组合式轴系结构设计试验箱

p　　在物理与材料研究领域中，众多问题的解决受限于样品质量、尺寸、探测极限等因素制约而搁置，而这些问题是可以通过电子显微学方法来实现突破。近年发展起来的球差矫正等先进电子显微学方法，为在纳米乃至原子尺度对众多物理量及其耦合关系的测量与表征提供了可能，也为实现性能调控的纳米尺度结构设计提供了依据。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/a8bbe64e-d38a-46f2-b984-3ba9190a2d19.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" width="450" height="325" border="0" vspace="0" style="width: 450px height: 325px "//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "田鹤老师科研工作照/span/pp　　众所周知，大多数材料在温度变化时呈现热胀冷缩的性质，而有一类特殊的材料因其在温度变化时体积基本保持不变，被称为零膨胀材料。一直以来，零膨胀材料因其在高精度仪器、极端条件元器件等方面极具应用价值而备受关注。然而，目前发现的零膨胀材料仍非常稀少，设计制备宽服役温度范围、低膨胀系数的零膨胀材料是该领域的核心目标。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/84763b66-77b5-492c-be61-1be8b29b18d9.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg" width="600" height="281" border="0" vspace="0" style="width: 600px height: 281px "//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "研究图a/span/pp　　针对这一问题，张泽院士带领下的田鹤团队进行了系统的原位实验及微结构研究，表明铁电材料中，封闭介孔内存在着正负铁电极化表面，这些表面分别由氧离子、氧空位的聚集而被屏蔽。这一特殊的自发铁电极化屏蔽机制使得介孔微区附近的铁电性消失，从而显示出正膨胀性能。这一特性与钛酸铅本征的负膨胀性质相协同，从而使单晶介孔钛酸铅纤维表现出零膨胀的特性。成功将大量纳米尺度的封闭介孔引入到单晶钙钛矿钛酸铅中，这有效地调制了热膨胀性能，其晶胞体积在极宽的温度范围内基本保持不变。这一研究揭示了铁电体内部表面微结构的构建及其铁电极化屏蔽机制对材料热膨胀性能起到了显著调控作用，为设计、制备性能优异的新一类单相零膨胀材料提供了新思路。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/45816567-b796-4776-9c9f-f02335703bfd.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg" width="600" height="455" border="0" vspace="0" style="width: 600px height: 455px "//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "研究图b/span/pp　　另一方面，由于尺寸、表面和界面效应以及量子效应等因素，材料中的有序结构，如铁磁有序、铁电有序等，通常在极限尺寸下被显著抑制。由于长程有序的尺寸限制，到目前为止，在室温下实现具有垂直于表面极化的原子厚度铁电薄膜仍然是一个艰巨的挑战，严重制约了高密度非易失性存储器件的发展与小型化。针对这一问题，我们团队利用球差矫正电子显微镜，在一个单位晶胞厚的BiFeO3薄膜中直接观察到了面外的强自发极化，并且实现了高达370% 的隧道电流变效应。这一发现证实了BiFeO3薄膜中的铁电临界厚度可以通过结构设计以实现突破，这对于高密度数据存储显示出巨大的应用前景，将为铁电基器件的小型化突破开辟可能性。/pp　　借助先进电子显微学方法，在纳米乃至原子尺度对众多物理量及其耦合关系进行研究的能力，可以为探索材料性能与微结构关系提供依据，为设计、优化功能性材料特性，实现纳米尺度结构设计调控宏观性能提供新的途径。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/59832007-ec42-4212-85c3-242933457bcf.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg" width="600" height="275" border="0" vspace="0" style="width: 600px height: 275px "//pp　　在此工作基础上，田鹤负责的“实现性能调控的纳米尺度结构设计”成功入围浙江大学“2018年度十大学术进展评选”活动。以下为该项目具体情况：/pp　　strong项目名称/strong：实现性能调控的纳米尺度结构设计/pp　　strong申报单位/strong：材料科学与工程学院/pp　　strong负责人/strong：田鹤/pp　　strong项目简介/strong/pp　　在过渡族金属氧化物这类强关联电子体系中，电子表现出的不仅是电荷，还有自旋、轨道这些复杂的属性，相互耦合诞生了如高温超导、庞磁电阻、多铁性等诸多具有重要应用前景的特性。但对电荷、轨道、自旋间的耦合关系，及其有序性与晶格的耦合、相互作用理解的依然不足，制约了对此类功能性材料性能有效调控的探索。/pp　　项目的主要特色是摆脱性能测试宏观、平均的限制，在纳米乃至原子尺度通过对各物理量间耦合关系的研究，直接构建微观结构对宏观性能的影响。通过纳米尺度结构设计，探索调控宏观性能的途径，为设计新型的功能性材料与器件提供了新的机遇。证实了针对性纳米尺度结构设计，对宏观性能的有效调控。成功研制了一种具有宽温度服役范围(低温、室温与高温区)的单相零膨胀系数材料，为航天、航空等领域，精密载荷关键部件的高精度、高稳定性需求提供了新的解决方案 在常温下实现了具有原子级别厚度，面外铁电极化的高密度纳米器件，打破了铁电薄膜临界厚度的认知。/pp　　strong项目团队/strong/pp　　张泽院士领导的田鹤团队利用自主发展的电子显微学方法，在纳米乃至原子尺度对各物理量间耦合关系开展研究，有针对性的探知耦合本质与性能的依存关系，并探索性能调控的途径。揭示了在铁电材料内部，引入纳米尺度极化表面，对单相铁电材料宏观热膨胀行为调控的物理机制。与浙江大学韩高荣、任召辉团队合作，设计并制备出一种PbTiO3单相铁电介孔零膨胀系数材料 创新提出了一种调制铁电材料热膨胀系数的新途径，为设计、制备性能优异的单相零膨胀材料提供了新思路。(Nature Communications, 9 (2018) 1638 )进而，发现了晶格调控可突破极限尺寸对铁电极化的抑制作用。与新加坡国立大学陈景生团队合作，实现了四方相BiFeO3薄膜在室温二维极限尺度下的铁电序 证实了极限尺度下(一个单胞厚)的BiFeO3薄膜，所具有的超强铁电性与自发的面外极化 揭示了铁电极化产生、稳定和转化的物理机制 奠定了其作为高密度非易失性存储器的科学基础。(Nature communications 9 (2018) 3319)/p

对现代显微镜而言，基本功能可以拆解成三块：光学成像、图像采集、图像处理与分享。所谓光学成像，即尽量还原镜下样品的形态，色彩等信息；图像采集即将镜下观察结果转换为照片或视频；图像处理与分享，即对样品进行标注，测量并分享。现代显微镜生产商根据以上三功能，进行产品设计与研发：各厂商针对三功能进行再次拆解，开发部件：根据观察样本和应用方向的不同，各厂商开发了针对性的部件来满足用户要求，不同样本需要各个部件完美配合才能得到好的成像效果，以常见的免疫荧光观察为例，一套专业免疫荧光显微镜的构成，为荧光光源+萤石物镜+荧光激发块+高速高灵敏相机+荧光分析处理工作站，部件种类繁多，配置复杂，如果用户对显微镜不够了解，很容易配错。当前显微镜观察方式基本分为7种，各厂商针对性开发了不同部件，并且不约而同采用了模块化，积木式设计。模块化设计顾名思义，用户可以通过更换不同部件，来得到不同的功能，积木式设计则是为模块化设计提供一个基本光学显微底座，通过外接方式来实现功能扩展。如上图，积木式显微镜结构设计带来的好处是显而易见的。它可以用一个基本框架，实现尽可能多的功能，但是凡事都有两面性，积木式设计也有如下几个问题：1. 系统复杂，不易学习掌握 。2. 外置部件设计使系统庞大，接线多，占地空间大 。3. 搬运困难，需要专业人员拆卸装箱后才能搬运，搬运后还需要专业人员再次安装调试。我们可以参考一下，照相工具的演化如图：我们常用的照相工具，这些年来经历了三步演化，专业单反-微单-智能手机。对显微镜的未来而言，积木式设计肯定不会消亡，它服务于专精市场，同时集成式设计会是显微镜未来的一个主要方向，通过集成式设计，突出常用功能，简化机械与人机界面，实时数据分享，让显微镜变得易学好用，无缝实时传输图像。一体化极简设计：高清成像：实时图像分享：我们相信，集成化，极简化，网络化是显微镜的未来方向与目标。Echo Revolution全自动荧光显微镜Echo Revolution全自动荧光显微镜，将XYZ三轴全部实现电动化，从而实现自动完成多图拼接的大视野高分辨率成像，而电动化的Z轴可以帮助用户实现自动聚焦、自动定焦和Z-Stacking多层扫描大景深成像。Echo Revolution全自动荧光显微镜还添加了延时摄影功能，可以帮助用户实现长时间观察和时间回溯，使用户可以进行更全面的观察实验。▲ Echo Revolution全自动荧光显微镜｜申请试用｜我们的仪器可以申请试用哦！扫描下方二维码关注“深蓝云生物科技”公众号，点击“云活动”→“试用中心”即可。

今年1月，闫小君、郭晏海研制的组合式生物芯片技术，以高通量、规模化、可标准化生产和可控制质量等突出优点，荣获国家知识产权局和世界知识产权组织颁发的中国专利奖金奖。　　生物芯片技术是伴随着人类基因组计划而衍生的一项重大高新技术。第四军医大学全军基因诊断技术研究所1995年10月开始生物芯片的研制与开发，1999年4月研制成功我国第一块医用蛋白质芯片。组合式生物芯片是他们近年来在医学生物芯片领域的又一技术创新。　　组合式生物芯片是通过打点方式在小芯片的表面固定一种或多种检测分子，再根据需要，将多种小芯片组合在框架内，构成一张芯片成品。　　全军基因诊断技术研究所主要从事基因诊断与基因分析技术的研究和推广，早在1996就开展了HP抗体检测生物芯片的探索性研究，是我国最早从事生物芯片研究的单位之一，现拥有多项芯片制备和应用技术专利。他们研发的蛋白芯片诊断试剂盒有三个品种已获得国家诊断试剂新药证书，而且配套研发的生物芯片阅读仪获得国家医疗器械生产注册证书。　　阎小君教授为第四军医大学全军基因诊断技术研究所所长，博士研究生导师，多年来一直致力于将分子生物学技术与临床医学相结合的应用型研究工作，在基因诊断技术系列方法建立和系列产品研发方面作出了突出成就。郭晏海副教授主要从事基因诊断技术研究，在基因诊断试剂和配套检测仪器的研究开发方面成绩突出。