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p　　strong仪器信息网网讯/strong微流控芯片技术是个学科交叉大融合的技术，物理、材料、化学、生物、医学等各个领域的专家均为微流控芯片技术做出各自贡献，可谓百花齐放，一起创造了微流控芯片领域的勃勃生机。微流控芯片技术也在该过程中“吃百家饭”逐渐成长壮大，并作为快速发展的颠覆性技术之一被写入“十三五”规划。会议中来自不同领域的专家慷慨地分享自己的最新研究成果，交流技术难题，为推动我国微流控芯片技术发展献计献策。(依报告顺序展示) 相关报道链接：a title="肩负突破“十三五”规划颠覆性技术责任——第五届微流控芯片高端论坛暨产业峰会" style="COLOR: #c00000 TEXT-DECORATION: underline BACKGROUND-COLOR: #d8d8d8" href="http://www.instrument.com.cn/news/20171218/235992.shtml" target="_self"span style="COLOR: #c00000 BACKGROUND-COLOR: #d8d8d8"《肩负突破“十三五”规划颠覆性技术责任——第五届微流控芯片高端论坛暨产业峰会》/span/a/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0071.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/f1c951af-4251-4bb7-b9d0-06cd894ba37c.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong 大连化学物理研究所教授 林炳承/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong作《微流控芯片的崛起和我们的责任》/strong/pp　　报告指出微流控芯片作为当代极为重要的新型科学技术平台和国家层面产业转型的潜在战略领域已经处于一个重要发展阶段，微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用，并从应用的需求中寻求科学问题，进而带动产业化的迅速发展。在报告中林炳承以其大连研究团队的近期工作结合微流控芯片研究和产业化的新进展深刻并且扼要的阐述了其对微流控芯片这一“颠覆性”技术的看法。/ppimg title="IMG_6457.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/990b54d9-0627-453c-9cb5-c9a88a5a59e3.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong北京科技大学教授 张学记/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong作《微流控芯片在肿瘤精准基础生物学研究中的应用》/strong/pp　　张学记在报告中为我们带来了其课题组研究的IP-DO(Channel-Printing Device-Opening)assay方法分享，该方法不仅可以对多种细胞在同一块芯片上进行高通量成像分析，而且可以将10个左右目标细胞提取出来进行多基因转录水平分析，从而将细胞的图像信息与基因基因表达水平信息对应起来。张学记还分享了其课题组发明的一种利用3D打印技术制作类似“乐高构件”的3D打印器件从而方便实现肿瘤细胞-体细胞的共培养方法。该方法能够准确地获取肿瘤细胞迁移和转移过程中的动态数据，并且操作简单灵活易于在普通实验室中推广使用。 img title="IMG_0310.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c4d346c0-5a1f-45fb-bd2a-c812b6ae752d.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　strong国家纳米科学中心研究员蒋兴宇/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《Flexible Microchips》/strong/pp　　蒋兴宇报告展示的他们团队发的微流控芯片非常具有灵活性，一方面芯片应用具有灵活性，除了应用于检测还可以用于药物分析、药物筛选、组织工程等领域。另一方面芯片材质的灵活性，即芯片可以拉伸、弯曲、折叠，并可与穿戴性电子产品结合。蒋兴宇在报告中展示了新颖的纸张条码检测与多元层析结合研究成果，同时也分享了人造血管研究成果。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0331.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/6c060430-7a0d-4a8c-b23d-b24ea0a50138.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　strong清华大学教授 林金明/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《基于微流控平台的细胞共培养及生物微环境模拟的研究》/strong/pp　　林金明在报告中介绍了基于微流控芯片上的细胞共培养及生物微环境模拟部分研究成果。其中，林金明课题组在微流控芯片上培养了肝癌细胞，建立了一种微流控芯片上的肝肿瘤模型，成功观测到前体药物卡培他滨的代谢和作用，并与质谱联用对原药及中间代谢产物进行检测。此外他们成功构建的集成化微流控芯片，可用于细胞的共培养、缺氧诱导以及代谢物在线分析。林金明还在报告中大家展示了其设计的微流控芯片质谱联用仪。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0384.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/78ef98d5-f4cb-4aac-8b25-db050435266b.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　strong中国科学院过程工程研究所 研究员/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《新材料、新技术与生物检测监测技术》/strong/pp　　周蕾指出临床检验、疾控应急、违禁筛查、食品安全等虽然分属于完全不同的行业，但其在具体的工作环节中都面临着“在现场条件下，最短时间内，筛查确定可疑靶标存在与否以及含量”的需求，即生物检测监测。周蕾老师研究的方向主要以上述需求为导向，兼顾学科交叉的科技创新，并以科技创新成果为基础进一步推进学研用及成果转化。周蕾团队在具体研究过程中，通过纳米材料、生物试剂、生物传感器的生产工艺研究，实现了产业化。并确立了“基于纳米材料、器件、生物应用探索的生物检测监测技术研究”科研方向，进而探索并挖掘了碳量子点、聚集发光材料等多种材料与器件的生物应用价值。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0399.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/66a5c0d5-48eb-4d9f-b588-8d9c28ab2c1d.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　大连医科大学教授 刘婷姣/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《CAF外泌体促进肺转移前微环境的形成研究》/strong/pp　　刘婷姣在报告中分享了其研究成果，即为了揭示CAFs及其外泌体是否能够在SACC细胞到达肺之前改造肺组织微环境，形成一个易于肿瘤细胞定植的转移微环境，其设计了一系列实验进行验证。最后证明CAFs外泌体通过构建转移前微环境促进SACC肺转移。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0403.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/48aeda00-87ce-42d0-abf7-0a80d4695f76.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　strong北京大学教授 黄岩谊/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《微流控芯片单细胞测序》/strong/pp　　黄岩谊报告中指出在单细胞和少数细胞水平上了解异质性、随机性和协同性在生命过程中的关键作用，可以从根本上更好地把握关键生物事件如疾病的发生与发展，也为健康与医疗提供基础科学数据。黄岩谊团队通过微流控芯片，稳定进行单细胞俘获和定量观测，并进行单细胞测序的样品前处理，实现了高质量的哺乳动物单细胞全基因组和全转录组的测序，以及极其微量细胞的表观遗传组测序；同时还可以进行单细胞尺度上的微观定量图像获取。通过微流控技术实现针对同一个单细胞的多维度分析，由此建立两种或者多种定量测量方法间的相关性，使得很多分析可以进一步深入，意义重大。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0409.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/7449b8f3-455c-4a73-b552-e264a324ff14.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　　　海军军医大学教授 马雅军/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《虫媒传染病媒介及其携带病原体快速侦检研究现状及其需求分析》/strong/pp　　马雅军报告中指出虫媒传染病是人类健康的重要威胁，是重大公共卫生事件的重要原因，历史上曾对军队战斗力造成重大影响。随着我军执行任务的形式和环境更加多样化，虫媒传染病对部队战斗力的威胁日益增加。适于现场的快速、灵敏和准确的媒介种类及其携带病原体的一站式检测技术方法可为虫媒传染病的有效防控、以及流行风险评估提供科学依据。马雅军在报告中也表示出她对微流控芯片技术解决该类问题的期待。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0429.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c8bbb5e1-b054-42ab-868c-9a2a0710286b.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　广州市第一人民医院研究员 刘大渔/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《微流控体外诊断技术应对临床检验医学的挑战》/strong/pp　　刘大渔以一个在检验医学一线从事微流控体外诊断研究课题组的视角，扼要阐述微流控技术的优势以及临床检验领域的应用前景。针对目前临床检验工作中的痛点问题，结合已有微流控体外诊断技术和本课题组研究工作介绍了微流控体外诊断技术在分子诊断、免疫检测以及病原微生物等三个领域的应用。刘大渔探讨了新形势下微流控体外诊断技术的机遇与挑战，认为微流控技术是应对临床检验医学挑战的有力工具，该技术将会对临床检验能力的提升起到巨大的推动作用。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0437.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/8eaa6e02-91d9-46d6-9890-d6fc0b02a4b5.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　大连医科大学附属第二医院副院长 王琪/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《基于微流控芯片仿生肺模型的肺癌转移机制研究》/strong/pp　　王琪报告中分享了研究成果既采用PDMS材料，依据体内细胞与细胞、细胞与培养介质、组织与组织间、器官与微环境间相互作用的特性以及流体力学原理，设计和制作了一个能够接近肺解剖结构、模拟肺生理功能的微流控芯片仿生肺模型。通过重建肺的解剖结构，包括支气管和肺间质以及血流、气流等模拟肺的生理功能 同时以此为平台，进一步重现肺癌发生及转移过程并进行相关机制等深入研究。该模型还可为其他肺部疾病的研究提供一种重要技术支持。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_6742.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/78a5543f-2260-400b-bf20-d923d42b9403.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　strong　中国科学院力学研究所研究员 胡国庆/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《微纳生物颗粒的微流动操控：从惯性到弹性》/strong/pp　　胡国庆指出微纳尺度颗粒(细胞、细菌、合成颗粒、囊泡、生物大分子等)的精确操控在生物、医学、材料和环境等领域有着至关重要的应用。以循环肿瘤细胞和外泌体为代表的稀有生物颗粒的高效富集与分离，一直是制约临床与基础医学研究的技术瓶颈。这些生物颗粒在血液样品中的含量极小，因此要求分离方法必须满足高的处理通量要求。胡国庆团队以微纳生物颗粒的高通量操控为目标，系统研究了惯性效应和黏弹性效应作用下微通道中微纳颗粒在迁移规律与操控机理，并将相关微流控机理成功应用于众多生化研究。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_6749.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/e818deed-da09-4373-96e2-809497f5f392.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong厦门大学教授杨朝勇/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《循环肿瘤细胞的识别、捕获与单细胞分析》/strong/pp　　循环肿瘤细胞(CTC)的检测在肿瘤分期诊断、动态监测、疗效评估、药物开发和预后监测等方面具有重大意义。杨朝勇团队基于微流控技术，发展了高效核酸适体筛选方法，获得多条可识别不同CTC的高亲和力、高特异性核酸适体序列 利用流体调控与表界面调控技术，构筑了基于细胞尺寸与生物识别特性协同捕获的微流控微柱阵列芯片，实现了CTC的高效捕获与无损释放 借助微流体器件的精准操控优势，并开发了一系列高通量单细胞分析方法，用于揭示CTC的分子病理信息。其所发展的肿瘤细胞的识别探针、捕获芯片与高通量单细胞分析方法在癌症的精准诊断、用药指导、疗效评估方面具有重要的应用前景。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0507.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/70576640-cbe1-49ca-a43c-af1a0ca71207.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　大连理工大学教授 罗勇/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《基于肾和肝芯片的药物毒性鉴定新方法》/strong/pp　　器官芯片技术可以模拟器官的功能，具有较高的仿生性，利用器官芯片进行中药毒性鉴定，结果既与体内结果比较接近，而且速度快，通量高，成本低，在动物实验前进行一轮器官芯片毒性筛查实验，可以大幅减少东阿不的用量，节约成本，提高效率。报告中展示了罗勇团队构建的两种仿生肾和肝的微流控芯片，并进行李茹药物毒性鉴定实验。结果发现顺铂的主要毒性部位为肾小管，肝微环境对毒性结果影响较大。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0622.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/cc40c809-5aac-459c-aceb-242635c2e862.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　江苏师范大学教授 盖宏伟/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《Digital biosensor and digital immunoassay 》/strong/pp　　盖宏伟在报告中分享了研究成果，其团队的建立了一系列基于量子点光谱成像的数字生物传感和数字免疫技术。该类技术具有灵敏度高，检测限低，均相分析，可用于血液样品等特点。同时以微球为探针的超高灵敏免疫分析技术，可以实现10sup-22/sup摩尔水平的生物标记物的绝对定量。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0646.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/6db307d0-74a1-4d69-8462-d87e09927ffe.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　中国科学院大连化学物理研究所副研究员 刘显明/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《数字微流控芯片微反应器相关衍生技术的研究》/strong/pp　　在生化反应与检测如免疫样品反应与检测、珍贵样品合成、单细胞研究等具体应用中，存在对微小、微量样品捕捉、富集、纯化等特殊功能性需求。刘显明报告中展示基于数字微流控液滴平台的磁珠分离与清洗、液滴导入体积反馈控制、passive dispensing等功能性单元的研究工作，以上液滴的操作控制过程均在空气相中进行，不依赖于油相环境，生成物更加单纯，易于与检测仪器接驳且便于开展细胞研究等工作。与通道式微流控芯片相比，如果解决通量问题，数字微流控芯片作为微反应器在生化应用方面可能更具吸引力。/pp style="TEXT-ALIGN: center"strongimg title="IMG_0697.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/558f8192-4389-4bd5-a687-5142d65bf74d.jpg"//strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　复旦大学教授 俞燕蕾/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《光致形变液晶高分子及其微流控芯片构筑》/strong/pp　　俞燕蕾报告中展示了其团队对光致形变液晶高分子材料的研究，并且将这新一代的光致形变高分子材料与传统微流控芯片结合，构筑出微流控芯片的核心部件，实现微管执行器到微流控芯片的制造升级以及芯片通道中生物样品输运的精确光控制，并且该方法驱动流体时无需特殊的光学装置和微组装过程可以最大程度简化微流体控制系统。为推动光控微流体技术在生物领域应用奠定了构筑材料和调控机制的重要基础。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_6458.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/3335957a-82ca-4caa-8261-3217d0dab0ec.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　strong　中国科学院过程工程研究所研究员 杜昱光/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《营养代谢器官芯片的研发及其应用》/strong/pp　　器官芯片可以在细胞水平模拟组织微环境并且具有观察方便可实现实时监测，易于连接分析装置，成本低、周期短等优点。使用器官芯片代替部分动物实验进行营养代谢研究成为一种趋势。杜昱光在报告中分享了其团队在器官芯片方面的研究进展，展示了其建立的血管糖萼芯片的生理和高糖损伤模型；研发了一种新型的层叠式大肠器官芯片 搭建了肠-肝-肾的多器官组合芯片模型。并且，其团队分别在模型上进行了实验，取得了非常理想的结果。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_0788.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/69f8a922-29bf-4c4e-b1a2-bc16d29ce9aa.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　南方医科大学第五附属医院检验科主任 尹小毛/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《临床微生物检验：不足与需求》/strong/pp　　尹小毛报告指出二十一世纪以来，尽管临床微生物检验领域有了较大发展，但是面对日益增长的临床诊断需求，临床微生物检验尚存在较多不足之处。表示基于当前临床微生物检验存在的不足，医生和患者未得到满足的需求主要体现在：快速、简便和准确的临床微生物检验标本采集、运送和保存方法 样本检验方法以及相应操作简单、成本低廉和通量较高的全自动仪器 可以及时提供正确有效信息的临床微生物检验报告和实验室对于临床微生物检验方法选择的可靠建议。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="IMG_6902.JPG" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/09854b56-72ca-4150-9be2-9a8d62fc966a.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　strong　四川大学华西第二医院研究员 许文明/strong/pp style="TEXT-ALIGN: center"strong　　作《微流控技术在生殖与围生医学的科研与临床中的应用》/strong/pp　　许文明报告围绕微流控技术的发展如，微流控技术在单个细胞分离、干细胞分离、3D细胞培养、组织芯片模型、精子优选应用等技术上的发展。并重点从生殖领域内的科研与临床需求的角度出发，对微流控技术的发展在上述领域的方向作了详细的梳理。他表示对于微流控芯片技术在生殖与围生医学，药物筛选与毒理测试等多领域的应用需要病人、医生、多学科科研人员的通力合作与交流。/pp　　第五届微流控芯片高端论坛暨产业峰会大会报告，包罗微流控芯片领域研究新进展，新应用，全景展示了我国微流控芯片技术研究水平以及未来发展和产业化方向。希望像林炳承老师期待的那样，越来越多的科研人员可以加入到微流控芯片技术的研究应用的队伍中，这样微流控芯片技术才能更加成熟，最终真正全面造福人类!/pp /p

彭练矛，电子和材料物理学家，目前主要从事碳基电子学领域研究。1982年毕业于北京大学无线电电子学系并获学士学位，1988年于美国亚利桑那州立大学获博士学位，后赴英国牛津大学，1994年底回国。2019年当选为中国科学院院士。现任北京大学电子学院院长、北京碳基集成电路研究院院长。 受访者供图从2000年至今，北京大学电子学院教授彭练矛坚守在国产碳基芯片研究一线。在他看来，目前中国芯片产业链面临着被“卡脖子”的状况，关键因素是中国在芯片技术领域没有核心技术和自主研发能力，从材料、设计到生产制备的全套技术中任何一个环节都没能发挥主导作用。 2022年3月23日，中国科学院院士彭练矛在谈自己的科研经历。从2000年至今，北京大学电子学院教授彭练矛坚守在国产碳基芯片研究一线。在他看来，目前中国芯片产业链面临着被“卡脖子”的状况，关键因素是中国在芯片技术领域没有核心技术和自主研发能力，从材料、设计到生产制备的全套技术中任何一个环节都没能发挥主导作用。而碳基电子将有望打破这种局面，实现由中国主导芯片技术的“换道超车”。20年来，他带领团队研发出了整套碳基芯片技术，首次制备出性能接近理论极限，栅长仅5纳米的碳纳米管晶体管，实现了“从0到1”的突破，为中国芯片突破西方封锁、开启自主创新时代开辟了一条崭新的道路。“启用新材料是解决芯片性能问题的根本出路”作为电子产品的“心脏”，全球每年对芯片的需求已达万亿颗。“大家都希望电子设备的芯片速度更快、续航时间更长。”彭练矛告诉记者，碳基芯片技术的发展对于大众生活有着广泛而深远的影响，5G技术的来临将使城市变成“智慧城市”，健康医疗、可穿戴电子设备、物联网和生物兼容性器件… … 这些都离不开海量的数据运算，需要有强大处理能力的芯片做支撑。在传统工艺下，这些芯片有着统一的核心材料，那就是硅。当前，硅基芯片已经进入5纳米时代，甚至在向2纳米、1纳米探索，这意味着，硅基芯片性能逼近物理极限。步入21世纪以来，寻找能够替代硅的芯片材料，成为热门话题。“当时整个学界都感觉到，硅基微电子实际上在走下坡路。学界会提前考虑，未来取代硅的材料会是什么？”彭练矛表示，传统硅基芯片材料的潜力基本已被挖掘殆尽，无法满足行业未来进一步发展的需要，启用新材料是从根本上解决芯片性能问题的出路。时值上世纪末，纳米科技正在兴起，碳纳米管晶体管引起了不少科学家的关注。碳纳米管是1991年由日本科学家饭岛澄男（S.Iijima）发现的。“碳原子按照六角排布，形成一个单原子层，这就是石墨烯。而一个矩形的石墨烯条带，长边对接卷成一个卷，就变成碳纳米管，直径一般是一纳米左右。碳纳米管具有一些奇特的量子效应，使其电子学性能变得非常好，速度快、功耗低。”彭练矛这样描述这种新材料。饭岛澄男在上世纪70年代初师从考利（J.M.Cowley）进行博士后研究工作，从师门来讲是彭练矛的大师兄，彭练矛就这样认识了碳纳米管。在这之前，彭练矛在电子显微学研究方面已经积累了大量经验。1978年，高考恢复的第二年，年仅16岁的彭练矛走进燕园，成为“文革”后北大无线电电子学系招收的首届学生。在恩师西门纪业教授的带领下，他与电子显微学结下了不解之缘。1982年，彭练矛考取了北大电子物理硕士研究生，1983年，在西门纪业教授的鼓励下，彭练矛前往亚利桑那州立大学美国国家高分辨电子显微学中心攻读博士学位，师从考利（J.M.Cowley）教授。随后，彭练矛又先后前往挪威奥斯陆大学和英国牛津大学继续从事电子衍射相关研究工作，在电子显微学领域崭露头角。1994年，彭练矛回到祖国。2000年，北京大学“组队”，着手研究面向未来的电子学。当时彭练矛还不到40岁，他觉得自己“还有精力再做一件新的事情”。于是彭练矛带领研究团队，从零开始，探究用碳纳米管材料制备集成电路的方法。最初几年是在不断摸索中度过的。他们发现，碳纳米管是做芯片最好的材料，“它的物理性能和化学性能、机械性能都非常适合做电子元器件。虽然没有现成工艺可以遵循，但理论预测碳纳米管芯片性能可以比现在硅基集成电路的综合性能成百上千倍地提高。”在摸索中，彭练矛团队提出了用碳纳米管来做集成电路的完整方案，“碳纳米管拥有完美的结构、超薄的导电通道、极高的载流子迁移率和稳定性。基于碳纳米管的电子技术有望成为后硅时代主流的集成电路技术。”“已研发出目前世界上最好的芯片材料”用碳纳米管制备的碳基芯片的综合性能可以比硅基集成电路提高成百上千倍，这已成学界的共识。但这只是理想状态，如何让它变为现实？对团队来说，这个过程中碰到的大部分问题都是新的，“只能自己一一想办法来解决。”彭练矛坦言。首先是突破材料瓶颈，掌握碳纳米管制备技术。经过十年的技术攻坚，课题组放弃了传统掺杂工艺，研发了一整套高性能碳纳米管晶体管的无掺杂制备方法。碳纳米管材料非常微小，肉眼不可见。彭练矛形容，人的一根头发丝直径差不多是几十微米或几万纳米，而这种材料的直径是头发丝的几万分之一。光学显微镜看不到，只能用电子显微镜来看，同时，还要操纵它，让它按照一定秩序排列。怎么办？还好，彭练矛之前做过大量电子显微镜相关研究，对于观察和操纵“小东西”有一定经验。2017年，团队首次制备出栅长5纳米的碳纳米管晶体管，这一世界上迄今最小的高性能晶体管，在本征性能和功耗综合指标上相较最先进的硅基器件具有约10倍的综合优势，性能接近由量子力学测不准原理决定的理论极限。2018年，团队再次取得重要突破，发展出新原理的超低功耗狄拉克源晶体管，为超低功耗纳米电子学的发展奠定了基础。同年，团队用高性能的晶体管制备出小规模集成电路，最高速度达到5千兆赫兹。2020年，该团队首次制备出达到大规模碳基集成电路所需的高纯、高密碳纳米管阵列材料，并采用这种材料首先实现了性能超越硅基集成电路的碳纳米管集成电路，电路频率超过8千兆赫兹，跻身国际领跑行列。事实证明，团队20年来的坚持是对的。“目前我们基本掌握了碳纳米管集成电路制备技术，能够在实验室把碳纳米管集成电路加工出来，性能是目前为止世界上最好的，电路频率比美国研发的高了几十倍。”今年3月，彭练矛坐在办公室里向记者谈起研究的最新进展，底气十足。在彭练矛看来，碳基芯片无疑将成为支撑基于这些技术运行数字经济的最佳选择。“我们的最终目标是要让碳基芯片在10-15年内成为主流芯片，广泛应用在大型计算机、数据中心、手机等主流电子设备上。”“拥有自主技术才不会被西方卡住”彭练矛告诉记者，目前学校实验室已可以采用碳纳米管材料制备出一些中等规模甚至大规模的集成电路，“做个计算器之类没问题。”“但是，要用它做超大规模集成电路还不行。”彭练矛说，目前研发出的碳基芯片的集成度仍和当前世界上普遍使用的硅基芯片相比还差很远。差在哪？彭练矛解释称，要实现超大规模高性能集成电路，首先就需要在大面积的基底上制备出超高半导体纯度、顺排、高密度和大面积均匀的单壁碳纳米管阵列。此外更困难的就是需要有专用的工业级研发线，而这样一条研发线是北大团队所不具备的。在学校现有的实验条件下，能够制作出的最复杂的碳纳米管芯片的集成度只有几千、最多几十万个晶体管，尺寸还是微米级的；而当下全球最先进的硅基芯片中有五百亿个晶体管，每个晶体管的面积大小只有100纳米左右。“差太远了。”“尖端碳基芯片的专用设计工具我们同样缺乏。”彭练矛认为，目前，基于碳纳米管的无掺杂CMOS技术已经不存在原理上不可克服的障碍，但仅在实验室完成存在性验证和可能性研究和演示，并不意味着碳基芯片技术就可以自行完成技术落地，具备商业竞争力。把学校的技术变成一个可规模生产的工业化技术，中间还要做很多工作。目前，碳基芯片的工程化和产业化还有许多问题亟待解决，还需要很长的时间和大量的投入。“精密生产是很难的。”彭练矛称，虽然我国是制造大国，但离制造强国还有距离。实际情况是，如果要实现碳基集成电路规模扩大，哪怕在实验室里也需要大量资金，更不用说建设工厂、添置先进设备、每一步的精加工。彭练矛指出：“相比之下，我们的投入还是太少。因此，社会各界的支持对于碳基芯片的发展至关重要。”谈及未来，彭练矛表示，在国家重视且科研经费充足的情况下，预计3-5年后碳基技术能够在一些特殊领域得到小规模应用；预计10年之后碳基芯片有望随着产品更迭逐渐成为主流芯片技术。过去几十年，我国在芯片产业发展上还处于相对落后的状态。在“中兴事件”、“华为事件”之后，中国“芯”问题引起重视。“整个硅基芯片的研发上，我们落后很多，硅基芯片在美国已经发展了60多年的时间，我们国家在其中没有重要贡献，材料、设备、计算机软件、制造工艺等都是购买别人的。实际上这不光是‘卡脖子’，而是完完全全受制于人。”在彭练矛看来，目前想在硅基的路上“弯道超车”不太现实，“我们需要换道开车，换到碳基的道路上。这对全球来说都是一条新的道路，目前我们还处于相对领先的位置。”“我们要发展自己的集成电路技术，拥有自主技术才不会被西方卡住。”彭练矛称，我国应抓住历史机遇，在现有优势下扬长避短，从材料开始，全面突破现有的主流半导体技术，研制出中国人完全自主可控的芯片技术，通过发展碳基芯片，实现中国芯的“换道超车”。同时，彭练矛也很清醒：“距离实现在芯片技术上超越欧美还有很长的路要走。”他已做好继续长期奋战的准备。匠心解读如何理解匠心精神？匠心精神如何坚守，如何传承？彭练矛：匠心精神一般指常年专注一件事情，能够把事情做到极致，成为某一专业的专家、冠军。这无疑是需要的，但目前我们所面临的许多问题，特别是芯片问题，光发挥匠心精神是不够的。芯片问题不仅需要相关行业的人努力工作，发挥匠心精神，更需要有前瞻视野的大师来把控和平衡各行业协同进步，不断将全产业链稳步推进。匠 人 心 声在你的生活和工作中，哪些东西是你一直坚守的？彭练矛：将事情做到最好，不分大小，养成一个习惯，以最高标准要求自己。就像学校学生考试一样，拿到90分达到优秀并不难，但坚持要拿100分，始终都要求自己拿出全力去拼100分就不一样。可能需要拿出200%或更多的努力才能多拿3-5分，但坚持下来，必能受益。什么时候是你认为最艰难的时候？能够坚持下去的原因是什么？彭练矛：大概是2017年，开始认识到光在学校做芯片相关的研究已经不够，不足以推动相关领域继续向前走，需要走出学校，争取更多资源，开展碳基电子的工程化和未来的产业化研究。这些需要去接触更大的世界，去求之前不熟悉的人，都是我之前不太擅长且极力避免的，当时觉得非常困难。但想起了一句名言，大意是失败并非末日，失去向前的勇气才是最可怕的。国家需要有自己的芯片技术，现在这个历史机遇出现了，不论多么困难，都得坚持下去。你希望未来还取得怎样的成就，对于未来有怎样的期待？彭练矛：希望最终将我们研发的碳基芯片技术推至主流，大家的生活因我们的努力而变得更美好。你感觉你获得的最大的快乐是什么？彭练矛：没有虚度时光，为国家和人类进步做出了应有的贡献。

p style="text-align: left " strong仪器信息网讯 /strong“微流控芯片高端论坛暨产业峰会”是由我国微流控芯片领域的推动者、中科院大连化物所林炳承老师发起，至今已近举办四届，初衷是主要围绕微流控芯片做技术层面的交流。/pp style="text-align: left " 微流控芯片的概念是上世纪90年代初提出以来，最初是把毛细管电泳的通道刻在一块芯片上，用以实现分离过程。林老师从2001年就开始组件团队，是最早在国内从事微流控芯片研究的课题组。随着流控芯片研究的深入，技术不断发展，影响力逐年扩大，越来越多的科研人员关注该领域。全国各高校及科研单位中微流控芯片研究队伍不断扩大，研究成果突出。又因其由于它具有成本低、高通量、分析过程自动化、分析速度快、试剂消耗少、易于集成化等优点，目前已经成为分析学科领域最活跃的发展前沿。微流控芯片发展成为一个可以将不同的操作单元集成在一块片子上，即集样品前处理、混合、反应、分离、检测为一体的平台，可以有助于未来分析仪器向微型化、集成化发展。其应用领域也非常广泛，目前越来越多的资本关注该技术。/pp style="text-align: left " 经过专家们商定，今年的论坛，由中国生物检测监测产业技术创新战略联盟与中科院大连化学物理研究所主办，中科院过程工程研究所与北京百康芯生物科技有限公司承办。仪器信息网，作为科学仪器行业的领先平台，有幸成为论坛的协办单位，希望起到推动传统经典分析仪器领域与生物检测领域合作交流并实现技术与市场需求及时衔接的作用。此次论坛与以前的论坛不同的是，引入了“技术交流与产业融合”的理念，把会议打造成微流控芯片行业盛会，构建一个技术、产业与资本的一个融和交流平台。期待技术、产业与资本三方面从各自不同的角度针对微流控芯片技术产业发展进行一个思维碰撞交锋，增进沟通，增强理解，从而更好的推动产业发展。并为进一步推进我国微流控芯片在临床医学、生命科学等领域研究与应用的发展发挥作用。/pp style="text-align: left "strong附：大会主席林秉承博士简介/strong/pp style="text-align: left "博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员，大连理工大学教授，英国皇家化学会会士。1980-1990年代从事毛细管电泳等分离分析研究, 1990年代后期至今致力于微流控芯片及其应用研究。1992年到2007年，先后主持国家自然科学基金11项，其中重点项目3项 已发表学术论文350余篇 出版中文著作7部，英文著作、年刊和专辑6部(期)；持有微流控芯片等领域专利70余项；培养博士、硕士研究生，博士后研究人员约70名，全国优秀博士学位论文指导教师（2001）；国务院特殊津贴专家；先后获辽宁省自然科学一等奖（2002），辽宁省科技进步一等奖（2007）和国家科技进步二等奖（2010）。1986-2016年曾先后受聘为加拿大British Columbia 大学(UBC) 等六所海外大学客座教授或访问教授，曾为德国洪堡基金(AvH)学者，日本学术振兴会(JSPS) 学者，Electrophoresis 杂志副主编, Lab on a Chip杂志第四届编委，现为亚太微分离分析系列学术会议（APCE）学术指导委员会主席。/pp相关新闻：a title="" style="text-decoration: underline background-color: rgb(146, 205, 220) " href="http://www.instrument.com.cn/news/20171201/234852.shtml" target="_self"span style="background-color: rgb(146, 205, 220) "第五届微流控芯片高端论坛暨产业峰会(第二轮通知)/span/a/pp /p