以皖质函〔2011〕21号文批复,同意在凤阳县成立安徽省石英砂及制品质量监督检验中心。  千亿元硅产业培育工程,是滁州市委市政府坚持以科学发展观为指导,依托凤阳县丰富的石英砂资源,加快推进硅(玻璃)产业优化升级,奋力打造“千亿滁州”,努力实现可持续发展的一项极为重要的战略性举措。而建立省级石英砂及制品质量监督检验中心,可以及时有效地开展石英砂及产品质量监督检查和企业产品委托检验、鉴定等,将为凤阳县打造千亿元硅(玻璃)产业规划提供强有力技术支撑和保障,对促进县域经济的快速发展具有十分重要的意义。  安徽省石英砂及制品质量监督检验中心于2008年12月通过省质监局批复同意筹建,并于2010年12月3日通过省局专家组的资质认定和验收。中心共占地12.75亩,总建筑面积4800多平方米,总投资1266万元。已通过9个项目、94个检验参数的认证,项目分别是:石英砂、日用保温容器、平板玻璃、机吹玻璃杯、机压玻璃杯、人工吹制玻璃杯、啤酒瓶、太阳能热水系统、全玻璃真空太阳集热管。
  • 解决方案 | ICP-OES法分析玻璃粉及高纯石英粉末中多种元素
    玻璃粉主要组成为PbO 、 SiO2 、 TiO2及其他杂质元素,是一种重要的半导体材料,主要应用于制造电子浆料和其它电子元器件行业。其中组成的变化会影响元器件的性能,因此对玻璃粉中各组分含量的分析具有重要的意义。高纯石英主要矿物成分是SiO2,因具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异物理化学特性,广泛应用于LED照明、光伏和半导体等高新技术产业。《矿产资源工业要求手册》中,根据石英中SiO2、Fe2O3及污染元素(Al、Ti、Na、K、Li、Ca、Fe、P、B)的含量,划分为不同纯度等级。因此对石英粉末中各组分含量的分析对实现不同纯度石英砂的级别划分具有重要的意义。技术难点玻璃粉及高纯石英中多元素分析存在以下技术难点:种类多待测元素种类多,需实现多元素同时检测,常规分析方法(如容量法、比色法)不能满足其检测需求。差异大待测元素含量差异大,需满足高低浓度元素同时检测的需求,对仪器检测准确度、线性范围提出了更大挑战。含量低高纯石英粉末中杂质元素含量低,要求仪器具有高灵敏度和低检出限。谱育优势谱育科技 EXPEC 6000 R型 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)具备高灵敏度、低检出限、宽线性范围、多元素同时测定的特点,可解决上述困难,实现玻璃粉、高纯石英中Al、Na、K、Li、Cr、Fe、Mg、Ba、Ti、Ca、Mn、Mi、Cu、Mo 14种元素的分析。EXPEC 6000 R型电感耦合等离子体发射光谱仪EXPEC 790s超级微波化学工作站多元素同时分析全谱直读数据采集,实现多元素同时性分析。宽线性范围测定谱线的线性动态范围:≥105,实现高低浓度同时检测。高灵敏度百万像素科研级防溢出面阵CCD检测器,实现低含量元素的高灵敏响应。应用案例仪器与试剂仪器:EXPEC 6000 R型、EXPEC 790s主要试剂:氢氟酸 ;盐酸;去离子水测定参数分析结果玻璃粉使用 EXPEC 790s 对样品进行微波消解,应用 EXPEC 6000 R型 测定玻璃粉末标准品中Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O 6种金属氧化物含量,结果表明:该方法测定方法精密度均小于3%,其测量结果与该样品的的标准值比对其偏差在6%以内,说明了 EXPEC 6000 R型 测定结果的准确性。玻璃粉标准品中样品测试结果高纯石英使用 EXPEC 790s 对样品进行微波消解,应用 EXPEC 6000 R型 测定4种高纯石英粉末中Al、Na、K、Li、Cr、Fe、Mg、Ba、Ti、Ca、Mn、Mi、Cu、Mo 14种元素的含量,目标元素均有良好的线性,空白低,样品中常量及微量元素均能满足低浓度的检出。使用 ICP-OES 法测定石英样品中的微量元素的测试方法基体效应小,精密度高,检出限较低,较传统方法效率较高,结果可信度高,可满足石英样品中多元素快速、精确检测的要求。高纯石英粉末中样品测试结果EXPEC 6000 R型 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES),统一了高可靠性的射频电源、稳固的恒温二维分光系统、制冷的防溢出高速CCD传感器、易用的炬室与进样系统,结合独创的FSC光谱校正技术,配合 EXPEC 790s 使用,大大提高了样品处理效率。目前,EXPEC 6000 R型 已成功应用于环境检测、材料、冶金、食品安全和化工等领域,有效满足多种元素检测需求,致力于为用户带来良好的性能和使用体验。
  • 透过红外光谱法,洞察石英玻璃羟基含量的秘密
    玻璃中的羟基会严重影响玻璃的性能,即使羟基重量含量低于1%,它也会明显地影响玻璃的粘度、密度、折射率和热膨胀系数。同时,由于玻璃中羟基的存在,它将对某种波长的红外光波形成强烈的吸收,这对于光纤通讯中光学材料的选择是一个十分重要的问题。在电光源行业中,玻璃中羟基含量的高低是直接影响气体放电灯的质量。因此,需要严格监控玻璃中的羟基含量。此外,为了研究羟基含量与玻璃性能之间的关系,以便为设计与制造具有一定特性的玻璃提供必要的数据,这也需要定量地测定玻璃中羟基的含量。你知道吗?利用红外光谱仪可以快速、准确地检测石英玻璃中的羟基含量!这是怎么做到的呢?让我们一起来揭开这个谜底。红外光谱仪是一种神奇的科学仪器,它能够通过测量样品对红外光的吸收情况,分析出样品的化学成分和结构信息。测定玻璃中羟基含量的方法有两类:一、水的热除气法 二、光谱法。比较这两类方法,光谱法更具有其优越性,该法在测试过程中,玻璃内所有羟基都将被探测,但该法需要已知羟基含量的校准标准。对于石英玻璃来说,其中的羟基会在特定的红外波长范围内产生吸收峰。通过检测这些吸收峰的强度和位置,我们就能分析出石英玻璃中羟基的含量。在水晶或者石英玻璃行业做相关分析的老师如何需要了解具体方案可以联系能谱科技,我们将给您一套完整的解决方案!
  • 39个地方入选深化气候适应型城市建设试点名单!
    2023年8月,为贯彻落实《国家适应气候变化战略2035》,持续实施《城市适应气候变化行动方案》,积极探索气候适应型城市建设路径和模式,有效提升城市适应气候变化能力,生态环境部、财政部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、水利部、中国气象局、国家疾病预防控制局八大部门联合发布《关于深化气候适应型城市建设试点的通知》。《通知》提到,2017年,我国在全国范围内遴选了28个城市,启动开展气候适应型城市建设试点,为进一步深化气候适应型城市建设试点奠定了基础。基于此,统筹考虑气候风险类型、自然地理特征、城市功能与规模等因素,在全国范围内开展深化气候适应型城市建设试点,积极探索和总结气候适应型城市建设路径和模式,提高城市适应气候变化水平。到2025年,优先遴选一批工作基础好、组织保障有力、预期示范带动作用强的试点城市先行先试,气候适应型城市建设纳入试点城市重点工作任务和经济社会发展规划,适应气候变化工作机制基本完善,重点领域适应行动有效开展,气候适应型城市建设经验得到有益探索。到2030年,试点城市扩展到100个左右,气候适应型城市建设试点经验得到有效推广并进一步巩固深化,城市适应气候变化理念广泛普及,城市气候变化风险评估和适应气候变化能力明显提升。到2035年,气候适应型城市建设试点经验得到全面推广,地级及以上城市全面开展气候适应型城市建设。 近日,按照《关于深化气候适应型城市建设试点的通知》(环办气候〔2023〕13号)安排,在城市申报、各省(区、市)推荐基础上,经综合研究,确定北京市门头沟区等39个市(区)为深化气候适应型城市建设试点,现予公布。附:关于深化气候适应型城市建设试点的通知各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团生态环境厅(局)、财政厅(局)、自然资源主管部门、住房城乡建设厅(委、局)、交通运输厅(局、委)、水利(水务)厅(局)、气象局、疾控主管部门:为贯彻落实《国家适应气候变化战略2035》,持续实施《城市适应气候变化行动方案》,积极探索气候适应型城市建设路径和模式,有效提升城市适应气候变化能力,决定在前期工作基础上进一步深化气候适应型城市建设试点工作。现将有关事项通知如下。一、目的意义气候变化是当今世界以及今后相当长时期内人类共同面临的巨大挑战。气候变化导致的极端天气气候事件和各类缓发不利影响不断加剧,已对世界各国特别是发展中国家经济社会发展和人民生产生活安全造成严重威胁。《巴黎协定》确立了提高适应能力、增强韧性、降低脆弱性的全球适应目标,主动适应气候变化、不断提高气候风险防范和抵御能力已经成为全球共识和必然选择。城市是人类生产生活的主要聚集地,也是各类要素资源和经济社会活动最集中的地方,区域气候变化趋势与城市气候效应叠加,使城市遭受的不利影响和风险更为严重。我国正处于工业化和城镇化快速发展的历史阶段,以防范气候风险为目标建设气候适应型城市,可以最大限度降低气候变化不利影响和风险,提高城市适应气候变化能力,对保障城市安全运行、提高城市竞争力和可持续发展潜力具有重要意义。2017年,我国在全国范围内遴选了28个城市,启动开展气候适应型城市建设试点。各试点城市因地制宜、积极探索,在普及适应理念、创新工作机制、强化重点领域适应行动等方面都取得积极成效并积累了有益经验,为进一步深化气候适应型城市建设试点奠定了基础。但总体来看,气候适应型城市建设仍任重道远,当前仍存在对气候风险认识不足、工作机制尚不完善、资源投入和行动力度亟待加强、适应能力亟待提升等问题,迫切需要进一步深化气候适应型城市建设试点,以进一步探索和总结气候适应型城市建设路径和模式,提高城市适应气候变化水平,并为积极推进全球适应气候变化进程贡献中国智慧和中国方案。二、总体要求(一)指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大会议精神,深入贯彻习近平生态文明思想,坚持以人民为中心,完整、准确、全面贯彻新发展理念,落实《国家适应气候变化战略2035》,实施《城市适应气候变化行动方案》,以有效防范和降低气候变化不利影响和风险为目标,以完善城市适应气候变化治理体系、加强气候变化影响和风险评估、强化城市重点领域适应气候变化行动、推进城市适应政策创新和能力建设为重点,选择典型城市先行先试,积极推进和深化气候适应型城市建设,为推进城市韧性可持续发展、助力生态文明建设和美丽中国建设做出积极贡献。(二)工作原则坚持风险导向,因地制宜。强化气候风险意识,立足全球和区域气候背景,以积极防范和化解城市面临的主要气候风险为导向,充分发挥试点城市主动性、积极性,结合城市实际,体现城市特色,突出“一城一策”,稳步推进气候适应型城市建设。坚持统筹协调,重点突出。建立健全气候适应型城市建设试点领导协调机制,统筹发力、协同推进,在深入分析评估气候变化不利影响和风险的基础上,明确城市适应气候变化目标任务,突出重点任务、重点举措、重点工程,推动试点城市气候韧性大幅提升。坚持分类指导,探索创新。根据不同地区、规模、城市功能定位、气候风险类型等,对气候适应型城市建设试点进行分类指导,鼓励试点城市先行先试、锐意创新,大胆探索气候适应型城市建设机制和模式,形成可复制、可推广的经验,树立标杆、打造样本。坚持广泛参与,全民共建。全面提升对气候适应型城市建设的认识和重视程度,广泛调动政府部门、企事业单位、社会组织和广大公众参与共建的积极性,引导和整合优势资源,强化适应气候变化支撑保障和能力建设,营造气候适应型城市建设良好氛围。(三)试点目标统筹考虑气候风险类型、自然地理特征、城市功能与规模等因素,在全国范围内开展深化气候适应型城市建设试点,积极探索和总结气候适应型城市建设路径和模式,提高城市适应气候变化水平。到2025年,优先遴选一批工作基础好、组织保障有力、预期示范带动作用强的试点城市先行先试,气候适应型城市建设纳入试点城市重点工作任务和经济社会发展规划,适应气候变化工作机制基本完善,重点领域适应行动有效开展,气候适应型城市建设经验得到有益探索。到2030年,试点城市扩展到100个左右,气候适应型城市建设试点经验得到有效推广并进一步巩固深化,城市适应气候变化理念广泛普及,城市气候变化风险评估和适应气候变化能力明显提升。到2035年,气候适应型城市建设试点经验得到全面推广,地级及以上城市全面开展气候适应型城市建设。三、重点任务(一)完善城市适应气候变化治理体系(生态环境部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)加强气候适应型城市建设协调指导,建立健全由生态环境部门牵头、相关部门积极参与的气候适应型城市建设试点工作领导协调机制。制定气候适应型城市建设试点实施方案,将气候适应型城市建设纳入城市各级各类相关规划和美丽城市建设重点任务。建立健全气候系统观测、影响风险评估、综合适应行动、效果评估反馈的工作体系。建立城市适应气候变化信息共享机制和平台,提升信息化、智能化管理水平。完善适应气候变化相关财政、金融、科技等支撑保障机制和配套政策。建立评估考核机制,开展年度工作成效评估,并纳入生态环境美丽城市评估体系。(二)强化城市气候变化影响和风险评估(生态环境部、中国气象局、自然资源部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)建设高精度城市气候变化监测、预测和预估基础数据集,开展城市细致气候特征以及热岛、雨岛、干岛、浑浊岛效应的综合分析。探索开展气候变化影响和风险的精细化定量监测与评估、预估及归因分析。建立跨部门气候风险联合会商评估工作机制,强化重点领域、重点工程、重要开发项目气候变化影响和风险评估。加强气候变化影响显著区域的地质灾害综合防控,开展海平面上升耦合极端灾害过程的滨海城市安全综合风险评估。加强气候变化对沿海城市富营养化、海洋酸化和缺氧的影响分析和风险评估。有效衔接常态化气象灾害隐患排查与周期性综合风险普查,开展动态风险评估,绘制城市气候风险地图。(三)加强城市适应气候变化能力建设(生态环境部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)加强队伍建设,广泛开展适应气候变化知识和业务培训,提高干部队伍业务能力。开展适应气候变化主题宣传活动,利用多种方式推动适应气候变化进机关、进校园、进社区、进企业、进农村,提高公众气候风险防范与适应气候变化理念意识。在国家生态环境科普基地建设中增加气候适应方面相关内容。加强适应气候变化先进技术推广应用,探索提升城市适应能力综合解决方案。充分调动金融机构、企业、社区、社会组织及公众等多元主体适应气候变化积极性,发展壮大志愿者队伍,形成全社会广泛参与的良好氛围。加强适应气候变化国际合作,开展气候适应型城市建设政策、技术、实践经验国际交流,推动建立气候适应型城市友城伙伴关系,提升气候适应型城市建设国际影响力。(四)加强极端天气气候事件风险监测预警和应急管理(中国气象局牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)建设地面自动气象站为主的立体精密、智能协同的城市综合气象观测系统。建立气象灾害及其次生灾害监测与预警预报体系,完善定量化监测指标体系,开展精细化网格预报预测。因地制宜建设早期预警平台和分灾种监测预报预警系统,建立多源资料融合的极端天气气候事件灾情数据库。建立跨部门、跨区域联防联控的常态化管理体系,制定完善极端天气气候事件应急预案,完善应急处置和救灾响应机制。强化专业应急救援装备力量部署,优化完善应急抢险救灾物资储备库布局,加强应急救援联合演练。(五)优化城市适应气候变化空间布局(自然资源部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)在国土空间规划实施评估中加强气候风险及适应性评估。结合国土空间规划编制实施,在“三区三线”、蓝线绿线等基础上,进一步探索城市适应气候变化的空间策略,优化城市空间布局。融合规划和土地政策,加大城市存量空间盘活力度,统筹城市地上地下空间综合利用。划定海洋灾害防治区,强化沿海城镇海平面上升应对措施。划定洪涝风险控制线,增强城市和区域调蓄空间管控。确定重要基础设施用地控制范围并预留发展空间,完善城镇安全韧性空间和基础设施。以社区为基本单元构筑城市安全防御体系,优化公共卫生等应急空间网络。(六)提升城市基础设施气候韧性(住房城乡建设部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)建立健全基础设施建档制度,以城市人民政府为实施主体,加快开展城市市政基础设施现状普查,摸清底数、排查风险、找准短板,提出有针对性的基础设施韧性提升措施,纳入市政基础设施建设规划及实施计划。鼓励探索开展城市基础设施压力测试。对城市基础设施安全风险进行源头管控、过程监测、预报预警、应急处置和综合治理。全面提升极端天气气候事件下城市各类基础设施的防灾、减灾、抗灾、应急救灾能力和城市重要基础设施快速恢复能力、关键部位综合防护能力。(七)提升城市水安全保障水平(水利部、住房城乡建设部、生态环境部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)统筹流域防洪与城市防洪排涝,统筹城市防洪和内涝治理,加快实施城市防洪提升工程,建设和完善源头减排、蓄排结合、排涝除险、超标应急的排水防涝体系,有效应对城市内涝防治标准内的降雨,加强易涝积水点整治,落实海绵城市建设理念。对沿河沿海城市级别、人口规模等保护对象重要性提升或新增防洪防潮任务的城市河段,合理提高防洪安全保障标准和防洪工程标准,以应对极端洪涝、风暴潮灾害。加强城市水源地保护,因地制宜构建城市多水源供水格局,加强供水应急备用水源建设,提高城市供水保证率,有效应对干旱缺水、水污染等供水风险。(八)保障城市交通安全运行(交通运输部、住房城乡建设部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)强化极端天气气候事件预警与城市综合交通系统应急联动机制,提高停运复运、运营调度和应急管理信息化、智能化水平。完善城市应急通道网络,健全城市道路照明、标识、警示等指示系统,提高穿越城市的高速公路应急抢通和快速修复能力,提升极端天气气候事件下防灾救灾能力。加强风险隐患排查管理,积极防范极端天气气候事件引发次生地质灾害,切实落实港口码头、航道及航道设施防汛防台风措施。提高城市道路耐受气候变化影响的变幅阈值,制定或修订相关建设、管理和养护标准。(九)提升城市生态系统服务功能(自然资源部、住房城乡建设部、生态环境部、水利部牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)实施基于自然的解决方案,构建蓝绿交织、清新明亮的复合生态网络和连续完整、功能健全的城市生态安全屏障,打造与适应气候变化协同融合的城市空间和景观格局。实施城市生态修复工程,加强城市水土保持,严格保护城市山体自然风貌,修复江河、湖泊、湿地等重要生态系统。充分发挥生态系统防潮御浪、固堤护岸等减灾功能,促进生态减灾协同增效。将生物多样性保护要求融入城市规划、建设、治理相关标准和规范,推动生态廊道、通风廊道、城市绿道、景观廊道及基础设施一体布局。鼓励利用街头、社区小微空间,修复、营建基于本土自然的生态环境,畅通城市微生态循环。加强山水林田湖草沙一体化保护修复,完善城市生态系统,提升城市生态碳汇能力,促进城市化地区绿色发展。(十)推进城市气候变化健康适应行动(国家疾控局牵头,其他部门参与,指导试点城市开展以下工作)开展城市气候变化健康风险监测评估,明确本市重点气候敏感传染病、慢性非传染病,实施城市气候变化健康适应行动。建立气候敏感疾病、高温热浪等健康风险预警与干预机制,及时发布预警信号和健康提示。重点关注脆弱人群健康适应能力,厘清脆弱人群特征和时空分布,针对性发布健康保健和防护指南。四、组织实施(一)申报条件试点申报城市一般应为地级及以上城市,同时鼓励国家级新区申报。试点申报城市应高度重视气候适应型城市建设,适应气候变化工作有一定基础,城市面临的气候风险典型突出,试点目标清晰、任务明确、措施合理,组织保障和政策保障有力,能够为气候适应型城市建设试点创造良好条件,优先遴选一批工作基础好、组织保障有力、预期示范带动作用强的城市。(二)试点申报申报城市应按照试点工作要求,结合实际填写《气候适应型城市建设试点申报表》,并编制《气候适应型城市建设试点实施方案》,由试点申报城市人民政府提交省级生态环境部门。鼓励2017年公布的28个气候适应型城市建设试点继续申报深化试点,拟继续申报的应填写申报表,更新试点实施方案,并总结提交已开展的试点工作成效和典型经验。试点申报城市应根据实际情况,结合十项重点任务,合理选择确定本地试点建设重点任务及目标。其中,完善城市适应气候变化治理体系、强化城市气候变化影响和风险评估、加强城市适应气候变化能力建设、加强极端天气气候事件风险监测预警和应急管理、优化城市适应气候变化空间布局为必选任务,其他有关领域重点任务可根据城市实际情况选择一项或几项,要突出城市特点和试点效果,避免贪多求全。试点申报城市也可视情增加其他自定任务。(三)试点审核省级生态环境部门要高度重视并牵头做好试点组织申报工作,会同有关部门对申报材料进行初审,形成审核意见,确定推荐意向顺序,于2023年10月9日前报送生态环境部办公厅并抄送财政部、自然资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部办公厅、中国气象局办公室、国家疾控局综合司,同时通过生态环境公文系统报送电子版材料。生态环境部会同有关部门组织专家对试点申报材料进行评审,视情对试点申报城市开展实地调研,综合考评后确定试点城市名单并向全社会公布。(四)试点建设生态环境部会同相关部门建立气候适应型城市建设试点工作协调机制及专家帮扶机制,统筹考虑试点城市的地域特点及气候风险情况等因素,编制出台相关技术标准、建设指南、评估办法等,探索建立完善促进试点建设的政策体系和激励机制。鼓励并支持试点城市通过美丽城市建设试点、气候投融资试点、生态环境导向的开发模式、适应气候变化国际伙伴关系等推动试点建设。鼓励试点城市协同推进低碳城市、生态文明建设示范区、国家环境保护模范城市、海绵城市建设等各类试点示范工作,充分发挥协同效应。省级生态环境部门要会同相关部门做好试点城市组织协调工作,及时掌握试点情况,推动经验总结交流。试点城市要印发实施气候适应型城市建设方案,认真抓好责任分工和任务落实,确保完成目标任务、取得试点实效。(五)评估验收试点城市应每年年底开展试点建设工作自评估,并于次年1月底前报送自评估报告。生态环境部会同有关部门研究制定气候适应型城市建设试点评估验收办法,定期对试点城市的工作进展和成效开展跟踪评估,并形成《气候适应型城市建设试点案例集》。对气候适应型城市建设试点成效显著、引领作用突出、验收评估结果优秀的通报表扬,推介其先进经验做法;对工作推进不力、实施进度滞后、验收评估结果不合格的取消其试点资格。五、工作要求(一)提高思想认识各地要切实提高对气候适应型城市建设试点工作的认识,积极做好试点申报和组织推荐工作,以城市适应气候变化为突破口,提高气候风险防范和应对能力。试点申报城市要确保试点实施方案切实可行,符合本地实际。省级生态环境主管部门会同有关部门做好审核把关和协调指导工作,确保试点城市申报材料真实准确、科学合理。(二)强化组织实施试点城市要建立健全相关工作机制,加强组织领导,强化支撑保障,加大工作力度,确保试点各项任务有序推进。试点城市可在依法依规的前提下统筹运用相关资金和气候投融资工具,加大对适应气候变化工作的投入力度。鼓励试点城市先行先试、积极探索各类政策创新。(三)加强宣传推广试点城市要利用各种媒体渠道,广泛宣传气候适应型城市建设理念内涵及工作进展,提高公众认知度、扩大社会影响面,为试点工作顺利推进营造良好舆论氛围。要及时梳理总结报送各类好经验、好做法、好案例,生态环境部将搭建试点工作宣传平台,并利用联合国气候变化大会、全国低碳日等各种契机节点推动经验交流和务实合作,讲好中国适应气候变化故事。生态环境部办公厅 财政部办公厅   自然资源部办公厅 住房城乡建设部办公厅  交通运输部办公厅 水利部办公厅   中国气象局办公室 国家疾控局综合司   2023年8月18日
  • 祝贺上海沛欧红外石英消化炉SKD-08S2入围国产好仪器
    国产仪器腾飞行动”将通过企业自愿免费申报,活动主办方将组织专业编辑及行业资深专家深入调研,实地走访考察用户单位和国产厂商,让广大用户对国产科学仪器进行网上讨论、评议,以“用户说好才是真的好”为宗旨,从科学仪器的可靠性、稳定性、售后服务等方面筛选出具有代表性,经过用户的使用检验,好用、够用,并可对进口仪器形成一定竞争优势的“国产好仪器”。上海沛欧消化炉SKD-08S2的入围,显示了产品实力的重要性,也体现了广大用户超群的眼光,您的选择是对上海沛欧最好的支持!! 红外石英程序升温8孔消化炉特点1、加热体(模块)采用红外石英管,耐强酸强碱、防爆裂,寿命长,2、炉孔温度连续可调,升温速度快3、消化管受热面积大、温差小,样品消化一致性好,有利于样品的消煮4、仪器具有过流保护和漏电保护5、采用双开关,电源和加热单独控制,便于安全参数设置6、仪器有不锈钢排污罩,使消化管内逸出的SO2等有害气体,通过排污管经抽吸泵从水中排入下水道,有效地抑制有害气 体的外逸*杜绝挂壁*一、概述: 红外石英程序升温8孔消化炉SKD-08S2可用于农业、林业、环保、地质、化工、食品等部门以及高等院校、科研部门对植株、种子、饲料、食品、土壤、矿石等消化二、技术指标: 红外石英程序升温8孔消化炉型号 SKD-08S2控制方式 数控 (定时+64阶程序升温) 加热方式 红外石英辐射加热 炉孔数量 8孔 控温范围 室温-680℃ 升温速度 0分钟(室温到400℃) 温度波动 1%(超调后2度) 电 压 AC220V 功率 1600W 消化炉在蛋白质检测中起到了很重要的作用,选择一台合适的消化炉是准确检测的前提。消化炉指标要注意几点:1 温度要恒定,波动要小,每个样品可以有一致的消化时间,2 每一个样品孔温度要一致,以免样品消化时间相差太大。3 能有效的控制温度变化的过程,以免消化时的样品挂壁。4 效地保温措施,以提高炉腔内温度的恒定性所以消化炉的考察需要注意 :* 有效地温度控制,使得消化能按需要控制温度,如果有程序升温控制就能有效达到所需。* 很好的保温措施,如果保温材料势单力薄,必造成温度不稳定。仪器较厚的保温层是温度稳定的需要。故保温材料的厚度和材质是一个重要的指标、* 加热体和热载体的选择,可以根据用户的需要选择不同的热载体。下面我们来讨论加热体和热载体的选择。现在加热主要有三种方式比较好的。# 红外加热,靠热辐射来加热样品,特点是:升温快,热惯性小,温控准确。一般应用于有高要求样品的消化。例如:有较快的升温和降温速度。程序升温可以使用户更具自己样品的特点来选择升温曲线,或选择分段式的升温,更有利益样品的消化,从而杜绝样品的挂壁现象、进而使得样品消化效率的大大提高# 铝锭加热,靠铝锭传导热给样品,特点:升温较慢,热惯性较大,温度较稳定,还由于铝锭的良好的热传导性,每个样品孔间的温度一致性好。广泛应用于消化炉的热载体,但也要注意:一片薄薄的铝锭也不能保持温度的恒定,所以选择铝锭消化炉,铝锭厚度也是一个考察指标。# 石墨加热,靠石墨传导给样品热量,特点:热惯性大升温较慢,由于石墨热传导性较差(相比较铝锭),使得样品孔间温度不均匀,容易造成样品间消化时间拉大。但是由于石墨成本较低,石墨消化炉成本便宜,对部分低端用户有一定的吸引力。(并不可取) 其余要注意消化炉的保护功能:温度稳定均一保护,过流和短路保护。
  • 港理工/港大/港城大《Nature Communications》:亚微米精度单光子3D打印熔融石英
    透明熔融石英玻璃作为一种不可或缺的重要材料,在现代社会中具备广泛应用价值。其卓越性能使得它在日常生活、科学和工业领域均发挥着重要作用。尽管熔融石英玻璃具备卓越的光学性能、热稳定性和化学耐久性等优异特点,但其高硬度和高脆性使得其可加工能性备受诟病。目前,传统熔融石英玻璃微结构制备工艺面临着流程复杂、成本高昂以及材料易碎等诸多挑战,并且在实现复杂三维(3D)结构方面仍然存在巨大困难。这给新型玻璃微纳米器件的开发、高效制造和在先进功能领域的应用带来了巨大的挑战。近年来,以3D打印/增材制造为代表的先进制造技术为玻璃加工行业带来了全新变革和重大突破。相较于传统的减材及等材成型工艺,这些新兴技术以数字设计和逐层累积为手段,成为赋予玻璃构件极高设计自由度和精确成型能力的强大工具,使得制造任意熔融石英玻璃三维结构成为可能。德国Karlsruhe理工学院科学家利用立体光刻(SLA)技术制备玻璃已取得重要突破(Nature, 2017, 544),成功实现了玻璃制品在质量、复杂度和精确度诸多方面的显著提升。这一里程碑式的进展也预示着通过3D打印技术制造具有出色光学性能的玻璃结构离普及更近了一步。随着时间的推移,全球范围内的研究者一直在不断努力提升玻璃打印技术的精确性。通过采用双光子飞秒激光直写(TPP-DIW)技术,实现了微纳米尺寸3D分辨率的玻璃结构的有效成形(Adv. Mater., 2021, 33)。然而,尽管立体光刻和双光子飞秒激光直写已分别实现了约50 μm和约100 nm的成型分辨率,并在宏观及纳观尺度上显著扩展了玻璃三维构件的应用领域,但由于3D打印技术在精度和效率方面存在固有矛盾,迄今为止,已有文献中报道的方法无法有效地制造出既具有毫米/厘米级尺寸又带有亚微米级特征的复杂玻璃三维结构。这一限制严重影响了该技术在微光学、微流控、微机械及微表面等先进领域上的应用。有鉴于此,香港理工大学3D打印中心温燮文教授联合香港大学机械工程系陆洋教授,在此前工作(Nat. Mater., 2021, 20, 1506)基础上更进一步,提出了一种通过摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)3D打印技术制备同时具有亚微米特征及毫米/厘米级尺寸的熔融石英玻璃三维构件的方法。研究者选择了聚乙二醇功能化的二氧化硅纳米颗粒(平均直径~11.5 nm)胶体和两种丙烯酸酯作为聚合物前驱体,保证二氧化硅纳米颗粒良好的相容性和分散性。结合面投影微立体光刻3D打印灵活地创建具有复杂的三维亚微米结构的高性能透明熔融石英玻璃,其分辨率、构建速度及成型幅面均超越了目前大多数其他3D打印玻璃技术几个数量级。 图1:通过面投影微立体光刻3D打印所得透明熔融石英玻璃。(a)面投影微立体光刻3D打印示意图,呈现了打印所得熔融石英玻璃制成微缩维多利亚港的光学和电子显微镜图像。(b)复合纳米前驱体的各化学组分。(c)面投影微立体光刻3D打印透明熔融石英玻璃微透镜阵列在高温环境下展示了出色的稳定性。(d)4 × 6阵列的透明熔融石英玻璃蜂窝结构的光学和电子显微镜图像,其中央的细长悬线具有亚微米级别尺寸。(e)该方案所制备的熔融石英玻璃在分辨率及成型速度上的关系图,及与已报道的其他同类技术的比较。 图2:面投影微立体光刻3D打印所得具有多尺度临界特征的透明熔融石英玻璃多层级点阵。(a)多层级点阵结构;(b)多层级点阵网络;(c & d)单个多层级点阵胞元;(e)多层级架构;(f)基础点阵;(g & h)基础杆件及其具备的亚微米特征。尺寸跨度由mm逐步减少到nm,接近5个数量级。利用面投影微立体光刻3D打印透明熔融石英玻璃微透镜阵列,其具有亚纳米级别的表面粗糙度(Ra≈0.633 nm)。同时,研究者展示了通过3D打印制造的熔融石英玻璃微透镜阵列在成像方面的出色能力,具备优良的均匀性、清晰度、对比度和锐度。 图3:面投影微立体光刻3D打印的具有亚纳米级别表面粗糙度的熔融石英玻璃微透镜阵列。单个透镜的高精度光学显微镜图像,方框区域显示了白光干涉共聚焦显微镜测试结果,沿XY方向均能实现亚纳米级别表面粗糙度,以此制备高均匀性、高清晰度、高对比度和高锐度的微透镜阵列。面投影微立体光刻3D打印技术赋予了熔融石英玻璃微流体器件高精度、简化工艺、高直视性、大结构尺寸及复杂三维设计自由度,进一步展现出该器件出色的液滴/流体操控能力。 图4:面投影微立体光刻3D打印具备超疏水性能的仿生三维熔融石英玻璃微表面结构,以及具有Y型流道的免键合三维熔融石英玻璃微流控芯片。超疏水仿生三维熔融石英玻璃微表面展现了极佳的液滴黏附能力(即“花瓣效应”),即使在翻转180°后仍能牢固锁住液滴;在免键合Y型流道三维熔融石英玻璃微流控芯片,由于表面张力占主导,两种流体呈现了不互溶的“层流”现象。该工作进行于香港城市大学深圳研究院纳米制造实验室,相关成果以“One-photon Three-dimensional Printed Fused Silica Glass with Sub-micron Features”为题发表于国际期刊《自然通讯》(Nature Communications)上,课题组2020级博士研究生黎子永为该论文第一作者。在该研究中,熔融石英玻璃三维微纳样品由摩方精密2 μm精度的nanoArch P130超高精密3D打印系统制备。相关技术已申请专利,后续将与摩方精密合作进行商业化应用。
  • 自适应光学仪器可以带来“超视力”吗?
    人类的视力有极限吗?最近,科学家在实验中运用新技术,通过光学仪器矫正人的视力,有的被试者的视力甚至达到了2.0。  新技术为“超视力”提供可能  中国科学技术大学周逸峰小组与中科院成都光电所张雨东小组合作,创造性地将视知觉训练与人眼自适应光学技术结合起来。在实验中,他们对20岁左右的正常被试者测量视力等视功能后,让他们每天参加一小时的视觉训练。这种训练,即在自适应光学系统上,呈现一种高空间频率光波的黑白条纹图像,让被试者根据要求完成图像的检测任务。训练程序根据完成任务情况,自动调控图像参数,使之维持在一定的难度水平上。如此反复多次,坚持10—12天,每天1小时左右。  周逸峰指出,“这项实验反映了在一定的条件下,经过学习,成年神经系统对图像识别的能力可大大提高。即便是发育成熟后,正常成年视觉神经系统仍具有相当程度的可塑性。不过,这些可塑性的发挥,受限于人眼的光学系统质量。”  据专家介绍,人眼的光学系统,除了存在近视、远视等“低阶像差”外,还存在难以用普通手段测量和矫正的“高阶像差”。研究小组对被试者进行高阶像差的矫正,使之拥有较理想的人眼光学系统,在此基础上配合视知觉训练,让被试者的视力有了明显的提高,有的甚至达到了2.0及以上的视力。据介绍,他们的“超视力”在5个月后复测时仍可保持。该研究成果可用于探索新的治疗方法,来提高视力低下患者的视功能,也为达到“超视力”提供了可能。  目前还处于临床阶段  关于这项技术的最新应用情况,周逸峰在接受采访时介绍:“目前,我们与合作单位中科院光电技术研究所一起正在进行面向临床应用的产品开发和推广,已经研制出自适应光学视力治疗仪,7月份进入医院进行临床试验,在国家药监局审批注册后即可上市用于临床。”同时,周逸峰还指出:“这项技术还处于临床试验阶段,从之前测试的结果来看,效果比较显著,但由于临床试验受到各种因素的制约,不能保证每次试验都达到预期效果。”  对此,焦永红指出,“自适应光学技术属于高科技,作为一种辅助的装置,它主要从两个层面推动眼科技术的发展。其一,让使用设备的医务人员可以更清楚地分析数据;其二,可以让病人接受的手术更加精准。目前,它仍属于前瞻性的研究。”  关于视知觉训练,焦永红则认为:“视知觉训练主要通过锻炼肌肉的灵敏度,通过反复刺激的方法来训练人的能力。这项训练比较主观,而且需要坚持。因此,被试者的视力恢复水平可能因人而异。”  不过,任何一项新技术的发展都是不断尝试、不断推新的过程。屈光手术自90年代初期试用以来,已经发展成熟,这一技术通过改变人眼的光学系统,使得人眼视力水平得到很大改善。焦永红认为:目前,自适应光学技术还处在临床适应阶段,从原理上说,这项技术可以辅助临床试验,让手术更加精准。  是否具有“超视力”不重要  那么视力的优劣该如何测定呢?2.0的视力是怎样的“超视力”呢?  目前国内有两种视力表记录法:小数记录法、五分记录法。一般情况下,正常裸视力能达到1.0,也就是5.0。小数记录法的1.5,2.0分别相当于五分记录法的5.2,5.3。  对于视力有限性的问题,北京同仁医院眼科中心眼肌科主任焦永红指出:“人的视力受限于最小视角,它是指视网膜视觉细胞能分辨的最近距离的两点对眼的最小夹角。”视力表是根据视角的原理制定的。正常人眼能看清最小物体的视角为1分视角,又称最小视角。  焦永红认为,“人的视力是有极限的,单纯通过视力表的指标来衡量人的视力的优劣并不是目的。1.5的视力已经是正常视力,不同衡量体系得出的结论也不同。衡量视力水平,不能光看指数,还要看眼睛各个方面是否协调一致。关键在于眼睛的健康,无各种眼科疾病,这才是我们追求的目标。至于是否是2.0这样的"超视力"并不重要。”  焦永红说:“视力检查是一种知觉检查,具有较强的主观性,一些其他的因素,也会影响到检查结果。”常见的影响视力检查准确性的因素有:光线,比如灯箱老旧、光源亮度不达标、面板刮花、检测地点周围光线昏暗等;环境,如周边环境吵闹、噪音大等;此外,如果在感冒、发烧或服药期间,视力也可能下降。  中国人民解放军第二炮兵总医院眼科主任医师蔡春梅介绍说:“目前所测的视力主要为远视力,被试者离视力表5米。视力达到2.0,说明远视力很好,不排除有其他眼睛问题的可能,没有一个评论视力优劣的绝对指数,普通人达到1.0的视力就是正常视力。”  通常情况下,人们认为成人的视力不具备可塑性。就此,蔡春梅认为:“如果一个成年人存在屈光不正的问题,如近视、远视、散光等问题,通过镜片、手术矫正的方法,才可以矫正视力。”自适应光学技术也正基于此,通过仪器调整人眼的光学系统,才能够有效的矫正视力。
  • 应用案例 | Ppb级中红外石英增强光声传感器,用于使用T型音叉调谐探测DMMP
    近日,来自山西大学激光光谱研究所、光学协同创新中心,-巴里大学和巴里理工大学跨校物理系波利森斯实验室的联合研究团队发表了《Ppb级中红外石英增强光声传感器,用于使用T型音叉调谐探测DMMP》论文。二甲基甲基膦酸酯(DMMP)被广泛认为是最具代表性的模拟物,已开发并广泛用于DMMP检测的各种气体分析技术。气相色谱(GC)和质谱(MS)分析可以高敏感地鉴定不同的有机磷化合物,但它们在原位监测方面具有几个缺点,包括昂贵和耗时。此外,色谱分析必须由熟练的人员在专门的实验室中进行,不适合小型化。相比,光声光谱(PAS)是DMMP气体水平监测最有前景的技术之一,因为它具有高灵敏度、选择性和快速响应的优势。作为PAS的一种变体,石英增强光声光谱(QEPAS)技术自2002年首次报道以来迅速发展,其中超窄带石英调谐叉(QTF)与两个作为锐利共振声学换能器的声学微共振器(AmRs)在声学上耦合,用于检测声音信号,而不是传统的宽带麦克风。与体积超过10 cm3的传统光声池相比,小体积的QTF更有利于DMMP检测设备的小型化和快速响应。此外,QEPAS技术的显著特点是激发波长的独立性,这意味着可以使用相同的光谱声学器测量具有不同特征吸收光谱的痕量气体。DMMP在9–11.5 µ m的中红外区域显示出强烈的光吸收特征,因此使用高性能中红外量子级联激光器(QCLs)可以在理论上实现高灵敏度的检测。然而,中红外QCL输出光束通常具有较大的发散角,这使得将中红外激光束耦合到具有300微米叉间距的QTF中成为巨大的挑战,因为任何误散射光束击中QTF都会产生大的背景信号。在本研究中,我们展示了种基于定制T型QTF和中红外量子级联激光器(QCL)的小型化集成QEPAS DMMP传感器。T型QTF的叉间距为0.8毫米,具有约15,000的高品质因数,避免了由误散射光引起的背景信号,从而在ppb水平上获得最佳检测限。通过使用掺入DMMP的真实室外空气对传感器进行测试,以验证其有效性。实验部分:检测波长和光学激发源的选择强有力的靶向吸收带对于DMMP检测至关重要,因为实际应用需要具有亚百万分之一灵敏度的传感装置。由于其高输出功率、紧凑性和窄的光谱线宽,QCLs在中红外光谱区域已成为最多功能的半导体激发源。考虑到激发波长和激光源的大小,宁波海尔欣光电科技有限公司为该实验提供了一个发射波长为9.5 µ m,线宽为2 MHz的QCL激光器(QC-Qube 200831-AC712)作为DMMP-QEPAS传感器的激发源,其输出功率稳定性2%,一个具有极低电流噪声和温漂的QCL激光器驱动电路(QC750-Touch&trade ),在室温下操作,以稳定发射波长。通过激光驱动电路将QCL的温度设定为25.5℃。如图2所示,所使用的QCL激光器的输出波长是驱动电流的函数,并且其波长调谐范围落在所选吸收带中(图1中的绿色框区域)。图2中绘制了QCL激光器的平均功率与驱动电流之间的线性关系,表现出良好的线性关系。此外,该激光源的小尺寸是一个显著特点,外部尺寸约为300 cm3(65 × 65 × 70 mm3),使激光源能够实现紧凑的气体传感器。Fig. 1. Absorption spectra of 1-ppm DMMP/N2 gas mixture (red) obtained by the FTIR spectrometer and absorption spectra of 300-ppm H2O (blue) and 5- ppm CO2 (orange) based on HITRAN database. Inset: DMMP absorption band in the range of 1040–1065 cm&minus 1 and wavelength tuning range of the used QCL laser.Fig. 2. QCL emission wavelength and output optical power as a function of driving current in amplitude modulation operating mode with a duty cycle of 50 %. QCL laser: HealthyPhoton, QC-Qube QCL laser driving circuit:: Healthy Photon, QC750-Touch&trade 结论基于QEPAS的传感器由于其波长独立性具有很高的多功能性,这使得通过替换激光源可以检测各种神经毒剂。在本研究中,首次开发了一种紧凑尺寸和可靠性能的ppb级QEPAS DMMP传感器。选择了9.56 µ m的激发波长,这是最强的DMMP吸收带,不受H2O和CO2的干扰。优化了主要系统参数,包括激光激发功率、气体压力和调制频率。最终,在0至1.5 ppm范围内验证了传感器的线性,并在300毫秒的积分时间下实现了6 ppb的最低检测限。我们使用真实室外空气作为载气检测了500 ppb的DMMP,并获得了与以零气作为载气时相同的信号幅度,从而验证了传感器的高选择性。参考Ppb-level mid-IR quartz-enhanced photoacoustic sensor for sarin simulant detection using a T-shaped tuning fork, Sensors & Actuators: B. Chemical 390 (2023) 133937, https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133937
  • 2018年中国新药加速上市 很多适应症药物从无到有
    p style="text-align: justify "  中国药品审评审批制度改革以来,创新与药品申请人沟通机制,加快了新药研发速度,同时加快境外新药国内上市进程。2018年,国家药监局药品审评中心建议批准上市1类新药9个,建议批准进口原研药59个,建议批准中药新药2个。很多适应症药物如抗癌药、丙肝等抗病毒药实现了从无药到有药。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/9690a528-ecb3-4514-b419-403d90ae4f66.jpg" title="微信图片_20190129101921.jpg" alt="微信图片_20190129101921.jpg" width="542" height="116" style="width: 542px height: 116px "//pp style="text-align: justify "  strong抗癌新药、抗病毒药从无到有/strong/pp style="text-align: justify "  2018年,国家药监局批准的这11个国产药物中,有9个是全球首次批准的新分子。从适应症来看,批准的新药以抗癌药、抗病毒药和孤儿药居多。/pp style="text-align: justify "  肿瘤是危及生命的重大疾病,中国每年新发病例近400万人,死亡230万人,抗肿瘤药有着巨大的临床需求。在批准的新药中,18个是抗肿瘤药,涉及的适应症有:多发性骨髓瘤、非小细胞肺癌、宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌、黑色素瘤、肝癌、直肠癌、前列腺癌、白血病和淋巴瘤等。另外多个产品还与肿瘤适应症相关,比如帕洛诺司琼获批用于治疗化疗引起的呕吐,拉布立海获批用于治疗儿童白血病和控制淋巴瘤患者的尿酸水平等。这些产品的上市,将丰富中国癌症治疗选择,在一定程度上改变“以化疗为主流”的治疗现状。/pp style="text-align: justify "  国家药监局还把治疗艾滋病和丙肝等18种情形的药物均列为重点。经过优先审评,从2017年底开始,多个单方丙肝“特效药”获批上市。2018年以来,艾尔巴韦格拉瑞韦片、索磷布韦维帕他韦片和来迪派韦索磷布韦片陆续获批,让中国的丙肝治疗越过了第二代和第三代疗法,直接进入了国际上最新疗法。/pp style="text-align: justify "  在艾滋病药物方面,国家药监局批准了本土原创新药艾博韦泰和进口鸡尾酒艾考恩丙替片、恩曲他滨丙酚替诺福韦片和达芦那韦考比司他片上市,使中国艾滋病用药的普及性得到大幅提高。/pp style="text-align: justify "  除了治疗丙肝和艾滋病的药物,2018年获批的抗病毒新药还包括新一代治疗乙肝的药物丙酚替诺福韦、国产乙肝新药重组细胞基因因子衍生蛋白,这些药物的上市将惠及广大乙肝患者。/pp style="text-align: justify "  strong国产专业新药研发成果丰硕/strong/pp style="text-align: justify "  继首个国产PD-1抗体药物——特瑞普利单抗注射液获批上市之后,12月27日,中国抗肿瘤新药研发领域再传喜讯:首个治疗经典型霍奇金淋巴瘤的PD-1单抗药物——信迪利单抗注射液获国家药品监督管理局有条件批准上市。/pp style="text-align: justify "  信迪利单抗用于治疗至少经过二线系统化疗的复发或难治性经典型霍奇金淋巴瘤,由信达生物制药(苏州)有限公司研发生产,是该公司自主研发的1类创新药,拥有全球知识产权,获国家“重大新药创制”科技重大专项和重点研发计划项目支持,并通过优先审评审批程序获准上市。/pp style="text-align: justify "  2018年,国家药监局批准了9个自主创新药,包括恒瑞的吡咯替尼,正大天晴的安罗替尼,和记黄埔的呋喹替尼,君实生物的特瑞普利单抗,信达生物的信迪利单抗,歌礼药业的达诺瑞韦,前沿生物的艾博韦泰,珐博进的罗沙司他,以及杰华生物的重组细胞基因因子衍生蛋白等。这些产品的上市,说明中国药品研发方面的鼓励和引导创新政策取得了巨大成效。/pp style="text-align: justify "  2018年,中国批准上市的抗肿瘤创新药有18个,其中包括中国自主研发的5个创新药。目前,中国国产创新药申报临床试验的数量逐年增加,一些全新靶点、全新结构、拥有自主知识产权的新药申报呈增加趋势。如全球研发热点CAR-T细胞治疗产品,中国已有5家共6个品种通过临床试验申请。大量创新药的研发加速,也催生了中国专业新药研发平台的壮大。/pp style="text-align: justify "  strong药品审评审批改革不断深化/strong/pp style="text-align: justify "  以前在中国申请药物临床试验审评审批,至少需要2至3年的时间。2018年7月,国家药监局发布新政:在中国申报药物临床试验,自申请受理缴费后60日内,申请人未收到药审中心否定或质疑意见的,可按照提交的方案开展药物临床试验。/pp style="text-align: justify "  在企业新药研发方面,国家药监局药品审评中心加大与企业的沟通交流力度。针对创新的治疗性肿瘤疫苗、细胞治疗、双特异性抗体等产品,企业可在产品研发初期与中心进行沟通交流,以避免新药研究开发进展缓慢、降低开发风险、提高研发及后续审评的效率。由此,国内药企创新药研发进度驶入快速道。/pp style="text-align: justify "  截至2018年12月10日,国家药监局药品审评中心总计接收并处理申请人沟通交流申请1500余个,其中抗肿瘤药物的申请600余个。/pp style="text-align: justify "  同时,国家药监局加快境外已上市临床急需新药在境内上市,目前已经有10个品种在国内上市。2019年,更多的境外新药有望在国内上市。/pp style="text-align: justify "  2019年,中国药品审评审批制度改革还将继续深化,进一步落实癌症治疗药物研发和上市的激励政策。如取消部分进口药必须在境外上市后才可申请进口的申报要求,鼓励全球创新药品国内外同步研发,吸引更多癌症治疗药物在中国上市。/p
  • 中美联合研制自适应光学双光子荧光显微镜
    像差问题一直困扰着光学领域的工作者。像差会使光波前发生形变,不仅降低成像的信噪比和分辨率,使得很多时候我们只能&ldquo 雾里看花&rdquo ,更甚者,产生赝像,或无法获得有意义的图像。像差问题对双光子成像的影响尤为严重,因为在那里,荧光信号对入射光强度的依赖是平方关系,一旦入射光波前形变,不仅聚焦强度大幅下降,成像分辨率也急剧恶化。因此,如何解决像差问题,实现活体,例如小鼠大脑皮层,深层区域的高质量成像成为光学成像发展中最具挑战性的问题之一。  美国Howard Hughes Medical Institute (霍华德· 休斯医学研究所)在Janelia Farm Research Campus的吉娜博士小组与来自中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的王琛博士最近成功将一种新的自适应光学的方法和双光子显微镜结合,研制出一种新的自适应光学双光子荧光显微镜。通过校正活体小鼠大脑的像差,在视觉皮层的不同深度处均获得了提高数倍的成像分辨率和信号强度,大大改进了成像质量,使得原来在活体鼠脑中不可见或者模糊的细节变得清晰可见,她们成功将该方法应用于老鼠视觉皮层第五层(约500µ m)的形貌结构成像和钙离子功能成像。这一新的自适应光学方法,首次使得在活体小鼠深层区域成像中获得近衍射极限的成像分辨率成为现实。这一成果以题Multiplexed aberration measurement for deep tissue imaging in vivo发表在最新一期的Nature Methods (自然· 方法)杂志上。  在该自适应光学双光子荧光显微镜中,她们将空间光位相调制器光学共轭到显微物镜的后焦平面,通过位相调制器将入射光分成若干子区域,每一块子区域的波前都可以被独立控制。同时,她们用数字微阵列光处理器,以不同的频率同时调制其中一半子区域的入射光强度,以另一半子区域作为&ldquo 参考波前&rdquo 。来自所有子区域光束会在焦点处会聚干涉,通过监测焦点激发的双光子信号随时间的变化情况,并进行傅里叶变换分析,可以&ldquo 分解&rdquo 得到被调制的每一块子区域的&ldquo 光线&rdquo 的贡献信息,从而可以实现对一半子区域波前的并行测量。对另一半子区域重复这一测量过程,从而获得整个入射波前的信息并进行校正。该方法耗时很短,通常约1~3分钟左右即可完成像差的测量和校正,无需复杂的计算,适用于任何标记密度和标记类型的样品。更重要的是,得到的像差校正图案可以用于提高较大视场范围内的成像质量。该方法无疑为在体研究小鼠大脑皮层深层区域的生物、医学问题提供了可行性方案。
  • 益莱储2023新年展望:高适应性是新时代的竞争力
    益莱储亚太区高级副总裁潘海梦也许你阳过了,或者正在辛苦经历中,或者还阴着,无论身处何种状态,我们是在欣喜中告别计划赶不上变化的旧年或抗疫的三年,迎来更自由奔放、更笃定和更值得庆贺的2023新兔年!我们终将摆脱病毒的困扰,重新拥抱曾经熟悉的一切。数字技术在润物细无声中改变着我们的工作/学习方式、生活习惯,乃至文化习俗等。从居家远程办公、线上网课走进千家万户,到疫情防控大数据,到共享单车、新能源汽车/高级辅助驾驶及出行相关的各种支付方式,再到购物、买菜、物流及日常通讯方式等等,数字化渗透到人们日常的每个角落。科技进步改善我们的生活、更新人们的认知,如今移动通信、大数据、云计算、AI正在无缝式渗透到我们生活的方方面面。作为一家租赁合作伙伴和测试资产优化管理供应商,益莱储在自身业务基础上,通过与客户、测试测量品牌原厂及合作伙伴的沟通互动中,总结2023年行业热点和新年展望。2023行业热点:科技创新未来的五个重点领域重点领域一: 站在5G时代,布局6G未来全球5G部署正在加速进行中,主要推动力来自几个方面:一是美国C波段部署,同时亚洲、印度也在采取一些行动;二是毫米波仍在存在一些复杂的挑战,未来仍是一个长期的研发机会;此外随着5G部署,运营商正在寻求通过添加SA版本来进一步盈利,Open RAN等新应用将继续在全球生态系统中充当牵引力。5G专用网络将不断优化,以满足如工业、医疗等对于低延迟和完整网络控制具备高度需求的应用领域,同时透过强化的个资保护、边缘计算和加密等功能提供关键的安全优势。而6G在多项关键指标上比5G应有数倍甚至于上百倍提升,6G将是下一个发展重点。重点领域二:新一代汽车革命重塑世界汽车OEM及其供应商关注战略性方向,汽车领域的半导体公司不断增加电动汽车和自动驾驶汽车应用的能力。电动车和自动驾驶技术的创新飞速发展,新一代汽车革命正在重塑世界。但在推进续航力和改进成本所需的大规模充电、基础充电桩设施及电池技术进步等方面,仍存在挑战。汽车电子雷达领域拥有巨大的创新潜力,雷达分辨率接近目前的激光雷达,早已成为安全和功能的重要传感器。重点领域三:数字孪生渗入各行各业Forrester最近的一项研究,如今89%的公司仍然采用手工流程,只有11%的公司完全自动化了他们的测试矩阵;75%的公司报告了一些自动化,近一半的公司希望在未来三年内实现自动化。是德科技开启数字孪生改变世界的变革性技术研究,此项技术可在虚拟世界建立出模拟体,与在真实世界中的对象状态、发展完全一致。近年来已大量被运用于工业、航空、汽车及医疗等产业中。它可协助人类从永续发展的角度,了解决策将如何影响世界:透过对计划中的变动因子进行建模,并从生态系统受影响的程度依实际需要进行调整。重点领域四:高速计算给数字设计带来挑战每一代技术变革都会给数字系统设计带来挑战,在所有产品的开发阶段都需要对高速数字系统设计进行测试,以便预估测试挑战、优化性能,让高速计算接口、数据中心连接和消费电子产品更快推向市场。PCIe扩展总线从 PCIe 4.0 提升到了 PCIe 5.0甚至更高阶的PCIe 6.0,以便满足对更高速度的需求;内存从 DDR 4.0 演进到了 DDR 5.0;USB也演进到USB3.0/4.0。 随着串行数据通信速度的提升,每个层级都需要进行精确的高速测试。在更高的速度下进行测试时,需要面向所有的最新标准执行全方位一致性测试。重点领域五:飞速发展的半导体行业要早期引入测试在飞速发展的半导体行业,半导体制造商需要持续跟踪光刻技术和高速测量技术的新趋势、新发展,要引进新的高速、高精度探头和光扫描检测技术;在芯片投产前要进行网络测试,在芯片设计过程中越晚进行测试则犯错成本就越高,在完成设计、开始生产之前进行网络功能测试,可以节省数百万的开发成本和宝贵的上市时间。2023产业态势:高适应性是新时代的竞争力疫情的阴霾即将散去,然而产业的不确定并未随之消散。在严峻的成本和物流压力下,中小企业就需要制定符合其实际需求的测试设备采购策略,这时需要考虑更多的采购灵活性,而不是坚持有需求就购买新设备的传统方法。租赁则是另一个选择,帮助客户在应对特定项目需求的同时,关注潜在的测试能力波动,而避免因购买冗余测试设备而承担财务负担的风险。作为测试测量行业的租赁和测试资产管理优化解决方案提供商,益莱储将紧跟行业最新需求,与原厂密切合作,共同为客户提供专业的经验、完善的设备、灵活的方案以满足客户测试需求的租赁解决方案。2023年这一年,当客户遇到如下的紧迫时刻,益莱储一直在不远处守候:1)当全球物流面临挑战对运输和物流行业,2022年是面临诸多挑战和未知的一年。疫情带来的压力将物流推向了极限,新的供应链挑战和不断变化的市场条件加剧了物流效率的不可预期性。顾客都希望新订单的周转时间越短越好,但这是不现实的,尤其对于全球供应链来说,国际运输可能需要数周甚至数月的时间。对企业来说,更有效的需求预测和供应计划至关重要,供应链战略中采购的多元化变得非常必要。益莱储现成而充实的库存在关键时候可以雪中送炭。2)当预算持续缩减以火热发展的半导体行业为例,越来越多的Fabless中小企业跟规模更大的同行企业一样,需要能够测试和表征他们的器件产品。但由于可用预算持续缩减,在研发环节面临着更大的财务限制。因而,避免大量前期投资的测试设备策略需求不仅是可取的,而且是绝对必要的。IC设计公司也一样,一般这类公司的规模相对较小,工作也具有较大可变性,通常需要在项目之间进行转换,而且每个项目有自己独特的测试需求。这种情况下,设备租赁可以分散成本、提高适应性,是融资周期较佳的财务解决方案。3)当技术迭代不断提速在高速接口、无线通信领域,各类标准版本不断演进发展,对测试设备的需求也在加速更新迭代。针对最有可能早早过时的设备确定替代采购方案,可以大大减小购买过时设备的风险。“先租后买”方案,提供在协议结束时购买或在约定期结束时返还仪器的选择,可以帮助客户对其测试活动进行前瞻性验证,同时降低成本失控的风险。4)当需求突然增加遇到如下情况都需要额外的测试设备。一种可能是OEM生产厂商突然要求提高产量,但这种需求可能无法持续;或者另一种可能,在项目过程中测试需求发展变化,而在项目开始后,很难获得此类测试设备的额外预算。这两种可能性并不意外。短期内从专业供应商处获得设备,即可获得所需的最新测试技术,避免了可能阻碍项目进展的冗长资本支出审批,以及购买未来可能不再需要的设备的财务负担。5)第一时间享用最新科技是德科技联合租赁合作伙伴推出Keysight NOW服务项目,以实惠的价格租用最新的射频和微波测试仪器,确保项目能够正常运行。通过租赁合作伙伴益莱储能够找到最新的产品,客户可以租赁行业领先的射频、微波和数字测试设备,包括J-BERT误码仪、PCIe 5.0/6.0协议分析仪、PNA-X网络分析仪、VXG微波信号发生器、UXA信号分析仪和UXR Infiniium示波器,随时可用,开启新的研发和设计验证。疫情三年,物流受阻但企业的研发生产不能影响,对我们服务客户也提出更多要求和挑战。益莱储几十年来一直在测试测量租赁行业不断拓宽深入,为需要测试测量仪器的客户提供量身定制的解决方案、并让客户在第一时间获得,是我们的使命。益莱储近几年持续增大亚太区的投入力度,对客户支持能力也逐步得到提升。在中国内地,我们有高素质的专业技术和服务支持团队;在台湾地区,益莱储也不断加强对于行业客户的支持力度,包括时下热门的5G、汽车、半导体、高速互联与计算等应用领域。通过开放实验室,我们为有短期、临时需要的客户提供免费测试服务和技术支持,用我们手头的库存资源帮客户解决短期的燃眉之急。在技术演变迅速、复杂性不断提升的时代,高适应性是企业在新时代的竞争力,帮助客户提升适应力、赢得未来是益莱储与客户的共同目标。
  • “一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学系统”投入使用
    在国家自然科学基金的支持下,中国科学院光电技术研究所联合云南天文台成功研制国家重大科研仪器“一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学系统”并投入使用,实现了大视场自适应光学技术从原理方法创新到实际仪器应用的跨越。   2月2日至3日,该仪器技术指标现场测试会在云南天文台抚仙湖太阳观测基地召开。测试专家组经现场技术指标测试后认为,该仪器各项技术指标达到了资助项目计划书的要求,可以对太阳目标长时间稳定闭环工作,在大气相干长度r0优于10cm@500nm情况下,可见光波段成像分辨力优于0.2″,校正视场大于1′。   “一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学系统”是光电所联合云南天文台申请的国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目(自由申请)。该项目瞄准空间天气预报重大需求和太阳物理科学前沿研究,针对云南天文台一米新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)研制一套多层共轭自适应光学(Multi-Conjugate Adaptive Optics, MCAO)系统,对太阳大气进行大视场、高分辨成像和光谱观测。   该仪器基于研究提出的新型MCAO架构,采用3块变形镜、2个大视场多视线波前传感器以及2套波前实时处理机,实现了在角分量级视场内对大气湍流波前像差的有效补偿。目前,该仪器已与NVST后端科学仪器对接进行常规观测,为太阳风暴的预警预报和太阳物理科学研究持续提供高质量的光谱和成像数据。
  • 常态条件下实现自适应超高光谱纯度激光
    区别于普通光源,激光具有相干性高、单色性纯和方向性好等优点。因此,自激光问世以来,科学家们一直致力于激光参数极致调控的研究,以推动科学研究和工业应用的发展。其中,光谱纯度是决定激光相干性的关键因素。激光运转过程中自发辐射对其强度和相位的影响、泵浦源的功率抖动、谐振腔的温度变化和振动以及发光增益介质的晶格缺陷等原因都会对激光器的线宽进行展宽,从而降低输出激光的相干性。基于稳频控制的腔外伺服电学反馈技术和基于光子寿命延长的固定外腔光反馈技术是当前实现窄线宽激光输出的常用手段。腔外伺服电学反馈技术的核心是引入高稳定度频率基准参考源,固定外腔光反馈技术实现线宽压缩的程度有限,且不能自动匹配主腔激光波长的变化。因此如何在常态条件下实现激光线宽深度压缩的同时,还能自适应波长的变化具有重要的科学意义和工业应用价值。重庆大学朱涛教授团队从源头出发,系统深入地研究了超窄线宽激光的波长自适应光谱纯化机制,提出通过外部微弱的分布扰动信号来有效抑制激光腔的自发辐射,从而在常态条件下实现激光光谱深度纯化的思想。在此基础上提出了一种主腔结合弱分布反馈外腔的激光新构型,这种构型对光纤激光器、半导体激光器等具有增益类型的激光器均适用,并且弱分布反馈的方式可以通过连续波导实现连续的弱分布反馈,也可采用干涉结构如WGM等实现离散的弱分布反馈,其中弱分布反馈的物理过程可以是瑞利散射,也可以是构建的分布弱反射等。他们在论文中展现了半导体DFB激光器结合弱分布反馈的超窄线宽激光器,在常态条件下实现了十赫兹量级的自适应输出(理论上该线宽可以低至赫兹以下)。分布弱反馈深度压缩激光线宽的核心首先是减缓了激光腔内运转过程中自发辐射的耦合速率,从而大幅减小了激光本底线宽;其次是较弱的分布反馈可对激光腔中光子相位在时空域上进行自适应连续修正,避免了固定外腔反馈形成的激光相位突变和多纵模振荡,保证激光单纵模持续运转的同时可实现激光线宽的极致压缩。这项工作为在常态条件下实现自适应超高光谱纯度激光提供了有力的理论和实验基础。图1 激光光谱纯化原理图图2 光谱纯化及自适应动态演化过程该研究团队提出的思路和激光构型为改进和获得各种增益类型的高相干激光光源打开了新的视野,对实现其它激光参数的极致调控也具有重要的参考意义。目前,研究团队下一步将在高相干的基础上进一步研究激光时频空参数的极致调控,并推动激光精密测量领域向着精度更高、速度更快、范围更广的方向发展。该工作以“Ultra-high spectral purity laser derived from weak external distributed perturbation”为题发表在Opto-Electronic Advances (光电进展)2023年第2期。
  • 宁波材料所在盐适应海洋传感凝胶方面取得进展
    传感技术是现代信息产业的支柱之一。由软材料构建的柔性传感器件可作为传统硬质传感器件的重要补充,在可穿戴传感、智慧医疗、软机器人、人机交互等领域具有重要的应用价值。得益于离子导电凝胶材料良好的生物相容性、力学匹配性和类生物导电机制,离子导电凝胶被认为是最有发展潜力的柔性传感材料之一,在运动感知、健康监测、通讯交流等领域得到广泛研究。然而,由于凝胶网络本征的亲水特点,传统离子导电凝胶传感材料在水环境中缺乏稳定性,无法应用于包括海洋在内的各类水环境中。而海洋与陆地一样,是人类的重要活动空间,尤其是随着海洋开发战略的推进,发展海洋传感材料成为迫切的需求。因此,解决离子导电凝胶材料的海洋稳定性问题,发展适用于海洋环境的高性能凝胶传感器件对于海洋活动具有重要意义。近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队研究员陈涛和博士魏俊杰,致力于离子导电凝胶基智能传感材料的研究,并利用疏水界面对水分子和导电离子的扩散屏障功能实现了导电凝胶材料的水下多功能传感应用。然而,含盐海水的高导电性会对离子凝胶传感器的传感性能产生明显的抑制作用,导致离子导电凝胶的海洋传感性能存在不足。对此,该团队近期在疏水界面结构的基础上,进一步利用质子导电机制和盐诱导解离效应设计了在海水环境中具有盐适应能力的离子液体凝胶材料,实现了海洋传感应用。如图所示,该工作合成了一种同时含有亲水链段(接枝有磺酸基团-SO3-和季铵根基团-N(CH3)3+)和疏水链段的聚合物Proton Conductive Material(简称PCM),并将其引入到由疏水单体(MMA)和疏水离子液体([BMIm]PF6)构建的耐水性离子导电凝胶中。聚合物PCM中的疏水链段可以使其在疏水凝胶中具有良好的相容性,而亲水链段中的两性离子基团可促进离子液体发生解离,提高凝胶中的自由离子含量。此外,-SO3-与[BMIm]+的静电作用为质子提供了迁移通道,在离子导电凝胶中形成了特殊的质子导电机制,进一步提高了凝胶的导电性,为改善其在高导电性海水中的传感性能奠定了基础。[BMIm]+-Cl-的作用强度高于Na+-Cl-和[BMIm]+-PF6-的作用强度,因此海水中的盐能够对凝胶中的离子液体产生诱导解离作用,使凝胶的导电性随着盐含量的增大而提高,即导电能力的盐适应性增强。这种盐适应导电增强能力使得凝胶传感器的传感灵敏度不会因为高盐含量海水的高导电性而受到削弱,反而展现出远超空气环境和纯水环境的传感性能。基于这种特性,该盐适应离子导电凝胶被应用于潜水人员的呼吸监测、运动感知、海下信息通讯以及海洋机器人的动作识别等海洋传感领域,展现出良好的传感性能。这一盐适应凝胶传感材料初步满足了海洋应变传感需求,为未来进一步构建高灵敏、多模式海洋传感材料提供了设计思路。相关研究成果以Salt-Adaptively Conductive Ionogel Sensor for Marine Sensing为题,发表在Small(DOI:10.1002/smll.202305848)上。研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、宁波市重点研发计划和宁波市自然科学基金等的支持。导电凝胶的盐适应结构与海洋传感应用
  • 宁波材料所在Janus气凝胶实现季节适应性热管理温度调节方面获进展
    进入21世纪,人口的爆炸性增长加速了能源的消耗,进而引发了不必要的能源危机,甚至出现了严重的极端天气。其中,基于空调的空间制冷和供暖等是能源消耗的重要组成部分之一,每年约占全球能源消耗的12%。在发达国家,建筑系统能耗的占比甚至提高到40%以上。尽管已经采用了传统的隔热材料和相关的加热-冷却设备,但是目前迫切需要的是开发具有非能耗或者低能耗的新型热调节材料和技术。   其中,辐射调节被认为是一种直接、高效、有前途的方式,通过吸收输入的阳光调节内部环境温度,进而实现节能。辐射调节在很大程度上取决于物理/化学改性和合成的材料、合理的结构设计和有效的功能配合。然而,生物相容性和多功能性对材料要求非常高。同时,复杂的制备工艺和多层结构设计也限制了辐射调控材料的发展及其应用。为此,合理设计和制造热调节材料至关重要,它可以通过可调节的物理或化学结构显著提高冷却或加热性能。   之前的工作中,已经通过反向聚合在织物表面设计了由聚吡咯和全氟十二烷基三乙氧基硅烷组成的超疏水仿生类黑素体分级纳米球织物,实现了人体热管理温度调节和光热蒸发应用(Nano Lett. 2022, 22, 9343-9350)。但是在材料稳定性和季节适应性温度调节方面仍有不足。基于此,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员通过免冻干的方法,设计了由光热MXene-CNF层和CNF层组成的Janus结构气凝胶(JMNA),该气凝胶能够实现可切换的热调节,将被动辐射冷却和加热集成到一个材料系统中,以适应多变的环境。   基于良好的机械性能,Janus气凝胶可用作季节适应性辐射热调节的智能屋顶。当CNF层暴露于外部环境时,外层高反射率和内层低红外发射率的结合使得夏季能够有效地进行被动辐射冷却。为了应对寒冷的冬季,MXene-CNF层可被用作外层,有效将阳光转化为可观的热能。产生的热量可以通过CNF层高红外发射率进一步传递到内部环境,从而产生显著的被动辐射加热。Janus结构气凝胶简单的制造方法和合理设计为开发可扩展的气候适应性热调节材料提供了一条替代途径。   该工作以“Engineering Structural Janus MXene-nanofibrils Aerogels for Season-Adaptive Radiative Thermal Regulation”为题发表在Small,2023,2302509(DOI:10.1002/smll.202302509)。本研究得到了国家自然科学基金项目(52073295)、中国科学院青年创新促进会(No.2023133)、宁波市科技局项目(2021Z127)、国家自然科学基金委中德交流项目(M-0424)、宁波市公益性科技计划项目(2021S150)及中科院王宽诚国际交叉团队(GJTD-2019-13)等项目的资助。
  • ​生态环境部等17部门联合印发《国家适应气候变化战略2035》(附全文)
    近日,生态环境部、国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、水利部、农业农村部、文化和旅游部、国家卫生健康委员会、应急管理部、中国人民银行、中国科学院、中国气象局、国家能源局、国家林业和草原局等17部门联合印发《国家适应气候变化战略2035》(以下简称《适应战略2035》),对当前至2035年适应气候变化工作作出统筹谋划部署。《适应战略2035》以习近平生态文明思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届历次全会精神,完整、准确、全面贯彻新发展理念,统筹发展与安全,实施积极应对气候变化国家战略,坚持减缓和适应并重,把握扎实开展碳达峰碳中和工作契机,将适应气候变化全面融入经济社会发展大局,推进适应气候变化治理体系和治理能力现代化,强化自然生态系统和经济社会系统气候韧性,构建适应气候变化区域格局,有效应对气候变化不利影响和风险,降低和减少极端天气气候事件灾害损失,助力生态文明建设、美丽中国建设和经济高质量发展。《适应战略2035》在深入评估气候变化影响风险和适应气候变化工作基础及挑战机遇的基础上,提出新阶段下我国适应气候变化工作的指导思想、基本原则和主要目标,进一步明确我国适应气候变化工作重点领域、区域格局和保障措施。《适应战略2035》明确当前至2035年,适应气候变化应坚持“主动适应、预防为主,科学适应、顺应自然,系统适应、突出重点,协同适应、联动共治”的基本原则,提出“到2035年,气候变化监测预警能力达到同期国际先进水平,气候风险管理和防范体系基本成熟,重特大气候相关灾害风险得到有效防控,适应气候变化技术体系和标准体系更加完善,全社会适应气候变化能力显著提升,气候适应型社会基本建成”。与2013年《国家适应气候变化战略》相比,《适应战略2035》具有四个特征:一是更加突出气候变化监测预警和风险管理,提出完善气候变化观测网络、强化气候变化监测预测预警、加强气候变化影响和风险评估、强化综合防灾减灾等任务举措;二是划分自然生态系统和经济社会系统两个维度,分别明确了水资源、陆地生态系统、海洋与海岸带、农业与粮食安全、健康与公共卫生、基础设施与重大工程、城市与人居环境、敏感二三产业等重点领域适应任务;三是多层面构建适应气候变化区域格局,将适应气候变化与国土空间规划结合,并考虑气候变化及其影响和风险的区域差异,提出覆盖全国八大区域和京津冀、长江经济带、粤港澳大湾区、长三角、黄河流域等重大战略区域适应气候变化任务;四是更加注重机制建设和部门协调,进一步强化组织实施、财政金融支撑、科技支撑、能力建设、国际合作等保障措施。生态环境部将会同有关部门做好《适应战略2035》组织实施工作,加强统筹指导和沟通协调,强化信息共享和支撑保障,推动各领域、各地方不断强化适应气候变化行动,提高我国适应气候变化能力。《国家适应气候变化战略2035》.pdf
  • 自适应光学波前传感的理想选择—sCMOS 相机
    自适应光学波前传感的理想选择—sCMOS 相机牛津仪器 Andor sCMOS 相机作为自适应光学波前传感的优选设备,拥有高度并行的像素读出产生的高帧频,结合短曝光条件下的低噪声和高量子效率能够获得最佳信噪比图像。在本次技术说明中,我们比较了Andor sCMOS 系列中三款特别适合波前传感的相机: Marana 4.2B-6(具有CoaXpress接口) Zyla 4.2 PLUS(具有CameraLink接口) Balor 17F(具有CoaXpress接口)下表总结了每款相机的关键性能参数。表1 用于波前传感的三款 Andor sCMOS 相机的关键成像参数在第1部分中,我们将详细分析潜在的帧频性能,尤其是 ROI 模式下帧频的提升。在第2部分中,我们将比较三款相机相对“延迟”特性,这是自适应光学应用的一个重要考虑因素,因为它决定了图像在软件中的准备时间,以便作为闭环可变形镜像系统的一部分进行处理。Part 1 | sCMOS 帧频高速帧频性能对于波前传感至关重要,使用(ROI)子阵列能够实现每秒数百帧的图像采集。作为波前传感备选的成像探测器,表2显示了上述三款 sCMOS 相机在不同 ROI 阵列尺寸上的帧频。表 2 的关键成像参数(可用选项): 卷帘快门曝光模式 重叠(100%占空比)模式 16位(全动态范围)模式 中心 ROI 成像 CoaXpress(CXP)接口(Marana 和 Balor) CameraLink(CL)接口(Zyla)表2 三款 Andor sCMOS 相机在不同 ROI 阵列尺寸上的帧频 请注意,在比较 Marana 和 Zyla(均为2048 x 2048阵列)时,尽管 Zyla 能够实现更快的帧频,但 Zyla 是使用前照式芯片,通过在每个像素上使用微透镜来实现高量子效率。Marana 使用背照式芯片,在没有微透镜的情况下可实现高达95%的量子效率。此外,如果 Zyla 的 ROI 没有在垂直方向上居中,帧频将会降低(降低到原来的2倍),而对于Marana 和 Balor,ROI 可在任何区域,帧频的降低可以忽略不计。Part 2 | “延迟”比较科学成像相机用作波前传感器的一个关键考虑因素是“延迟”。由于波前传感成像是 AO 配置闭环系统的一部分,因此软件必须快速采集图像以进行实时处理,以便它能够持续地通知变形镜系统如何在到达科学探测器的过程中对入射波前进行重塑和展平。比较波前传感器相机,我们需要清楚地了解曝光、传感器读出和任何图像传输耗时相关的相对时间。在成像的时序流程中,对于“延迟”的定义可能存在一些主观的变化。为了在当前的比较研究中实现标准化,我们将考虑从曝光开始到软件处理该曝光时间内的完整图像/ROI 的整个端到端时间。我们还将通过假设曝光时间为 10 毫秒(帧频达到100 fps)进行标准化。但是请注意,我们比较的三款相机,这 10 毫秒的曝光对应于不同的 ROI 阵列大小和相应的视野。图 1 和图 2 为 Zyla 4.2 PLUS 与 Marana 4.2B-6 进行比较的时序示意图。sCMOS 相机之间的“延迟”区别如下:Zyla 必须先将整个 ROI 阵列(10 毫秒)读出到组装图像的相机 FPGA,然后再通过 CameraLink 接口传输图像,这里又需要10 ms。由于这些过程是按序发生而不是同时进行的,因此整个端到端处理接近曝光(10 ms)+ 读出(10 ms)+ 通过 CameraLink 的数据传输(10 ms)= 30 ms。注意,Zyla图像必须首先在 FPGA上组装的原因是其复杂的传感器读出,这涉及到同时读出阵列的两半,从中间行开始,向外分别移动到顶部和底部行。Marana 具有更直接的传感器读出架构,这意味着无需将图像在相机 FPGA上组装后再传输到主机PC。相反,一旦读出像素行,它就会由 FPGA 处理并立即通过 CoaXpress(CXP)接口进行传输。这意味着图像传输与图像读出同时发生,而不是顺序发生,从而克服了“延迟”造成的影响。 Marana 的整个端到端过程近似于曝光(10 ms)+ 同时读出/数据传输(10 ms)= 20 ms。Marana 具有更直接的传感器读出架构,这意味着无需将图像在相机 FPGA上组装后再传输到主机 PC。相反,一旦读出像素行,它就会由 FPGA 处理并立即通过 CoaXpress(CXP)接口进行传输。这意味着图像传输与图像读出同时发生,而不是顺序发生,从而克服了“延迟”造成的影响。Marana 的整个端到端过程近似于曝光(10 ms)+ 同时读出/数据传输(10 ms)= 20 ms。Balor 未在所示的图中具体表示,但具有与 Marana 相似的单向传感器读出架构,区别在于 Balor 通过同时读取每组 4 行的数据来提高速度。因此,如果 Balor 定义了 ROI 阵列,其结果是曝光时间为 10 ms(相应的读数为10 ms),那么 Balor 的整个端到端过程也将近似于曝光时间(10 ms)+ 同时读出/数据传输(10 ms)= 20 ms。因此,相对于 Zyla 固有的“延迟”, Marana 和 Balor 的“延迟”减少了。然而,如第 1 节所示,Zyla 4.2 PLUS 相对于Marana 4.2B-6 可能具有更高的帧速。在为您的装置选择最合适的波前传感成像相机时,应在确切的实验要求范围内考虑这两个因素。图 1 和图 2 的关键成像参数(可用选项): 曝光时间/读出时间 — 10毫秒(需要选择ROI) 卷帘快门曝光模式图1 Zyla4.2 PLUS:表示曝光、读出和图像传输(通过 CameraLink接口)的计时示意图图2 Marana 4.2B-6:表示曝光、同时读出/图像传输(通过Coaxress 接口)的计时示意图。Balor 的实验数据接近Marana 4.2B-6
  • 创远仪器拟更名为创远信科:为适应战略规划以及新业务发展需要
    创远仪器(831961)宣布拟变更公司全称及证券简称,公司名称将由原来的上海创远仪器技术股份有限公司变更为创远信科(上海)技术股份有限公司。与此同时,证券简称“创远仪器”将变更为“创远信科”。  创远仪器表示,更名是基于公司目前主要产品、核心技术及优化后的战略规划以及新业务发展需要。  据介绍,2021 年度公司实现营业收入4.214亿元,其中主营业务收入4.2亿元,占比 99.69%,与公司自研产品及技术相关的主营业务收入3.55亿元,占比 84.24%。公司主要产品包括信号模拟与信号发生系列、信号分析与频谱分析系列、矢量网络分析系列、无线网络测试与信道模拟系列、无线电监测与北斗导航测试等系列测试仪器与解决方案等。传统仪器主要用于参数测量,公司所从事的无线通信与射频微波测试仪器涵盖信息技术多个维度,公司产品涉及通用射频测试仪器平台技术、射频微波信号发生技术、射频微波信号接收技术、数字信号处理技术、数字信号处理软件技术、多制式协议栈技术等多项核心技术,射频微波测试仪器涵盖信息科技多个维度的技术。  创远仪器称,公司原“创远仪器”的内涵及定位已无法充分而全面涵盖公司业务情况及发展领域,公司名称变更为创远信科(上海)技术股份有限公司能够更加体现产品的核心技术。  与此同时,创远仪器优化公司“1+3”发展战略。  据介绍,原“1+3 发展战略”是指: “1”是指继续增强无线测试仪器的势能建设。“3”是指三个主要业务方向,分别是无线通信测试仪器、无线电监测系统、北斗/GPS卫星导航测试系统与智能制造测试系统。  优化后“1+3 发展战略”是指:“1”是指持续无线通信测试仪器技术的势能建设。“3”是指三个主要业务方向,分别是:(1)无线通信测试:即以 5G/6G 通信、北斗导航、半导体射频为主的无线通信测试仪器业务;(2)车联网测试:即以 C-V2X、汽车电子为主的车联网通信测试业务;(3)无线通信设备:即以无线侦测设备、毫米波模块、卫星通信传输模块为主的通信设备。  创远仪器2021年实现营业收入4.21亿元,同比增长38.4%;归母净利润5159万元,同比增长6.16%。
  • ​Science | 肿瘤抑制因子选择性失活驱动因素:适应性免疫系统
    肿瘤的发生是一个复杂的适应过程,涉及许多细胞功能的改变,包括细胞分化状态、端粒维持、细胞增殖控制、对营养状态改变的适应、血管生成能力的进化、细胞死亡的避免以及对蛋白质毒性和基因组胁迫的适应等等,这些改变被称为肿瘤的生长生存适应(Growth and survival adaptation,GSA)。在肿瘤发生过程中,肿瘤会通过破坏参与抗原处理和呈递的基因或上调抑制性免疫检查点基因来逃避免疫系统。目前已经通过多种方式鉴定发现了肿瘤中的驱动基因,但是这些肿瘤驱动基因是如何发挥作用的还不得而知。为了揭开这一问题的答案,美国霍华德休斯研究所Stephen J. Elledge研究组在Science发文,题为The adaptive immune system is a major driver of selection for tumor suppressor gene inactivation,揭开了肿瘤中肿瘤抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统这一机制。肿瘤驱动基因的鉴定主要包括两种方式,其一是通过遗传和生化的方式分析病毒致癌基因或由病毒插入激活的基因【1,2】,其二是通过鉴定家族性癌症综合征以及其他零星发生的癌症鉴定反复出现的突变【3,4】,更为现代的技术对这些基因的分析会通过转座子、RNA干扰、CRISPR基因编辑技术、cDNA过表达以及高通量测序等检定这些基因潜在的肿瘤发生驱动能力。一直以来,肿瘤的生长生存适应基因的系统功能分析一直是癌症研究的焦点,但是目前的一些遗传筛选主要是在体外培养系统之中,这些二维的体外培养系统能够揭示与肿瘤细胞增殖和生存相关的一些基因,但是对于更为复杂的肿瘤微环境中不同细胞类型以及它们之间的相互作用是无法进行揭示的。除了与肿瘤生长和适应相关的基因促使肿瘤的发生和发展之外,肿瘤燎原之火想要进攻机体还需要克服另外一个障碍那就是免疫系统。肿瘤会想办法逃过免疫系统的威胁,造成免疫监视的适应(Immune surveillance adaptation,ISA)。为了对免疫调控基因进行检测,作者们构建了一个CRISPR文库,可以靶向7500个已知或者潜在的药物靶点基因。首先,作者们使用小鼠乳腺肿瘤模型进行文库转染,在选择细胞群体倍增后或者是皮下肿瘤移植到野生型或者是严重联合免疫缺陷型小鼠之中(图1)。通过该筛选,作者们筛到了一些生长调节相关的基因比如Pten,同时也鉴定发现了一些与抗原呈递以及免疫信号通路相关的因子比如B2m、Jak1等。除此之外,作者们还发现了一些熟悉的肿瘤抑制因子在适应性免疫系统存在的情况下出现富集,这引起了作者们的研究兴趣。图1 筛选免疫调控因子的工作流程图为了排除细胞种类特异性的效应,作者们又用相似的方式对结肠肿瘤细胞中进行了鉴定,随后作者们将目标集中在Gna13、Cul3以及Hdac2这三个因子之上,因为在CT26和4T1筛选中这些基因在野生型小鼠中观察到更强的表型以及它们在调节肿瘤细胞对适应性免疫系统的应答中可能存在一些未知的作用。进一步的,为了验证这些基因的作用,作者们对这些基因进行了敲除,这些基因敲除后对于肿瘤的体外增殖生长能力没有显著的影响,但是会在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤的生长优势(图2),因此Gna13、Hdac2和Cul3会对适应性免疫系统存在的情况下特异性肿瘤抑制,该结果说明肿瘤细胞与免疫系统之间存在一定的相互作用。图2 Gna13基因敲除后只在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤生长优势为了提高该结果对于药物靶点的指导性,作者们对一些人类肿瘤中已知突变的肿瘤抑制因子进行系统性CRISPR文库筛选。作者们对前500个预测的肿瘤抑制因子每个设计了10个sgRNAs,在三个不同的肿瘤细胞品系中进行转染,然后将肿瘤细胞移植到野生型或者适应免疫缺陷型小鼠中。当肿瘤长到目的大小时,作者们对其中的sgRNA丰度进行分析,筛选到的结果发现比如B2m或者Hdac2等肿瘤抑制因子会以一种适应性免疫系统特异性的方式促进肿瘤的生长。另外,作者们还鉴定发现了一个编码粘多糖降解相关的酶Gusb【5】,在转入Gusb的sgRNAs后只在野生型小鼠中出现阳性选择性生长,说明Gusb在调节肿瘤对适应性免疫系统中起着非常重要的作用。但是这肿瘤抑制因子是如何在适应性免疫系统特异性中的发挥作用的呢?GNA13的突变先前被报道发现发生在散发性癌症中,既可以作为癌基因又可以作为抑癌基因发挥功能,最常发生在淋巴瘤、子宫内膜肿瘤、膀胱肿瘤和肝癌中【6】。在适应性免疫系统存在的情况下,作者们发现GNA13可以作为肿瘤抑制因子发挥作用,但是具体的机制并不清楚。为此,作者们在结肠肿瘤细胞系中的构建了GNA13敲除品系,然后将这些细胞作为皮下肿瘤植入WT小鼠或在体外培养,并使用RNA-seq进行转录组分析。通过该分析,作者们发现GNA13的缺失会导致Ccl2表达的提高,进而导致CCL2分泌的增加。先前的研究表明CCL2是髓系细胞的招募因子。在敲低CCL2的情况下对肿瘤的生长并没有显著的影响,但是得在GNA13敲除的背景下敲低CCL2则会显著地削弱肿瘤的生长。另外,作者们发现过表达CCL2足以促进结肠癌肿瘤细胞的生长。因此,GNA13的肿瘤抑制功能是通过负调控CCL2的表达实现的。总的来说,该工作发现在肿瘤发生过程中,相对于严重联合免疫缺陷小鼠,适应性免疫系统中存在肿瘤抑制基因缺失的显著富集,并且这一机制是以癌症和组织特异性的方式实现的。该工作说明肿瘤中抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统,为肿瘤的治疗以及肿瘤学的研究提供了新的见解。原文链接:https://science.org/doi/10.1126/science.abg5784
  • 德祥携3T公司QCMD石英晶体微天平和DNA损伤分析仪亮相慕尼黑生化分析展——视频访德国3T CEO Dr. Frank Gehring
    p  strong仪器信息网讯/strong 2018年10月31日,第九届慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2018)在上海新国际博览中心盛大召开,在此展会上,德祥科技有限公司与德国3T签署了战略合作协议,标志着德国3T正式进入中国市场。借此机会,仪器信息网视频采访了3T CEO Frank Gehring。/pp  Frank Gehring表示:“此次战略合作协议的签署对于双方都很重要,签约仪式代表3T开始在中国正式开展市场活动。”/pp  此次采访中,Frank Gehring重点为我们介绍了3T的两款产品,分别为qCell/qCell T石英晶体微天平和AUREA gToxxs全自动高通量DNA损伤分析仪。/pp  qCell/qCell T石英晶体微天平用于实时、无标记追踪表面反应,包括分子相互作用、表面吸脱附、流体性质等。AUREA gToxxs全自动高通量DNA损伤分析仪是一套检测DNA损伤的解决方案,可快速测量受试物对人体细胞造成的DNA损伤以及修复情况,在短时间内做出对受试物的遗传毒性的风险评估,以及对DNA损伤修复的能力评估,目前可检测的受试物包括化学品、纳米颗粒和生物物质等。/pp  详细情况见视频!/ppscript src="https://p.bokecc.com/player?vid=3F26CC4DF83943319C33DC5901307461&siteid=D9180EE599D5BD46&autoStart=false&width=600&height=490&playerid=2BE2CA2D6C183770&playertype=1" type="text/javascript"/script/ppbr//p
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