高容量专用刻蚀系统

【研究背景】光学全息存储是一种创新的数据存储技术，其通过利用光的特性（如波长、偏振状态和角动量）实现高容量的数据存储，因而广泛应用于信息存储、显示和加密等领域。与传统的磁电盘材料相比，光学全息存储具备更高的存储密度、较低的能耗以及更强的抗干扰能力等优点。然而，当前的光学存储技术仍面临着存储容量限制和复杂的实验实现等问题，这带来了技术发展的挑战。近日，浙江大学信息与电子工程学院院长陈红胜教授团队、钱浩亮、钱超助理教授携手设计并制备了一种新型的元表面磁盘（meta-disk），利用扭曲神经网络（TDNN）来推动光学全息存储的容量极限。该团队的研究显示，meta-disk通过不相关的结构扭转自由度，实现了对大量图像的存储，突破了传统复用方法的局限。利用先进的三维（3D）打印技术，研究团队成功制造出基于潘查拉特南-贝瑞元表面的meta-disk，显著提高了光学全息存储的性能。实验结果表明，利用两层640µ m x 640µ m的meta-disk，可以存储数百张高保真图像，并实现了SSIM达到0.8。这项研究为下一代光学存储、信息处理和多功能光学计算提供了重要的技术支持，展示了元表面磁盘在光学信息存储领域的广泛应用潜力。【仪器解读】本文通过先进的光学表征手段，特别是利用光学显微镜和衍射成像技术，发现了元表面磁盘（meta-disk）在信息存储中的独特性质，从而揭示了其在高密度光学全息存储中的应用潜力。针对传统光学存储技术在容量和稳定性方面的限制，作者通过深入分析其微观机理，特别是通过结构复用和扭曲神经网络（TDNN）表征，获得了关于如何实现高效信息存储的关键见解。研究表明，元表面磁盘通过独特的层间扭曲设计，可以在单个结构中实现大规模信息的存储。在此基础上，作者结合多种表征手段，包括光谱分析和三维打印技术，进一步探讨了元表面磁盘的光学特性及其在全息存储中的实际应用。这些表征结果显示，所设计的双层640µ m x 640µ m的meta-disk能够存储数百张高保真图像，且其结构设计显著提高了信息的读取效率。尤其是在动态聚焦和全息存储方面，TDNN的应用展现出了良好的性能，为后续的应用研究提供了坚实的基础。总之，经过光学显微镜、衍射成像及光谱分析等表征手段的综合运用，作者深入分析了元表面磁盘在信息存储中的关键机制。这一研究不仅推动了新型光学材料的制备，还为高密度光学存储技术的发展奠定了基础，促进了虚拟现实、光学加密等领域的进步。通过对元表面磁盘的深入表征，作者揭示了其在光学信息处理和存储中的广泛应用潜力，为未来的研究提供了新的思路和方向。。基于扭曲神经网络（TDNN）的高容量元表面磁盘示意图原文详情：Fan, Z., Qian, C., Jia, Y. et al. Holographic multiplexing metasurface with twisted diffractive neural network. Nat Commun 15, 9416 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53749-6

p 　　 strong 美国西北大学的研究人员发现了可稳定创纪录高储电量电池性能的新方法。 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 1-1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/e211e33e-7d72-40e5-911f-ee1ef1fbcc48.jpg" / /p p style=" text-align: center " 电池正极结构示意图，红色为锂，绿色为氧，紫色为锰，深蓝色为铬，浅蓝色为钒。(来源：美国西北大学) /p p 　　在锂锰氧化物正极基础之上，这一创新可以使 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 智能手机 /span 和 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 电动汽车 /span 的电量增加至 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 两倍 /span 以上。 /p p 　　“ span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 这一电池电极已达到某一有记载最高的过渡金属氧化物基电极的容量。它的容量已超过你现用手机或电脑的两倍。 /i /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 美国西北大学McCormick工程学院，材料科学与工程专业Jerome B. Cohen教授Christopher Wolverton /i /span ” /i /span /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “这种电极的高容量表明其在用于电动车辆锂离子电池的目标上有了巨大提升。” /i /span Christopher补充道。 /p p 　　这一研究已于5月18日在科学发展杂志上在线报道。 /p p 　　锂离子电池以在正负极间往复迁移锂离子的方式而工作。正极使用含有锂离子、过渡金属和氧的化合物制取。过渡金属，通常为钴，当锂离子在正负极间来回迁移时有效地储存和释放电能。正极容量因而受到参与反应的过渡金属中的电子数量的限制。 /p p 　　一个法国研究团队于2016年首次鉴别出大容量锂锰氧化物的性能。 span style=" color: rgb(32, 88, 103) " strong 通过使用成本更低的锰替代传统用的钴，研究人员开发出一个成本更低廉且具有之前两倍容量的电极。 /strong /span 但它也并非完美无瑕。 strong span style=" color: rgb(32, 88, 103) " 由于电池性能在头两个循环过程中会大大削减，科学家们认为它无法应用于市场。与此同时，他们并未完全理解电池性能衰退及其拥有大容量的化学根源。 /span /strong /p p 　　在绘出一个综合的，原子间相接的正极图像之后，Wolverton的团队发现了材料具备高性能背后的原因： span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 它驱使氧参与到反应过程中来。通过使用氧及过渡金属来储存与释放电能，电池具有了更大的容量来储存及利用更多的锂。 /strong /span /p p 　　随后，西北大学的团队将他们的研发重点转向如何稳定电池性能并阻止它的迅速衰减。 /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “通过充电过程理论的辅助，我们运用高速计算彻底检索元素周期表，以寻找合金化该含有其它元素化合物的方法，从而去增强电池的性能。 /i /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 文章共同第一作者，Wolverton 实验室的前博士生Zhenpeng Yao” /i /span /p p 　　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 计算鉴别出两种可能有效的元素：钒和铬。研究团队预估将锂锰氧化物与其中的一种混合将会产生可维持正极无与伦比高性能的稳定化合物。随后，Wolverton和他的搭档将在研究室中对这些理论上的化合物进行实验检测。 /span /strong /p p 　　该研究作为电化学能源科学中心，这一由美国能源部科学局资助的能源前沿研究中心的一部分，受到了其基础能源科学项目(项目编码：DE-AC02-06CH11357)的支持。哈佛大学的博士后研究人员Yao，与麻省理工学院的博士后研究人员Soo Kim，均为Wolverton实验室的前成员，并作为文章的共同第一作者。 /p

目前，锂离子电池电芯与模组正朝着超大容量，高度集成化方向发展，锂离子电池生产企业，系统集成商和主机厂为了获得更高的体积能量密度，正从100Ah电芯逐渐切换到200Ah以上大容量电芯，此外刀片电池，CTP，CTC技术以及4680型电池的广泛应用，对现有检测设备的测试能力提出新的极限挑战。基于联合Nissan，英国华威大学(WMG)和Element Energy参与由英国商业、能源和工业战略部主导的”英国能源存储实验室”项目，AMETEK(普林斯顿及输力强电化学)公司开发了新一代大容量动力电池评估系统。输力强分析的SI-9300R，是一套针对动力电池开发，测试，诊断和梯次利用分级筛选的一站式多通道电池评估系统，适用于多种不同类型电池的分析，并具有无与伦比的超高精度，测量和快速诊断能力。 动力电池开发-测试-分析-分级 动力电池对高比容量、快速充电和长寿命等特性的需求，使得电池测量面临着更大的挑战。在对动力电池测试设备市场深入分析，对动力电池和电动汽车生产企业需求的充分了解的基础上, Solartron Analytical开发出一整套针对动力电池开发，测量，分析和分级的系统解决方案。 SI-9300R 五大技术特点 1.超大容量电流量程：2A-300A200A连续，300A脉冲并联可达到1000A可以满足各种类型的单体动力电池及模组的测试需要，不仅可以满足传统的18650，21700等类型的圆柱型电池，同时可以满足日益增长的高容量软包及方形动力电池测试。 2.超高精度• 24-位高精度ADCs• 磁通量电流传感器-高精度低热漂移• 高精度电流电压测量：0.03%• 高精度阻抗测试：0.1%, 0.1deg可满足动力电池在开发，测试，分析，分级等复杂应用场景下的差异性测试需求3.超强能力随着对动力电池安全及性能的要求越来越高，如何在满足常规直流测试的前提下，同时实现动力电池电化学性能快速精确测量呢？交直流同步测试，一站式完成，无需切换接线，确保人机安全。集充放电技术，电化学测试技术于一身，可提供如线性循环伏安，线性扫描，恒电流，恒电压，恒功率恒电阻和HPC(高精度库伦法)等全套动力电池测试技术。 每通道标配交流阻抗功能，可完成动力电池在充放电过程中的动态EIS分析，模拟实际工况下的使用状态。每通道标配两个辅助分压功能，可同时同步监测单体电池中正负极或串联模组中的单体及总体响应。快速进行正负极或单体失效分析。 4.全新技术专利数据直存硬盘技术–保证系统的可靠性和数据安全性电网回馈式–多余电能回馈电网不会产生热能损耗体积小，节约空间通道电能共享–放电电能将用于对其他电池充电-优化电能使用，节能环保，减少碳排放。实时数据分析–测试时可进行实时DC/EIS数据分析, 实时诊断电池性能。 5.超快SoH诊断基于9300R强大的充放电仪叠加交流阻抗功能，及灵活开放的软件界面，可开发出动力电池快速SoH(健康状态)诊断功能。全球首个成功案例，输力强通过与英国华威大学合作，使用9300R ，针对NISSAN LEAF的退役动力电池模组开发出SoH专利算法，仅仅3分钟之内即可分析出电池的SoH，且其误差为+/-3%，远高于传统的直流方法。 这为动力电池梯次利用，分级筛选提供了高可靠性，巨大经济性的解决方案。 “工欲善其事，必先利其器“，输力强作为全球超高精度，超高可靠性的动力电池，研发，测试，分析和分级的领先品牌，一直持续致力于为广大科研用户提供最先进的技术解决方案。