膜显微观测系统

概 述在上期里，我们借助扫描电子显微镜对锂电池负极材料进行了细微结构的表征和组成元素的分析，让我们对于电子显微技术在电池负极材料中的应用有了相应的理解。本期小编继续带领大家了解扫描电子显微镜技术在电池隔膜研究中扮演的角色。在包括锂离子电池的二次电池中，隔膜是不可或缺的重要组分。其作用在于：一、隔膜本身不导电，将电池正极和负极分隔开来，防止电池出现内部短路；二、隔膜具有微观程度上的孔洞结构，利于电极液中离子的传递，保证了充电与放电过程中离子的有效迁移。一、样品制备小编所选用的样品为聚丙烯（polypropylene，PP）型锂离子电池隔膜，为了了解锂离子电池隔膜的相关结构，小编决定从表面和截面两种状态下进行分析。对样品进行喷金处理后，直接固定在碳导电胶上从而进行平面样品的观测，截面样品的制备同样借助了 Gatan 的氩离子抛光仪（PS：具体制备方法，请查看上期内容，容小编偷个懒）。二、锂离子电池隔膜表面的 SEM 分析利用ZEISS扫描电子显微镜观察锂离子电池隔膜的表面如图1，与隔膜宏观上光滑的表面不同，放大后可以发现，隔膜表面存在着大量的孔洞结构。将样品进一步放大可以发现，隔膜表面的孔洞孔径介于100至200纳米，且由表面延伸至隔膜内部。图1. 锂离子电池隔膜表面的SEM图像三、锂离子电池隔膜截面的 SEM 分析锂离子电池隔膜的多孔程度直接影响着电解液的扩散速率，对电池的性能有很大的影响，因此分析隔膜内部的孔洞结构具有重要意义。图2为隔膜的截面扫描图像。由图像可知，采用 Gatan氩离子抛光仪抛光处理过后的表面平整光滑，其相对于普通剪切处理得到的截面更易获得理想的图像。隔膜内部的孔洞相互贯通，并且由隔膜表面延伸至内部。由放大图像可知，隔膜的孔洞是由数十纳米的纤维形成的。图2. 锂离子电池隔膜截面的SEM图像结 论通过扫描电镜对隔膜细微结构的分析，可知锂离子电池隔膜的内部存在着大量的无序孔洞结构，孔洞的尺寸在100至200纳米之间。二次电池发展至今，大量新型电池涌现，对于电池隔膜的需求也变得多样，对于功能性隔膜的报道不断发表。具有强大功能和普适性的扫描电子显微镜作为一种直观的、有效的表征手段，将在新型材料的探究中将扮演重要的角色。下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，我们是怎么一步步地看见细菌、病毒，乃至蛋白质结构的呢？这背后离不开这群“强迫症”。采访专家：张德添（军事医学科学院国家生物医学分析中心教授）“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物，它们如此漂亮而动人，有的如长矛穿水而过，有的像陀螺原地打转，还有的灵巧地徘徊前进，成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年，一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信，向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件，这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证，而是用朴实的语言，在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员，正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里，列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物，并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下，人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜：拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界，主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜，与今日我们熟知的显微镜存在很大不同，列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜，仅由一个小黄铜板构成，使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的，则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年，在英国皇家学会负责科学试验的胡克，就制作了一台显微镜，与列文虎克使用的单透镜显微镜不同，这是一台复式显微镜，其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片，发现了密密麻麻的格子状结构，酷似当时僧侣居住的单人房间，因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构，而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久，胡克写就了《显微图谱》一书，将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意，他曾研究过胡克的显微镜，但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差，就是在光线经过透镜时，不同颜色的光因折射率不同，会聚焦于不同的点上，使得样品的成像被一层色彩光斑所包围，严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单，就是在透镜研磨的精细程度上下功夫，将单透镜制成小玻璃珠，并将之嵌入黄铜板的细孔内，这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上，最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是，由于观察时是需要对着阳光，对观测者的眼睛伤害很大。除了色差，早期显微镜还存在着球面像差问题，即光线在经过透镜折射时，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上，使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起，色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”，一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪，光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变，从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差：逐渐清晰的微观视角首先是1830年，一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战，他创造性地用几个特定间距的透镜组，成功减小了球面像差影响。此后，改进显微镜的主阵地很快转移到了德国，其中1846年成立的蔡司光学工厂，更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜，并成功打入市场。不过在研制和生产过程中，蔡司也深受色差之苦：当时通行的增加透镜数量的做法，虽能提升显微镜的放大倍数，却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年，德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论，详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟，并研制出一批划时代的光学部件，其中就包括复消色差透镜，一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下，蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者，很快成为欧美各大实验室的抢手货，并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久，蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙，将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年，蔡司更是联合阿贝与肖特，成立了“耶拿玻璃厂”，专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善，透过高分辨率的透镜，微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的，为了让他们在镜头下变得清晰可见，当时的科学家普遍将生物样品染色，以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于，染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构，这一时期染剂落后的材质，也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理，并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术，利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像，使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授，长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道：“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米（1毫米=1000微米）的水平，能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性，衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后，随着各种新理论新技术的不断应用，光学显微镜得到了长足进步，但也是在这一时期，光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”，认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米，再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”，这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前，迫使科学家们另寻他途。电子显微镜：另辟蹊径，重新发现既然可见光存在这样的短板，那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢？张德添进一步介绍道：“1924年后，人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子，从而发明了电子显微镜，其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年，德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜，制成了世界首台电子显微镜，就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏，在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进，分辨率一举达到纳米级别（1微米=1000纳米）。在这个观测深度，人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年，鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身，而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明，张德添这样评价道：“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具，它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题，将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度，到光学显微镜能够达到的微米尺度，再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度，显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现，在真空环境之下，生物样品往往要经过脱水与干燥，这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品，此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构，这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年，IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔，用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法，首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”，制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同，这种显微镜连镜头都没有。在工作时，用一根探针接近样品，并在两者之间施加电压，当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过，形成微弱的电流，这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化，通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与，扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”，“在微米甚至纳米水平，动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律，原子力显微镜是有其独特优势的”，张德添向记者解释说，“如果条件允许，还可以检测生物大分子间相互作用力的大小，为结构与功能关系研究提供便利。”1986年，宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜，获得当年的诺贝尔物理学奖，有趣的是，与他们一起分享荣誉的，还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡，当时的他已是耄耋老人，而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖，成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽：突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间，极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡，还是宾尼希和罗雷尔，他们所作的贡献不仅让自己享誉世界，还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖，而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年，以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜，发现了准晶体的存在，并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域，电子显微镜本身对生物样品的损害，依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道：一条是研发冷冻电镜技术，这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式，而是从生物样品本身入手，对其进行超低温冷冻处理。这样状态下，即使处在真空环境中，样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低，生物样品也处于含水状态，分子也处于天然状态，样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态，观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后，冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年，西湖大学周强实验室就利用这种技术，首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构，让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代，不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜，甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”，而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶，科学家们就发现：某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线（比如紫外光）时，能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的，这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年，德国科学家首次研制出荧光显微镜装置，用荧光色素对样品进行荧光染色处理，并以紫外光激发样品的荧光物质发光，但成像效果不佳，而且把荧光物质当作染色剂，和早期的染色剂一样，本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年，日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白，其毒性远弱于以往的荧光物质，是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年，供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测，使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上，美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法：控制样品内的荧光分子，让少量分子发光，借此确定分子中心和每个分子的位置，通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法，贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时，德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想：根据荧光现象原理，如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光，同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光，这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到，不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗？他随即开始了试验，并制成了一台全新显微镜，将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题，就这样历经几代科学家的呕心沥血，终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日，在探索微观世界的征途上，光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中，科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月，英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术，成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来，多种显微成像技术相结合，各施所长，将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构，把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。

长光辰英推出的SC-catcher单细胞显微光镊操纵与分选系统，集显微成像、光镊操纵与细胞分选于一体，为科研工作者带来前所未有的细胞操控体验。产品优势 超高精度显微操纵：应用光镊技术，在显微镜下精准实现单细胞/单颗粒的捕获，并操控其进行移动和分离，单细胞得率＞95%。 高活性单细胞分离：光镊技术具有低损伤的特点，能够最大程度保持细胞的原位状态、生长活性及代谢功能，单细胞培养成活率＞90%。 单液滴按需生成：可根据用户需求，有选择地将一个或多个目标细胞包裹在同一个液滴中进行下游实验，例如细胞互作研究。现在，我们正式向广大科研人员发出邀请，参与我们的Demo实验征集活动！活动时间：2024年5月11日至2024年5月31日目标人群：希望利用SC-catcher开展研究工作的科研人员参与方式1.在线提交一份SC-catcher单细胞显微光镊操纵与分选系统的应用需求表。2.辰英的小伙伴将即刻与您联系，送出辰英定制的精美礼品。3.长光辰英的应用科学家们将提供技术支持和咨询服务，协助实验方案的设计。4.您的Demo需求一旦通过审核，您还将享受价值5000元的光镊Demo实验服务。加入我们的SC-catcher Demo征集活动，开启您的微观世界探索之旅，与全球科研工作者一起，推动生命科学的新发展！扫描二维码，提交您的需求吧！

对极限微观的不断探索源于人们原始的求知欲。国际度量衡制度的确立为我们指引了探索的方向。从米到毫米，从毫米到微米，从微米到纳米。当物质被我们不断地“劈碎”。越来越多新性质，新现象，新功能被发现。人们对自然的认识越来越深刻，对物质的操纵也越来越得心应手。 从二十世纪末开始，人类对微观的探索延伸到了纳米领域。在这个从仅比原子高一个层级的尺度范围内，物质展现了一种和宏观截然不同的状态和性质。表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应带来的是超高强度、超高导电性、超流动性、超高催化活性等等无与伦比的属性。 碳纳米管作为第一种人工合成的纳米材料，甫一问世，其超高强度就惊艳世人。它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍。 单壁碳纳米管高度（直径）测量在碳纳米管被研制出来以后，双壁碳纳米管、掺杂碳纳米管、复合碳纳米管等多种材料被源源不断制作出来。极小的尺度和样品多样性，迫切需要一种合适的检测工具。 在纳米尺度下，光学显微镜的分辨率早已鞭长莫及，电子显微镜则因为严格复杂的制样过程使测试门槛令人高不可攀，激光粒度仪对长径比过大的样品测试误差极大也不适合。这时，较合适的观测工具就是原子力显微镜。 原子力显微镜作为专门的纳米材料表征工具，天然具有高分辨率、高环境兼容性、多属性分析种种优势。 原子力显微镜观察的不同碳纳米管形态在生产中，因工艺不同，会产生长短粗细不同的碳纤维。如何有效对这些样品进行归类分析是个大问题。 不同工艺下碳纳米管分散状态借助岛津原子力显微镜配备的颗粒分析软件，则可以自动分析筛选，并对纤维的各种尺度进行统计分析。 极长和极短碳纳米管的自动分类统计同样，对于常见到的纳米材料——纳米颗粒而言，也可以依靠该软件进行统计分析。 纳米颗粒的粒径统计而且，利用原子力显微镜，还可以有效观察同样粒径下颗粒的不同形貌。例如以下两个颗粒，粒径均在100nm左右，如果用激光粒度仪测试，会被归为一类。但是用原子力显微观察，则可以发现很大的不同。 粒径近似的纳米颗粒聚集形态左侧的颗粒是单个粒子，二右侧的则是多个颗粒聚集形成的，在原子力显微镜的小范围观察图像中可以清晰分辨二者的不同。 但是，通常的原子力显微镜很难兼顾大视野和高分辨。要想同时观察统计大量颗粒，就需要用大范围观察，这样一来每个颗粒的细节分辨就难以看清。如果聚焦到一个颗粒上细致观察，则无法从整体上评估样品。 解决的办法就是提高原子力显微镜图像的分辨率。岛津推出了8192*8192点阵的高扫描能力。可以在大范围观察的同时又看清每一个小细节。 兼顾大视野和小细节的超大点阵扫描图像原子力显微镜作为人类眼睛的延伸，像一个精细的触手，细致地捕获纳米材料的形貌、机械性能、电磁学性能等等属性，使这个微乎其微的领域直观地展现在我们眼前，为我们更深更广地认识纳米材料提供了有力帮助。 文中相关仪器介绍详见以下链接：https://www.shimadzu.com.cn/an/surface/spm/index.html 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

显微仪器是科学研究中常用的一种仪器，专门用于观察微观事物，但是科学研究经常是既要观测微观，又要了解全貌。清华大学团队日前发布的新型智能光场显微仪器就突破了传统显微仪器的能力“瓶颈”，做到了既能观测微观，又能观测全貌，同时还可以在动物活体时实现对其细胞的高精度三维观测，这是我国在高端仪器领域研发和产业化方面又一个突破。在清华大学成像与智能技术实验室，同学们正在使用由中国工程院院士、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海团队开发的新型智能光场显微仪器，对小鼠的大脑神经元活动进行观测研究。屏幕上可以看到小鼠脑部影像，实时展示小鼠脑神经对图像、音乐等刺激做出的不同响应过程。据介绍，新型智能光场显微仪器借鉴了果蝇的复眼结构，通过几百万个微小镜头捕捉细胞所发出的微弱荧光，同时研发团队独创了数字自适应光学架构，首次在显微仪器上实现了既“看得宽”又“分得清”的效果，不仅能清楚显示细胞及细胞器层面的微观场景，传统显微仪器无法做到的整体观测、三维观测、长时程高速观测也能够一一实现，将可应用于生命科学和医学等多领域研究。解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科学术主任 戴朴：它给我们带来的革命性变化，首先是宽视场，一个非常大的空间范围，甚至它有一定的深度，形成了一个立体3D的观察。耳蜗接收到信号以后，它在大脑有一个非常复杂的传递过程，要涉及各级的神经元，通过长时程和宽视场的仪器观测，就有可能能够揭示出听觉活动的规律。

centerimg style="width: 285px height: 300px " title="" alt="" src="http://upload.jxntv.cn/2018/0515/1526343227397.jpg" height="300" hspace="0" border="0" vspace="0" width="285"//centerp　　钠离子水合物的亚分子级分辨成像。从左至右，依次为五种离子水合物的原子结构图、扫描隧道显微镜图、原子力显微镜图和原子力成像模拟图。图像尺寸：1.5 nm × 1.5 nm。/pcenterimg style="width: 402px height: 300px " title="" alt="中国科学家首次揭示水合离子的微观结构" src="http://img002.21cnimg.com/photos/album/20180515/m600/35DDA1DE9EDE6FF980557BE1E5589178.jpeg" height="300" hspace="0" border="0" vspace="0" width="402"//centerp　　5月14日，在中科院物理研究所会议室举行的发布会上，北京大学物理学院教授江颖(左)和中科院院士、北京大学讲席教授王恩哥（右）在回答记者提问。新华社记者 金立旺 摄/pp　　5月14日电，北京大学和中国科学院的一支联合研究团队日前利用自主研发的高精度显微镜，首次获得水合离子的原子级图像，并发现其输运的“幻数效应”，未来在离子电池、海水淡化以及生命科学相关领域等将有重要应用前景。该成果于北京时间14日由国际顶级学术期刊《自然》在线发表。/pp　　水是人类熟悉但并不真正了解的一种物质。水与溶解其中的离子结合在一起形成团簇，称为水合离子，盐的溶解、大气污染、生命体内的离子转移等都与水合离子有关。19世纪末科学家就开始相关研究，但由于缺乏原子尺度的实验手段以及精准可靠的计算模拟方法，水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点。/pp　　中科院院士、北京大学讲席教授王恩哥与北京大学物理学院教授江颖带领课题组，在实验中首次获得了单个的水合离子，随后通过高精度扫描探针显微镜，得到其原子级分辨图像。这是一百多年来人类首次直接“看到”水合离子的原子级图像。/pp　　“观测到了最小的原子——氢原子，几乎已经达到极限，可以对原子核与电子的量子效应同时进行精确描述。”王恩哥说。/pp　　经过高精度观测，中国科学家还发现了水合离子的“幻数效应”，即包含3个水分子的钠离子水合物在表面上具有异常高的扩散能力。江颖介绍，该研究结果意味着，可以选择性增强或减弱某种离子的输运能力，在离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等应用领域具有重要的潜在意义。/pp　　“比如，可以通过对离子电池的电极材料进行界面调控，借助‘幻数效应’提高离子的传输速率，从而缩短充电时间和增大电池功率。”江颖说。/pp　strong　1.研发显微镜核心部件和方法，达到原子水平观测的极限/strong/pp　　这项工作的突破之一，是在国际上首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像。中国科学院院士、北京大学讲席教授王恩哥说：“这可能就是原子水平观测的极限了。”/pp　　为了得到这幅图像，科学家们面临着两个挑战：第一步，如何人工制备单个离子水合物?制作离子水合物非常容易——把盐倒入水中溶解就可以了——但它们相互聚集、相互影响，水合结构也在不断变化，要得到适合扫描探针显微镜研究的单个离子水合物是一件非常困难的事。/pp　　第二步，如何给离子水合物拍个原子级照片?实验制备出单个离子水合物团簇后，接下来需要通过高分辨成像弄清楚其几何吸附构型，也就是给它们拍个“原子照片”——由于离子水合物属于弱键合体系，比水分子团簇更加脆弱，因此针尖很容易扰动离子水合物，从而无法得到稳定的图像。/pp　　科学家们在之前研究的基础上，对扫描探针显微镜做了改造，自主研制了关键核心设备。这一研究的主要完成人、北京大学物理学院教授江颖介绍，为了制备单个离子水合物，他们基于扫描隧道显微镜发展了一套独特的离子操控技术，以制备单个离子水合物。江颖说：“首先用非常尖锐的金属针尖在氯化钠薄膜表面吸取一个氯离子，这样便得到氯离子修饰的针尖和氯离子缺陷。然后用氯离子针尖将一个水分子拉入到氯离子缺陷中，再将针尖靠近缺陷最近邻的钠离子，水平拉动钠离子，将钠离子拔出吸附在针尖上。最后用带有钠离子的针尖扫描水分子，从而使钠离子脱离针尖，与水分子形成含有一个水分子的钠离子水合物。通过拖动其他水分子与此水合物结合，即可依次制备含有不同水分子数目的钠离子水合物。”/pp　　为得到离子水合物的“原子照片”，并保证不对其产生扰动，研究人员发展了基于一氧化碳针尖修饰的非侵扰式原子力显微镜成像技术，可依靠极其微弱的高阶静电力扫描成像。江颖给记者展示了图片：“这是国际上首次在实空间得到离子水合物的原子层次图像，从图中可以看到，不仅水分子和离子的吸附位置可以精确确定，就连水分子取向的微小变化都可以直接识别。”/pp　　strong2.离子水合物的幻数效应有什么用/strong/pp　　江颖介绍，为了进一步研究离子水合物的动力学输运性质，研究人员利用带电的针尖作为电极，通过非弹性电子激发控制单个水合离子在氯化钠表面上的定向输运，发现了一种有趣的幻数效应：包含有特定数目水分子的钠离子水合物具有异常高的扩散能力，迁移率比其他水合物要高1~2个量级，甚至远高于体相离子的迁移率。/pp　　结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟，他们发现这种幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度。具体来说，包含1、2、4、5个水分子的离子水合物总能通过调整找到与氯化钠衬底的四方对称性晶格匹配的结构，因此与衬底束缚很紧，不容易运动 而含有3个水分子的离子水合物，却很难与之匹配，因此会在表面形成很多亚稳态结构，再加上水分子很容易围绕钠离子集体旋转，使得离子水合物的扩散势垒大大降低，迁移率显著提高。/pp　　江颖说：“我们可能都给孩子玩过按照空洞填积木的游戏，这个实验有点类似。氯化钠衬底就是预留好不同几何形状空洞的底板，而离子水合物就是这些积木，它周围结合的水分子数目决定了积木的几何形状。我们发现，包含1、2、4、5个水分子的水合物总能在底板上找到对应的空洞稳定下来，但含有3个水分子的离子水合物却没有合适的地方，只能浮在表面不停运动。”/pp　　有评论认为，这一发现会在很多领域得到应用，“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”“为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径，并可以拓展到其他水合体系”。/pp　　江颖举了几个例子。比如生物离子通道的研究，“我们知道，人类的嗅觉、味觉、触觉等是靠生物离子通道来实现的。离子在这些通道中的输运速度非常高，而且在离子的筛选上有很强的特定性，从来不会乱套。过去我们认为这种高速度和特定性主要是由离子通道的大小决定的，但我们的研究结果对这个认知提出了挑战。生物离子通道的内壁结构有很多微观细节，或许是因为细节的不同，导致了不同的幻数效应，才出现了离子输运的选择性和高效性。”再比如离子电池的研究，“我们可以通过对电极材料表面的调控和裁剪，提高离子的传输速度，实现缩短充电时间、提升电池功率等目标。”/pp　　王恩哥表示，这一研究是理论与实验相结合的范例，是科学家们在一个方向上持续不断研究的结果，“我们将在这个方向上持续努力下去，也希望其他学者参与进来，让我们对水、对水合物体系有更深入的了解”。/pp　strong　3.水合离子变得可以操控，能为我们带来什么?/strong/pp　　据了解，这项研究工作得到了《自然》杂志三个不同领域审稿人的一致好评和欣赏。他们认为，该工作“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”，“为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径并可以拓展到其他水合体系”。/pp　　王恩哥院士介绍，“该项研究的结果表明，我们可以通过改变材料表面的对称性和周期性，来实现选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的。这对很多相关的应用领域都具有重要的潜在意义。”/pp　　比如可以研发出新型的离子电池。江颖告诉记者，现在我们所使用的锂离子电池，其电解液一般是由大分子聚合物组成，而基于这项最新的研究，将有可能开发出一种基于水合锂离子的新型电池。“这种电池将大大提高离子的传输速率，从而缩短充电时间和增大电池功率，更加环保、成本也将大幅降低。”/pp　　另外，这项成果还为防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等前沿领域的研究开辟了一条新的途径。同时，由该工作发展出的高精度实验技术未来还有望应用到更多更广泛的水合物体系。/pcenterimg style="width: 450px height: 292px " title="" alt="中国科学家首次揭示水合离子的微观结构" src="http://img001.21cnimg.com/photos/album/20180515/m600/54A9FE512CB7D9448952615F391BE431.jpeg" height="292" hspace="0" border="0" vspace="0" width="450"//centerp　　5月14日，在中科院物理研究所会议室举行的发布会上，中科院院士、北京大学讲席教授王恩哥在介绍研究成果。新华社记者 金立旺 摄/pcenterimg style="width: 450px height: 338px " title="" alt="中国科学家首次揭示水合离子的微观结构" src="http://img003.21cnimg.com/photos/album/20180515/m600/EAAEBB34B6CC5E08C49B2CBB7DE0F7A0.jpeg" height="338" hspace="0" border="0" vspace="0" width="450"//centerp　　5月14日，在中科院物理研究所会议室举行的发布会上，北京大学物理学院教授江颖(左)和中科院院士、北京大学讲席教授王恩哥在回答记者提问。新华社记者 金立旺 摄/pcenterimg alt="中国科学家首次揭示水合离子的微观结构" src="http://img003.21cnimg.com/photos/album/20180515/m600/A35A5DB342D4F1E05F79EE99F887BD42.jpeg" height="600" width="439"//centerp　　5月14日，在中科院物理研究所会议室举行的发布会上，北京大学物理学院教授江颖在介绍研究成果。新华社记者 金立旺 摄/p

华中科技大学课题组3月12日在Nature Methods在线发表研究论文，提出了一种基于深度学习的超分辨荧光显微镜，实现对活细胞的精细动态和相互作用进行快速、三维、长时程地观测。　　细胞的稳态离不开内部多种亚细胞结构的精确分工和协同合作，洞悉细胞内细胞器/蛋白分子的精密运转是一项重要的生命科学研究需求，为揭示发育、疾病等浩瀚生命现象的微观机制提供重要参考。借助荧光显微成像技术，人们得以实现对亚细胞结构的特异性观测，但因光学衍射极限的存在，成像的分辨率被限制在200纳米左右，这大大阻碍了对其精细结构的进一步探究。超分辨荧光显微成像技术的出现，使清晰观测亚细胞结构成为可能，但目前主流的超分辨荧光显微镜需通过多组图像测量来突破光学衍射极限，伴随着显著降低的时间分辨率和剧增的光毒性。对活细胞进行低侵入性、高时空分辨率的精细观测目前依然存在巨大的挑战。　　研究在硬件上提出一种基于双环掩膜（Double-Ring, DR）调控的选择性光片照明方法（DR-SPIM），利用多级调制光的衍射显著抑制光片旁瓣的同时产生厚度仅为450纳米的超薄、静态、消色差光片，提供高轴向分辨率的原始三维图像并大幅度降低成像对活细胞的光毒性。　　在图像处理上，针对原始图像中噪声，衍射极限等多因素耦合造成的复杂降质，研究者们进一步提出各向同性、分而治之（Isotropic Divide-stage-to-process, ID）的计算重建新思路，构建了多段级联的卷积神经网络，先利用局部多级先验知识的分段训练精确模拟成像物理过程，再通过多种损失函数的联合优化对网络进行整体约束，将光学成像中固有的噪声、光学模糊、降采样、非均一性等降质问题联合求解，大幅度提升了算法在应对低信噪比-低分辨率图像时的增强性和精确性。最终，研究团队基于单组带噪、衍射受限的光片图像即实时重建出高信噪比的超分辨图像。　　研究人员表示，光学和算法的软硬联合（IDDR-SPIM），克服了超分辨成像中时间和空间分辨率的相互妥协，无损速度地打破衍射极限，将活细胞三维成像空间分辨率提升到各向同性100纳米的同时实现视频速度的高时间分辨率。　　研究人员进一步实现了GFP标记内质网和RFP标记线粒体结构的同步-三维-动态超分辨成像，捕捉到了内质网调控线粒体分裂的精细三维动态过程，并基于高时空分辨率的数据对内质网与线粒体的三维相互作用进行定量分析。得益于IDDR-SPIM成像极低的光漂白率，研究人员还对Drp1寡聚体调控线粒体分裂或分支的过程进行了持续观测，并分类表征了线粒体附着蛋白和游离蛋白在运动轨迹和速度上的不同。由于蛋白寡聚体较细胞器结构体积更小，包含荧光分子更少，且在三维空间均存在运动，使用传统的超分辨显微镜均难以捕捉，更难以完成长时间观察。　　该研究提出了一种新的光片超分辨显微成像策略，通过多级衍射调控的光片照明成像技术联合分而治之的深度学习单图超分辨算法，大幅突破现有三维超分辨成像的时空分辨率极限，为快速、三维、长时程地观测活细胞的精细动态和相互作用提供了强有力的新工具。　　华中科技大学教授费鹏和张玉慧为共同通讯作者。费鹏课题组博士生赵宇轩、周瑶，张玉慧课题组博士后张朦、博士生张文婷为论文共同第一作者。本研究在基金委重大研究计划培育项目、基金委面上项目、国家重点研发计划、基金委重大仪器研制项目、武汉光电国家研究中心WNLO创新基金的资助下开展和完成。

众所周知，光学显微镜的分辨率即使达到波动光学理论的极限也只不过 200nm，对材料微观结构的认识还存在一定的局限。电子显微镜的点分辨率虽然可以达到 0.1nm，但考虑到电子的穿透深度较低，同时与结构原子相互作用可能引起结构的改变，难以实现蛋白质、DNA 等生物大分子的原位无损观测。近年来，基于水窗波段（2.3nm-4.4nm）的软 X 射线显微和光谱学技术的发展为土壤和生物细胞的原位分析提供了新的途径，避免了化学提取或样品处理过程产生的人为干扰。基于透射 X 射线吸收成像原理的软 X 射线显微成像技术，能够在纳米尺度的空间分辨率上获得材料的三维图像信息，实现样品的无损观测。软 X 射线吸收精细结构光谱分析能够获取样品内在元素价态及分子结构的变化信息。两种技术相结合的软 X 射线原位成像和光谱分析已成功在同步辐射光源上得以验证，并在纳米尺度上观测到土壤有机质和生物体细胞内碳元素种类的异质性分布。但同步辐射测试机时紧张，往往跟不上科研需求，极大地限制了这类表征技术在各领域的应用。鉴于此，德国 HP Spectroscopy 公司推出了实验室软 X 射线吸收精细结构光谱仪和显微成像系统。该系统采用双光路设计，核心是激光驱动气体等离子体产生的 XUV 光源，能够同时满足水窗波段的软 X 射线显微和高分辨率的 NEXAFS 表征。图1. 激光驱动等离子体 XUV 光源系统得益于水分子对水窗波段的软 X 射线的高透性，利用该系统可以原位观测一种耐辐照球菌和囊裸藻类生物的活体显微结构，如图2 所示。从显微图像可以看出，受限于生物样品的厚度，虽然这些生物体内部更详细的结构信息难以被观测到，但生物体的边界轮廓非常清晰。图2. 一种耐辐照球菌（DSM no. 20539）（左）和囊裸藻类生物（SAG 1283-11）（右）的软 X 射线显微成像图，曝光时间分别为 5 min 和 60 min与此同时，利用软 X 射线吸收精细结构光谱的元素的特异性及局域环境的敏感性，通过原位探测土壤有机质的分子结构变化，能够让我们从生命活动的产物在土壤中的滞留状态及这种状态与土壤中生命的关系重新审视土壤有机质的本质。例如，NEXAFS 光谱中脂肪族 C 峰强度的增加可能与根系沉积物的滞留有关等。图3 聚酰亚胺、腐植酸、富里酸和淋溶土的碳 K 边 NEXAFS 谱图（左）和几类有机质的碳 K 边 NEXAFS 谱图，单个光谱采集时间为2.5 min软 X 射线吸收精细结构光谱和显微成像系统——proXAS德国 HP Spectroscopy 公司采用的激光驱动等离子体产生 XUV 光，无固体碎屑产生，可满足 1-6nm 波长范围内的光谱分析及多个特征波长的单色 XUV 光发射。像差校平场光栅结构能够实现最高 400 eV 带宽的摄谱范围，元素吸收边覆盖 C、N、O 等轻元素的 K 边及 Ti、V、Mn 等过渡金属元素的 L 边。目前得到的 1-6nm 波长范围内的 NEXAFS 光谱分辨率 ≥1500。系统主要参数描述如下激光驱动XUV光源波长/能量范围1-6 nm/200-1200 eV重频20 Hz像差校正平场光栅谱仪光源光通量1E15 photons/s/sr @ 200-800 eV光谱分辨率λ/∆ λ≥1500 @ 200-1200 eV摄谱能量带宽∆ E=250-400 eV @ 200-1200 eV光谱采集时间≤5 min (100 nm有机薄膜)分析元素浓度≥0.2 wt%腔室真空度≥1E-5 mbar控制及光谱分析系统探测器类型CCD探测器探测器像素尺寸≤13.5 μm×13.5μm控制及光谱分析软件集成光谱系统控制、光谱分析及校正功能软X射线显微系统单色波长λ=2.88 nm（其他波长可定制）空间分辨率≤50 nm相关阅读利用实验室XANES改进电解催化剂使用实验室XANES优化合成气转化催化剂“足不出户，走进XAFS” proXAS高分辨实验室桌面NEXAFS谱仪助力材料化学结构表征分析太强了！看最新非扫描式桌面XAFS谱仪在催化领域出神入化的应用非扫描台式X射线吸收精细结构谱仪，加速非晶材料结构及其演化过程探索的步伐关于HP Spectroscopy德国 HP Spectroscopy 公司成立于 2012 年，致力于为全球科研及工业领域的客户定制最佳 X 射线解决方案，是全球领先的科研仪器供应商。现可提供 5-12keV 的非扫描式桌面 X 射线吸收精细结构谱仪 hiXAS，以及200-1200eV 的平场光栅软 X 射线吸收精细结构谱仪 proXAS，产品线还包括 XUV/VUV/X-ray 光谱仪，beamline 产品等。主要团队由 x 射线、光谱、光栅设计、等离子体物理、beamline 等领域的专家组成。长期与全球领先的研究机构的科学家维持紧密合作，关注前沿技术，保持产品的迭代与创新。众星联恒作为 HP Spectroscopy 中国区 XAS 系统授权总代理商，为中国客户提供所有产品的售前咨询，销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的 EUV、X 射线产品及解决方案。如果您有任何问题，欢迎联系我们进行交流和探讨。参考文献：[1] Zhe (Han) Weng, Johannes Lehmann, et al. Probing the nature of soil organic matter, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 52(22), 4072-4093 (2022). DOI: 10.1080/10643389.2021.1980346.[2] Jonathan Holburg, Matthias Müller, et al. High-Resolution Table-Top NEXAFS Spectroscopy, Analytical Chemistry 94 (8), 3510-3516 (2022). DOI: 10.1021/acs.analchem.1c04374.[3] Matthias Müller, Tobias Mey, et al. Table-top soft x-ray microscope using laser-induced plasma from a pulsed gas jet, Opt. Express, 22, 23489-23495 (2014). DOI: 10.1364/OE.22.023489.[4] Matthias Müller, Tobias Mey, et al. Table-top soft X-ray microscopy with a laser-induced plasma source based on a pulsed gas-jet, AIP Conf. Proc., 1764, 030003-03008 (2016). DOI: 10.1063/1.4961137.免责声明：此篇文章内容（含图片）部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有，北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处，请联系我们，我们会在第一时间处理。如有任何疑问，欢迎您随时与我们联系。

我们大多数人可能都喜欢在闲暇的时候约上三五好友“来两杯”，或在特殊的日子为自己的爱人精心准备一场浪漫的红酒晚餐，亦或只是“我自饮来我自醉”的消遣，但是我们却很少关注并意识到葡萄酒酿造及酿酒工艺的科学。一瓶葡萄酒，从开始种植到酿造装瓶，大约需要生长5年、发酵3个月、橡木桶存放6~18个月，有时甚至还需要在海上运输2~3个月，毫无疑问，这是一门需要时间和耐心的技艺。在葡萄培育和酿酒工艺中，科学培育出优良的葡萄品种、改进酿造工艺、提升质量都是至关重要的环节，而这需要借助先进的科学手段和工具，扫描电子显微镜（SEM）作为一种超高分辨率的微观观测和分析的工具，在葡萄酒酿造产业中也“大有用武之地”！扫描电镜可从细胞、亚细胞水平乃至生物大分子水平对各种样品进行深入细致的分析观察。通过观察研究葡萄树的叶片、花朵、果实等的形态结构，可对葡萄品种选育、种植管理、采摘储藏等生产环节提供重要参考；通过观察分析发酵过程中原料、菌种、发酵产物等的状态和性质，可以帮助研究人员改善发酵工艺，分析生产中遇到的实际问题。图：由TESCAN合作发布的利用电镜研究葡萄培育和葡萄酒酿造工艺的相关文章入选《Lab+Life Scientist》期刊封面为了培育出优良的葡萄品种，研究人员需要借助高分辨率的扫描电子显微镜观察不同组织、器官的形貌结构（如植物表皮细胞组织、维管组织、气孔等），寻找优良植株的内在原因，最终培育成需要的品种。图：葡萄藤死表皮组织细胞的表面形貌（注：使用TESCAN MIRA3 FE-SEM在高真空下观察）图：在显微镜下观察到淀粉颗粒（绿色）沉积在葡萄藤的维管组织中（注：研究使用了TESCAN FE-SEM与冷冻传输系统对样品进行冷冻固定、冷冻断裂并保持在冷冻下观察，以获取样品的真实形貌。冷冻电镜方案特别适用于脆嫩的植物组织及一些冷冻下才能稳定保存的样品，如冰激凌等。）在具有超高分辨率的电子显微镜下，还可以清晰地观察到葡萄叶的形态细节以及位于葡萄叶表面的气孔。气孔在植物碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸气的通路，在生理上具有重要的意义。图：葡萄叶及其表面气孔的微观形貌细节（注：样品使用化学固定、脱水及临界点干燥处理）酵母菌在葡萄酒酿制中是不可缺少的。简单来说，酿酒酵母就是一种单细胞微生物，可以将葡萄中的糖分转变为酒精，也就是俗称的酒精发酵。为了培养、识别出优质的酵母，研究人员需要通过观察菌种的大小、形貌等细节来辨识不同菌种。酒香酵母（Brettanomyces），是一种在酿酒过程中随时可能出现的物质，它因为能够为葡萄酒增加“香味”，而被人铭记。适量的酒香酵母可以为葡萄酒增添风味，但过量存在时则会使葡萄酒散发出一种类似“臭袜子”或“马骚味”的气味，破坏酒的气味和口感。图：电子显微镜下观察到的酒香酵母细胞（注：样品使用化学固定、脱水及临界点干燥处理） 另外，在葡萄酒酿造中，还会产生一种副产品—酒石酸氢钾。这是一种无色至白色的斜方晶系结晶性粉末，无臭，有令人愉快的清凉酸味，通常被食品工业称作塔塔粉。但在酿酒过程中，产生的酒石酸氢钾会与酵母细胞结晶产生浑浊的细白色或淡黄色沉淀物，这些沉淀物虽然不会影响葡萄酒的味道或气味，但它会影响葡萄酒的美感。图：肉眼观察到的的酒石酸氢钾图：电子显微镜下的酒石酸氢钾与附着在其表面的酵母细胞（注：酒石酸氢钾易溶于水，样品不能用常规制样方法，例如化学固定，因此使用TESCAN MIRA3 FE-SEM低真空功能直接进行观察。TESCAN的低真空功能特别适用于不导电样品的直接观测及电子束下不稳定的生物样品。）在葡萄酒发酵成熟时，酒液中也会有残留的死酵母、杂质、葡萄残渣以及部分酒石酸结晶，这些物质会沉淀形成酒泥。因此，在装瓶前，酿造者通常会使用“倒桶”、过滤或下胶澄清、冷却结晶等方式去除这些沉淀物，来保证葡萄酒的“美感”。图：在电子显微镜下观察葡萄酒的澄清过滤（过滤孔筛的孔隙范围为0.45~1.2μm）（注：使用TESCAN水汽注入系统可直接观察样品，保持样品最原始的状态。水汽注入系统特别适用于易失水的生物样品及水汽参与反应的原位实验，如食盐溶解与重结晶、水泥固化等）以上图像及数据来自于由全球扫描电子显微镜的领先制造商TESCAN与捷克国家葡萄酒中心合作开展的一项研究，该项研究利用超高分辨扫描电子显微镜探究葡萄培育和葡萄酒的酿造工艺。这项研究工作在TESCAN MIRA3超高分辨场发射扫描电镜（FE-SEM）上完成，在本研究中使用的样品由位于布尔诺的孟德尔大学的葡萄培育和葡萄栽培部提供。目前，相关研究成果已在捷克国家葡萄酒中心公开展览，展览地设在著名的Valtice城堡的总部，该城堡也被联合国教科文组织列为世界遗产地。图：在捷克葡萄酒酒都Valtice城堡展出的“特殊展览” 该项研究的合作和技术支持—TESCAN公司的总部位于捷克布尔诺市，该地区被称为欧洲电子显微镜的摇篮。布尔诺也是捷克共和国南部与奥地利和斯洛伐克接壤的摩拉维亚地区的首府，这里是捷克主要的葡萄酒产区，占其国家总产能的96%。捷克国家葡萄酒中心主任Pavel Kr?ka谈到：“据我们所知，这个展览是同类型展览中的第一次，展览非常受欢迎。参观者们被这些图像所震撼，因为这个展览在吸引葡萄酒爱好者，传播葡萄酒文化的同时，还为参观者展示了葡萄酒种植及酿造相关的科学内容！“

岛津原子力显微镜锂离子电池锂电池的结构由正极、负极、隔膜材料构成。 对于隔膜而言，其作用是分隔正极和负极，避免内部短路；同时，隔膜具有孔隙，可以吸附电解液使锂离子在充放电过程中可以双向通过。 目前常用的隔膜材料是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或者两者的混合物。制作工艺有干法和湿法两种，制作过程又包括流延、拉伸、定型等步骤。工艺和过程都会影响隔膜的孔隙孔径、孔隙率等。常用的观测方法是扫描电镜法，但是因为PE、PP都是绝缘材料，会形成严重的荷电效应，导致观察图像失真。因此，原子力显微镜非常合适的观察工具。 以上三张图片是用原子力显微镜对不同制作工艺的隔膜材料进行成像的图，范围为5μm×5μm。因为原子力显微镜获得的形貌图像为三维图像，因此隔膜多孔结构可被很显著的表现出来。 对于锂电池隔膜，除了常温下的孔隙结构，还需要测试孔隙在不同温度下的变化。因为当电池体系发生异常时，温度升高，为防止产生危险，希望隔膜可以在快速产热温度(120～140℃)开始时，因热塑性发生熔融，关闭微孔，隔绝正极与负极，防止电解质通过，从而达到遮断电流的目的。 岛津原子力显微镜具备完善的环境控制功能。使用样品加热单元从室温梯度加热到125°C和140°C，并观察其表面形状，范围为5μm×5μm。随着温度的升高，可以看到由于隔膜熔化，孔隙逐渐收缩。对于该实验，使用岛津专门设计的环境控制舱既可以在真空环境下进行，也可以完全模拟锂电池内部的温度/湿度/电化学环境进行。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

3月24日，国际著名学术期刊《Nature Communications》以“Atomic-scale study clarifying the role of space-charge layers in a Li-ion-conducting solid electrolyte”为题发表了中国科学技术大学马骋教授的最新研究成果。马骋教授团队通过球差校正电镜的原子尺度观测，研究了空间电荷层对全固态锂电池中离子传输的影响，并发现这一现象的微观机理和过往几十年的认知截然不同。相比于目前的商业化锂离子电池，全固态锂电池具有更好的安全性和更大的能量密度提升空间。在这种电池中，空间电荷层可以产生于各种固-固界面附近；只有深入理解了该现象对离子传输的影响，才有可能有针对性的进行界面优化。在之前的文献报道中，研究者普遍认为空间电荷层对离子迁移的影响只由锂离子的浓度决定：锂离子浓度高则有利于离子迁移，而锂离子浓度低则不利于离子迁移。这一认知存在两个问题。首先，该理论所提及的锂离子浓度波动并未受到实验观测验证。其次，锂离子的浓度改变常常会引起晶格扭曲、相变、锂离子/空位比例变化等一系列同样能显著影响固体中离子传输的因素，因此整体离子传输效率不一定像文献中普遍认为的那样简单随锂离子浓度的升高而升高，而是可能存在很复杂的相互关系。为了透彻的理解空间电荷层对离子传输的实际影响，研究者需要对材料进行原子尺度的直接观测。马骋教授团队发挥了球差校正透射电镜具有原子级分辨率的优势，以Li0.33La0.56TiO3这一经典固态电解质的晶界作为研究对象，揭示了空间电荷层对其离子传输的影响。在文献报道中，研究者普遍认为该材料之所以会具有过大的晶界电阻，是因为空间电荷层在晶界附近形成了锂离子浓度极低的区域，从而限制了离子迁移效率。不同于这一认知，马骋教授团队通过球差校正电镜观测发现晶界附近的锂离子浓度反而高于材料中的平均水平，并且精准确定了这些多余锂离子在晶格中的位置。在此基础上，研究者结合理论计算和电化学测试，发现这种晶体结构能实现相当高效的离子传输，和文献中被普遍接受的假想截然相反。这一发现修正了研究者关于空间电荷层的认知，也为全固态电池的界面优化提供了指导法则。审稿人认为本工作“具有重大新意”（the novelty is substantial），并且认为“（本工作所揭示的）晶界附近细致的原子结构信息对于理解固态电解质的物理性质和性能是必不可少的”（The information on the detailed atomic structures near the grain boundary is essential for understanding the physical properties of the solid electrolyte and the performance）。本论文的第一作者为中国科学技术大学博士生古震琦，共同第一作者为中国科学技术大学博士后马家乐和博士生朱峰，通讯作者为中国科学技术大学马骋教授和李震宇教授。该工作得到了中国科学院先导科技专项培育项目、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学技术大学重要方向项目培育基金等项目的资助。图1 空间电荷层的锂离子浓度分布、晶体结构和离子迁移效率

成果名称适用于单细胞内单分子动态观测的层状光超高分辨率扫描荧光显微系统的研究单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：超分辨技术是利用随机光学重构等方法，突破光学衍射极限的一种新型显微技术，它使得我们有机会在单分子水平上观察亚细胞结构。但是传统意义的超分辨技术是基于全内反射照明的，这就使得我们可观测的样品厚度远小于细胞厚度，从而无法对细胞深处，如细胞核内的分子进行实时观测。层状光扫描技术是利用高斯光束的性质，通过光线的单方向汇聚产生亚微米级的层状光，从而可以对组织样品进行3D扫描。层状光荧光扫描显微系统有着成像速度快，光致漂白与光毒性效应小等优势，非常适合于组织及真核细胞的观测，但它的分辨率会受到衍射极限的限制。生命科学学院孙育杰课题组将这两种技术进行了优势互补，发展了新型集成芯片技术，研发出了一种适用于单细胞内单分子动态观测的新型显微系统。在基金的资助下，通过相关设备的购置和材料的加工，有力地推动了项目组相关工作的开展，其主要工作包括：（1）层状光-荧光扫描系统的实现；（2）适用于单细胞层状光成像的新型细胞芯片技术的研究；（3）单分子超高分辨率荧光技术的实现；（4）超高分辨率一层状光荧光扫描复合光路的实现。通过以上工作的开展，单分子超高分辨率荧光显微系统的样机搭建已经完成，顺利通过了第四期项目的验收。这项工作获得了国家自然科学基金委重大项目的后续支持，项目名称为&ldquo 细胞中活性分子实时动态变化与相互作用的荧光探针研究&rdquo 。应用前景：该研究成果在细胞生物学，特别是干细胞定向分化、胚胎早期发育、胞内运输等生物过程的研究领域中有着重要的应用前景。

电子显微镜(electron microscope，电镜)是利用电子与物质作用所产生之讯号来监定微区域晶体结构，微细组织，化学成份，化学键结和电子分布情况的电子光学装置，常用的有透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。　　在实验室中，SEM是一款很常见的仪器。平常，我们经常用它来观察材料、生物物质等的形貌和微观结构，常常会有一些让我们叹为观止的景观。但是你想过我们的人体在电子显微镜下会是什么样子吗？　　据悉，在扫描隧道电子显微镜下观察到的人体微观结构，可以分辨1-5纳米(1纳米相当于10亿分之一米)直径的细节，让人一睹难得一见的身体细节。　　日前，腾讯科技发布了一组利用扫描电子显微镜拍摄的人体微观图，借助SEM的力量将让你开启人体的发现之旅，在这里你将看到从未见到过的景象。　　这里几乎所有的这些照片都来自于扫描电子显微镜(SEM)。借助SEM的力量将让你开启人体的发现之旅，在这里你将看到从未见到过的景象。上图是许多精子试图为卵子授精的近距离照片。　　这张照片中的物体看起来就像肉桂糖果，但它们事实上是人体中最常见的血细胞&mdash &mdash 红血球。这些两面凹的细胞承担着将氧气送往身体各处的任务。　　定期修剪和良好的护理应当不会让你的头发末端出现照片中的这种难看状态。　　在你大脑的千亿神经元中，普肯野神经元是其中最大的。这些细胞是小脑皮层中的运动协调大师。酒精和锂等有毒物、自体免疫系统疾病以及基因突变都能够对人类的普肯神经元产生消极影响。　　这是人耳内毛细胞静纤毛的近视图。这些静纤毛能够探测机械运动对声音振动做出反应。　　在这张照片中，着色的视网膜血管从黑色的视神经盘背景中凸显出来。　　这张色彩强化的照片显示的是舌头上的味蕾。人类舌头上大约有1万个味蕾用于探测酸甜苦辣等味道。　　经常刷牙吧，因为不刷牙在牙齿表面就会形成玉米状斑块。　　这是当那些相同的红血细胞紧密集合成血凝块时的样子。　　这张色彩强化照片展现的是肺内表面的样子。那些空腔就是肺泡，也就是与血液交换气体的地方。　　这张照片中反常的肺癌细胞与之前健康的肺部形成了鲜明的对比。　　小肠内的绒毛增加了肠道的表面积，这就帮助肠道进行食物吸收。近距离观察，你可以看到一些食物粘附在缝隙当中。　　这张是人类卵细胞的色彩强化照片，卵细胞的表面附着着透明带状物&mdash &mdash 糖蛋白，糖蛋白不仅能保护卵细胞，还能够帮助它捕获精子。　　这看起来就像是一个战场，但是它事实上是受精5天后的一颗卵子。这张荧光照片是借助一台共焦显微镜拍摄的。　　生命循环的再一次开始：这是6天大的胚胎开始进入子宫内膜的情景。

p　　在国家自然科学基金国家重大科研仪器研制专项“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统”(项目编号：31327901)的支持下，北京大学分子医学研究所、信息科学技术学院、动态成像中心、生命科学学院、工学院联合中国人民解放军军事医学科学院组成跨学科团队，历经三年多的协同奋战，成功研制新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜，并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像。相关研究成果以“Fast high-resolution miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely behaving mice”(高速高分辨微型化双光子显微镜在小鼠自由行为中获取大脑图像)为题于5月29日在线发表在Nature Method上。相关技术文档同步发表在Protocol Exchange上，并已申请多项专利。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/9523a7f7-b0b6-4b67-981d-b74805580c21.jpg" title="2017-06-14_094040.jpg"//pp style="text-align: center "2.2g可佩戴式微型双光子显微镜/pp　　目前，各国脑科学计划的一个核心方向就是打造用于全景式解析脑连接图谱和功能动态图谱的研究工具。其中，如何打破尺度壁垒，整合微观神经元和神经突触活动与大脑整体的活动和个体行为信息，是领域内亟待解决的一个关键挑战。/pp　　新一代微型化双光子荧光显微镜体积小，重仅2.2克，适于佩戴在小动物头部颅窗上，实时记录数十个神经元、上千个神经突触的动态信号。在大型动物上，还可望实现多探头佩戴、多颅窗不同脑区的长时程观测。相比单光子激发，双光子激发具有良好的光学断层、更深的生物组织穿透等优势，其横向分辨率达到0.65μm，成像质量与商品化大型台式双光子荧光显微镜可相媲美，远优于目前领域内主导的、美国脑科学计划核心团队所研发的微型化宽场显微镜。采用双轴对称高速微机电系统转镜扫描技术，成像帧频已达40Hz(256*256像素)，同时具备多区域随机扫描和每秒1万线的线扫描能力。/pp　　此外，采用自主设计可传导920nm飞秒激光的光子晶体光纤，该系统首次实现了微型双光子显微镜对脑科学领域最广泛应用的指示神经元活动的荧光探针(如GCaMP6)的有效利用。 同时采用柔性光纤束进行荧光信号的接收，解决了动物的活动和行为由于荧光传输光缆拖拽而受到干扰的难题。未来，与光遗传学技术的结合，可望在结构与功能成像的同时，精准地操控神经元和神经回路的活动。/pp　　微型化双光子荧光显微成像改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式，可用于在动物觅食、哺乳、跳台、打斗、嬉戏、睡眠等自然行为条件下，或者在学习前、学习中和学习后，长时程观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次动态变化。/pp　　该成果在2016年底美国神经科学年会、2017年5月冷泉港亚洲脑科学专题会议上报告后，得到包括多位诺贝尔奖获得者在内的国内外神经科学家的高度赞誉。冷泉港亚洲脑科学专题会议主席、美国著名神经科学家加州大学洛杉矶分校的Alcino J Silva教授在评述中写道，“从任何一个标准来看，这款显微镜都代表了一项重大技术发明，必将改变我们在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式。它所开启的大门，甚至超越了神经元和树突成像。系统神经生物学正在进入一个新的时代，即通过对细胞群体中可辨识的细胞和亚细胞结构的复杂生物学事件进行成像观测，从而更加深刻地理解进化所造就的大脑环路实现复杂行为的核心工程学原理。毫无疑问，这项非凡的发明让我们向着这一目标迈进了一步。”/pp　　可以期待，微型化双光子荧光显微成像系统将为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的战略目标发挥不可或缺的重要作用。/p

点击上方图片报名参加发布会1983年，世界上第一台商用红外显微镜诞生。红外显微成像技术是将显微镜技术应用到红外光谱仪中，将显微镜的直观成像和红外光谱的官能团化学分析相结合，它不仅能对物体进行形貌成像，而且还能提供物体空间各个点的光谱信息。是一种快速、无损、无污染的检测技术，具有图谱合一、微区化、可视化、高精度和高灵敏度等优点，是了解复杂物质的空间分布和分子组成的强有力方法。如今，赛默飞重磅推出的Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜，采用创新技术，帮助研究人员快速定位感兴趣的区域，提供更高空间分辨率的红外图像，更高效地获取到精准结果。 Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜在整个分析工作流程中为用户提供清晰的指引，帮助客户快速准确获取感兴趣区域的微观红外信息。其突破性的光学设计和先进的软件功能，使其在环境、制药、电子、公安物证和文物保护等不同领域都具有强大的适用性。4月25日，"鹰速巡迹 精准入微" 赛默飞红外显微镜新品发布会将带大家认识全新Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR FTIR傅里叶变换红外显微镜！会议日程时间环节报告人职位14:00-14:05主持人开场孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:05-14:10领导致辞张翮赛默飞光谱业务部商务运营总监14:10-14:15新品揭幕+3D新品展示张翮、华瑞运营总监、产品经理14:15-14:20红包雨孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:20-14:40报告环节：鹰速巡迹，精准入微：赛默飞最新 RaptIR红外显微镜介绍华瑞赛默飞分子光谱产品经理14:40-14:55场外连线：零距离新品演示辛明赛默飞分子光谱应用专家14:55-15:15报告环节：Nicolet™ RaptIR FTIR显微镜应用概述邓洁赛默飞 分子光谱应用专家15:15-15:20互动抽奖孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员15:20-15:25主持人闭幕孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员虚拟线下发布会，点击报名

一、项目基本情况项目编号：0705-244005012320项目名称：同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目预算金额：1010.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：950.000000 万元（人民币）采购需求：序号产品名称数量简要技术规格备注1地质体微观物理力学性能测量系统1批该系统针对海洋沉积物等地质体微观物理力学性能的测量，融合了流变特性测量、微观三维结构测量及原子级力学性能测量三个模块，实现了大范围颗粒尺寸、高精度、全方位的地质体微观物理力学性能获取，可应用于以地质体微观物理力学特性分析、大地质颗粒浆体3D结构及其空间展布观测为基础的地质资源与地质工程领域。预算金额：人民币1010万元 最高投标限价：人民币950详见其他补充事宜合同履行期限：合同履行至合同期结束本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年07月12日 至 2024年07月19日，每天上午9:00至12:00，下午12:00至16:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：https://www.shabidding.com方式：线上领购售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：同济大学　　　　　地址：四平路1239号021-65985215　　　　　　　　联系方式：孙老师 　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：上海国际招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼　　　　　　　　　　　　联系方式：何沛霖、徐迪 021-32173703　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：何沛霖、徐迪电　话：　　021-32173703

荧光显微镜是进行生物学研究的常用工具，但其易受到光学衍射限的影响，高的分辨率为200 nm，因此很难观察细胞中的超微结构。近年来，共聚焦显微镜得到了长足的发展，被广泛应用于生物、医学等日常科研中。基于此，为更好的助力我国科研人员的研究，Quantum Design中国引进了法国Telight公司的模块化超高分辨率共聚焦显微镜——LiveCodim。该公司具有多年的研发经验，设计的LiveCodim具备超高的光学分辨率（120 nm）、低的光毒性、操作简单以及结果可靠等优势。且该设备通过有的锥形光衍射成像技术实现了实时超高分辨率成像，以结构光扫描成像的方式实现了宽场、共聚焦和超高分辨率成像三合一的模式，为实时活细胞超分辨观测提供了一个佳的解决方案。LiveCodim的主要特点： 模块化设计，兼容不同类型的倒置显微镜LiveCodim系统是一个高度兼容模块化系统，能够适配大多数的倒置荧光显微镜。升后的超高分辨率显微镜不会破坏原有显微镜的功能，可以节约您的预算与空间，扩展原有成像系统的功能。超高分辨率活细胞实时成像有的锥形光衍射成像技术实现活细胞超分辨成像，分辨率高达120 nm，实现x，y，z，时间序列，多通道的5D实时超分辨成像，可以实时观测诸如细胞器动态变化，小分子转运，以及细胞分裂等等非常精密的动力学过程。一套系统，多种模式LiveCodim系统提供宽场、共聚焦、超高分辨三种成像模式，满足不同的观测体系，成像视野等成像需求，三种成像模式快速切换，多通道图像同时输出。 操作简单 易于上手LiveCodim系统对于超分辨初学者来说操作简单，多种模式一键切换，z-stacking和时间序列成像快速设置，直接输出标准，输出文件支持诸如Fiji等其他图像分析软件进一步分析，可以帮助您快速的建立自己的超分辨观测方法，打开超分辨大门，助力科研之路。 您可以通过点击此处关注模块化超高分辨率共聚焦显微镜详情信息，若有任何关于技术或设备其他问题也欢迎您致电咨询010-85120280。 发表文章：[1] Fernandez, Juliette, et al. "Transportin-1 binds to the HIV-1 capsid via a nuclear localization signal and triggers uncoating." Nature microbiology 4.11 (2019): 1840-1850.[2] Vargas, Jessica Y., et al. "The Wnt/Ca2+ pathway is involved in interneuronal communication mediated by tunneling nanotubes." The EMBO journal 38.23 (2019): e101230.[3] Maarifi, Ghizlane, et al. "RanBP2 regulates the anti-retroviral activity of TRIM5α by SUMOylation at a predicted phosphorylated SUMOylation motif." Communications biology 1.1 (2018): 1-11.[4] Garita-Hernandez, Marcela, et al. "Optogenetic light sensors in human retinal organoids." Frontiers in neuroscience 12 (2018): 789.[5] Getz, Angela M., et al. "Tumor suppressor menin is required for subunit-specific nAChR α5 transcription and nAChR-dependent presynaptic facilitation in cultured mouse hippocampal neurons." Scientific reports 7.1 (2017): 1-16.典型用户：

作者：Erin Kelly微观世界是一个无穷无尽的迷人之地，基于过去 90余 年的技术进步，我们现在可以通过电子显微镜等照片以极高的放大倍率去观察事物。扫描电子显微镜 (SEM) 通过组合各种信号向我们展示了微生物的微观世界，通过高能电子束对样品进行扫描，这种电子相互作用为我们提供了诸如形貌、纹理、化学成分等信息。这些信息信号组合成一张图像，可以提供二维的黑白照片，也可以通过后期人工渲染着色。一般放大倍率范围为 10 倍至 300,000 倍，甚至放大高达 500,000 倍。放大31倍的蚕蛾毛虫/Science Source来自各种常见植物的花粉，着色并放大 500 倍/Flickr一只黄螨/Wikimedia Commons螺旋虫蝇幼虫的尖端/Wikimedia Commons拟南芥叶子的图像，它在植物生物学研究中被用作模型生物，是第一种拥有完整基因组测序的植物/Wikimedia Commons蜜蜂天线的特写/Zeiss Microscopy/Flickr小鼠肺中巨噬细胞血细胞的薄切片，巨噬细胞是一种有助于消除异物的白细胞/Dartmouth.edu一种缓步动物或水熊，被广泛认为是地球上最顽强的生命形式/Imgur另一张感染霉菌孢子的小鼠肺部巨噬细胞的照片/Dartmouth.edu攻击细菌 MRSA 的白细胞/NIH/Wikimedia Commons苍蝇的腿/Wikimedia Commons显微幼虫头部/Wikimedia Commons苍蝇眼睛的内部结构/Wikimedia Commons衬在橡子壳内部的纤维可放大 300 倍/Wikimedia Commons热液蠕虫嘴上的特写/Photo Science Library/Twitter墨鱼皮肤的细节/Flickr鼠疫耶尔森菌，一种引起鼠疫的细菌，位于跳蚤的刺上/Wikimedia Commons图为臭虫的近距离照片/Centers for Disease control, via Wikimedia Commons蒲公英泡芙球，146 倍放大/Flickr藻类/Wikimedia CommonsEupolybothrus cavernicolus是一种蜈蚣，仅在克罗地亚希贝尼克-克宁县 Kistanje 村附近的两个洞穴中发现，图为它的生殖器/Wikimedia Commons果蝇的产卵器/Wikimedia Commons果蝇眼/Wikimedia Commons刚刚分裂的 HeLa 细胞，这是约翰霍普金斯大学研究员 George Gey 博士于 1951 年在治疗Henrietta Lacks 的癌症期间有争议地获得的一种耐用、多产的细胞/Wikimedia Commons人类红细胞和淋巴细胞/Dartmouth.edu青蝇的蛆或幼虫/Eye of Science/SPL/Barcroft Media花边虫的扫描电子显微镜图像/Wikimedia Commons如图所示，有孔虫是微观的单细胞生物，其化石记录跨越了过去 5 亿年，每个有孔虫都只是一个细胞，但它们用海水矿物质在自己周围建造复杂的贝壳，并在海底下方的沉积物层中积聚/Wikimedia Commons更多的 MRSA 细胞和一个曾经属于人类的死白细胞/Wikimedia Commons蜜蜂没有真正的眼睑，但这是欧洲蜜蜂眼睛与皮肤相遇的地方——放大倍数为 2856 倍/Flickr黑色氧化纳米花。纳米花是某些元素的化合物，这些元素在显微镜下看起来像花/Wikimedia Commons扁平的恒星状新雪/Dartmouth.edu从患者样本中分离出的被 SARS-COV-2 病毒颗粒（黄色）严重感染的细胞（红色）/Wikimedia Commons牵牛花中的一粒花粉/Dartmouth.edu高放大率图像显示花粉储存在花中的空腔内的花粉/Dartmouth.edu西番莲、平百合和雏菊花粉标本/Wikimedia Commons月见草的花粉/Wikimedia Commons飞蛾的轮廓/Wikimedia Commons彩色增强扫描电子显微照片显示鼠伤寒沙门氏菌（红色）侵入培养的人体细胞/Wikimedia Commons一种盐晶体/Flickr以 4,348 倍的放大倍数重新增长一美元/Flickr闪亮的花甲虫的 SEM 图像/Wikimedia Commons番茄植物叶子上的气孔（气体交换的孔）的彩色电子显微镜图像/Wikimedia Commons叶甲虫的爪子/Wikimedia Commons

近日，同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目国际公开招标，预算1010万元，要求潜在投标人于2024年07月19日前递交投标文件。详情如下：一、招标内容招标项目编号：0705-244005012320招标项目名称：同济大学地质体微观物理力学性能测量系统采购项目项目实施地点：中国上海市招标产品列表：产品名称数量简要技术规格备注地质体微观物理力学性能测量系统1批该系统针对海洋沉积物等地质体微观物理力学性能的测量，融合了流变特性测量、微观三维结构测量及原子级力学性能测量三个模块，实现了大范围颗粒尺寸、高精度、全方位的地质体微观物理力学性能获取，可应用于以地质体微观物理力学特性分析、大地质颗粒浆体3D结构及其空间展布观测为基础的地质资源与地质工程领域。预算金额：人民币1010万元最高投标限价：人民币950万元二、投标人资格要求投标人应具备的资格或业绩：1) 必须是具有独立法人资格的法人或其他组织；2) 投标人应在投标文件中提供投标产品正规销售体系中针对本项目的授权书（说明：招标文件中的制造商授权书格式也同样适用于主要设备制造商正规销售体系中负责在中国地区销售业务的代理商出具的授权书。当由此类代理商出具授权书时，应同时提供制造商出具给该代理商的仍在有效期内的销售其产品的代理证书）；3) 采用源自中华人民共和国关境内（不包括香港、澳门和台湾等单独关境地区）制造的产品（含由境内海关特殊监管区域内企业生产或加工（包括从境外进口材料、部件）的产品）参与投标的境内投标人，应当符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条第一款所规定的资格条件（应在投标文件中提供《中华人民共和国政府采购法实施条例》第十七条第一款所规定的资格证明文件）；4) 投标人须在投标截止期之前在国家商务部指定的机电产品招标投标电子交易平台（以下简称电子交易平台，网址为：http://www.chinabidding.com）上完成有效注册（由于电子交易平台的注册审核需要一定时间，如投标人在决定参加本项目投标后请尽早登录该网站查询自身是否已经处于有效注册状态，以免因临近投标截止时间再来办理注册事宜而影响正常投标）。是否接受联合体投标：不接受未领购招标文件是否可以参加投标：不可以三、招标文件的获取招标文件领购开始时间：2024-06-28招标文件领购结束时间：2024-07-05是否在线售卖标书：否获取招标文件方式：现场领购招标文件领购地点：https://www.shabidding.com招标文件售价：￥500/$80其他说明：有兴趣的潜在投标人可从2024年6月28日起至2024年7月5日止，每天9:00时至16:00时（北京时间）在上海国际招标有限公司网站(https://www.shabidding.com) （以下简称官网）免费注册并在线领购招标（或采购）文件。在上述规定的招标文件出售截止期之后将不再出售本项目的招标文件。本招标文件每套售价为人民币伍佰元整（RMB500.00）或捌拾美元（USD80.00），售后不退。未从招标机构处购买招标文件的潜在投标人将不得参加投标。（1）潜在投标人（或供应商）首次注册需要提供《供应商注册专用授权函和承诺书》（可从供应商注册页面下载）盖章扫描件，潜在投标人（或供应商）应当提前准备，尽早办理，以免影响领购招标（或采购）文件。（2）已注册的潜在投标人（或供应商）可从网站采购公告栏的相应公告中进在线领购招标（或采购）文件流程。若公告要求提供法定代表人授权书等领购资料的（资料格式可从公告附件下载），潜在投标人（或供应商）应当上传相关资料的原件扫描件，否则采购代理机构有权拒绝向其出售招采购文件。无需提供领购资料的项目，潜在投标人（或供应商）提交领购申请并支付费用到账后即可下载电子招标（或采购）文件。项目经理会将纸质文件快递给潜在供应商。发票将以电子发票的形式发送到潜在投标人（或供应商）登记的电子邮箱。（3）对于未按上述要求进行注册并领购招标（或采购）文件的潜在投标人（或供应商），代理机构有权拒收其提交的投标（或响应）文件，对已经接收的投标（或响应）文件也将提请评标（或评审）委员会作无效投标（或响应）文件处理。四、投标文件的递交投标截止时间（开标时间）:2024-07-19 09:00投标文件送达地点:中国上海延安西路358号美丽园大厦13楼1303会议室开标地点:中国上海延安西路358号美丽园大厦13楼1303会议室五、联系方式招标人：同济大学地址：四平路1239号联系人：孙老师联系方式：021-65985215招标代理机构：上海国际招标有限公司地址：中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼联系人：何沛霖、徐迪联系方式：021-32173703六、汇款方式招标代理机构开户银行(人民币)：招商银行股份有限公司上海普陀支行招标代理机构开户银行(美元)：CHINA GUANGFA BANK, H.O账号(人民币)：215080920510001账号(美元)：9550880025773600333七、其他补充说明其他补充说明：邮箱 hepeilin@shabidding.com

p　　strong仪器信息网讯/strong 春暖花开，吴侬软语，花柳有情。4 月 13日，由苏州飞时曼精密仪器有限公司、江苏省医疗器械产业技术创新战略联盟、苏南国家自主创新示范区医疗器械产业技术协同创新联盟共同主办，江苏医疗器械科技产业园协办的第一届“新一代医学显微观察分析学术研讨会”在苏州高新区科技城召开。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/bec8df31-d95e-4bc6-9d36-998260afe85c.jpg" title="IMG_2971.jpg" alt="IMG_2971.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="color: rgb(0, 176, 240) "　会议现场/span/pp　　中国工程院庄松林院士、中国工程院范滇元院士、中国工程院院士方家熊院士、中国工程院戴琼海院士、中国工程院李同保院士、中国科学院樊嘉院士代表及来自南京理工大学、同济大学、哈尔滨工业大学、上海理工大学、苏州系统医学研究所研究院、中国科学院大学苏州生物医学工程技术研究所等近 10 余所大学、科研院所， 以及国内各三甲医院病理科、肿瘤科等临床医学领域的主任医师和江苏省医疗器械产业技术创新战略联盟的企业单位共计超过 150 位专家学者参加了会议，大咖云集，学术先行。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/c2d709d5-377c-4b0f-b383-fc74ea8901eb.jpg" title="IMG_2920.jpg" alt="IMG_2920.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "南京理工大学副校长陈钱主持大会并介绍来宾/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/7faa752d-9dd5-4ed6-91fe-10fade8525d8.jpg" title="IMG_2931.jpg" alt="IMG_2931.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "苏州高新区管委会副主任陶冠红致辞/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/57ff9762-9887-4c07-9741-95a6972c2646.jpg" title="IMG_2967.jpg" alt="IMG_2967.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "庄松林院士致辞/span/pp　　会议背景——为了加快推动我国显微观察分析精密仪器在生命科学中应用的迅速发展， “新一代医学显微观察分析学术研讨会”为全国首次举办。本次研讨会邀请院士、专家、医生、企业家等，共同探讨新一代医学显微观察分析在生命科学研究和临床医学的应用，为临床诊断与研究提供更丰富、更精准的影像与数据资料，大幅度降低对病灶的漏诊、提高诊疗质量。从而进一步满足我国生物医学、重大疾病防治、重大新药创制等前沿科学研究对先进科学仪器的迫切需求，填补国内技术空白，实现我国显微光学领域的重大突破。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/12fbad42-3545-4d50-b050-e5d82c6f8eaf.jpg" title="IMG_3037.jpg" alt="IMG_3037.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="color: rgb(0, 176, 240) "　戴琼海院士作主旨报告【主题：多维多尺度计算摄像仪器】/span/pp　　脑科学被喻为“人类科学最后的前沿”，认识脑的奥秘是对人类的终极挑战 脑科学的发展，对脑疾病防治、人工智能产业的发展有着巨大的推动作用。戴琼海院士首先分析了世界各国脑计划情况，表示世界各国脑计划都是“仪器先行”，即开首先要开发操作神经回路的工具，开发大规模神经网络的记录技术。接着介绍了脑成像技术需求的迫切性，在体大视场高分辨动态成像对系统生物学至关重要。首先需要克服传统仪器技术中细胞级结构与功能成像无法统一的问题。接着介绍了生命科学成像仪器的最新进展及最新突破。在此背景下，清华大学、浙江大学、中科院你上海光学精密机械研究所共同承担的国家重大仪器专项“多维多尺度高分辨计算摄像仪器”于2011年启动。戴琼海院士重点介绍了该项目第一代和第二代仪器研制思路、研制过程及进展，二代仪器2018年达成世界最大视场、数据通量最高分辨率的光学显微镜的成果。最后结合两代研制仪器应用案例分别列举了获得的系列突破性进展。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/748f283d-6927-4bbf-9099-c932cc57a999.jpg" title="IMG_3049.jpg" alt="IMG_3049.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "飞时曼总经理王矛宏报告【主题：新一代医学显微观察分析技术的应用】/span/pp　　王矛宏表示，我国科学仪器市场容量大，应用领域广，其中光学仪器在我国医疗卫生机构拥有巨大需求空间和发展潜力。我国显微分析仪器行业经过多年发展，有一定 行业基础，但普遍存在科技开发能力不强，产品稳定性、可靠性差，企业呈现“多、散、弱”特征，与发达国家产品差距明显。为打破国外垄断，苏州飞时曼提出“新一代医学显微观察分析技术”，在病理科、检验科研究与临床的结局方案，把现今科技成果运用在显微分析仪器发展方向上。接着，依次介绍了飞时曼数字全息显微镜、实时培养箱细胞影像分析仪、数字 扫描显微成像系统、六波段荧光 影像分析系统、超分辨显微镜、生物原子力显微镜等产品的特点及主要应用领域。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/bffaaee9-cf29-4030-881d-aae5d008148d.jpg" title="IMG_3088.jpg" alt="IMG_3088.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "杨波教授报告【主题：无透镜全息成像显微镜技术的开发及应用】/span/pp　　杨波主要介绍了无透镜全息显微成像技术和高性能手机显微成像技术。相比传统光学显微技术，无透镜全息显微成像技术具可同时实现大视场和高分辨3D显微成像 结构简单、体积小可实现便携装置等优势。杨波主要介绍了该技术的原理、重建方法、超分辨率合成算法、颜色校准等，并结合宫颈TCT切片实拍案例介绍了其图像应用优势。最后分享了高性能手机显微成像技术的技术原理及应用案例。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/2d5c62ba-a23a-4af6-86ec-be561be6a65f.jpg" title="IMG_3116.jpg" alt="IMG_3116.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "孙云帆博士作主旨报告【主题：引领肝癌诊疗创新“医-研-产“转化医学模式的探索和实践】/span/pp　　中国新发肝癌占全球55%，二临床、科研、产业相互脱节，导致临床基础研究成果难以转化为临床诊疗产品。孙云帆认为，解决现有困境的有效手段就是医-研-产相结合。接着介绍了转化医学的“中山模式”，从早期诊断、数字手术、术后复发和转移防治、个性化抗肝癌治疗等方面分别讲解了临床诊断技术的需求，以及如何通过新一代医疗显微分析技术丰富临床诊断资料，降低对病灶的漏诊、提高诊疗质量。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/fda671a1-0f1b-4bee-95f3-f0f1e8d96915.jpg" title="IMG_3208.jpg" alt="IMG_3208.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "陈钱教授作专题报告【主题：计算光学显微成像——非干涉定量相位显微成像】/span/pp　　陈钱首先分享了近百年来，13项与显微成像相关的诺贝尔奖，如2017年的冷冻电镜和2018年的光学镊子等。接着分析存在的一些待解决的问题，包括动态无标记显微成像(活细胞)、同时具有大视场和高分辨率等。接着介绍了一系列相关研究工作，包括数字全息显微、给予光强传输方程的非干涉定量相位显微成像、基于傅里叶叠层成像的高分辨大视野成像、非干涉多模态定量相位显微镜等。最后介绍了2018年的研究工作进展，包括基于高数值孔径环形照明的超分辨定量相位成像、基于可编程环形照明的快速高分辨大视场显微成像、基于最优化环形照明的光强传输方程定量相位层析成像等。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/c46c5da0-f49c-46e9-ad10-25ba9a1c3375.jpg" title="IMG_3264.jpg" alt="IMG_3264.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "李传应主任作专题报告【主题：数字全息显微镜在肿瘤细胞及周围免疫细胞形态和细胞膜成份变化中的应用研究】/span/pp　　李传应首先向大家介绍了病理医师的作用，病理诊断是医学诊断的金标准，病理医师是医生中的医生。精准医学时代病理医师的任务包括从传统病理医师向分子病理方向的转化等。接着表示，免疫治疗时代面临的挑战为PD1/PDL1抑制剂的使用，要求判断肿瘤组织 对免疫治疗药物的疗效。数字全息显微镜的作用包括不需要对样品扫描就可以拥有激光扫描共聚焦显微镜进行三维成像的优点 可实现微纳米精度下的动态三维形貌测量 进行定量分析、细胞和微生物自动鉴别，可对多细胞动态跟踪分析等。最后从医师角度探讨了对显微技术的需求，包括观察肿瘤细胞形态与正常细胞形态差别、观察肿瘤周围浸润淋巴细胞与正常淋巴细胞形态的差异等。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/c570b0a6-652c-4b2e-8fb5-2ceedbc0ea92.jpg" title="IMG_3292.jpg" alt="IMG_3292.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "杨西斌研究员作专题报告【主题：前沿显微及内窥技术研究进展及临床应用思考】/span/pp　　杨西斌首先介绍了前沿显微成像技术及应用情况。包括超分辨荧光显微镜、结构光照明超分辨显微成像技术等，同时分享了成纤细胞在不同蛋白包被弹性基地上的动力学定量分析案例。接着介绍了超细光纤内镜和激光共聚焦内镜两种先进内窥技术的研究进展。超细光纤内镜方面主要介绍了高分辨率超细光纤成像内镜的研制过程，获得良好指标，并正在进行临床医疗器械注册证办理。同时结合经小鼠活体肠镜行肠黏膜下注射建立结合直肠癌原位模型案例，介绍了其应用。激光共聚焦内镜方面，介绍了该技术在早期诊断、精准诊断方面的明显优势，其承担“十二五”科技部科技支撑计划项目突破了直径2.1mm共聚焦内窥探头技术，实现该国产部件国产化。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/f9924e6a-ded1-460f-affb-5092dd7f13b7.jpg" style="" title="IMG_3324.jpg"//pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/0dd49ed7-3ad3-483e-87cf-5590c53f8cdc.jpg" style="width: 600px height: 83px " title="讨论.jpg" width="600" height="83" border="0" vspace="0" alt="讨论.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "院士专家分别讨论发言/span/pp　　ispan style="color: rgb(127, 127, 127) "(王矛宏主持，李同保院士、方家熊院士、范滇元院士、庄松林院士、陈钱副校长分别发言讨论)/span/i/pp　　会议最后，进行了院士专家讨论及发言，分别就整个会议内容发表各自看法、建议并进行讨论。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/f63c424d-b059-4eec-8064-8c12861caf40.jpg" title="看仪器.jpg" alt="看仪器.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　现场仪器体验/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/0d65e3c3-f31e-4f25-9606-0f970407c259.jpg" title="微信图片_20190413211134_副本.jpg" alt="微信图片_20190413211134_副本.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "邀请专家合影留念/span/pp　　本次学术研讨会也联合江苏省医疗器械产业发展联盟共同承办 ，将进一步增强联盟企业间的交流和互动，同时充分对接国内外优质创新资源，加速高端人才和团队引进，进一步打造苏州高新区医疗器械产业资源集聚、功能集成、形态内涵兼具的品牌优势，扩大苏州高新区乃至苏州市医疗器械产业发展的影响力。会议倡议立足高新区，设立苏州“显微观察”高峰论坛(每年一届) ，共同推动显微观察科学技术在生命科学领域的产学研深度融合。/ppbr//p

地面50米范围内是沙尘暴发展变化最为剧烈的区域，绿洲防护林可以减少70%的沙尘水平通量，消减风速30.5%—52.9%，防风固沙林和农田防护林网对沙尘暴的阻截作用非常显著。这是甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站经过5年的观测研究获取的一组结论，该站研发的“0—50米近地面沙尘观测系统”为沙尘暴灾害防治和荒漠绿洲防护体系建设提供了新的研究方法。　　这套系统由“风沙流流量监测仪”等6种自主知识产权的沙尘暴观测系统和风沙流观测仪器组成。科研人员对民勤地区沙漠、沙漠—绿洲过渡带和绿洲3种地貌的气象、沙尘、环境、土壤、植被等进行了全面监测，系统开展了沙尘暴演变过程中风场结构与变化特征、沙尘通量、气溶胶浓度、降尘结构与时空变化、不同防护体系对沙尘暴过程的影响等多方面的研究，开创了中小尺度范围沙尘空间结构新学科领域。　　“以前我国沙尘暴主要由气象部门靠卫星和激光雷达高空监测，50米以下地面条件是雷达监测的盲区，更是人类活动频繁的区域。”项目组负责人赵明介绍说，这套系统为沙尘污染预测预报和防沙固沙工程提供了科学依据，解决了世界范围内沙尘暴的研究难题，在探索荒漠生态微观演变、干旱区经济模式、沙区资源可持续利用方面具有积极作用。　　民勤县位于甘肃河西走廊东北部，石洋河流域下游，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间，是全国四大沙尘暴策源地之一。其生态状况关乎河西走廊绿洲和祁连山冰川的稳定，对黄河流域、河套平原乃至华北地区的气候环境，有着至关重要的影响。　　中国科学院院士郑晓静等专家认为，这套系统改进和完善了近地面沙尘天气野外监测研究方法，建立的风沙流定位观测数据库和沙尘样品档案库，达到国际领先水平，填补了研究空白。

近日，中国科学院空天信息研究院（广州园区）-广东大湾区空天信息研究院（以下简称“大湾区研究院”）成功研制出太赫兹扫描隧道显微镜系统，实现了优于原子级（埃级）的空间分辨率和优于500飞秒的时间分辨率，成为国内首套自主研制的太赫兹扫描隧道显微镜系统。THz-STM系统扫描隧道显微镜（STM）是一种用于观察和定位单个原子的扫描探针显微工具，通过原子尺度的针尖，在不到一个纳米的高度上，对不同样品进行超高精度扫描成像。STM在低温下可以利用探针尖端精确操纵单个分子或原子，不仅是重要的微纳尺度测量工具，也是颇具潜力的微纳加工工具，在原子级扫描、材料表面探伤及修补、引导微观化学反应、控制原子排列等领域广泛应用。但是，传统的电学调制速率限制了STM在更高时间分辨率的观测（一般具有微秒量级的时间分辨率）。2013年，加拿大阿尔伯塔大学教授Frank Hegmann，首次将太赫兹脉冲和STM结合，实现了亚皮秒时间分辨和纳米空间分辨，随后德国、美国等科研团队纷纷开展相关技术研究。大湾区研究院太赫兹研究团队历时近12个月，突破了太赫兹与扫描隧道针尖耦合、太赫兹脉冲相位调制等核心关键技术，成功研制出国内首台太赫兹扫描隧道显微镜（THz-STM）。该显微镜具有埃级空间分辨率和亚皮秒时间分辨率（提升100万倍以上），可同时实现高时间和空间分辨下的精密检测（飞秒-埃级），为进一步揭示微纳尺度下电子的超快动力学过程提供了强有力的技术手段，可用于新型量子材料、微纳光电子学、生物医学、超快化学等领域。该研究得到国家自然科学基金委太赫兹基础科学中心、广东省科学技术厅、广州市、黄埔开发区等相关项目的资助。THz自相关脉冲和THz-STM电流信号硅重构表面原子分辨和金表面原子分辨

2022年2月，中国科学院空天信息研究院（广州园区）-广东大湾区空天信息研究院（以下简称“大湾区研究院”）成功研制出太赫兹扫描隧道显微镜系统，实现了优于原子级（埃级）的空间分辨率和优于500飞秒的时间分辨率，为国内首套自主研制的太赫兹扫描隧道显微镜系统。扫描隧道显微镜（STM）是一种用于观察和定位单个原子的扫描探针显微工具。通过原子尺度的针尖，在不到一个纳米的高度上，对不同样品进行超高精度扫描成像。STM在低温下可以利用探针尖端精确操纵单个分子或原子，不仅是重要的微纳尺度测量工具，也是颇具潜力的微纳加工工具，在原子级扫描、材料表面探伤及修补、引导微观化学反应、控制原子排列等领域具有广泛应用。但是，传统的电学调制速率限制了STM在更高时间分辨率的观测（一般具有微秒量级的时间分辨率）。2013年，加拿大阿尔伯塔大学Frank Hegmann教授，首次将太赫兹脉冲和STM结合，实现了亚皮秒时间分辨和纳米空间分辨，随后德国、美国等著名科研团队纷纷开展相关技术研究。但我国在该领域的研究一直处于空白。大湾区研究院太赫兹研究团队历时近12个月，突破了太赫兹与扫描隧道针尖耦合、太赫兹脉冲相位调制等核心关键技术，成功研制出国内首台太赫兹扫描隧道显微镜（THz-STM），具有埃级空间分辨率和亚皮秒时间分辨率（提升100万倍以上），可同时实现高时间和空间分辨下的精密检测（飞秒-埃级），为进一步揭示微纳尺度下电子的超快动力学过程提供了强有力的技术手段，可用于新型量子材料、微纳光电子学、生物医学、超快化学等诸多领域，有望取得具有重要国际影响力的原创性科研成果。该研究得到国家自然科学基金委太赫兹基础科学中心、广东省科技厅、广州市、黄埔开发区等相关项目的资助。 THz-STM系统硅重构表面原子分辨（左），金表面原子分辨（右）

借助荧光显微技术，研究人员可以深入观察活体动物内部器官组织和活细胞，但该技术局限于被观测物的表面厚度不能超过1毫米。现在，德国专家发明了一种新方法，可以观测更厚表层下的活体动物器官组织。　　利用动物蛋白质对光的选择吸收特性，科学家早已发明了用荧光显微镜观测活体动物内部器官组织和活细胞的技术，但光在动物内部组织的聚焦性能太弱，使显微镜下的图像变得非常模糊，因此这项技术一直局限于研究表层厚度不超过1毫米的活体。德国慕尼黑技术大学和海姆赫茨研究中心的研究人员利用自己开发的“多谱耦合层析摄影”技术(MSOT)，成功地拍摄了清晰度很高、表层厚度超过6毫米的斑马鱼三维脊椎图。在这项新技术开发中，研究人员利用声波聚焦取代了光学聚焦来重构图像，这一技术突破将使未来研究大型活体动物的内部器官组织和活细胞成为可能。　　通过荧光显微镜技术，科学家还可以对生物分子进行光学标注，研究在纳米尺度内的分子图像。研究人员利用这种方法可以减少荧光着色活体组织的背景干扰信号，未来不仅可以研究其它脊椎动物的细胞功能，还可用于开发直接针对动物器官和组织的新药。

双光子显微镜是对深层散射组织进行活体观测不可或缺的仪器，以其远超单光子显微成像的穿透深度而受到生命科学和医学研究的广泛关注。然而，传统双光子显微成像的点扫描成像模式从根本上限制了其成像通量与三维感知速度，极易受复杂活体成像环境干扰，同时激发点巨大的瞬时光强会对活体生物样本造成持续性的非线性光损伤，导致高速三维成像时长严重受限，极大地制约了病理学、免疫学和脑科学的发展。2023年5月12日，清华大学戴琼海、吴嘉敏、祁海作为共同通讯作者在 Cell 期刊发表了题为：Two-photon synthetic aperture microscopy for minimally invasive fast 3D imaging of native subcellular behaviors in deep tissue 的研究论文。该研究首次提出了基于空间约束的多角度衍射编码，实现非相干光孔径合成；建立了双光子合成孔径显微术（Two-photon synthetic aperture microscopy，2pSAM），“化点为针”，通过多角度针状光束的扫描在实现高速三维感知的同时，将双光子成像光毒性降低了1000倍以上；融合了戴琼海院士团队2021年同样在 Cell 上所提出的数字自适应光学架构，具备高速多区域像差矫正能力，即使在恶劣复杂活体环境下依然保持近衍射极限的空间分辨率，并进一步提升了传统双光子成像的穿透深度。基于此，2pSAM能够在哺乳动物深层散射组织中非侵入式地观测大范围亚细胞级动态变化，将毫秒级三维连续观测时长从数分钟提高到数十小时，为系统性地研究大规模细胞在不同生理与病理状态下的交互作用打开了大门。交叉研究团队利用2pSAM在小鼠活体观测到了一系列新现象，包括急性脑损伤后脑组织内周的多细胞互作，神经元在超长时程连续观测下展现出对视觉刺激的表征稳定性与功能多样性，以及首次完整高速记录下了小鼠免疫反应过程中淋巴结生发中心的形成过程，为病理学、脑科学和免疫学的研究打开了新窗口。传统双光子显微镜使用“点扫描”的方案对三维样本进行扫描，类似于共聚焦荧光显微镜，由于双光子成像的非线性效应使其能够获得数倍于单光子成像的穿透深度。例如，双光子显微镜在小鼠大脑皮层的最大穿透深度可以达到1 mm。然而，这种点扫描方式严重限制了双光子显微镜的三维成像速度与数据通量，并且由于在聚焦点位置极大的瞬时光强带来了非常严重的非线性光损伤隐患。2pSAM采用了轴向景深拓展的“针扫描”方案，通过改变针状光束的不同倾角实现样本三维信息的多角度投影，类似CT一样实现快速三维成像；同时，受到雷达成像中合成孔径方法的启发，通过在像面处引入针孔所带来的空间衍射编码约束，实现了非相干光的孔径合成，将多角度信息融合为大数值孔径对应的高空间分辨率；进一步利用样本的时空连续性先验，有效避免了视角扫描带来的时间分辨率损失。这样一种全新的计算双光子成像架构，在保留双光子本身深层组织穿透能力的同时，将有效成像通量提升了三个数量级以上。图1. 双光子合成孔径显微术（2pSAM）系统图除此之外，样本引起的光学像差给显微成像带来的分辨率与信噪比损失十分严重，随着成像深度的增加这种降质尤为明显。目前双光子成像中的硬件自适应光学技术主要面临着以下一些问题：1、成像系统复杂、成本高昂；2、有效校正视场有限，大视场多区域校正速度缓慢。2pSAM通过激发光编码获得了超精细的四维空间角度光场数据，能够使用数字自适应光学架构（DAO），无需在光学系统中增加额外的波前传感器或者空间调制器，就能实现信号采集与自适应像差校正的解耦，在后处理端完成大范围多区域自适应光学，显著提升在复杂成像环境中的空间分辨率与信噪比。图2. 双光子合成孔径显微术（2pSAM）结合数字自适应光学（DAO）与传统双光子显微镜（TPM）面对复杂成像条件下的结果对比。从左至右依次为：正常条件下拍摄，物镜校正环不匹配情况下拍摄，物镜为水镜且缺乏浸润水的情况下拍摄，物镜与样本之间增加散射胶带后进行拍摄长时间的激光照射会对活体样本产生严重的光毒性。研究团队发现，传统双光子显微成像由于使用飞秒激光激发与高NA会聚，在样本局部会产生巨大的瞬时光强，由此所产生的非线性光毒性在以往被极大地低估了，而一旦在长时程成像过程中，就会不断积累损伤从而影响细胞正常状态。与之对比，2pSAM化点为针，通过轴向景深拓展，在保持同样荧光激发效率的前提下，将瞬时峰值功率降低了1000倍，从而有效解决了非线性光损伤的问题。一方面能显著减少荧光探针的光漂白，对于同一类易淬灭染料，在同样激发光强下，传统双光子仅能拍摄几十个三维体，而2pSAM能够连续拍摄几十万个三维体而没有明显的信号衰减。除此之外，团队还对小鼠脑皮层中的小胶质细胞与脑损伤过程中的中性粒细胞进行了连续成像测试，发现即使使用较弱的光强，传统双光子显微成像在连续拍摄半小时以上时仍会导致大量细胞凋亡，而在2pSAM成像过程中细胞保持了正常的表型，并且相比于对照组结果无明显差异。团队通过一系列在体与离体实验充分证明了2pSAM能够将传统双光子成像的光毒性下降三个数量级以上，为长时程高速活体组织成像打开了新窗口。图3. 小鼠大脑急性开窗损伤后的皮层免疫细胞成像，TPM（左）与2pSAM（右）光漂白对比（GIF图)图4. 离体B细胞（GFP，蓝色通道）连续拍摄实验：使用PI标记细胞凋亡（红色通道），对比TPM（左）与2pSAM（右）的光毒性（GIF图）生发中心（Germinal center，GC）是次级淋巴器官中的动态组织区域，是被抗原激活后的B细胞在趋化作用引导下聚集形成的结构，也是产生高亲和力抗体及形成长期免疫记忆关键场所。但是由于GC形成的随机性和免疫细胞本身对光损伤的敏感性，完整的GC形成过程从未被高速长时间的清晰记录过。借助2pSAM，得以首次完整清晰地观测到了免疫反应下GC形成的全部过程。研究人员将带有荧光标记的抗原特异性B细胞回输到小鼠体内，随后将抗原接种到腹股沟附近以诱导引流淋巴结中生发中心的形成，并于免疫后90到110个小时内（生发中心未形成期），在大视场下持续地对淋巴结中抗原特异性B细胞的动态行为进行追踪，成功揭示了GC形成过程中B细胞的分裂增殖是GC形成的主因，辅助以周围活化B细胞的聚集。由于拍摄时长达十余小时，淋巴结本身会产生剧烈的形变，2pSAM通过多视角信息能够进行实时轴向聚焦位置反馈，实现自动对焦，有效避免了长时程拍摄过程中的样本漂移。 图5. 小鼠腹股沟淋巴结免疫反应后生发中心形成过程的完整观测和记录（GIF图）研究人员进一步借助2pSAM在患有创伤性大脑损伤（Traumatic brain injury，TBI）的小鼠和正在接受视觉条纹刺激的GCaMP转基因小鼠进行脑皮层组织的细胞动态观测。在TBI小鼠受伤区域磨薄颅骨后观测到了外周免疫细胞中性粒细胞在浸润后与内周星形胶质细胞的相互作用，如通过直接接触定向产生迁移体（migrasome）来传递物质和信息。对GCaMP转基因小鼠开颅恢复2周后进行视觉上的条纹刺激，进一步证实了长达数小时内小鼠视觉皮层神经元钙信号对不同方向条纹选择性表达的持续性和稳定性，同时也通过长时程功能数据挖掘出了多种单细胞水平的神经响应类型，体现了神经元的功能多样性。这些现象对于传统双光子显微镜而言都极具挑战，特别是会由于光毒性本身导致会导致细胞异常表现，比如会导致神经元在长时程拍摄过程中响应强度不断下降。

序 言贝壳做为水边软体动物的外壳，由软体动物的一种特殊腺细胞的分泌物所形成的钙化物，具有保护动物本身的作用。一、贝壳的种类说到贝壳的种类，可以说是五花八门，主要分为五大纲：腹足纲（有法螺宝螺、蜒螺）、头足纲（鹦鹉）、多板纲、撅足纲（似象牙）、双壳纲（俩壳）。其形态也是千差万别，但是最有名的要数四大名螺了：万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺。图1、四大名螺：万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺二、贝壳的成分虽然贝壳的形态各自不同，但是其主要成份基本相同，分为95%的碳酸钙和少量的壳素。贝壳一般主要分为三层，褐色的角质层（壳皮），薄而透明，有防止碳酸侵蚀的作用，由外套膜边缘分泌的壳质素构成；中层为棱柱层（壳层），较厚，由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成，外层和中层可扩大贝壳的面积，但不增加厚度；内层为珍珠层（底层），由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石（文石）叠成，具有美丽光泽，可随身体增长而加厚。图2是虎斑贝贝壳，可以看出斑点状的花纹。图2、虎斑贝贝壳三、台式电镜下的贝壳那么现在就让我们用coxem台式扫描电镜对我们常见的鲍鱼壳进行显微结构的观察，进一步了解其微观结构吧。图3是我们进行观察的鲍鱼壳，可以看出存在多个孔洞，表面显现出彩色的花纹。图3 、我们选择观察的鲍鱼壳的光学照片进一步我们用coxem台式电镜对鲍鱼壳的截面进行观察，可以看出片层状的结构（图4所示）。进一步放大可以看出片层状的文石结构以及不定形的有机结构颗粒。可以看出贝壳是由片层结构之间相互重叠组成的，其片层结构厚度大约为400nm（图5）。这些无机的片层状的结构的主要成份是CaCO3，提供了贝壳的强度性能，而存在于层状结构间隙的非定形结构的有机蛋白提供了贝壳的韧性，因此，这种砖块加水泥型的微观结构，造成了贝壳的既有一定的强度又有一定的韧性的特征。图4、贝壳的片层状图5、贝壳的片层结构的放大图后 记经过对贝壳的微观结构的观察，可以看出生物材料中的为微纳米结构的特殊排布，可以对材料的性能产生重要的影响，也使我们认识到应该进一步向自然界学习。下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

为了满足我国生物医学、重大疾病防治、重大新药创制等前沿科学研究对先进科学仪器的迫切要求，打破国外在显微观察方向领域的垄断，填补国内技术空白，引领民族行业的需要，我们特举办一次“新一代医学显微观察分析”学术研讨会，以期望把先进的技术成果运用到显微分析仪器的发展方向上，为广大医学工作者提供在病理科、检验科研究与临床的解决方案。 届时，将有众多业内的专家学者共同参与探讨，共同见证未来十年新一代医学显微观察分析仪器的应用。 此次参加会议的主要人员有苏州市领导、庄松林院士、樊嘉院士、左超（南京理工光电学院）、李传应（中国科技大学附属医院安徽省立医院）、杨义力（苏州系统医学研究所）等。 会议时间2019.4.12-2019.4.13

引 言电子显微学技术作为现代科学中最重要的材料表征手段，不仅可以表征材料的微观结构与成分信息，还可以观察其表面形貌状态的细节信息，已经广泛应用在材料的研发以及工业生产过程中。在材料研发方面，我们知道材料的强度与延展性是金属材料中的关键力学性能，往往决定了材料的应用前途。而这两个性能往往也是相悖的。金属材料会因为位错密度的增加表现为强度的增加，于此同时延展性却会减弱。但是通过改进合金的组分和加工策略可以避免两种性质的对立局面。因此，如何同时获得高强度以及高的延展性是工业中亟需解决的问题。而这一切都离不开电子显微学的表征。在工业生产方面，国产材料往往在性能上与外国生产的材料有所差距，这是由于材料的结构组织的差异，通过电子显微学的观察其结构组织差异，进而改进生产工艺，提高材料的性能。由此今天小编就举两个例子，说明先进电子显微学在材料研发生产过程中的重要作用。一 、SEM在材料研发方面的应用第一个例子就是在材料研发方面，近日，北科大研究人员在国际知名期刊Science上发表论文（2017年8月24日题目为“High dislocation density–induced large ductility in deformed and partitioned steels”），其研究的成果是发展了一种变形分区(D&P)策略解决材料的强度与延展性同时提高的新思路。研究人员利用轧制和低温回火过程将中锰钢成功发展为超级钢（10%锰，0.47%碳，2%铝，0.7%钒）。这其中锰和碳原子都是奥氏体稳定剂，而铝的作用是抑制了回火过程中渗碳体的析出，钒的加入则可以形成碳化物来增强对滞后断裂的抵抗性。通过引入大量的可移动位错，研究人员成功地证明了提高位错密度能够同时提高材料强度和延展性。其材料的结构组织表征用到了EBSD技术，确定了奥氏体相与马氏体相的分布状态(如图1所示)，运用透射电子显微技术表征了马氏体相中的位错以及孪晶的存在。经过后续不同的热处理工艺，使得材料既具有良好的韧性也有较高的强度(见图2)。可以看出通过材料微观组织形态的调整，使得不增加材料元素种类的情况下，仅仅是通过调整结构组织的组成比例与形态，达到了较高的力学性能。由此可以看出材料的微观结构表征对材料的研发有着重要的实际意义。图1 拉伸试验以前D&P钢的微观结构 a）EBSD图像显示了奥氏体相(γ)与马氏体相(α’)的板条状分部以及取向信息，b）马氏体中的位错，c）包含有孪晶与位错的透镜状的马氏体相图2 D&P合金以及相关的高强合金的拉伸性能二、SEM在材料生产方面的应用第二个是工业生产中的限动芯棒的例子，限动芯棒是无缝钢管限动连轧机组中参与钢管轧制内变形的最重要工具,是一种高附加值的大宗消耗备件。 其工作环境极为恶劣, 需在高温下承受很大的复杂循环热应力。根据使用条件,国内外均选用H13作为芯棒材料。H13热作模具钢材以其高的淬透性、淬硬性、强韧性和热疲劳抗力在国内外得到广泛的应用。国内轧管厂以前使用的H13芯棒多为进口的，进口芯棒不但价格高,库存资金占用大,而且交货期长且不稳定,影响连轧机组的正常生产，现各公司轧管厂使用的芯棒基本实现了国产化。芯棒的一个重要指标是横向冲击性能要大于15J。国产芯棒的横向冲击值时常低于15J，而进口芯棒横向冲击值高于50J，进口芯棒是国产芯棒横向冲击值的2～4倍。为搞清楚国产芯棒横向冲击性能偏低原因，天津钢管集团股份有限公司的宁玫等人通过使用先进的电子显微学手段，能谱分析等技术，对进口和国产芯棒解剖进行对比分析，试图找出材料性能差异的结构性因素，为提高国产芯棒的冲击性能和使用寿命，进一步降低生产成本提供一定的技术支持。1、芯棒生产工艺和试验材料1.1 生产工艺进口H13芯棒生产工艺流程为：电炉冶炼（EAF）+炉外精炼(LF)+真空脱气(VD) → 模铸 → 保护气氛电渣重熔(PESR) → 高温均质化处理 → 多向锻造 → 退火处理 → 机加工 → 检验 → 调质处理 → 镀Cr处理。国产H13芯棒生产工艺流程为：碱性电炉冶炼 → 钢包炉外精炼 → 真空脱气 → 模铸八角锭 → 热送锻造 → 去应力退火 → 电渣重熔 → 退火 → 锻造成型 → 锻后球化退火 → 粗车 → 调质处理 → 镀Cr处理。球化退火后硬度要求HB≤255，调质处理后芯棒硬度要求310－360HB，各部位硬度差要求30HB。1.2 试验材料 进口和国产实心芯棒化学成分分析结果见表1。从分析结果可以看出：进口芯棒C含量偏上限，V含量偏下限，还加入了少量的Ti。国产芯棒C含量偏下限，V含量偏上限。 表1 化学分析结果 厂家进口国产C0.390.35Si0.750.95Mn0.360.34P0.0080.012S0.0010.001Ni0.180.05Cr4.895.13Mo1.21.31V0.741.04Cu0.070.28Al0.0150.023Ti0.015＜0.011.3 试验方法1.3.1金相和断口分析在进口和国产芯棒横截面边缘、1/2半径和心部部位分取试样,用德国蔡司A1M型金相显微镜进行金相分析；采用德国蔡司EVO 50XVP型扫描电镜及美国EDAX公司ALLPO 40型能谱仪对横向冲击断口进行观察分析。1.3.2力学性能试验硬度试验在芯棒横截面上边缘、1/2半径和心部部位各打两排6点洛氏硬度。横向冲击试样均在芯棒横截面1/2半径部位切取,试样尺寸均为10mm×10mm×55mm“V”型标准试样。2、试验结果2.1 进口和国产调质芯棒组织分析进口芯棒组织均匀、晶粒细小、无晶界网状二次碳化物、无块状共晶碳化物（见图3）。国产芯棒组织不均匀，横截面组织表现为呈网状分布的严重偏析，晶界存在明显的二次碳化物 ；纵截面呈现严重的带状偏析，带状组织为4级。偏析带中有较多的块状共晶碳化物和一些块状碳氮化物，晶界有呈网状分布的颗粒状二次碳化物(见图4-5)。图3 进口芯棒1/2半径部位组织（a 25X 、b 500X ）形貌图4 国产芯棒1/2半径部位横截面网状偏析组织（a 25×、 b 200×）形貌图5 国产芯棒横截面心部偏析带上块状共晶碳化物(a)、块状碳氮化物(b)和晶界二次碳化物(SEM)形貌(c)2.2 芯棒横截面硬度试验试验进口和国产芯棒横截面表面、1/2半径和心部部位的硬度试验结果见图6。从试验结果看出：进口芯棒硬度较高，平均37HRC；国产芯棒平均硬度为34HRC。其总体趋势是芯棒表面硬度高于心部硬度1～2HRC。图6 芯棒横截面硬度试验结果（HRC）2.3 横向冲击断口电镜分析电镜观察：进口芯棒1/2半径部位所取试样横向冲击断口脆断区约占40%，形貌为准解理；韧断区约占60%，形貌为韧窝，韧窝中夹杂物较少。国产芯棒1/2半径部位所取试样横向冲击断口脆断区约占90%，为沿晶和穿晶准解理混合形貌；韧断区约占10%，形貌为韧窝，韧窝中夹杂物较少。在断口多处部位存在尺寸在5～20微米的块状共晶碳化物，经能谱分析块状共晶碳化物的化学组成是(VMoCr)C；在断口中还观察到一些块状相，能谱分析块状相为(TiVCr)NC；在沿晶晶界上还观察到大量颗粒状二次碳化物，能谱分析晶界上颗粒状二次碳化物化学组成是(CrVMo)C，见图7。图7 进口（a、b、c）和国产（d、e、f、g、）芯棒横向冲击断口形貌 a）进口芯棒横向冲击断口低倍形貌，b）脆断区准解理形貌，c）韧断区韧窝形貌，d）国产芯棒横向冲击断口低倍形貌，e）块状共晶碳化物，f）块状碳氮化物，g）晶界颗粒状二次碳化物。3、分析讨论通过对国产芯棒显微组织观察和成分分析发现，芯棒存在液析共晶碳化物、枝晶偏析、带状偏析及存晶界的二次碳化物，是导致该国产芯棒横向冲击性能偏低的主要原因。3.1 液析共晶碳化物对国产芯棒冲击性能明显偏低的芯棒横向和纵向截面的金相和断口分析看出，芯棒从表面到心部,液析共晶碳化物的数量逐渐增多，成分偏析也越来越严重，且共晶碳化物大都集中在成分偏析严重的区域，表明共晶碳化物是在钢液凝固后期直接从钢液中析出的。H13钢的含碳量为0.4%左右，合金元素总量达8%，因此属于过共析钢。H13钢中的碳及合金元素易生偏析，在电渣重熔过程中，因选分结晶的原因，存在枝晶偏析，枝晶间最后凝固残液内，形成碳及合金的元素富集区，甚至达到共晶成分，凝固后期在非平衡结晶时会出现亚稳定共晶碳化物。据了解国内该厂电渣熔速较高、熔速过快，造成熔池过深，结晶前沿温度梯度减小，使局部凝固时间延长，形成碳化物偏析。分布于基体中的这种粗大碳化物，在锻造后破碎， 沿锻造方向呈小块碳化物形态或其自身裂开与基体界面脱离使芯棒脆性增加，会促使芯棒冲击韧性降低。3.2 枝晶偏析和带状组织该国产芯棒存在严重的枝晶偏析和带状组织，这主要是电渣重熔工艺控制不当造成的。在通常情况下，H13钢经过电渣重熔后，枝晶较细，枝晶偏析和夹杂物得到改善，材质均匀致密，有利于钢材力学性能的提高，特别是纵、横向以及中心和边缘的性能差异有明显的改善。但若电渣工艺控制不当，会出现严重的枝晶偏析现象。在电渣重熔过程中，如果电流电压过大，熔速过快，熔池较深，就会造成凝固速率减慢，枝晶发达，二次枝晶臂间距增大、偏析严重。对国产H13芯棒电渣重熔工艺了解发现，为了提高生产效率，将电渣熔速提高，导致该批H13钢偏析严重。由于电渣锭存在严重枝晶偏析，常规锻后的组织呈现明显带状分布，淬回火后未有明显变化，组织还呈带状分布。该国产芯棒的带状偏析较严重且和纵向一致，说明在锻造工序中没有反复镦拔达到充分的锻造，热处理后仍保留严重带状组织形态，这将严重影响芯棒的横向冲击性能。3.3 晶界二次碳化物国产芯棒晶界存在网状分布的二次碳化物。对于大规格芯棒,如果锻造温度偏高或停锻温度高，而随后冷却速度不够，往往会使碳化物沿晶呈链状析出。这种链状碳化物薄网的存在，削弱了金属间的结合力，造成裂纹优先在碳化物聚集的晶界处形成并沿晶扩展，使钢的力学性能降低，脆性增加。为了消除或改善这种链状碳化物的分布，除改善钢锭原始成分偏析，适当控制终锻温度及随后的冷却速度，以大于链状碳化物形成的临界冷却速度冷却，可有效抑制链状碳化物析出。3.4 淬火和回火组织为了提高芯棒的冲击韧性，淬火温度不能过高。淬火温度高于1060℃将使奥氏体晶粒粗大，残余奥氏体量增加会导致冲击韧性下降。淬火温度还应保证奥氏体中溶有足够的碳和合金元素以得到高的强度和硬度，1060℃ 淬火时含V碳化物已基本固溶。由H13的C曲线得知，其Ac3为910℃，奥氏体化温度为1030℃，所以H13的淬火温度选为1020－1040℃比较适宜。H13钢的回火工艺根据其工作条件确定回火温度和硬度，大多采用580～650℃×3h的高温回火，以提高其韧性和减少残余奥氏体在钢中发生转变而引起脆性。所以为了使残余奥氏体充分转变并改善新生马氏体或贝氏体的韧性，芯棒最少应回火两次。由于国产芯棒在最终调质处理前未进行高温扩散—高温固溶超细化处理，所以芯棒调质态组织分布不均匀、晶粒相对较大（晶粒度为7级）、基体存在共晶碳化物、成分偏析和二次碳化物在晶界聚集强烈影响芯棒的冲击性能。4、结论和建议（1）进口芯棒经过高温扩散处理和超细化处理，组织无块状和条状共晶碳化物，晶界无网状分布的二次碳化物，无成分偏析带状组织，基体组织均匀细小，晶粒度为9级。碳化物均匀细小分布在基体中，在后工序处理中细小弥散析出，提高了芯棒的塑性和韧性，所以芯棒的横向冲击性能较高。（2）国产H13芯棒由于未经过高温扩散-超细化处理，存在枝晶偏析、带状偏析和液析共晶碳化物，横向网状和纵向带状偏析严重，晶界存在二次碳化物，组织不均匀，导致内应力增加、横向冲击值较低。（3）国外采用先进的新技术、新工艺，采用炉外精炼、保护气氛电渣重熔、高温均质化处理、超细化处理、多向锻造等技术提高钢的纯净度，削减碳化物带状偏析，均匀及细化组织及碳化物，从而提高等向性能及热疲劳性能。建议国内该厂增加高温长时间扩散处理和高淬高回超细化处理工艺，深入研究生产优质芯棒的最终热处理工艺与组织性能间的相互关系，进一步改善芯棒横向冲击性能，使国产芯棒全面赶超国际先进水平。三、后 记以上两个例子，一是通过对钢材进行组织结构与状态进行调整，使得材料达到了韧性与强度都达到了较高的水平。第二个是通过系统的对比国产与进口H13芯棒材料的成分，硬度与横向冲击实验性能的基础上，对芯材的微观显微组织以及断口都进行了细致的观察，发现了明显的组织结构差异。反推到生产加工的步骤上来，优化生产加工方式方法，最终达到提高产品性能的目的。由此可见，先进的电子显微学手段是当今材料生产研发的重要科学方法，必须引起足够的重视。下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

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