曲面传感器

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网：https://www.bmftec.cn/links/10

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网：https://www.bmftec.cn/links/10

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776

近年来，各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷，成为行业热点。作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器用以测量温度，反映人体的各项指标。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、敏感材料等限制，难以实现高温物理场的温度测量。因此，如何继承柔性薄膜传感器优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的应用是一个值得关注的问题。近日，来自微纳制造领域的一项最新研究成果，为柔性传感器突破高温应用瓶颈提供了新思路。西安交通大学机械工程学院精密工程研究所的刘兆钧博士、田边教授、蒋庄德院士及其合作团队首次制备出了具有良好温度敏感性的高温柔性温度传感器。相关成果发表于工程制造领域期刊《极端制造》。传统柔性温度传感器难以实现高温无损监测柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可自由弯曲、折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂表面进行检测。在可穿戴方面，柔性的电子产品适合“人体不是平面”的生理特性，因此更易于测试皮肤的相关参数，其可将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，从而实时精准地监测出人体各项指标。“柔性薄膜温度传感器能变形、易附着、轻薄等优点受到了研究人员的广泛关注。”田边说，“热电偶式传感器以结构简单、动态响应快、便于集中控制等优点脱颖而出。”结合二者优势，热电偶式柔性薄膜温度传感器应运而生。“温度传感器主要由两部分组成，由两种不同材料制成的温度敏感层和柔性基板。温度敏感层常由金属以及金属化合物组成，柔性基材则选择已经商业化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等高分子聚合物材料。”田边表示。实际上，柔性传感器的优势使其能运用到多个领域当中，除了可穿戴设备，柔性传感器还在医疗电子、环境监测等领域显示出很好的应用前景。然而，现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、温度敏感材料等限制，难以在高温环境场中工作，更无法实现功能化应用。“因为柔性基板的熔点通常低于400℃，在高温环境中发生碳化后会变脆、变硬，因此，很难在高温环境下使用现有的柔性温度传感器。这一点也限制了它们在航空航天、钢铁冶金和爆炸损伤检测等极端环境中的应用。”田边解释道。“现有的高温温度测量手段受限于设备尺寸大、需要破坏结构、破坏气流场、受环境干扰等，难以实现对温度场的无损实时温度监测。”博士生刘兆钧补充道。因此，如何继承柔性薄膜传感器的优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的安装与应用是亟须解决的关键问题。突破多项柔性温度传感器测量瓶颈为了突破柔性温度传感器的温度测量瓶颈，田边教授团队创新性地选择了具有宽温域的铝硅氧气凝胶毡作为温度传感器的柔性基板。由于柔性基板表面不均匀、粗糙度较大，难以通过传统的微纳制造工艺实现薄膜沉积与功能化，因此团队选用了丝网印刷技术制备厚膜以克服上述困难。在制备传感器的实际操作中，田边、刘兆钧等人使用有机黏合剂混合功能粉末完成浆料配置，利用高温热处理的方法去除薄膜中的多余有机物，如环氧树脂、松油醇等。同时，团队还针对不同应用表面，基于柔性材料可变形、可共形的优势，实现了功能薄膜的特定曲面化制备。“就像球鞋设计者根据球星脚底的尺寸大小来制定码数一样，这种‘独家订制’能有效解决一些问题。”田边表示，这样制备好的柔性温度传感器能够贴附于不同曲率曲面，例如叶片等。同时，其也具有超薄、超轻等优点。这项研究首次实现柔性传感器在零下190℃至零上1200℃这一极广的温度范围内工作，测试灵敏度也达到了可观的226.7微伏每摄氏度（μV/℃）。这是现有所有柔性温度传感器难以实现的。扩大柔性传感器的工作温域，为柔性传感开拓了更广阔的应用领域，它在探险排难、航空航天、钢铁冶金等领域将呈现出巨大的应用潜力。在被问及新型柔性传感器何时能够实现实际应用时，蒋庄德表示：“我们团队的研究人员对制备的柔性温度传感器已经进行了多种实验室级测试与实际测试。其中，包括对航模发动机的尾喷温度进行实时监控，小型物理爆炸场爆炸瞬时温度测量以及对坩埚中金属熔化过程进行温度监测等。传感器在整个测试过程都表现出了优异的测温能力。”在蒋庄德看来，科技发展的目标始终围绕造福人类。他指出：“我们根据柔性温度传感器极轻、极薄的特点，创新性地将其应用于智能穿戴设备，如传感器与环保透明面罩相结合设计出的智能口罩，实现对人体呼吸状态的实时监测，有望惠及长期独居旅行者和慢性病患者。我们的科研成果可以给人们的生活带来便捷，这也让科研有了‘温度’。”目前，柔性传感器许多技术仍停留在研究阶段，柔性传感器产业链整体能力亟待增强。就技术本身而言，传感器本身的稳定性、耐磨损性等还需要进一步提高。而从整个产业链的配套来说，柔性电路、柔性存储，以及软硬连接等环节也需要跟进步伐。在未来，团队也期望将制备的柔性传感器进一步优化，实现飞机表面、涡轮叶片等国之重器上的温度测量，为我国科技进步添砖加瓦。

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所与西北大学合作，在表面功能化光纤传感器研究方面取得重要进展。研究基于通信单模光纤开发出一种免标记、高灵敏度、高选择性的法布里-泊罗(Fabry-Perot)型干涉探针。该探针具有测试便捷、成本低、温度稳定性高等特点，在生物大分子光谱检测方面具备广泛应用前景。 　　胆固醇是细胞膜、脂蛋白、神经细胞和脑细胞中的重要脂质大分子，其浓度与心脏病、高血压、动脉硬化、中风等疾病密切相关。因此，胆固醇水平检测备受关注。与目前常用的电化学法、酶分析、液相色谱、质谱等检测方法相比，光纤光谱检测方法具有体积小、抗电磁干扰、成本极低、免标记等突出特点，在生物化学检测领域备受关注。 　　传统的光纤光谱检测器件(如长周期光栅、倾斜光栅、表面刻蚀布拉格光栅等)受到制备仪器要求严格、温度及形变交叉敏感等困扰，在实用性上有较大局限。 　　该团队从光纤干涉理论及光与物质的相互作用理论出发，采用单模光纤和光纤插芯制备光纤光谱检测器件，通过范德瓦耳斯力在光纤插芯端面依次贴覆环氧树脂-氧化石墨烯(GO)-β环状糊精多层功能膜，基于最外层β环状糊精的疏水型空心分子结构与胆固醇的靶向性吸附结合原理，实现对胆固醇分子的高灵敏度光谱浓度检测，并在尿素、葡萄糖、抗坏血酸、人体血红蛋白等生化分析领域常见干扰物作用下可以呈现出强选择性，具备可重复制备和可重复检测特性，检出限达到3.5M, 灵敏度为3.92 nm/mM。该成果为表面功能化光纤器件在生化光谱分析领域的应用提供了新的思路和手段。 　　此外，研究通过X射线光电子能谱(XPS)探究EDC/NHS活化GO羧基对分子间键合相互作用影响以及β环状糊精和胆固醇分子的成键作用特性，对检测机制进行了验证分析。 　　相关研究成果发表在Analytica Chimica ACTA上。西安光机所为第一完成单位及通讯单位。图1.(a)为实验装置，(b)(c)为干涉结构。图2.(a)胆固醇检测光谱；(b)参杂/未参杂样本检测波长的Langmuir拟合；(c)选择性；(d)器件制备重复性测试。图3.XPS结果。(a) EDC/NHS未活化/活化羧基传感器的XPS光谱；(b)活化羧基传感器的N 1s光谱；(c)(d)分别为经过/未经过EDC/NHS活化羧基传感器的C1s光谱,(e)(f)分别为其O1s光谱EDC/NHS处理的传感器 (g)EDC/NHS活性羧基示意图。

据每日科学网日前报道，新加坡研究人员利用黄金纳米阵列开发出适于商业应用的高性能表面增强拉曼光谱传感器。　　表面增强拉曼光谱技术(SERS)是在印度科学家拉曼1928年发现拉曼散射现象的基础上发展起来的。利用拉曼光谱技术可以非常方便地鉴定物质成分，现已成为探测界面特性和分子间相互作用、表征表面分子吸附行为和分子结构的有效工具，广泛应用于癌症诊断和食品检测等领域。不过，由于很多分子直接通过拉曼光谱无法检测出信号，需要通过拉曼增强技术，将这些分子吸附在纳米金属表面，在特定波长的激光照射下，利用表面增强拉曼光谱传感器检测出待检物质。　　新加坡科技研究院(A*STAR)材料工程研究所的研究人员制造出一种非常密集且有规律的黄金纳米阵列，在自组装和传感等方面具有独特的优点。此外，他们还成功将该纳米阵列置于光纤端头涂层中，使得该技术有望在遥感监测危险废弃物方面具有广泛的应用前景。　　研究人员在涂有自聚物纳米粒子的表面进行纳米阵列的自组装，较小的黄金纳米粒子会自发附着。仅仅依靠涂层和吸附这些简单的过程，就可稳定高产地形成小于10纳米的纳米簇。通过调整聚合物的规模和密度等特征，研究人员可以调节纳米簇的大小和密度，使表面增强拉曼散射达到最大化。该技术的效率非常高：涂满100毫米直径的晶片，或200光纤端头，仅需要不超过10毫克的聚合物和100毫克的黄金纳米粒子，而聚合物和纳米粒子均可低成本大量生产。　　由于纳米阵列的形成过程完全是自组装过程，因此该技术不需要专门的设备或特定的无尘室，非常适合低成本商业化生产。目前该技术已在新加坡、美国和中国申请了专利。

近日，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组提出一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。相关成果以“A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection”为题发表在国际学术期刊《自然通讯》上（Nature Communications 14,2023, 3495）。低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。图1. 基于双敏感电极的化学电阻-电位型多变量气体传感器的原理和三维响应研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号；进一步，采用钙钛矿型氧离子-电子混合导体氧化物取代贵金属铂电极，和常规的电子导电的敏感材料进行配对，获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。图2. 多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。论文的第一作者为宋卫国研究员和易建新副教授共同指导的博士生张红，通讯作者为易建新副教授。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

3月31日，北京市《关于支持发展高端仪器装备和传感器产业的若干政策措施实施细则》（以下简称《细则》）在怀柔区正式发布。据了解，《细则》针对高端仪器装备和传感器领域企业和研发机构，从鼓励应用基础研究、加快成果转化应用等六方面进行政策支持，将促进高端仪器装备和传感器产业创新要素集聚，推动产业生态体系建成。当前，怀柔科学城全面进入建设与运行并重新阶段，“十三五”时期29个装置平台陆续进入科研状态并产出创新成果，“十四五”科学设施加快落地，中科院18个院所、雁栖湖应用数学研究院、纳米能源所、德勤大学以及清华、北大等高校的科研团队相继进驻。怀柔区正以怀柔科学城建设为重要契机，着力发展高端仪器装备和传感器产业，致力于将怀柔科学城的建设过程转化为仪器装备的创新研发过程。为加快创新要素集聚、构建产业生态体系、推动建设高端仪器装备和传感器基地，2021年10月18日北京市政府印发了《关于支持发展高端仪器装备和传感器产业的若干政策措施》（京政发〔2021〕31号）。“此次发布的《细则》是具体细化措施，是为了配套产业发展资金，提高产业吸引力和区域招商力度，全链条支持产业集聚发展，加速构建具有国际影响力和竞争力的高端仪器和传感器产业集群。”北京市经信局副局长顾瑾栩表示。据了解，针对高端仪器装备和传感器领域企业和研发机构，北京将从鼓励应用基础研究、加快成果转化应用、支持企业集聚发展、支持企业利用多层次资本市场做大做强、吸引创新人才集聚、鼓励对外合作交流等六个方面进行政策支持。在鼓励应用基础研究方面，支持企业进行关键共性技术研发，开展揭榜攻关、样机研发、研究成果转化和产业化项目，以及建设创新平台和国家重点实验室。在加快成果转化应用方面，支持承接项目设备集成、综合解决方案的企业在怀柔布局，鼓励创业服务机构为高端仪器装备和传感器领域初创企业提供孵化服务。《细则》同时支持企业集聚发展，鼓励高端仪器装备和传感器领域企业利用贷款积极在京投资产业，给予贴息支持；支持企业利用多层次资本市场做大做强，支持金融机构为高端仪器装备和传感器产业小微企业提供银行信贷和担保支持等金融服务。在吸引创新人才集聚方面，支持各类创新主体对紧缺型人才及高层次国际人才引进，支持为高端仪器装备和传感器产业紧缺型人才办理落户。同时，鼓励对外合作交流，支持建立高端仪器装备和传感器领域的学术交流和产业交流平台，支持企业和专业服务机构开展专业服务、设立专业机构。北京市经信局副局长顾瑾栩表示，将会同市有关部门和怀柔区持续引导高端仪器装备和传感器领域的技术、人才、资本、服务等创新要素聚集，从加快推进园区建设、提供科学的配套空间、聚焦核心技术突破、打造应用场景示范区等四方面，着力打造高端仪器装备和传感器产业聚集区。在加速布局创新要素、推动产业集聚方面，注重顶层设计，面向全球合作，在怀柔重点建设MEMS传感器、光电传感器和生物传感器等研发平台，集聚一批研发设计、封装测试企业。接下来，将全面整合资源，充分发挥科研集聚优势，遴选可产业化科研项目，催生更多“专精特新”“小巨人”企业。同时，聚焦核心技术突破，打造应用场景示范区。坚持场景驱动，紧扣市场需要，立足北京、面向全球，集聚世界一流研发团队、先进技术和创新型企业。聚焦韧性城市，制定高端仪器装备和传感器应用场景清单，推动新技术、新产品场景应用。谋划产业发展全球战略，创新发展模式，通过“揭榜挂帅”“赛马制”等方式，激发市场主体活力，形成“头部企业引领、关键共性技术平台支撑、科技创新团队驱动、全要素专业服务”的源动力市场体系。在此基础上，深化产业服务体系，培育科技服务生态。围绕国家战略性新兴产业布局，争取国家级、市级产业政策支持，形成部、市、区协调联动机制。发挥政府基金引导作用，配套产业发展基金，吸引专业资本参与，增强金融的“造血”功能。加强与高端智库合作，全面梳理政策资源和产业资源，定制科技政策、产业政策、人才政策。设立科技服务企业，培养技术经理人，打通科研成果产业化的最后一公里，构建国际化科技服务生态体系。

近日，北京市怀柔区科委、北京市基金办联合主办“自然科学基金助力高端仪器产业发展”——怀柔区高端仪器装备和传感器产业“揭榜挂帅”需求征集发布会。新京报记者从发布会上获悉，怀柔区突破以往国家自然科学基金区域创新发展联合基金指南征集渠道，实施区域联合基金“揭榜挂帅”计划，首次面向全国仪器传感器类企业征集前沿科技、重要材料、关键工艺、先进装备等方面的技术难点与需求，面向全国仪器传感器类企业征集指南。怀柔区高端仪器装备和传感器产业“揭榜挂帅”需求征集发布会现场。怀柔区供图 值得注意的是，此次对于“发榜”企业没有区域限制，怀柔区鼓励全国的仪器传感器企业参与，也欢迎全国能够解决问题的科研团队来“揭榜”。同时鼓励申报的科研团队、企业能够与怀柔企业合作，共同打造高端仪器传感器技术产业集聚区和创新策源地。 怀柔区科委主任伊明江介绍，将对征集需求进行初步整理，并通过专业函评、专家会评等形式，对企业提报的难点和需求进行遴选，最终形成2024年度国家自然科学基金区域创新发展联合基金指南（怀柔区部分），由国家自然科学基金委统一发布。 发布“榜单”后，怀柔区将动员全国的科研团队前来“揭榜”，鼓励“揭榜”科研团队与“发榜”企业联合申报，解决企业发展过程中在基础研究和应用基础研究方面的问题。区域联合基金指南根据研究强度，分为平均资助强度约为1000万元/项的“集成项目”和直接费用平均资助强度约为260万元/项的“重点项目”。据了解，怀柔区参与国家自然科学基金区域创新发展联合基金（北京），是怀柔区立足综合性国家科学中心建设、深化与国家部委合作的重要成果之一。自2021年参与以来，共有4个集成项目和6个重点项目获得资助，获资助项目与怀柔区启元实验室、卓立汉光、中科艾科米、多场低温等创新主体进行联合研发、产业化落地等方面合作，推动了怀柔区仪器和传感器等高精尖产业发展。 据了解，怀柔区将高端科学仪器产业作为支撑国际科技创新中心建设的重要抓手，培育一批新型研发机构，涌现出一批世界领先科技成果，形成了区域性的高端仪器产业集群。“今年5月，国家发改委、工信部、科技部等十二部委联合发布了《深入贯彻落实习近平总书记重要批示 加快推动北京国际科技创新中心建设的工作方案》，提出要推动怀柔科学城打造高端科学仪器装备产业集聚区和科技成果转化示范区。为了落实此项工作，我们依托国家自然科学基金区域创新发展联合基金的支持，通过此次‘揭榜挂帅’计划，突破更多的‘卡脖子’技术，推动产出高端科学仪器装备产业的重大原创科技成果，进而推动高端科学仪器装备产业创新发展，加快打造北京怀柔国家高端科学仪器装备技术创新策源地。”怀柔区副区长、怀柔科学城管委会副主任季学伟说。 《关于征集2024年度国家自然科学基金区域创新发展联合基金（怀柔区部分）指南需求的通知》征集事宜详见：http://www.bjhr.gov.cn/zwgk/tzgg/202305/t20230531_3117918.html。

近日，北京市怀柔区科委、北京市基金办联合主办“自然科学基金助力高端仪器产业发展”——怀柔区高端仪器装备和传感器产业“揭榜挂帅”需求征集发布会。新京报记者从发布会上获悉，怀柔区突破以往国家自然科学基金区域创新发展联合基金指南征集渠道，实施区域联合基金“揭榜挂帅”计划，首次面向全国仪器传感器类企业征集前沿科技、重要材料、关键工艺、先进装备等方面的技术难点与需求，面向全国仪器传感器类企业征集指南。值得注意的是，此次对于“发榜”企业没有区域限制，怀柔区鼓励全国的仪器传感器企业参与，也欢迎全国能够解决问题的科研团队来“揭榜”。同时鼓励申报的科研团队、企业能够与怀柔企业合作，共同打造高端仪器传感器技术产业集聚区和创新策源地。怀柔区科委主任伊明江介绍，将对征集需求进行初步整理，并通过专业函评、专家会评等形式，对企业提报的难点和需求进行遴选，最终形成2024年度国家自然科学基金区域创新发展联合基金指南（怀柔区部分），由国家自然科学基金委统一发布。发布“榜单”后，怀柔区将动员全国的科研团队前来“揭榜”，鼓励“揭榜”科研团队与“发榜”企业联合申报，解决企业发展过程中在基础研究和应用基础研究方面的问题。区域联合基金指南根据研究强度，分为平均资助强度约为1000万元/项的“集成项目”和直接费用平均资助强度约为260万元/项的“重点项目”。据了解，怀柔区参与国家自然科学基金区域创新发展联合基金（北京），是怀柔区立足综合性国家科学中心建设、深化与国家部委合作的重要成果之一。自2021年参与以来，共有4个集成项目和6个重点项目获得资助，获资助项目与怀柔区启元实验室、卓立汉光、中科艾科米、多场低温等创新主体进行联合研发、产业化落地等方面合作，推动了怀柔区仪器和传感器等高精尖产业发展。据了解，怀柔区将高端科学仪器产业作为支撑国际科技创新中心建设的重要抓手，培育一批新型研发机构，涌现出一批世界领先科技成果，形成了区域性的高端仪器产业集群。“今年5月，国家发改委、工信部、科技部等十二部委联合发布了《深入贯彻落实习近平总书记重要批示 加快推动北京国际科技创新中心建设的工作方案》，提出要推动怀柔科学城打造高端科学仪器装备产业集聚区和科技成果转化示范区。为了落实此项工作，我们依托国家自然科学基金区域创新发展联合基金的支持，通过此次‘揭榜挂帅’计划，突破更多的‘卡脖子’技术，推动产出高端科学仪器装备产业的重大原创科技成果，进而推动高端科学仪器装备产业创新发展，加快打造北京怀柔国家高端科学仪器装备技术创新策源地。”怀柔区副区长、怀柔科学城管委会副主任季学伟说。《关于征集2024年度国家自然科学基金区域创新发展联合基金（怀柔区部分）指南需求的通知》征集事宜详见：http://www.bjhr.gov.cn/zwgk/tzgg/202305/t20230531_3117918.html。

人体活动所产生的包括应变和温度等生理信号是医疗健康、运动监测的重要数据来源，利用柔性可穿戴设备实现应变和温度的感知意义重大。柔性传感器是柔性可穿戴设备的核心部件，其发展趋势是集成化和多功能化。发展柔性应变-温度双模态传感器，实现应变和温度等信号的监测以及区分，同时兼具高的分辨率仍是一个难点。 　　Co基磁性非晶丝具有优异的软磁性能和巨磁阻抗效应(GMI)，可以实现对磁场的高灵敏探测，是发展柔性多功能传感器的理想材料之一。前期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员李润伟、刘宜伟基于磁性非晶丝设计与发展了仿生触觉传感器与自供电弹性应变传感器，并在机器人假肢的触觉感知、运动捕捉的智能服装方面实现应用(Science Robotics. 2018, 3, eaat0429；Nano Energy, 2022, 92, 106754)。在此基础上，研究人员以磁性非晶丝为敏感材料，通过设计具有管状异质结构的双模态传感器实现了单一传感器对应变和温度的灵敏监测和实时区分。 　　该传感器具有独立的应变和温度感知机制。一方面，结合磁弹性体的磁弹效性和Co基非晶丝的巨磁阻抗效应可以实现应变灵敏探测；另一方面，用于阻抗输出的热电偶线圈具有显著的塞贝克效应，可以同时实现温度的检测。基于独立的感应机制，温度和应变信号之间不存在相互耦合，后续通过信号读取电路可实现温度和应变信号的实时区分和输出。 　　该研究中双模态传感器的应变-磁转换单元中具有磁弹效应的磁弹性体提供随应变而变化的磁场，通过内置的Co基磁性非晶丝，能够灵敏感知微小变化的磁场，从而输出变化的阻抗，实现应变的感知。此外，该工作设计了具有双功能的Cu-CuNi热电偶线圈，不仅可以实现阻抗的输出，而且本身具有的塞贝克效应可以实现对温度的感知。 　　进一步地，通过调控应变-磁转换单元的不同区域的相对模量，即磁弹性管和非磁性弹性管的相对模量，可以控制磁场变化快慢，从而能够实现应变灵敏度的可调。该传感器可实现0.05%的应变和0.1℃的低探测极限，5.29和54.9μV/℃的较高应变和温度感知灵敏度。 　　此外，该研究也从模拟和实验上对该双模传感器的应变-温度信号输出的耦合和相互干扰进行了验证。研究人员分别测试了双模传感器在不同应变下的温度输出信号和不同温度下的应变输出信号，发现该传感器具有的管状异质结构能够有效避免应变对温度的干扰，且磁性非晶丝和磁粉的磁性能在低于居里温度下具有良好的温度稳定性，可以确保温度对应变感知几乎没有影响。 　　该研究将所设计的管状线型双模传感器与织物集成，可以同时用于人体微小应变的探测，比如呼吸和吞咽等检测，也可用于膝盖弯曲等较大应变的探测，同时能实现体温或环境温度的实时监测，在健康监测、智慧医疗以及人机交互领域具有良好的应用前景。 　　相关成果近期以Dual mode strain-temperature sensor with high stimuli discriminability and resolution for smart wearables为题在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金重大仪器研制项目、国家自然科学基金项目、国家自然科学基金委中德交流项目、中科院国际合作重点项目、浙江省自然科学基金等项目的支持。图1(a)双模传感器的感应机制，(b)具有管状异质结构的双模传感器传感器制备流程，(c)应变-磁转换单元中磁弹性管的微观形貌，(d-i)具有磁弹效应的磁弹性管不同磁化方向磁化具有不同的磁性能，(j-m)双模传感器外观和柔性展示图2 双模传感器的应变感知性能

多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用。　中国科大 供图中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组近日在多维探测和识别的气体传感器方面取得进展。相关成果发表在国际学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。 据悉，研究人员提出了一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。　　低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。　　但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。　　研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号，并进一步配对获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。　　据介绍，这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。

氨气是一种有毒易挥发且具有强刺激性的工业气体，作为化学原料广泛应用于化学工业、食品加工和医疗领域。痕量氨气的检测对于环境和人体健康保护以及工业生产安全防范具有重要意义。现有氨气传感技术存在工作温度高、选择性差及响应速度慢等方面的不足，难以满足实际应用需求。中科院声学所超声学实验室王文研究团队与中科院空天技术研究院孙建海团队合作，将微纳声表面波器件技术与氧化石墨烯-氧化锡（GO-SnO2）纳米复合材料相结合，设计并制作了一种在室温条件下(25摄氏度)灵敏度达到ppb级的新型声表面波氨气传感器。该复合材料具有较大的表面积和较多的化学活性位点，大幅增加了氨气吸附效率，从而提高了传感器灵敏度与响应速度。研究人员利用氧化石墨烯-氧化锡纳米复合材料制备于声传播路径表面，构建出了小尺度声表面波氨气传感器。他们结合鉴相传感电路，对所研制的声表面波氨气传感器进行实验测试，结果表明相对于国内外已报道氨气传感器，该传感器实现了低检测限（40ppb）、高灵敏度（0.098 mV/ppb）以及快速的传感响应(16.4 s)，此外还具有良好选择性和重复性的特点，在痕量氨气的检测中具有很好的应用前景。相关研究成果在线发表于Top期刊Sensors and Actuator B-Chem.（IF：9.221）。本研究获得国家自然科学基金(No.11774381,No.62174163)、国家重点研发计划(No.2020YFB1506205)资助。图1 氧化石墨烯-氧化锡纳米复合材料的表征（图/中科院声学所）图2 声表面波氨气传感器及其响应特性（图/中科院声学所）

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究人员在薄膜荧光传感器研究方面取得进展。该研究为制备优异的薄膜荧光传感器提供了有效策略，对荧光传感与气体吸附的协同过程进行了实验验证与理论计算阐释。相关成果以Fluorophor embedded MOFs steering gas ultra-recognition为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。近年来，薄膜荧光传感器在气体传感领域发挥重要作用，因具有较高的灵敏度、响应性和选择性，是目前最有前景的痕量物质检测技术之一。然而，多数荧光敏感材料存在聚集荧光淬灭（ACQ）效应和光漂白现象，使得满足实际应用要求的荧光传感材料并不多见。这限制了荧光敏感材料在气体检测方面的应用，亟待开发用于气体传感的新型高性能敏感材料。针对薄膜有机荧光探针材料面临的固态荧光量子效率差、光稳定性差等问题，研究人员将有机荧光客体搭载到金属有机框架（MOF）中，开发了一种对气体分析物具有高灵敏度、高选择性、高稳定性的新型主客体式薄膜荧光气体传感器，为构建满足不同需求的薄膜荧光传感器提供了灵活的方法。薄膜荧光传感器在气体传感领域发挥着至关重要的作用。然而，由于聚集引起的淬灭（ACQ）效应和光漂白，实际应用中的荧光传感材料受到限制。该工作以ACQ分子Me4BOPHY-1作为被封装有机客体，采用简单的固相合成方法嵌入金属有机框架ZIF-8中，通过调整负载比例调节其荧光发射特性。MOFs（ZIF-8）为客体分子提供了各种纳米空腔，从而减少了荧光分子的自聚集，有效克服Me4BOPHY-1的ACQ效应。负载不同比例的客体后，分子的固态荧光量子效率从0.76%最高提升到19.72%，从而使其能够在 3 秒的快速响应时间内实现气体传感，检测限低至 1.13 ppb。进一步，研究实现了对神经毒剂沙林的模拟物氯磷酸二乙酯的气相识别。MEMS悬臂梁吸附研究表明，主客体嵌入式MOF传感器对待测气体的预富集赋予了探针优异的气体传感能力，响应时间可达3 s，检测限低至1.13 ppb。MOF的笼化效应提高了对于分析物的选择性，Me4BOPHY-1@ZIF-8对干扰性气体HCl的响应明显变弱，而这在以前的文献报道中是不可避免的。此外，有机金属框架结构的“笼化效应”还确保了传感器良好的光稳定性和热稳定性。有机荧光分子的热分解温度从200 ℃升至527 ℃，且在激发光波段的激光持续4800 s的照射下仍能保持初始荧光强度。因此，主客体设计策略提供了一种对神经毒素分析物具有高 3S（灵敏度、选择性和稳定性）的薄膜荧光气体传感器。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金，以及上海市科学技术委员会等的支持。

随着技术的进步以及相关应用的拓展，拉曼光谱技术呈现了越来越诱人的应用前景，特别是在生命科学领域，不仅引领了前沿研究，而且与人类的生活越来越贴近。拉曼光谱作为一种无损、无需标记的分析方法，能够从分子层面对生命科学领域的样品提供丰富的信息，可在不损伤细胞的条件下实时动态地监测细胞分子结构变化，而且拉曼成像还可以提高疾病的早期检测技术水平。疾病快速筛查、手术辅助治疗、癌症标志物检测等领域的一系列应用已经为大家勾画了美好的蓝图，让大家对其产生了更多期待。随着新冠疫情的蔓延，新冠病毒检测新方法的开发一直是大家关注的焦点。不少业内人士都表示，希望拉曼光谱技术可以在新冠病毒检测方面发挥作用，据悉目前国内外有不少单位或者课题组正在开展相关的研究。据科技日报报道，美国约翰斯霍普金斯大学开发出一种基于表面增强拉曼光谱方法的新冠病毒传感器，可同时提高准确性和检测速度，有望彻底改变病毒检测方式。据介绍，该传感器基于大面积纳米压印光刻、表面增强拉曼光谱和机器学习技术，可通过一次性芯片形式在刚性或柔性表面进行大规模测试。它不需要样品制备和操作专业知识，与现有的检测方法相比具有强大的优势，特别适用于大规模群体检测。该技术的关键是研究人员开发的大面积、柔性场增强金属绝缘体天线（FEMIA） 阵列。唾液样本被放置在材料上并使用表面增强拉曼光谱进行分析，该光谱使用激光来检查样本分子如何振动。由于纳米结构的FEMIA显著增强了病毒的拉曼信号，因此该系统可快速检测病毒的存在，即使样本中仅存在少量痕迹。该系统的另一项重大创新是使用先进的机器学习算法来检测光谱数据中非常微妙的特征，使研究人员能够查明病毒的存在和浓度。传感器材料可放置在从门把手、建筑物入口到口罩等任何类型的表面上。图片来源：KAM SANG KWOK和AISHWARYA PANTULA/约翰斯霍普金斯大学“这项技术就像在设备上滴一滴唾液，然后得到阴性或阳性结果一样简单。”约翰斯霍普金斯大学机械工程副教授伊桑巴曼说，其新颖之处在于这是一种无标记技术，这意味着不需要分子标记或抗体功能化等额外化学修饰。传感器最终可用于可穿戴设备。巴曼称，这项新技术产品尚未在市场上销售，它弥补了两种最广泛使用的新冠病毒检测方式的局限性。PCR（聚合酶链式反应）检测非常准确，但需要复杂的样品制备，在实验室处理结果需要数小时甚至数天；另一种抗原检测则在检测早期感染和无症状病例方面不太成功，还可能导致错误的结果。新传感器几乎与PCR检测一样敏感，并且与快速抗原检测一样方便。在初始检测期间，该传感器在检测唾液样本中的新冠病毒方面表现出92%的准确度，与PCR检测不相上下。该传感器在快速确定其他病毒方面也非常成功，包括H1N1和寨卡病毒。“我们的平台超越了当前的新冠病毒检测。”巴曼说，“我们可将其用于针对不同病毒的广泛检测，例如，区分新冠病毒和H1N1，甚至是变体。这是当前快速测试无法轻易解决的主要问题。”

研究背景光栅和全息图是通过微纳结构表面的衍射来对光信号进行调制的。尽管这种作用方式历史悠久，但人们一直在相关领域不断的探索，以发展功能更为强大的应用。进一步的发展可以基于傅立叶光学来设计、构筑傅里叶面的微纳结构，以生成所需的衍射输出信号。在这种策略中，需要能够地调制波前，理想的样品表面轮廓应该包含正弦波的总和，每个正弦波具有明确的幅度，频率和相位。但是由于技术的局限，通常只能制备有几个深度别轮廓，无法获得复杂的连续“波浪”表面，从而限制了使用简单的数学设计而实现复杂的衍射光学效果。 研究亮点针对以上问题，苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline博士等人，提出了一种简单而有效的方法来解决设计和制备间的差距，制备了任意数量的正弦波组成的光学表面。Nolan Lassaline等人使用扫描热探针t-SPL技术与模板法相结合的策略，制备了周期性和非周期性的光学表面结构。多元线性光栅允许利用傅里叶光谱工程调控光信号。同时，Nolan Lassaline等人克服了先前光子学实验的限制，制备了可以在同一入射角同时耦合红色，绿色和蓝色光的超薄光栅。更广泛地，Nolan Lassaline等人还分析设计并且复制了复杂的二维莫尔条纹，准晶体和全息图结构，展示了多种以前无法制备的衍射表面。Nolan Lassaline等人制备任意3D表面的方法，将为光学设备（生物传感器，激光器，超表面和调制器）以及光子学的新兴区域（拓扑结构，转换光学器件和半导体谷电子学）带来新的机遇。图1 一维调制傅里叶曲面实际效果图图2 二维调制傅里叶曲面实际效果图图3 周期性及准周期性傅里叶表面图案 图4 傅里叶表面的应用 高精度三维刻写技术之于本工作的重要意义苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline博士使用NanoFrazor的高精度3D功能制备了一些特的3D表面傅里叶光栅，对光波进行调控，有选择地透射或者反射选定波长的光信号，使得光栅只和选定波长的光信号相互作用。这样就可以通过简单的数学模型计算和相关波长相互作用的傅里叶光栅来调控实现的光波输出。以前还没有可以完全控制每个傅里叶光波成分和光栅相互作用的好方法。一些实验尝试使用超表面，或者波浪形表面光栅，但是由于微纳制备技术的限制，（只能使用灰度光刻实现2阶或者多阶深度的表面光栅，或者使用激光干涉光刻制备类似傅里叶波形表面）不能实现对相互作用波长的完全选择。设计或者制备不的表面会和多个波长相互作用降低有用信号的成分并增加系统的复杂性。有鉴于高精度3D纳米直写之于本工作的重要意义，NanoFrazor的高销售工程师Wu博士特别与作者Nolan Lassaline博士进行了制备工艺方面的探讨和交流，其中Nolan Lassaline博士对于NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机的评价如下：“In the field of diffractive optics, it has been known for a long time that wavy surface patterns would be ideal for manipulating light. However, due to the limitations of traditional fabrication techniques, it has not been possible to fabricate surfaces with arbitrary wavy profiles. This has ultimately limited the capabilities of diffractive optics, stimulating decades of research aimed at solving this problem. To overcome this limitation, we took advantage of the unique 3D patterning capabilities offered by the NanoFrazor. Amazingly, this allowed us to fabricate wavy metallic diffractive surfaces with an error of only 1.8 nm. We used this remarkable precision to fabricate a variety of previously impossible diffractive surfaces that show promise for both fundamental optics research and practical applications in photonics. We envision that this approach, made possible only by the NanoFrazor, will lead to advanced optical devices of the future. Beyond diffractive optics, these novel 3D surfaces open up many exciting possibilities for science and engineering across a number of different fields.”（ 大意：在衍射光学领域，很久以来人们就知道用波浪状的表面操纵调控光信号是理想的。然而，由于传统纳米制备技术的局限，不能制备出由任意正弦波形组合轮廓的表面。这终限制了衍射光学器件的功能，也激发了数十年来旨在解决这一问题的科研。我们利用NanoFrazor提供的特3D图案化功能终于突破了这一限制。更为惊讶的是，我们能够制备任意波浪形的金属衍射表面，波形误差与设计波形仅为1.8 nm。我们利用NanoFrazor非凡的高精度制备出了各种以前无法实现的衍射表面，有望更深入地探讨基础光学研究和光子学实际应用的许多课题。我们可以预想，NanoFrazor的有加工方法将改革未来先进光学器件的制备。除了衍射光学领域之外，这些新颖制备的3D波浪状表面还将开启科学和工程学许多不同研究领域的令人兴奋的新课题。）图5 傅里叶表面的设计与制备 关于本文当中傅里叶表面的设计及制备流程：A傅里叶表面的设计：先将所要制备的表面轮廓的数学表达公式（这里是在一维的正弦曲线）转换为灰度位图。图中每个像素为10 nm×10 nm，其深度别介于0和255（8位）之间。位图在白色边框内的水平方向上为正弦函数，而垂直方向不变。位图中，白色边框中的像素设置为小深度别。B银基傅里叶表面的制备工艺流程：（1）利用热扫描探针在聚合物抗刻蚀剂层中刻写设计好的纳米结构；（2）利用热蒸发工艺在刻写后的聚合物表面沉积银，厚度大于500nm；（3）利用紫外光固化环氧树脂将显微镜载玻片固定于银层背面；（4）将玻片/环氧树脂/银堆叠结构剥离下来，从而完成制备C通过模板制备得到的银基傅里叶表面。文章作者Nolan Lassaline关于本工作的讲解视频请移步至Quantum Design中国子公司官网（https://qd-china.com/zh/news/detail/2009281332211）观看。关于本工作的更多详细信息，可参考如下信息：（1）原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2390-x?utm_source=other&utm_medium=other&utm_content=null&utm_campaign=JRCN_2_DD01_CN_NatureRJ_article_paid_XMOL（2）Nolan Lassaline博士的视频介绍资料：https://www.youtube.com/watch?v=moGtRjjhbPk

CRISPR近年来被广泛专注，Cas 13a在crRNA的引导下识别靶RNA后，对单链RNA表现出“附带切割”能力。较之荧光检测方法，电化学生物传感技术具有成本低，高效，灵敏，易于微型化和集成化的优势。基于CRISPR的电化学检测方法在生物分子检测方面显示出极大的应用前景。 　　近日，中国科学院微系统与信息技术研究所第八研究室宓现强课题组构建了一种基于CRISPR的电化学传感器(CRISPR-E)。该研究将DNA四面体框架结构修饰在印刷电极上，进一步与RNA探针杂交，最后连接HRP分子构建TCP探针。通过将电化学技术、DNA四面体框架结构与CRISPR技术相结合，实现了对miRNA的无扩增、高灵敏度检测。由于整个反应过程可以在电极上实现，因此有望推动miRNA的及时快速(POC)检测。 　　相关论文“Tetrahedral DNA framework based CRISPR electrochemical biosensor for amplification-free miRNA detection”发表于国际生物传感著名期刊Biosensors and Bioelectronics。该论文的第一通讯单位为中科院上海微系统所，通讯作者为上海微系统所宓现强研究员。 　　该工作得到得到上海市优秀学术带头人计划项目(20XD1404600)，中国科学院项目(KFJ-STS-QYZD-2021-08-002 )上海市科委项目(20511107600, 19511107100, 19511107102)等支持。基于CRISPR的电化学传感器原理图

新加坡科技研究局微电子研究所Institute of Microelectronics Agency for Science的Venkataraman等人与奥地利Nexgen Wafer Systems公司以及新加坡格罗方德公司GlobalFoundries的工程师组成研究团队,共同开发出一种新的晶圆背面抛光技术。在光检测与测距(LiDAR)等各种应用中,背照式三维堆叠CMOS图像传感器备受该领域专家们关注。这种三维集成器件的重要挑战之一,是对单光子雪崩二极管(SPAD)晶圆的精确背面抛光,该晶圆与CMOS晶圆堆叠,晶圆背面抛光通常通过背面研磨和掺杂敏感湿法化学蚀刻硅的组合来实现。研究团队开发了一种湿法蚀刻工艺,基于HF:HNO3:CH3COOH定制化学试剂,能够在p+/ p硅过渡层实现蚀刻停止,掺杂剂选择性高达90:1。他们证明了全晶圆300mm内厚度变化仅约300nm的可行性。此外,也对HNA蚀刻硅表面的着色和表面粗糙度进行了表征,最后,提出一种湿法锥蚀方法来降低表面粗糙度。该研究成果发表于2023年5月30日至6月2日在美国佛罗里达州奥兰多召开的第73届电子组件与技术会议(ECTC)上。论文录用日期为2023年8月3日,并被IEEE Xplore 收录。这项突破将有可能推动背照式CMOS图像传感器在汽车智能驱动等领域的应用。

12月25日，国家973计划“光学自由曲面制造的基础研究”项目启动会在天津举行。天津大学校长龚克、科技部基础司副司长彭以祺、教育部科技司基础处处长明炬、天津市科委副主任陈养发出席启动会并讲话。项目跟踪专家、南京航空航天大学朱剑英教授结合973计划评审标准对该项目提出要求。项目特邀嘉宾专家上海理工大学庄松林院士、天津大学叶声华院士、天津大学张以谟教授、华中科技大学丁汉教授，项目专家哈尔滨工业大学董申教授、大连理工大学郭东明教授、哈尔滨工业大学张飞虎教授、电子科技大学付永启教授，项目组成员天津大学房丰洲教授、清华大学金国藩院士、吉林大学赵继教授等项目组20余位主要研究人员及科技处、精仪学院负责人参加。启动会由天津大学科技处处长元英进主持。　　 　　该项目以天津大学为依托单位，由天津大学、清华大学、大连理工大学、吉林大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等单位共同承担。项目结合国家发展的重大需求和光学领域的发展趋势，以探索光学自由曲面空间构建与物理再构理论、再构过程的多态量耦合影响机制、纳米尺度多物理场材料成形机理、面形原位测量评价及面形可控工艺等关键共性技术为主旨，大力开展光学自由曲面制造的基础研究，增强我国光学自由曲面关键器件自主创新能力。　　天津大学校长龚克代表天津大学对该项目的启动表示祝贺，对科技部、教育部、院士专家及天津市相关部门的大力支持表示感谢。他强调，“973计划”是我国加强基础研究、提升自主创新能力的重大战略举措，是高校培养人才、提升科研水平、服务国家经济建设的重要平台。“光学自由曲面制造的基础研究”项目是天津大学在“973计划”先进制造与工程科学领域承担的第一个项目，希望能够通过各课题组的紧密合作，为光学自由曲面制造乃至精密制造领域的发展奠定基础。他建议在项目实施中，要进一步拓展应用背景，与生产制造中关键实际问题紧密关联 要深究科学原理，在重大科学问题上有所突破 各课题、各单位之间密切合作，并按照973计划的管理要求开展研究。他表示，在相关部门的指导和帮助下，天津大学作为牵头单位，一定充分关注项目的实施，为项目的顺利完成提供相关的条件支持，积极承担并做好项目的组织协调和服务支撑工作，使项目实现预期目标。　　项目首席科学家房丰洲教授从项目的科学意义、拟解决的关键问题、研究内容与预期目标、实施计划及研究队伍等方面介绍了项目整体情况。金国藩、赵继、金洙吉等六位课题负责人分别汇报了本课题的研究任务和目标、总体方案和技术路线、与其他课题之间的关系等。与会领导、专家对项目及各课题进行了点评，提出了指导意见。

放线菌能生产种类繁多的次级代谢产物，而微生物发酵是人们获取这些天然产物的重要手段。对于某一目标产品，野生菌株的产量一般难以满足工业生产的要求，需要经过长期的菌株驯化以提升产量。小分子生物传感器与液滴微流控的组合已被证明是放线菌菌株改造和高通量筛选的有效手段。然而，在菌株驯化过程中，目标产物的产量往往是阶段上升的，而多数生物传感器仅能在一定的操作范围内响应目标化合物，难以支持从野生菌株到工业菌株多阶段的长期驯化。因此，在不同的菌株改造阶段，需要不同性能参数的生物传感器相适配以实现高通量筛选。近日，中国科学院天津工业生物技术研究所高通量编辑与筛选平台实验室研究员王猛带领的科研团队，通过对红霉素生物传感器的多轮迭代诱导和筛选，获得了一系列不同灵敏度和操作范围的生物传感器。通过表征实验，该团队证明了转录调控因子（TF）的表达水平与生物传感器灵敏性之间的关联，展示了调控TF蛋白表达水平是改变TF生物传感器性能参数的一种快速而便捷的方法。为了模拟工业菌株驯化过程，该团队从两株产量不同的红霉素生产菌株出发进行液滴共培养实验，证明了生物传感器性能参数与生产菌株产量范围的适配性是成功筛选的前提条件，并从两个不同初始产量红霉素生产菌株文库中筛选到产量提升6.8倍的突变株。基于基因组学的生物信息学分析使该团队在高产突变株中挖掘到多个有益位点，以指导未来的理性代谢工程改造。相关研究成果发表在ACS Synthetic Biology上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、合成生物学海河实验室重大攻关类项目、中国科学院青年创新促进会及天津市合成生物技术创新能力提升行动的支持。小分子生物传感器的改造和高通量筛选过程

6月1日，怀柔区科委、北京市基金办联合主办的“自然科学基金助力高端仪器产业发展”——怀柔区高端仪器装备和传感器产业“揭榜挂帅”需求征集发布会举行。怀柔区突破以往国家自然基金区域创新发展联合基金指南征集渠道，实施区域联合基金“揭榜挂帅”计划，首次面向全国仪器传感器类企业征集前沿科技、重要材料、关键工艺、先进装备等方面的技术难点与需求，邀请全国仪器传感器类企业与怀柔区共同“发榜”。　　值得注意的是，此次对于“发榜”企业没有区域限制，怀柔区鼓励全国的仪器传感器企业参与，也欢迎全国能够解决问题的科研团队来“揭榜”。同时鼓励申报的科研团队、企业能够与怀柔企业合作，共同打造高端仪器传感器技术产业集聚区和创新策源地。　　怀柔区科委主任伊明江介绍，将对征集需求进行初步整理，并通过专业函评、专家会评等形式，对企业提报的难点和需求进行遴选，最终形成2024年度国家自然科学基金区域创新发展联合基金指南（怀柔区部分），由国家自然科学基金委统一发布。　　发布“榜单”后，怀柔区将动员全国的科研团队前来“揭榜”，鼓励“揭榜”科研团队与“发榜”企业联合申报，解决企业发展过程中在基础研究和应用基础研究方面的问题。区域联合基金指南根据研究强度，分为平均资助强度约为1000万元/项的“集成项目”和直接费用平均资助强度约为260万元/项的“重点项目”。　　怀柔区参与国家自然科学基金区域创新发展联合基金（北京），是怀柔区立足综合性国家科学中心建设、深化与国家部委合作的重要成果之一。自2021年参与以来，共有4个集成项目和6个重点项目获得资助，获资助项目与怀柔区启元实验室、卓立汉光、中科艾科米、多场低温等创新主体进行联合研发、产业化落地等方面合作，推动了怀柔区仪器和传感器等高精尖产业发展。　　据了解，怀柔区将高端科学仪器产业作为支撑国际科技创新中心建设的重要抓手，培育一批新型研发机构，涌现出一批世界领先科技成果，形成了区域性的高端仪器产业集群。“今年5月，国家发改委、工信部、科技部等十二部委联合发布了《深入贯彻落实习近平总书记重要批示加快推动北京国际科技创新中心建设的工作方案》，提出要推动怀柔科学城打造高端科学仪器装备产业集聚区和科技成果转化示范区。为了落实此项工作，我们依托国家自然科学基金区域创新发展联合基金的支持，通过此次‘揭榜挂帅’计划，突破更多的‘卡脖子’技术，推动产出高端科学仪器装备产业的重大原创科技成果，进而推动高端科学仪器装备产业创新发展，加快打造北京怀柔国家高端科学仪器装备技术创新策源地。”怀柔区副区长、怀柔科学城管委会副主任季学伟说。

近日，中科院微电子所健康电子中心毛海央研究员团队在纳米森林柔性湿度传感器及其非接触人机交互应用研究方面取得重要进展。近年来，人机交互技术因其在物联网中的重要应用而受到广泛关注。具有高灵敏度和快速响应能力的柔性智能传感器因其可将来自人体的各种信号“转换”为机器可以识别的信息并进行非接触传感，被认为在先进人机交互系统的新型控制方法研发中心发挥关键作用。研究团队成功研制出一种柔性透明的高性能湿度传感器。该传感器以纳米森林为湿敏材料，制备工艺简单便捷，具备晶圆级图形化、大批量制备能力。所制备的湿度传感器具有出色的灵敏度、快速响应能力、长期稳定性和良好的机械灵活性。基于湿度传感器的以上优异特性，研究团队进一步实现了该器件的非接触式智能开关应用。基于本研究成果的论文“Wafer-Level, High-Performance, Flexible Sensors based on Organic Nanoforests for Human-Machine Interaction”近期发表在国际著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.3c04953），微电子所博士研究生赵越芳为该文章的第一作者，微电子所毛海央研究员、微电子所先导工艺研发中心周娜高级工程师和长春光机所李绍娟研究员为该文章的共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划和中国科学院青促会项目等的支持。除此之外，课题组也开展了纳米森林生化检测传感器ACS Sensors (2020), Sensors and Actuators B: Chemical (2020), Applied Surface Science(2022)、纳米森林热电堆传感器Advanced Functional Materials (2021)、纳米森林皮拉尼传感器IEEE Electron Device Letters(2021)和纳米森林湿度传感器IEEE Electron Device Letters (2021)，Microsystems & Nanoengineering (2022) ，相关成果分别发表在传感器领域知名的国际期刊上。图1 纳米森林柔性湿度传感器工作机理及其用于人机交互的示意图图2 纳米森林柔性湿度传感器的非接触式人机界面控制能力。（a） 纳米森林柔性湿度传感器阵列的晶圆级制备。（b）使用纳米森林柔性湿度传感器阵列的运动跟踪示意图。（c-d）非接触式人机交互系统的手势识别与玩具小车控制。

p　　发展适合于现场快速检测海洋生物大分子及海洋细菌的生物传感器技术，对于及时快速地开展海洋环境监测和评价具有重要意义。目前，对生物大分子的检测，一般采用酶联免疫法、生物化学测试法、聚合酶链式反应法等技术 对全细胞的检测，则通常需要通过细胞培养实验来完成。然而，上述方法存在仪器复杂、设备昂贵、检测耗时长等缺点，仅适用于实验室分析。/pp　　在海洋环境中，贻贝可通过其足丝分泌贻贝粘蛋白，该蛋白具有优越的粘滞性和良好的生物相容性。近期，中国科学院烟台海岸带研究所研究员秦伟课题组利用聚多巴胺类仿贻贝粘蛋白材料，成功构建了表面分子印迹聚合物电位型传感器，实现了对蛋白质分子及细胞体的高灵敏、高选择、快速电化学检测。他们采用基于仿贻贝粘蛋白的表面分子印迹技术，在电位型传感器表面原位构建了生物分子选择性识别印迹层 利用表面分子印迹层与待测生物分子之间的高选择性识别作用，实现了样品中生物分子在传感器表面的高选择性分离与富集 利用聚离子作为指示离子，指示富集前后传感器膜界面的电位变化，从而实现了对蛋白质分子及细胞体的免标记电化学检测(如下图)。该方法有效解决了电化学生物传感器难以实现免标记分析的难题，有望应用于海洋病毒及海洋致病菌的现场快速检测中。/pp　　相关研究成果已于近日发表在化学期刊《德国应用化学》(Rongning Liang, Jiawang Ding, Shengshuai Gao, Wei Qin*. Mussel-Inspired Surface-Imprinted Sensors for Potentiometric Label-Free Detection of Biological Species. Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, doi: 10.1002/anie.201701892)。此外，秦伟课题组也于近期在该期刊发表了关于电化学生物传感研究的其它成果(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 13033–13037)。/pp style="text-align: center "img width="600" height="495" title="W020170526571669789953.jpg" style="width: 600px height: 495px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/dfa6e65f-ceeb-4ed3-8f15-be9f33a61853.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"/ p/pp 基于海洋贻贝粘蛋白的仿生电化学生物传感器检测原理/pp/pp/p/p

9月1日，郑州高新智能传感器产业基地项目开工仪式在郑州传感谷举行。该项目开工是郑州市、郑州高新区锚定电子信息“一号产业”，抢占智能传感器产业制高点，推动智能传感器产业高质量发展的具体行动。据介绍，郑州高新智能传感器产业基地总投资约15亿元，占地面积约61.83亩，总建筑面积约5.7万平方米，项目的建设有助于加快构建智能传感器产业生态，增强产业综合实力和企业竞争力，是高水平建设中国（郑州）智能传感谷，打造千亿级智能传感器产业的必要支撑，能够加快企业创新集聚，有利于我省抢占传感器产业制高点。该项目将重点打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端等产业集群，建设郑州高新智能传感器产业基地，配套建设智能传感器孵化器、产品展示等综合服务平台，着力集聚智能传感器上中下游企业，形成高端产品制造为产业基础、新型研发机构为支撑、软件算法和示范应用为推动的生态体系。该项目开工建设标志着产业链发展更加延展、稳固、健全，标志着我省的智能传感器产业发展占领关键环、迈向中高端，也标志着中国（郑州）智能传感谷的建设辐射更广泛、品牌更凸显。截至目前，郑州市智能传感器核心及关联产业规模约300亿元，占全省90%，占全国约10%，关联及应用企业约4000家。主要分布在气体、仪器仪表、电力电网、环境监测等领域，在国内细分行业具备一定优势，培育了以汉威科技、炜盛电子为龙头的气体传感器，以新天科技、光力科技、天迈科技为龙头的仪器仪表传感器，以日立信、三晖电气为龙头的电力电网传感器，以驰诚电气、安然测控为龙头的环境监测传感器。2022年10月，郑州高新区在由工业和信息化部直属的中国电子信息产业发展研究院颁布的中国传感器十大园区排名中位列第四。

2023年11月5日，2023世界传感器大会“MEMS智能传感器——先进技术分场活动”在郑州国际会展中心成功召开。来自智能传感器等领域专家学者、企业代表、新闻媒体近2000余人线上线下参加会议。会议由郑州市人民政府、河南省科学技术协会、沈阳仪表科学研究院有限公司、传感器国家工程研究中心、中国仪器仪表学会仪表元件分会、中国仪器仪表学会仪表工艺分会承办，郑州（国家）高新技术产业开发区管理委员会、郑州市科学技术协会、郑州众智科技股份有限公司协办。河南省科学技术协会副主席王继芬、郑州市人民政府副秘书长王举等领导出席会议并致辞。由沈阳仪表院院长助理、行业中心主任张阳主持。沈阳仪表院院长助理、行业中心主任张阳领导致辞中国工程院蒋庄德院士致开幕词。蒋院士回顾了MEMS智能传感器技术的发展历程，并鼓励中国传感器人在传感器产业细分领域不断攻坚克难、突破瓶颈，以国家战略需求为导向，加快实现高水平科技自立自强。中国工程院蒋庄德院士致开幕词中国科学院上海微系统与信息技术研究所李铁研究员作《微型全集成红外CO2气体传感器及其应用》主题报告，分享了红外二氧化碳气体传感器发展现状以及最新应用领域。传感器国家工程研究中心副总工程师、沈阳仪表院研发中心主任张春光作《大型模锻压机状态监测传感器关键技术研究》主题报告，介绍了压力传感器、位移传感器、振动传感器、粘度传感器在大型装备中应用的关键技术。西安交通大学赵立波教授聚焦压力传感器技术做《微纳特种压力传感器技术》专题报告。杭州师范大学传感技术中心钱正洪主任作《磁传感测量与数据融合处理技术》专题报告，从磁传感芯片的设计、信号测量与数据融合等方面作了详细的介绍。国防科技大学吴学忠教授作了《AI赋能MEMS传感器智能化发展新趋势》专题报告，从MEMS传感器智能化发展需求、技术途径、发展现状及趋势四个方面梳理了MEMS智能传感器技术发展方向。杭州晶华微电子股份有限公司副总经理赵双龙作了《智能传感器中国芯的方案》专题报告，分享了传感器信号调理芯片国产化方案。中科院上海微系统与信息技术研究所研究员李铁传感器国家工程研究中心副总工程师沈阳仪表院研发中心主任张春光西安交通大学教授赵立波杭州师范大学传感技术中心主任钱正洪国防科技大学教授吴学忠杭州晶华微电子股份有限公司副总经理赵双龙本次会议围绕MEMS智能传感器的前沿技术、产业趋势和热点问题等进行了深入研讨，来自不同领域的行业专家分享了传感器技术、产业和应用领域的最新研究成果，探讨了今后的发展方向。

安益谱（Anyeep）7800高性能双曲面四极杆GCMS是继7700双腔双泵GCMS后推出的全新型号。仪器采用自主加工的共轭双曲面四极杆质量分析器，与普通圆杆相比，进一步提升了灵敏度和全质量范围的分辨率。 特点：①质量分析器：四极杆质量分析器常见的有圆柱形四极杆、双曲面四极杆。一直以来，双曲面四极杆由于对加工工艺要求非常高，所以通常使用圆柱形四极杆代替。圆柱形四极杆产生的电场与理论电场存在一定的偏差，而双曲面四极杆可以产生理想的四极场，采用双曲面四极杆能够进一步提升仪器性能。 安益谱双曲面四极杆②分辨率：相比圆杆的半峰宽0.4，提升至半峰宽0.25，同位素比例更准确。 全氟三丁胺特征离子半峰宽 同位素比例m/z70、m/z220、m/z503全氟三丁胺特征离子m/z69、m/z219、m/z502及其同位素③全新升级的射频电源：保证全质量范围内质量准确性，氦、水、氮、氧等低质量离子的质量更准确。氦、水、氮、氧离子④控制电路：升级的控制系统配合双曲面四极杆使7800扫描速度提升至22000amu/s。⑤检测器：质谱检测浓度动态范围大于7个数量级。⑥灵敏度：1pg八氟萘全扫描信噪比2000:1RMS，IDL：7fg。

p style="text-align: center "strongimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/80ebe4fa-cdc5-4ac2-bffa-7d4286e94d77.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//strong/ppstrong仪器信息网讯/strong　中华人民共和国工业和信息化部、中国科学技术协会、河南省人民政府指导，中国仪器仪表学会联合郑州市人民政府共同主办的“2019世界传感器大会暨展览会”于11月9日-11日在郑州国际会展中心举行。br//pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/1992bfd4-5a67-45bc-9f3e-f65e601e16a5.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//pp　　为推进河南智能传感器产业发展，壮大经济发展新动能，更快更好地建设中国(郑州)智能传感谷,2019年11月9日，由中国仪器仪表学会、郑州市人民政府主办，河南省智能传感器创新联盟、河南省仪器仪表学会、郑州国家高新技术产业开发区管理委员会、智汇工业承办，松下神视株式会社协办的“传感器产业政策发布”活动同期在郑州举行。/pp　　陆军研究院曹国侯将军，郑州市人民政府副市长史占勇，中国仪器仪表学会理事长特别顾问吴幼华，郑州高新区党工委书记、管委会主任王新亭，中国仪器仪表学会监事长李明远等相关领导及专家、企业高管一同出席了此次活动。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/280e2f50-135f-4d9b-bee9-d9e5d7b3af98.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg"//pp style="text-align: center "　　郑州市人民政府副市长史占勇 致辞/pp　　会上，首先由郑州市人民政府副市长史占勇致辞。史占勇市长提到，传感技术作为现代科技的前沿技术，是信息技术的一个基础环节，是各种信息和人工智能的桥梁，是现代信息技术的三大支柱之一。传感器作为一种检测装置，应用非常广泛，是物联网的基础，智能传感器更是物联网最基础的产业，其技术水平是影响物联网应用普及的关键因素。这也正是郑州正在围绕打造“中国(郑州)智能传感谷”，形成智能传感器产业“一面一线多点”布局的发展方向。他指出，郑州高新区是打造中国(郑州)智能传感谷的中坚力量，并专门制定了《郑州高新区促进智能传感器产业发展的若干措施》，将着力突破智能传感器材料、智能传感器系统和智能传感器终端三大集群，通过上下游协同发展，推进智能传感器产业发展。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/ee5f7706-839b-458c-ab0a-73e083d78263.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg" width="400" height="267" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "　　郑州高新区党工委书记、管委会主任 王新亭/pp　　郑州高新区党工委书记、管委会主任王新亭在会上发布了郑州高新区传感器产业政策，推出含金量十足的智能传感器产业“十条”，分别从产业集聚、企业落户及项目落地、服务体系建设、市场开拓、企业并购、关键技术研发、人才奖励、金融、产业生态等方面政策支持，最高补助1000万元。智能传感器产业“十条”的正式发布将助力郑州高新区招商引资、招才引智，对推进产业链协作，打造传感器高地，推动中国(郑州)智能传感谷建设具有重要意义。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/a0d39647-627e-4e55-80f8-2097a19c137f.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp　　未来，郑州高新区将建设约3平方公里的智能传感器产业小镇，打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端“三个产业集群”，发展环境传感器、智能终端传感器、汽车传感器“三个特色产业链”，经过3至5年的努力，建成千亿级国家智能传感器产业基地。/p

2023年9月23-24日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会化学传感器专业学组（专业委员会）主办的第十六届全国化学传感器学术会议（SCCS2023）于山东省济南市举办，两天时间里，湖州师范学院教授王桦（冯路平代讲）、华中科技大学副研究员闫凯、江苏大学副教授殷秀莲、南京大学教授毛亮、中国科学院长春应用化学研究所副研究员余登斌、中国科学院烟台海岸带研究所研究员张志阳在分会场带来了关于化学传感器在环境领域中应用的精彩报告湖州师范学院教授 王桦（冯路平代讲）报告题目：《纳米医学与环境智能传感监测技术及其产业化应用》冯路平介绍道，医学与环境标志物传感的基体材料包括：微纳通道结构的介孔导电材料可用于吸储液体中的标志物，可折叠柔性聚合物用于包埋标志物敏感的导电探针并印制功能电极，改性石墨烯Jet ink打印导线用于连接探头以及微型电化学处理器及信号输出装置，最后通过电聚合、分子自组装、功能涂覆、溶胶-凝胶法等技术将功能材料修饰于微电极上制成高通量芯片探头。通过该技术可研发出智能标志物传感探针，用于对人体健康及水中环境污染物实现在线监测华中科技大学副研究员 闫凯报告题目：《新型光电化学传感体系的构建及其分析应用》闫凯基于环境分析和生物分析的技术发展要求，以光电极性能优化、传感装置小型化、多目标物检测的光电化学传感搭建为目标，在基于近红外光电活性增强的半导体材料构建高性能光电化学传感体系、构建非铂阴极单室PFC用于自供能光电化学检测、基于图案化刻蚀导电基底构建比率型多目标物传感平台研究三个方面进行讨论，实现用电催化、光催化和酶催化来降解污染物。江苏大学副教授 殷秀莲报告题目：《基于图像模式识别的三维荧光光谱库技术及其在水体污染物检测中的应用》殷秀莲教授对自己的研究介绍道，利用三维荧光技术进行多维数据获取，取得每种污染物28个浓度样本，共28×4张EEM图谱图像，其中5×4张作为测试样本，定性识别准确率为100%。该方法为荧光光谱数据库建立和EEM数据分析开辟了一条新的途径，所提出的特征获取、特征提取及谱检索技术，对其他的光谱数据库建立有借鉴意义。此外，为AI大模型在荧光光谱分析中的应用提供数据准备基础，在水环境监测等领域提供帮助。南京大学教授 毛亮报告题目：《海水中氚的食物链传递风险》毛亮教授从核设施和核污染等热点问题出发，结合氚在食物链中的传递规律和内在机制，研究了氚在海洋中的生物效应。他介绍道，采用放射性同位素标记示踪技术进行研究，发现杜氏蓝藻会通过光合作用使氚水快速转化为有机氚，并经过食物链暴露使丰年虾体内有机氚含量上升，最后通过食物链逐级传递。毛亮教授的研究对当下核废水污染问题极具意义，他总结道，核污染中的氚危害不能仅看海水中浓度，更要关注其化学效应。中国科学院长春应用化学研究所副研究员 余登斌报告题目：《水体综合毒性比色检测新方法开发》基于水体检测任务的需要和国家环境政策导向，发展各种水体毒性检测新方法对检测多场景水体必不可少。余登斌介绍道，根据电化学检测原理，分别研发出了利用基因工程改造的绿脓杆菌分泌的大量绿脓菌素构建了免外加媒介体的水体毒性比色检测方法；利用电致变色普鲁士蓝阴极和生物阳极构建了水体毒性可视化检测传感器；基于E. coli-BQ快速颜色反应实现了水体毒性比色/电化学双信号检测和智能手机辅助RGB模型检测；基于容解性不大的铁盐稳定释放下Fe3+生物合成普鲁士蓝指示剂成功构建了水体毒性比色/电化学检测及酶标仪辅助的高效检测方法。同时，他还提到，新技术相较于传统方法具有操作简便、检测全面、快速灵敏等特点，并支持在线监测。中国科学院烟台海岸带研究所研究员 张志阳报告题目：《面向海岸带环境分析监测的光学纳米传感方法研究》海岸带环境分析监测是了解海洋生态系统健康的重要手段，但海岸带污染物情况复杂，环境分析难度大，基于此，张志阳团队发展光学纳米分析原理与技术，为海岸带生态安全与健康提供支撑。他以样品检测案例介绍道，针对污染物，利用纳米材料的光学特性，开发高灵敏纳米比色传感器/阵列和表面增强拉曼传感器，可实现对目标物的检测、鉴定及讲解分析。最后，张志阳提出展望，未来将强化交叉学科，进一步探究传感原理在环境检测上的应用。随着环境保护意识的不断提高和环境监测技术的不断发展，电化学传感器在环境监测领域的应用前景越来越广阔。未来，电化学传感器将朝着更灵敏、更稳定、更耐用的方向发展，实现环境数据的实时采集和远程监控，同时将探索更多的应用领域，为保护人类的生存环境做出更大的贡献。

11日5日，2023世界传感器大会在郑州国际会展中心隆重举行。本次大会由河南省人民政府与中国科学技术协会主办，河南省人民政府副秘书长魏晓伟主持开幕式。尤政、蒋庄德、周立伟等11位中外院士受邀参加。河南省副省长刘尚进、郑州市副市长马志峰、中德友好协会联合会副主席菲力克斯库尔兹出席致辞。中国科学院院士褚君浩、英国皇家工程院院士肯尼斯格拉特、开鸿数字产业发展有限公司首席执行官王成录、赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂作大会主旨报告。相关省市领导，国际组织代表，高校、科研机构专家学者以及国内外协会、学会、知名企业代表等嘉宾共同出席开幕式。大会现场中国仪器仪表学会仪表功能材料分会、重庆材料研究院有限公司、河南省科学院、河南理工大学等单位联合承办了大会的“智能传感器关键材料及元器件”产业基础分场论坛。中国科学院院士刘云圻，俄罗斯工程院院士、欧洲科学院外籍院士李长明，河南省工业和信息化厅二级巡视员卢钦华，郑州市人民政府办公厅副主任李广利，中国仪器仪表行业协会副理事长、重庆材料研究院有限公司副总经理（主持工作）吴保安，重庆材料研究院有限公司副总经理刘奇等出席会议。论坛由河南理工大学微电子封装与精密成形研究院院长曹军主持。曹军院长主持论坛，吴保安副总经理致辞卢钦华巡视员、李广利副主任为论坛致辞，吴保安副总经理向出席的院士、专家及代表表示诚挚欢迎。刘云圻院士、李长明院士、仪综所所长欧阳劲松、中广核高级技术专家黄美良、智能传感功能材料国家重点实验室教授级高工赵鸿滨、厦门大学电子科学与技术学院副教授廖新勤分别作了题为《二维材料的可控制备及其高性能传感器》、《智能传感的创新与产业化》、《新时代传感器高质量发展的思考与建议》、《面向数字化转型的核电智能传感器的技术》、《智能传感功能材料发展现状与趋势》《功能复合材料与柔性智能触摸传感器》的学术报告，围绕智能传感器领域的技术前沿、产业趋势和热点问题进行高端对话，共享成果，共话未来。刘云圻院士作报告李长明院士作报告欧阳劲松所长作报告黄美良高工、赵鸿滨高工、廖新勤副教授作报告本次论坛的主题是“材料创新助力技术发展”，论坛采取线上线下结合的方式，来自传感器关键材料及元件、智能传感器等领域专家学者、企业代表、科技工作者代表、新闻媒体线下逾150余人参加。论坛现场

10月25日，江西省科技厅面向发布2022年度重大科技研发专项“揭榜挂帅”（人工智能交互终端设备、高端智能传感器）榜单。榜单项目主要采取前资助的方式，原则上支持强度每项500-1000万元，具体额度根据揭榜方的申请以及项目研究的实际需要和专家论证意见确定。榜单选题包括：1. 人工智能交互终端设备榜单选题：深度智能化的高精度表面贴装缺陷检测系统的关键技术研究；2. 高端智能传感器：基于单光子效应的X射线智能选矿探测器研究。国内具有研发能力的高校、科研院所、企业、新型研发机构皆可申报，申报人无年龄、学历和职称等门槛要求，鼓励青年科学家积极申报。链接：江西省科技厅关于发布2022年度重大科技研发专项“揭榜挂帅”（人工智能交互终端设备、高端智能传感器）榜单的通知附件：人工智能交互终端设备、高端智能传感器榜单 一、资助方式及支持强度项目主要采取前资助的方式，原则上支持强度每项500-1000万元，具体额度根据揭榜方的申请以及项目研究的实际需要和专家论证意见确定。资助经费根据项目实施情况分年度拨付，当年拨付30%，中期评估通过后拨付30%，验收通过后再拨付40%。项目实施成效好且需持续研究的可以按照进度要求分年度支持；效果不好的，终止实施并按规定追回相关财政资金。揭榜单位需明确一名首席科学家作为项目负责人，对揭榜任务的技术路线、人员选配、经费使用等方面全权主导。项目实施从合同签订之日起开始，执行期不超过3年，签订任务书时揭榜方须提交“军令状”，明确中期目标和综合绩效评估的时间节点和考核指标，并按照要求及时组织评估。二、榜单选题1.人工智能交互终端设备榜单选题：深度智能化的高精度表面贴装缺陷检测系统的关键技术研究 研究内容：为了突破传统视觉测量技术中系统与算法的时序性限制，降低智能工业检测中人工智能技术的不可解释性，开展基于视觉测量与人工智能深度结合的表面贴装缺陷检测系统关键技术研究。研究基于深度学习的全链路可微分计算测量系统模型构建技术以及硬件结构和算法参数联动优化技术，实现面向2D+3D的多维感知测量；研究测量驱动的缺陷特征库构建技术，实现具备弱监督特性、易移植能力、小样本学习能力的智能化检测；研究任务导向的人工智能模型构建技术，实现面向高亮度动态范围等复杂环境的高精度缺陷检测；研究结构光投影测量技术，拼接测量后满足大视场、高效率、高精度的缺陷检测需求； 建立多类型缺陷样本库，实现差异化缺陷的混合检测；开发多样化缺陷检测软件与计算测量硬件系统，集成软硬件形成一套深度智能化高精度表面贴装缺陷检测装备，实现智能制造核心工业软件和装备的自主可控。考核指标：（1）缺陷检测方式：2D+3D；（2）深度智能化：——以单缺陷人工标注方式，用于人工智能深度学习模型训练、验证及测试构建缺陷库所包含的样本数量不少于10000；——所能识别的缺陷种类不低于10种，单次单任务中可检出的混合缺陷种类不少于2类；——测量系统具备小样本弱监督特性、易移植能力；——硬件系统参数支持与算法实时联动优化调节。（3）支持高亮度动态范围检测；（4）针对室内标准件，可一次性完成不小于100mm×200mm测量视场的测量，可检测深度方向的最大测量范围达到10mm，单场深度精度优于8μm，拼接深度精度优于15μm；（5）针对室内标准件，通过多次扫描测量评价，可完成每秒不少于30cm2测量范围的缺陷检测；（6）针对单一缺陷检测任务，系统在多次重复检测中，平均误报率不高于5‰；（7）发表SCI/EI论文≥4篇；申请发明专利≥6项、软件著作权≥3项；（8）实现项目产品产业化，应用于自动驾驶车载摄像模组、车载激光雷达、汽车照明等表面贴装缺陷检测，服务于江西省以汽车电子为核心的电子信息产业。2. 高端智能传感器：基于单光子效应的X射线智能选矿探测器研究研究内容：由单个细小光电传感器构成的X射线选矿探测器及组件，是整套基于人工智能矿石分选装备的关键核心部件，其性能的提升将大幅提高检测信噪比，提高分选准确率，同时降低辐射剂量。目前国内外X射线选矿装备普遍采用前端为传统的闪烁晶体（如CsI）+PD组合探测器，结合后端人工智能分选算法的技术路线。这类探测器存在灵敏度低、响应速度慢等缺陷，限制了后端智能算法的性能，无法满足极低含量金属选矿的要求。江西省内铜矿、钨矿和铀矿开采的原矿平均品位分别在0.4%、0.2%和0.8‰左右，均为较低品位矿。针对上述低品位金属矿智能化选矿的迫切需求，采用基于单光子效应的硅光电倍增器件（SiPM）研究开发X射线选矿探测器及专用组件，攻克探测器设计、封装、测试等核心工艺，完成探测器高速前放读出、数据采集与接口等电路的研发，大幅提升探测器及组件检测效率。同时开展X射线源特征光谱的优化调整研究，构建与探测器、X射线源紧密耦合的深度学习智能分选算法，从多方面系统性地提升智能选矿的准确度，满足多种类型低品位复杂难选金属矿的工业化选矿需求。考核指标：从单光子探测器像素、选矿探测器组件及智能化选矿应用三个层面进行技术指标考核。单光子探测器指标：像素间距（Pixel Pitch）≤3mm；光子探测效率（PDE）≥ 40%；增益（Gain）≥ 1.5×105，耐辐照剂量≥100Gy。选矿探测器组件指标：采样精度≥16位；采样时间1~1000us；单采集板通道数≥32；高低能输出，阈值可调；单采集板功耗≤12V/450mA；数据接口千兆以太网/TCP协议；RS485/TTL信号同步。智能化X射线成像选矿应用指标：在智能化选矿设备上实现对多种金属矿石中目标矿物元素的有效分辨，保证预选抛废后的铜矿废石品位低于0.08%，钨矿废石品位低于0.03%，硬岩铀矿废石品位低于0.2‰，并实现工业化应用。发表SCI/EI论文不少于4篇；申请专利不少于15项，其中发明专利不少于6项，授权专利数量不少于5项；获批软件著作权不少于5件。