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  • 南通智能感知院:高精密凸面闪耀光栅、高光谱等多项成果凸显 市场可期
    在满足目前各种应用需求的前提下,光谱分析仪器和方法也在不断的创新发展中,不论是分子光谱还是原子光谱都涌现了一系列创新的成果,特别是拉曼光谱、近红外光谱、激光诱导击穿光谱、太赫兹、超快光谱、荧光相关光谱、高光谱等相关技术彰显了极具诱惑的市场活力,引领着行业发展的方向。第十二届光谱网络会议(iCS 2023)中,近50位专家报告充分彰显了光谱创新潜力,纷纷展示了一系列的创新成果:从仪器整机到关键部件;从系统集成到方法开发;从大型科研仪器,到用于现场的便携、手持设备;从实验室检测设备,到过程分析技术……为了更好的展示这些创新成果,同时也进一步加深专家、用户、厂商之间的合作交流,会议主办方特别策划《光谱创新成果“闪耀”iCS2023》网络专题成果展,集中展示本次光谱会凸显的创新成果,包括但不限于仪器、部件、技术、方法、应用等。南通智能感知研究院(简称“感知院”)坐落于风景秀美的紫琅湖畔,依托星载高光谱团队,结合南通创新人才培养、高科技产业转型升级的需要,于2019年11月1日揭牌成立,设置有数十个专业实验室,拥有5位院士和多位国家级专家组成的人才队伍,以光机电核心元部件、规模化光电探测系统、集群化商业卫星为主要发展方向,推动南通光电及航天产业发展。感知院充分发挥专家团队多年在红外、高光谱等成像探测感知领域的技术优势和航空航天有效载荷方面雄厚的研发积累,在南通建立高光谱遥感产业发展基地。在光机电核心组部件、规模化光电仪器研发和集群化商业卫星领域,补齐南通航天全产业链中的“载荷、数据”两个重要环节,促进航天遥感产业中光谱类载荷及数据的规模化制造与获取。聚焦“智能感知”领域技术研发、人才培养及产业转化,探索科研体制机制创新,提供感知探测及其配套技术、材料、部件、应用数据、软件与设备的研发等相关服务,推动光电感知和遥感技术的产业转化,进行相关学科研究生培养、继续教育与学术交流,支撑国家航天产业和空天信息技术规模化发展。以光栅微纳部件、精密光机、数字化光电仪器制造、天空地一体化即时探测、遥感大数据处理应用等核心部件和技术的研发为主,集聚多方资源,构建核心软硬件、数据获取、信息处理、信息应用全链路光电仪器研发、数据收集中心和智能遥感云服务平台,形成面向终端客户不同层级的“共建、共享、共用”智能遥感产业体系。以智能化微光/红外感知组件、微小型制冷机、精密测角装置等核心部件的研发为基础,发挥红外探测技术优势,研制高性能可迭代的“云台+嵌入式+红外/微光仪器+自动处理提取+远程传输操控”系列高端产品。应用于边防管控、城市监控、森林火灾监控、夜间生态监测、油气泄漏监控、智能预警探测等领域,开拓智能安防市场,构建面向系统应用的智能安防产业体系。一、成果简介成果一:高精密凸面闪耀光栅成像光谱仪将成像技术和光谱技术结合在一起,可同时获取目标物体的空间信息和光谱信息,具有高分辨率、测量范围广等优点,被广泛的应用于地质观测、矿物识别、水体水质监测、土壤土质监测、农作物长势与病虫害监测、碳排放监测、植被覆盖、环境污染监测、灾害应急监测等行业领域。分光系统是成像光谱仪的关键部件,直接决定了光谱仪的结构与性能。成像光谱仪的光谱分辨率越高,对地物的分辨能力就越强;当光谱分辨率需要细分到“纳米”量级时,基于多刻槽衍射效应的凸面光栅分光的难度急剧增大,然而高性能凸面光栅的制备技术受制于国外,严重制约我国自主星载高光谱相机的发展。为解决该技术瓶颈,感知院项目团队开展了:电子束抗蚀剂涂布、槽形角度变化及低深宽比槽形控制技术、高精度光栅槽形不同介质转移技术、均匀性金属反射膜镀膜技术、高精度检测等核心技术研究攻关,填补了电子束凸面光栅国内技术空白,与同类型的进口光栅比较,性能达到了国内领先、国际先进水平,面型加工精度及部分波段衍射效率等指标优于进口光栅,实现了可见光/红外宽谱段高精密凸面光栅制备核心技术的自主掌握。目前已经制备了一系列凸面/凹面光栅,已经应用到星载、机载、手持设备上。成果二:轻小型制冷机在红外光电载荷中,核心红外探测器件及光学系统需要工作于低温环境下,需要针对整个仪器及其关键部件进行科学的热规划、热设计和热实施,提升仪器性能,保障仪器可靠工作。因此,低温制冷机、高效传热元件及以此为基础的载荷仪器热管理系统是当代先进红外仪器载荷应用的核心支撑技术。特别是随着商业航天的蓬勃发展,卫星载荷趋于小型化、模块化、标准化,要求服务于商业小卫星的红外光电系统朝着低成本、紧凑化方向发展,亟需低温制冷机向着小型化、规模化、通用化方向予以发展。同时,低温集成技术是降低红外光学系统背景噪声、提高探测灵敏度的重要保障;也是红外探测仪器核心竞争力之一。感知院在产业化需求的牵引及其技术孵化下,突破了轻小型制冷机核心关键技术,形成制冷机数字化设计仿真分析平台,实现轻小型、超低温制冷机样机及制造工艺规范。开发了轻小型线性斯特林制冷机产品,性能指标达到国际先进水平;具备全周期免维护的超高可靠性,冷指接口标准化设计、集成式耦合结构,通用性强,热流密度高、温差小、能耗极低,适应性好等优点。目前已逐步实现产品规模化生产,处于行业领先水平,能有效支撑红外光电载荷产业化发展!成果三:光电芯片模组红外探测器和光学镜头组成的红外光电探测系统可以突破人类视觉局限,能在完全黑暗、烟雾、粉尘等环境下观测物体,实现全天候、全天时工作,广泛应用在军事和民用的诸多领域。探测器模组是高端红外光电探测系统的核心部件之一,直接决定了探测系统的结构和性能。相较于非制冷型探测器模组,制冷型探测器模组在探测物体信号时具有灵敏度更高、精度更高、误差更小、检测温度范围更广的优势。近几年我国的红外产品市场发展很快,但由于核心器件(如制冷型探测器)一定程度上依靠进口,价格、质量和维护等因素严重地制约了国内红外产业的发展和市场的广泛推广,远不能适应国内日益增长的市场需求。感知院基于上海技物所成熟的红外技术,以院内的VOC气体检测、中海油等项目所需的高性能制冷型长波红外机芯为设计输入,开展长波红外探测器组件项目的研发,旨在打破国外对红外技术垄断局面,解决国外进口限制、价格高昂、供货周期无法保证等问题,突破关键核心技术,实现高性能制冷型红外机芯国产自主和批量化生产。成果四:遥感大数据处理随着遥感数据在空间、时间、光谱和辐射等维度的分辨率越来越高,数据类型越来越丰富,海量数据呈井喷式爆发增长。另一方面,虽然全球尺度的遥感大数据设施蓬勃兴起,但是面向区域发展的区域高分辨遥感大数据设施和服务体系较为缺乏,严重制约遥感信息与社会经济数据的综合利用程度,导致相关产业链不够完善,不能满足行业发展的需求。当前遥感大数据发展主要存在以下两个方面的制约,一是遥感大数据设施的缺位,二是遥感数据吞吐速度、处理能力、算法效率与精度稳定性等瓶颈问题。这两方面均为当今区域遥感大数据建设中亟需解决的技术难题。感知院遥感大数据处理系统对遥感数据进行横向光谱偏差处理,盲元判别与修复、Etalon效应测试与处理、非均匀性校正和低信噪比波段的降噪处理,利用大气校正辐射计定标及数据处理联合应用技术对日数据预处理、对地数据预处理、大气参数反演,遥感应用复查等等一系列处理流程,生产出横向光谱偏差、盲元修复率、相对辐射校正精度的数据产品。目前已研制出相对辐射校正、盲元判别和修复、光谱横向偏差校正等核心算法一套;研制出GF-5星高光谱数据从L0到L1级产品生产软件一套;成果五:高端光电探测系统现有的自主国产高端仪器无法实现行业对高精度定量化遥感的需求,目前民用高光谱设备或核心部组件绝大多数都是进口产品,全面自主可控的高端仪器研发和需求是当下行业相关单位急迫需要解决的问题。感知院研制出的高精度、高性能、轻小型机载轻型高光谱相机,可模块化组装,适用于低空/高空,轻型/大型飞机高光谱遥感作业,可选择机上定标装置、惯导、嵌入式数采终端,并具有良好的温适性;研制出的多功能地物快筛扫描仪,采用高精密凸面闪耀光栅、光谱纯度高、畸变小、信噪比高、光源稳定无杂光干扰、分辨率高、数据精准;协同启东光电遥感中心自主研发出高精准、高性能、定标、反演、照明、测距一体专业级全反射波段手持式光谱仪,内置激光测距模块,实时显示被测物体观测范围,具备快速自定标及反演、终端互联远程支撑、超长待机功能;研制出多模态、大动态微光红外监测相机,可应用于边防哨所、口岸海岸、各种重要区域。二、产业化探索经过三年多的发展,感知院已在高精密光栅、红外探测器、轻小型成像光谱仪、微小型低温制冷机、微光夜视红外系统、遥感大数据等核心组部件仪器与遥感数据处理方面,形成了系列产品。1.高精密闪耀光栅产品方面,具备球面闪耀光栅产品自主研发能力,突破国外进口元器件的“卡脖子”技术,掌握自主的核心工艺控制方法。目前承担众多国家项目及课题,包括:国家重点研发计划凸面光栅课题、静止轨道全谱段卫星凸面光栅研制、产业化凹面光栅项目、核工业研究院凸面光栅项目、环保部生态环境检测凸面光栅项目。所研制光栅涉及可见、近红外、短/中/长波红外、甚长波红外,刻线密度覆盖十几线至一千多线。在中科院上海技术物理研究所以及相关航天工程单位牵引下,持续开展高精密光栅的国产化、低成本化制备技术研究和星载凸面光栅产品研制,预计未来三年产品销售额可达到1.2亿元至1.8亿元。2.微小型制冷机方面,形成不同应用场景下微型斯特林制冷机系列产品(例如:WS50090微型斯特林制冷机、WS100080微型斯特林制冷机等产品),突破了轻小型制冷机关键研制技术,形成了微小型制冷机规模化研制能力。未来3-5年,预计市场销售可达到8000万元—1.2亿元。在已有的企事业单位合作基础上,开展相关规模化、低成本化制造技术研究,在不断扩大红外探测微型制冷机市场需求的同时,将先进仪器热管理技术逐步推广到医疗低温冷箱领域,以及大数据中心散热节能减排领域,为碳中和碳达峰、绿色低碳数字经济提供技术支撑。至2025年,完成研制轻小型斯特林制冷机产品化定型、工艺体系建立,市场销售额不少于3000万元/年;至2030年,打通制冷机上下游产业应用,实现商业化推广,形成轻小型制冷机组件、热管、散热模组等产品的规模化生产,市场销售额不少于1.5亿元/年。3.光谱仪产品方面,感知院先后与国家、省、地方等40多家单位形成了广泛的技术研发和市场合作关系,如生态环境部卫星环境应用中心、上海航天电子技术研究所、核工业北京地质研究院等。目前已达到覆盖太阳辐射波段(可见、近红外、短波)的高光谱相机及软件算法的自主研发能力。未来3-5年,结合重点示范区域高光谱探测仪系统的需求,逐步扩大应用场景,拓展和实现后期全国范围内600-1000个典型区域的实地应用,相关产品的产能提升到400-500套/年的规模化生产,年销售额达1.2-1.5亿元以上,从行业应用产品转向民用高光谱产品,实现产品的规模化、批量化生产,向年销售3-4亿元迈进。4.商业遥感卫星方面,积极推动航天遥感商业卫星的整体规划和研制工作,协同江苏高分产业联盟和相关单位,积极争取实现1-2颗遥感商业卫星的研制及发射工作,通过有效获取和分析数据,重点服务江苏省和南通遥感应用及大数据等相关领域和单位,逐渐推行航天遥感商业产业链在南通当地的宏观/微观形式集聚。未来,感知院将持续推进批量化和低成本化,持续开展相关技术创新,持续扩大光电遥感仪器产能,持续拓展核心技术服务领域,实现从政府行业部门牵引式应用扩大到民品市场普适性应用,争取实现产品销售和市场达到4亿。商业遥感卫星方面,持续推进和实现星空地一体化、遥感大数据的全面服务和应用,并以行业应用为基石,实现百余颗航天遥感商业卫星的研制和发射,满足天级重访周期的全方位遥感数据覆盖,打造遥感大数据服务云平台,凝聚国内乃至国际遥感相关领域专家和团队,有效推动和实现航天遥感产业集聚,全面实现全国各省市、核心国企(例如北大荒集团、银河航天)、政府资本、民营资本等不同领域的联盟合作和分工协作,助力和推动航天遥感大产业的落地,切实提升南通百亿级光电产业集群的影响力和社会效益,争取实现产品业务体量15-30亿元。三、未来研究计划最看好的光谱技术是高光谱成像技术。高光谱成像就是收集并识别物质光谱指纹的技术,是以精细的光谱分辨率表征物质不同光谱吸收或发射特征的重要探测手段,是人类实现从“看到”到“识别”物质的得力“探针”。这些“探针”对不同光线波长的感知程度可细微到“纳米”级,能够帮助人类从一公里外看到米粒大小物体上的300多种颜色,而人眼能看到的颜色一般只有7种。与可见光相比,高光谱技术增大了波段幅宽的同时,减小了光谱弯曲畸变、提升了探测灵敏度,已经在水体水质监测、大气排放、探物找矿等领域实现了精细化分辨和大覆盖范围的业务化实用化的应用。未来感知院重点主攻方向如下:1.微纳光栅领域,未来三年内,计划将凸面光栅应用由太阳反射波段扩展至地球辐射波段,即拓展至紫外和甚长波红外波段;同时突破人工智能AR设备的核心元件“波导光栅”的研制工艺,缩短波导光栅元件的定制周期,完成小型AR样机的研制,实现AR设备数字化生产。2.制冷机领域,未来三年内,建立制冷机设计多物理场耦合的联合仿真模型,进一步改进微型杜瓦封装技术,建设低成本、批量化制冷机中试工艺线;至2025年持续进行技术突破,完成研制轻小型斯特林制冷机产品化定型、批量生产。在上述基础上,引入3D增材制造等新型工艺技术,建立通用标准件库、在线质量监测、柔性自动化装配等批量化制造工艺规范,实现低成本轻小型制冷机研制生产线,进一步实现产业化,形成轻小型制冷机组件产品规模化生产。3.探测器领域,将成熟的星载探测器技术进一步向民用化、市场化、规模化转化,突破探测器驱动及信息获取电路模块化设计关键技术;开发高性能、低功耗、低噪声、大动态范围、轻小型探测器模组,形成特有的多功能、多系列“拳头”产品,进一步降低制造成本,形成批量化生产能力。4.遥感数据处理领域,在现有基础上,搭建由高性能服务器和高容量存储设备组成的基础设施,系统数据运算能力每秒可达到1560万亿次,数据存储能力达到PB级。开展天空地一体化遥感大数据处理算法和应用软件的研发,攻克多源数据高精度配准难题,攻克遥感大数据高效训练与算法提升关键技术。在未来5年内形成面向行业大众的遥感云服务平台,形成多个行业的业务化应用示范。5.高端光电探测系统领域,在已开发出的光电探测系统基础上,采用“销售一代,预研一代”的推广模式,专注于自主迭代升级的技术研究,开展多模态一体化技术、多模信息融合、大动态范围自适应以及模块化设计的研究,建立系统全链路数字化孪生模型,为已有的用户提供各类增值迭代服务,不断拓展潜在应用领域。四、合作需求希望与多方合作:1.光谱仪的各组部件供应商(包括元器件、机械加工件、镜头、整机组装定标调试等厂商);2.遥感数据应用团队(农业土壤有机质氮磷钾、杂草、水质检测)联合开发面向农业、水质监测、环保方向的应用示范平台;3.面向土壤应用、水质检测、环保检测等研发团队开展高光谱设备的租赁合作;4.创投类和科技创新类基金的支持。(联系人:李先生 17712225916)附:专家简介和团队介绍经过三年多的发展,形成了院士领衔指导发展。形成多位院士(业内具有崇高的威望和影响力的匡定波、童庆禧、薛永祺、沈学础、褚君浩等院士)和顶尖专家领衔的高层次、高水平专业人才团队。专业覆盖遥感技术、光电仪器、微纳光学、微电子、电子信息、机械结构、制冷工程,计算机和数据处理等与光电遥感技术及应用相关的学科领域。专家团队具有多年丰富的机载/星载多光谱、高光谱及红外相机的研制经验,在国际上率先解决了星载高光谱成像载荷难以同时兼顾宽谱、宽幅、高光谱分辨率和高探测灵敏度的技术难题,打破国外在核心关键技术上的长期封锁,性能指标国际领先,成果已广泛应用于国家相关行业部门、科研院所和骨干企业,以及国外相关知名机构。匡定波:南通智能感知研究院特别顾问。中国科学院院士,红外及遥感专家,1991年当选中国科学院学部委员(院士)。现任中国科学院上海技术物理研究所研究员,博士生导师。是我国红外与遥感技术的领路人,他的学术思想和科学成就开创了中国红外应用及遥感技术领域的新纪元。童庆禧:南通智能感知研究院特别顾问。中国科学院院士、联合国科学院院士、国际欧亚科学院院士,遥感技术与应用专家,1997年当选为中国科学院院士。我国遥感技术应用领域的最早开拓者之一。长期致力于气候学、太阳辐射和地物遥感波谱特征研究。薛永祺:南通智能感知研究院技术发展委员会主任。中国科学院院士,红外和遥感技术专家,1999年当选为中国科学院院士。现任中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师,中科院空间主动光电技术重点实验室学术委员会主任。长期致力于多光谱和成像光谱技术研究,为中国建立机载实用遥感系统提供了多种先进的遥感手段,并推动了中国遥感技术的应用。先后研制成功多光谱扫描仪、成像光谱仪、超光谱成像仪。沈学础:南通智能感知研究院学术发展委员会主任。中国科学院院士,物理学家,1995年当选为中国科学院院士。现任上海技术物理研究所研究员,博士生导师,复旦大学教授,上海大学理学院名誉院长,国际巴登奖评定委员会委员和多个国际杂志编委。主要从事固体光谱和固体光谱实验方法等方面的科学研究。褚君浩:南通智能感知研究院产业发展委员会主任。中国科学院院士,半导体物理和器件专家,2005年当选为中国科学院院士。现任中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师,SCI期刊《红外与毫米波学报》主编,复旦大学光电研究院院长和上海虹口区科协主席等职。长期从事红外光电子材料和器件的研究,开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞(HgCdTe)和铁电薄膜的材料物理和器件研究。刘银年:南通智能感知研究院院长/首席科学家。中国科学院上海技术物理研究所研究员,博士生导师,所学术委员会副主任;中国遥感应用协会高光谱遥感技术与应用专业委员会主任;上海市十大科技英才,全国优秀科技工作者,国家级人才计划入选者;是我国星载高光谱遥感载荷的主要开拓者,先后主持了国家级重大项目10余项,是多个国家级项目的首席科学家、首席专家。带领团队率先突破了国际上光谱成像难以同时兼顾宽谱、宽幅、高光谱分辨率和高探测灵敏度的技术瓶颈,建立了星载光谱成像载荷技术研发体系,研制出国际上首台星载宽谱宽幅高光谱相机,实现了国际上4颗高光谱卫星在轨组网观测,技术水平大幅领先国际在轨和在研的同类载荷,推动了水体土壤微克量级大范围探测、数百万平方公里以上矿物填图、复杂地物精细识别、甲烷点源排放精准监测等一系列重大应用难题的突破。相关研究成果发表于《IEEE GRSM》和《Science Advances》等国际顶级期刊。孙德新:南通智能感知研究院执行院长/首席专家。中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师,中国遥感应用协会高光谱遥感技术与应用专业委员会秘书长。长期致力于红外高光谱光电遥感技术的研究,在空间信息获取与处理技术、成像技术、光电信息处理等方面具有深厚的理论功底和丰富的实践经验。先后负责或参与完成了红外及高光谱载荷研制相关国家重大科研项目及型号任务十余项。环境减灾二号A/B卫星主任设计师,国家重点研发计划“静止轨道全谱段高光谱探测技术”项目负责人。陈效双:南通智能感知研究院学术发展委员会副主任兼秘书长/微纳光电子首席科学家。中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师,红外物理国家重点实验室主任。研究领域为红外光学,微纳光子学,人工量子结构和量子操控,光电子材料与器件。先后承担国家重点研发计划量子调控与量子信息重点专项项目,国家自然科学基金重大研究计划重点项目,国家自然科学基金重大项目和重点项目,中国科学院创新工程项目,上海市科学技术委员会基础重大和重点项目等国家和省部级科研项目10余项。吴亦农:南通智能感知研究院空间制冷技术首席专家。中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师。长期致力于空间低温制冷机研发、制造和应用,以及制冷装置可靠性和长寿命技术、空间载荷低温系统集成和热管理技术等研究。负责并完成四十余项航天预研及工程型号任务,以及国家重大专项中的制冷器研制及载荷热管理技术服务项目。陈永平:南通智能感知研究院微电子技术首席专家。中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师。长期致力于硅基光电器件的研究,在CMOS图像传感器、PN/APD光电传感器、CMOS与红外MEMS集成器件等方面具有深厚的理论功底和丰富的实践经验。先后主持完成航天遥感用系列化硅基光电传感器研制、硅基光电子前沿研究、红外MEMS关键技术研发等十余项国家级重点项目。现为国家重点研发计划“超大规模红外MEMS组件”项目负责人、首席科学家。尹忠海:南通智能感知研究院人工智能首席专家。高光谱遥感与应用技术专业委员会委员。长期致力于遥感影像、自组织网络及人工智能方面的研究工作,主持或参与项目近20项。曾任卫星地面分发系统数字指纹追踪子系统的主任设计师,建立了遥感影像数据分发的追踪机制;主持了国家重点型号项目数据链分系统的总体设计工作,形成跨代新体制下的网络架构,设计了高效分簇管控机制和传输协议并予以实现;为国家973项目课题负责人、总师组主要成员,面向事件驱动的“激励与响应”机理,提出了用于复杂事件处理的事件代数系统,相关成果应用于不同场景集群系统的智能涌现和逻辑控制建模。此外,感知院已形成高层次人才占比达80%的研发团队。其中,全职人员53人,外部专家34人。
  • 鲁汶仪器“一种晶圆外延片表面的晶格缺陷修复方法”专利公布
    天眼查显示,江苏鲁汶仪器股份有限公司“一种晶圆外延片表面的晶格缺陷修复方法”专利公布,申请公布日为2024年6月28日,申请公布号为CN118263091A。背景技术氮化镓基半导体材料具有带隙宽,发光效率高,耐高温以及化学性质稳定等优点,已广泛应用于固态照明、全色彩显示、激光打印等领域。氮化镓薄膜通常生长在异质衬底上,衬底和外延薄膜之间存在较大的晶格失配与热失配,一方面会导致压电极化效应,降低量子阱的发光效率;另一方面使得薄膜在沉积过程中一直受到应力的作用,导致外延片发生弯曲,翘曲甚至龟裂。在u-氮化镓生长时,由于衬底与外延薄膜之间较大的晶格失配,使得外延片受到应力的作用,产生“凹面”变形;又因为热失配的影响,使得在生长温度较低的多量子阱时,曲率绝对值不断减少甚至成为“凸面”变形。等离子体刻蚀是利用等离子态的原子、分子与材料表面作用,形成挥发性物质或直接轰击样品表面使之被刻蚀的工艺,它能实现各向异性刻蚀,即纵向的刻蚀速率远大于横向的刻蚀速率,从而保证了细小图形转移后的保真度。等离子体刻蚀中的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术由于其控制精度高、大面积刻蚀均匀性好、污染少等优点,在半导体器件制造中获得越来越多的应用。但现有的技术中如直接采用氯基气体对氮化镓晶圆外延片进行刻蚀,会导致氮化镓外延表面的晶格缺陷层并未得到有效的去除,无法获得高均匀性与一致性的氮化镓外延片。发明内容本发明涉及半导体芯片生产领域,具体是一种晶圆外延片表面的晶格缺陷修复方法。本发明提供了一种晶圆外延片表面的晶格缺陷修复方法。本发明提供的方法使用氧化性气体如N2O或O2的等离子体对晶圆外延片表面进行处理,形成均匀的氧化层;使用氯基气体如BCl3的等离子体对氧化层表面进行处理,均匀地移除氧化表层;采用氯基气体与氟基气体的混合气体或氯基气体等离子体对材料表面进行刻蚀,能够有效地优化晶圆外延片表层外延生长过程产生的晶格缺陷或氧化斑造成的刻蚀缺陷和损伤,从而得到高均匀性与一致性的晶圆外延片;相对于现有技术,本发明的晶圆外延片表面晶格缺陷层去除效果更优。
  • 【标准解读】T/CSTM 00214 - 2020《无损检测 超声检测 凸曲面斜入射试块的制作与检验方法》
    【概述】中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) (简称 CSTM)标准委员会在2020年9月25日发布了团体标准T/CSTM 00214-2020《无损检测 超声检测 凸曲面斜入射试块的制作与检验方法》,并于2020年12月25日正式实施。本文是对该标准内容进行解读。【标准制定背景】当前锻造、铸造、制管、焊缝及探头等厂家,在进行曲面检测的角度探头校准时,国内外仪器和生产使用单位均不能确认或出具曲面检测斜探头角度校准证书。为了降低生产成本,在符合工业产品生产适用性的前提下,需要简化方法过程,降低各项操作要求。我们通过发明制作了该曲面试块(或称为:3号校准试块—脚跟试块),保证了其具备可追溯性,也确保了工业生产中曲面检测斜探头使用中角度磨损的准确测量。一直以来,对于检测凸曲面工件的标定,在世界各国尚没有统一的校准试块。国内外超声波探头制造厂家和第三方校准实验室均不能出具曲面斜探头的测试报告,原因是没有合适的校准试块。脚跟试块的发明填补了这一空白,对产业发展起引领作用:(a)适用井口及采油树专用件井口及采油树专用件是指在石油、天然气钻井开采过程中,安装在陆上井口,用于控制气、液(油、水等)流体压力和方向,悬挂套管、油管,并密封油管与套管及各层套管环形空间的井口装置中的零部件,包括采油树阀、悬挂器、套管头、油管头、四通、法兰等。(b)适用深海设备专用件深海设备专用件是指用于制造深海油气设备的零部件,由于深海油气设备的安装操作难度高及使用环境恶劣,相较于陆上井口设备,深海油气设备对专用件的承压、抗腐蚀等各项性能指标和可靠性有着更高的要求,包括深海采油树、管汇、阀体等。(c)适用压裂设备专用件压裂设备专用件是开采页岩油气压裂作业设备的核心部件,包括压裂泵缸体、封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等。(d)适用钻采设备专用件钻采设备专用件是指勘探和开采油气的全套机械设备的零部件,包括防喷器壳体、活塞、顶盖、管汇等。【目的和意义】超声波探伤仪和探头的标定工作,目前主要的标准试块为V1(IIW1)船形试块和V2(IIW2)牛角试块,它们的作用主要为水平线性、垂直线性、动态范围、灵敏度余量、分辩力、盲区、探头的入射点、折射角等,探头的检测面为平面。而脚跟试块与船形试块或牛角试块的作用基本相同,但探头的检测面均为凹曲面。工件面的形状通常为平面和曲面,平面作为检测面的探伤工作,其仪器和探头标定为船形试块和牛角试块;曲面作为检测面的探伤工作,其仪器和探头标定全世界范围内没有检测试块。曲面锻件的超声波周向斜探测缺陷精确定位,在国际上一直没有标准试块调试。如何确定曲面锻件检测的角度、扫描速度及零点,成为无损检测领域重大难题。工件周向斜探测缺陷的检测,国际上采用的探伤方法主要是内外径缺口上获得的第一个反射的峰值之间连接一条线,建立振幅的基准线。但对缺陷的精度定位无法保证,现有的对比试块均无法满足角度、速度及零点标定工作。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家,在进行曲面工件检测的校准工作。本标准是基础通用标准,提供了曲面工件斜探头检测方法中的一种检测工艺验证技术,解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。因此,研制曲面斜探头的校准试块,精确标定出探头的入射点、折射角和扫描零点,进而实现准确的定位探伤,已经成为超声波检测亟待解决的重要课题。设计者通过长期探伤工作总结和归纳,设计出用于标定曲面斜探头的脚跟试块,并申报了中国国家发明专利和美国发明专利,均获得授权。【标准介绍】本标准是基础通用标准,在凸曲面工件斜探头检测方法中,提供了一种检测工艺验证技术,解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。适用范围:本标准的实施主体为厂家、用户及有关的检测机构等。本标准有利于超声波周向斜探测缺陷精确定位,可有效地判定曲面锻件的缺陷位置,利于后道工序是否加工或判废的制造过程,充分发挥探伤检测方法的潜力与优势。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家,在进行曲面工件检测的入射点、折射角、扫描零点和声速等探头校准工作。本标准发布后,有利于把握产品质量,给全球同行业带来良好的社会效益和一定的经济效益。本标准主要内容:范围;规范性引用文件;术语和定义;尺寸;材料;制备;标记;使用方法;证书;附录A(规范性附录)校准试块的特性和用途。探头的入射点通常采用“棱角反射法”进行标定。脚跟试块主要解决的难题是折射角的测定和扫描零点的确定。之所以将脚跟试块设计为半圆体与长方体的组合形状,是因为当探头沿试块的圆周面做周向运动时,折射声束的传播方向发生变化,当垂直于试块底面或矩形槽面时,声波发生全反射,探头接收的回波最大,由此可根据探头入射点处的角度刻度值得到折射角的大小。一般来说,通过调整仪器检测范围和扫描速度来确定时基线扫描零点的方法是,利用试块上已知声程差的两个反射面的回波来校准时基线刻度值,即可消除探头延迟块声程影响而获得金属中的声程。脚跟试块为轴对称形状,探头可从圆周体两侧以完全相同角度入射并获得全反射回波,但两者的声程不同,在矩形槽一侧为S1=30+Rcosβ,在无矩形槽一侧为S2=60+Rcosβ,如图所示,两者之间有固定的声程差30 mm,恰好满足确定扫描零点所需的条件。图 跟脚试块的设计及工作原理脚跟试块既要满足曲面斜探头的特殊标定要求,同时还需兼顾测试仪器性能和校验探伤灵敏度等一般用途,因此试块的尺寸设计至关重要。当折射声束垂直试块底面和矩形槽面传播时,探头与反射面之间声程应大于2倍探头近场区长度,可以避免近场区影响而造成的测量结果误差。对于晶片尺寸为13 mm×13 mm的2.5 MHz斜探头,波长λ=C/f=(3230×103)/(2.5×106)=1.29 mm,则近场区长度:由于试块半径R一般大于30 mm,因此选择矩形槽面距水平圆心线30 mm可以满足声程不小于2N的最低要求。将长方体高度设计为60 mm,既使声程大于2N,还使声程差S2-S1=30 mm足够大。【标准特点】本标准具有先进性,填补了世界同行业空白。船形试块和牛角试块的应用对象均为平面件产品。截至目前,对于检测凸曲面工件的凹曲面斜探头的标定,在世界各国尚没有统一的校准试块。脚跟试块保证了曲面斜探头对检出缺陷的精确定位,提高了凸曲面锻件、铸件和管件等形状产品的周向超声波检测的水平;同时,它还能“一块多用”,用来测试仪器性能(包括相控阵超声仪器)和校验灵敏度。本标准具有创新性,该标准标定了曲面斜探头入射点、折射角和扫描零点的校准试块,称为脚跟试块(或命名为3号试块)。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家,在进行曲面工件检测的角度探头校准工作。之前采用的校准试块为GB/T19799.1(等同ISO 2400)规定的1号船形试块或GB/T19799.2(等同ISO 7963)规定的2号牛角试块,均为平面探头。本标准是基础通用标准,提供了曲面工件斜探头检测方法中的一种检测工艺验证技术,解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。中国专利授权号:201410166754.4;美国发明专利授权号:US009810667B2。【标准应用】本标准适用于航空航天、造船、兵器、石油化工、汽车、采矿和核电等领域的曲面锻件缺陷的超声检测。这系例试块除了可以用来标定检测面为曲面探头的入射点、折射角和扫描零点,也可以测量仪器的水平线性、垂直线性、动态范围等性能指标。本标准规定了校准试块的尺寸、材料、制造,以及用它对超声检测设备进行曲面工件检测校准和校验的使用方法。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家,在进行曲面工件检测的角度探头校准工作。脚跟试块不仅能准确测定曲面斜探头的入射点和声束角度等,还为平面斜探头改制为曲面斜探头以及曲面斜探头使用磨损后维修提供了测量手段,扩大了检测范围,实现了更多领域的检测。脚跟试块的问世一定能为钢铁产品质量提升发挥重要作用,并带来良好的社会效益和经济效益。CSTM的建立和发展坚持以市场需求为导向,始终以推进无损检测基本方法建设为导向,以科研成果快速转化为目标,以确保钢铁产业链的高质量发展为己任。T/CSTM 00214-2020《无损检测 超声检测 凸面斜入射试块制造与检验方法》标准的建立,探索了凸曲面产品检测技术创新过程中标准化同步发展的新模式,最大限度地缩短技术创新与产品质量的关系,践行前沿技术研究成果直接转化为先进标准的新理念,加快推动新时代制造业高质量发展。【标准制定单位构成】主要起草单位有:南京迪威尔高端制造股份有限公司,中国特种设备检测研究院,山东瑞祥模具有限公司,钢研纳克检测技术股份有限公司,常州超声电子有限公司,卡麦隆(上海)机械有限公司。
  • 上海喆图面向全国诚招代理商
    上海喆图科学仪器有限公司是一家具有自主知识产权的高新技术企业,喆图人自觉肩负“助力科学研究”的企业使命,以“做好产品质量是最大的积德行善”为质量理念,不断探究、果敢创新,不遗余力的提升产品品质和品牌价值。特别是在实验室基础仪器设备领域,该企业不断开发出先进的产品,使其成为优质实验室仪器设备的供应商。上海喆图主要产品有生化培养箱、霉菌培养箱、恒温恒湿箱、光照气候箱、人工气候箱、二氧化碳培养箱、电热恒温培养箱、隔水式恒温培养箱、鼓风干燥箱、立式鼓风干燥箱、高温鼓风干燥箱、真空干燥箱、热空气消毒箱/干烤灭菌器、干燥培养两用箱、电热恒温水槽、电热恒温水浴锅、低温恒温槽、电热恒温加热板、一体式马弗炉、摇床等科研仪器设备。上海喆图科学仪器有限公司秉着“创新、质量、服务”的企业理念,赢得了诸多用户的信任和业界相传的口碑。目前产品已涵盖:(1)企业机构:制药行业、生物制品行业、食品行业、化工行业、农业行业、石油行业、环保行业等;(2)政府事业:质检、商检、药检、疾控中心、血站、环保局、畜牧局等;(3)教育医疗:高校、科研单位、医院医疗行业等。品牌释义:喆:【前汉叙传】圣喆之治,意为明智,有智慧。“喆”给人视觉感是一个吉利的字,左右结构两个“吉”组合而成,双吉寓意大吉大利,同时引申为一种吉利而美好的愿望......。图:【尚书太甲上】慎乃俭德,惟怀永图;视履考祥,其旋元吉。意为要重视节俭之德,怀有长远的谋划。天高地远,人生其中,艰难丛生,困苦迭出,无可回避。处此艰难旅途的君子,应该以内心的和悦柔顺,去应付外界的刚健强劲。刚柔相济,内外相应,天人和谐。如此,方能逢凶化吉,顺畅无忧。“图”取自大展宏图,励精图治,赋予喆图产品精益求精之意,表示一种抱负、前程。“喆图”合起来可用“愿望、前程、奋斗”三个词语概括,喆图人愿充分利用聪明智慧,做事精益求精,为实现“员工幸福、客户满意、成人成己、益国利民”的企业宗旨而奋斗。代理商申请要求:  1、同类产品销售经验和资源。  2、主动的推广意愿。  我们也将提供最完善的产品服务、技术和售后支持,区域内代理保护政策可以保障代理商的商业权益。相信经过大家的共同努力,定能实现合作的双赢。—————————————————————————————————————————希望你我的合作将共同搭建一个幸福的桥梁!诚信创新、互利共赢!网址:http://www.zhetu.com.cn 邮箱:info@zhetu.com.cn 电话:021-51860906 Q Q:1409958(7位数) 手机:13661401818 联系人:郭先生
  • 揭秘欧菲光光学镜组——如何应用于驾驶安全?
    欧菲光早在2015年就进军智能汽车领域,深度布局自动驾驶、车身电子和仪表中控,以光学镜头、摄像头为基础,不断丰富产品矩阵布局,已经在新势力中占据一席之地。随着车载行业的发展,ADAS、DMS等技术逐渐成熟。其中,DMS需要实时监测驾驶员头部、面部等表情及动作,并针对驾驶员疲劳和分神状态进行预警,预警状态包括闭眼、低头、打哈欠、左顾右盼、抽烟、打电话等。为使在夜间、逆光等高挑战性光照环境下,DMS同样能够准确的监测到驾驶员的头部、面部等表情及动作,亟需一种具有高像素高分辨率的摄像装置。为此,欧菲光于2019年12月30日申请了一项名为“一种光学镜组、摄像头模组及终端”的发明专利(申请号: 201911403710.8),申请人为天津欧菲光电有限公司。图1 光学镜组结构示意图图1为本发明提出的光学镜组结构示意图,成像光学镜组包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150,五个透镜沿光轴从物面到像面依次设置。第一透镜具有正屈折力,其物侧面的曲率半径为正,像侧面的曲率半径为负,焦距为f1,光学镜组的焦距为f, 1<f1/f<3。第一透镜靠近物面,为正透镜,能够为系统提供正屈折力,可聚 焦入射光束,有利于光学镜组采集的图像信息有效的传递至像面。第二透镜具有负屈折力,其物侧面的曲率半径为负,像侧面的曲率半径为正,于光轴处的厚度为CT2,CT20.3。通过对第二透镜于光轴处的合理限定,能够保证透镜的可加工性。第三透镜具有正屈折力,其物侧面的曲率半径为负,像侧面的曲率半径为负,物侧面的曲率半径的倒数为cuy s5,物侧面的光学有效径为map s5,像侧面的曲率半径的倒数为cuy s6,像侧面的光学有效径为map s6,满足以下条件式:|(cuy s5)*(maps5)-(cuy s6)*(map s6)|/20 .05。通过将以上四个数据进行合理限定,能够控制弯月型透镜的加工难易程度,保证弯月型透镜的工艺能力。第四透镜具有正屈折力,其物侧面的曲率半径为正,像侧面的曲率半径为负。第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面于光轴上的距离为d34,第三透镜的像侧面于第四透镜的物侧面的光学有效区的最大周边于光轴上的投影点的距离为Ed34,Ed34/d34<20。通过对以上数据的合理限定,能够实现对第三透镜的像侧面和第四透镜的物侧面的曲率大小的控制,有利于系统的小型化。同时因第三透镜的像侧面和第四透镜的物侧面均为凸面,还能够在保证高像素的前提下,避免两个凸面弯曲过大,避免组装过程中发生碰撞,能够提升组装良率。第五透镜具有负屈折力,其物侧面的曲率半径为负,像侧面的曲率半径为负或像侧面为平面,像侧面的曲率半径为Rs10,Rs10-20,有利于边缘解析以及便于组装,减小偏心,扩大后焦。当第五透镜的像侧面为平面时效果更佳。简而言之,欧菲光的光学镜组专利,通过设置具有正屈折力的第一透镜以及具有负屈折力的第二透镜和第五透镜,将其用在DMS中,能够准确、实时的抓取驾驶员的信息,为驾驶安全提供保障。欧菲光是一家国内领先的精密光电薄膜元器件制造商,一直持续加强新型技术领域产品的开发,在光学领域的布局不断延伸。未来以欧菲光为代表的智能汽车领域核心供应商有望做大做强,成为国内智能汽车行业的领军力量。
  • 北斗仪器-便携式接触角测量仪,测量大表面功能材料的接触角
    简介:便携式接触角测量仪在测量大表面功能材料时也可以起到很大的作用。大表面功能材料通常用于涂层、包装、过滤和其他工业应用中,其表面性质的评估对于了解材料的真实性能非常重要。传统的接触角测量方法通常需要将样本送回实验室使用台式接触角仪进行分析,这会浪费时间和资金,并且可能会导致结果不准确。而便携式接触角测量仪可以在现场快速测量,无需将样本送回实验室,节省了时间和成本。同时,由于便携式接触角测量仪比台式接触角仪更为灵活,因此可以轻松测量大面积样本或难以到达的表面区域。此外,最新的便携式接触角测量仪还可以使用智能移动设备进行操作,例如手机或平板电脑,使操作更加便捷和可靠。因此,便携式接触角测量仪在大表面功能材料的评估和测试领域具有很广泛的应用前景。便携式接触角测量仪具有以下优点:精度高:便携式接触角测量仪采用先进的技术,可以提供极高的测量精度和准确性,确保测量结果的可靠性。操作简单:便携式接触角测量仪可以使用智能移动设备进行操作,界面简洁明了,使用起来非常方便。多功能:便携式接触角测量仪支持多种测量模式,可根据实际需要进行选择,减少了不必要的测量步骤。数据分析:便携式接触角测量仪可以将测量结果直接传输到电脑或云端进行分析,方便用户进行数据处理和报告生成。节约成本:便携式接触角测量仪可以帮助用户减少外包服务和材料成本,提高工作效率和准确性。北斗仪器CA60便携式接触角的参数:型号CA60便携手持式光学接触角测量仪进液系统进液控制移动行程:30mm,精度:0.01mm滴液控制模式手动,精度:0.1ul加液方式手动微量进样器容量:250ul针头标配0.5mm不锈钢针头(可替换)20个成像系统镜头Subpixel级别0.7-4.5远心轮廓深度定制镜头相机日本SONY原装进口高速工业级芯片(Onsemi行曝光)传感器类型1/1.8 英寸逐行扫描CMOS分辨率1280× 1024帧率80帧/s(可选配全局曝光高速400帧/s的相机)光源系统组合方式采用石英扩散膜与均光板使得亮度更均匀,液滴轮廓更清晰光源采用进口CCS工业级蓝色冷光源(有效避免因光源散发热量蒸发液滴),使用寿命可达5万小时以上亮度调节PWM数字调节光源波长460-465nm功率10W接触角测量接触角测量方法悬滴法、座滴法、前进角、后退角、薄膜法等测量软件CA V1.2.1静/动态接触角测量软件+表面能测量软件软件操作系统要求windows 10(64位)接触角测量方式自动与手动接触角计算方法(static contact angle)自动拟合法(ms级别一键全自动拟合,不存在人工误差)、三点拟合、五点拟合、自动测量(包括圆拟合法/斜圆拟合法(Circle method/ Oblique Circle)、椭圆拟合法/斜椭圆拟合法(Ellipse method /Oblique Ellipse))、凹凸面测量等动态接触角测量(Dynamic contact angle)前进角(Advancing angle),后退角(receding angle),滞后角(hysteresis angle)(可批量拟合多张图片或视频连续拟合计算Video analysis)基线拟合自动与手动角度范围0°<θ<180°精度0.1°分辨率0.001°表面能表面能测量方法Fowks法,OWRK法,Zisman法,EOS法,Acid-Base Theory法,Wu harmonic mean法,Extended Fowkes法(软件中预装37种液体数据库,可自行建立液体性能参数)数据可直接调入用于表面能估算,液体库数据可自行添加、删除和修改。可分别得到固体表面能、色散力、极性力、氢键力、范德华分量、路易斯酸分量、路易斯碱分量等表面能单位MN/m其他机架型材欧标160输入电源5V仪器尺寸约98mm(W)*50mm(L)* 140mm(H)仪器重量约0.5KG表界面张力测量方法 自动拟合+手动拟合精度0.01MN/m测量范围0.1MN/m-2000MN/m润湿性分析粘附功一键自动分析铺展系数一键自动分析粘附张力一键自动分析精度0.001 MN/m单位MN/m 便携式接触角测量仪在材料科学、医学、环境监测等领域都有广泛的应用。同时,随着科技的不断进步,便携式接触角测量仪的性能和功能还将不断得到提升和改善,进一步拓展其应用范围。
  • 我国高精度平面刻划光栅已自主可控 国产光谱仪器研发迎来新时代——访中科院长春光学精密机械与物理研究所 李晓天副研究员
    p style="text-align: justify "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "  作为光谱仪器的核心部件,光栅的地位举足轻重。近年来,针对我国机械刻划光栅的刻划面积及精度不足等问题,中科院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称:长春光机所)开展了一系列的技术攻关,不仅成功研制出大型高精度光栅刻划机,而且该刻划机已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅。/span/pp style="text-align: justify "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "  为了更深入的了解我国光栅及光谱仪器的研究现状及未来发展态势,仪器信息网编辑特别邀请到中科院长春光学精密机械与物理研究所李晓天副研究员给大家分享其在光栅及光谱仪器研发过程中的经验。/span/pp style="text-align: justify "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 356px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6a4b4291-b891-4b13-b4aa-d667cb197457.jpg" title="微信图片_20200710094424.png" alt="微信图片_20200710094424.png" width="450" height="356" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong中科院长春光学精密机械与物理研究所 李晓天副研究员/strong/pp style="text-align: justify "span style="font-size: 14px "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "  李晓天,博士生导师,九三社员,Opt. Express等10余个权威SCI期刊审稿专家。自2006年参加工作,主要从事光电检测、衍射光栅及其在光谱技术领域应用研究等科研工作,作为项目负责人获批空间外差拉曼方面的国内第一个自然科学基金青年基金和第一个面上项目,以及吉林省技术攻关项目等 作为分系统或子课题负责人承担国家973课题、国家重大科研装备研制项目等,曾获“航天科技四院杰出青年”、“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。获授权发明专利28项,其中第一发明人12项 在Opt.Express等权威SCI/EI期刊发表论文40余篇,其中第一/通讯作者16篇。培养的博士和硕士研究生获得国家奖学金、中科院院长奖、中科院新生奖等10余种奖励,其中一名学生连续两年获国家奖学金后公派留学于美国哈佛大学/span。/span/pp style="text-align: justify "  span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong我国高精度平面刻划光栅已处于国际领先水平/strong/span/pp style="text-align: justify "  衍射光栅是最重要的一类光学色散元件,它是绝大多数光谱仪器的核心器件,其精度高低直接决定光谱仪器性能的优劣。按制作方法, 衍射光栅可分为机械刻划光栅、离子束刻蚀-全息光栅、体全息光栅等。随着国家支持力度的加大,我国各类光栅制作技术均有显著提升,与国外最高水平的差距也越来越小,特别值得一提的是,我国的机械刻划光栅制作技术已达到国际领先水平。/pp style="text-align: justify "  机械刻划光栅的性能主要由光栅刻划机的运行精度决定。据李晓天介绍,光栅刻划机是制作光栅的母机,机械刻划光栅主要是通过光栅刻划机的金刚石刻刀在光栅基底的膜层上挤压成形出一系列具有一定规则形状和间距的刻槽,在此期间,刻划机的基底工作台要不断进行精密进给运动,而金刚石刻划刀要不断进行往复运动,光栅刻划的定位精度要达到纳米量级。因此部件的加工装调精度要求极高,运行保障环境要求也极为苛刻,光栅刻划机也被誉为“精密机械之王”。/pp style="text-align: justify "  李晓天开展的光栅研究主要是针对机械刻划光栅,采访中他给大家详细介绍了自己在这方面的工作。据介绍,李晓天通过仿真分析和科研经验等,指出国产光栅刻划机刻划系统结构不够稳定是导致刻划出的光栅杂散光较大的主要原因之一,最终通过大量的实验验证了这一结论 据此,他在导师唐玉国研究员等前辈的悉心指导下,在国内率先开展了光栅刻划系统误差修正技术研究,最终使得刻划出的光栅杂散光从10sup-3/sup量级降低至可达10sup-5/sup量级,此外他还开展了衍射波前主动补偿、光栅性能实时检测技术等研究工作,有效提高了光栅刻划机及刻划光栅的性能。目前,李晓天及其所在的大光栅团队已研制出高精度大光栅刻划机1台,主要性能指标为:最大刻划面积:400mm× 500mm;最高刻槽密度:6000线/mm;仪器运行的短期定位误差:≤3.0nm(1σ),并已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅,获得“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。相关成果被中央电视台新闻联播、人民日报、科技日报、经济日报、光明日报等多家媒体进行报道。/pp style="text-align: justify "  谈到其开展的光栅相关工作,李晓天自豪的说,“就光栅定制而言,我们光栅产品价格要比国外产品低的多,国内的一些企业获得信息后,原本计划在国外采购的光栅也改为从我们单位定制采购了。”据悉,长春光机所的刻划光栅产品已在北京博晖创新光电公司、浙江大学、加拿大多伦多大学、中科院西安光机所、中科院上海技物所等单位研制的光谱仪器中得到了成功应用。其中,加拿大多伦多大学将他们研制的红外中阶梯光栅与美国Bach公司制作的194线/mm中阶梯光栅进行了对比,结果发现该光栅性能优于美国Bach公司产品,其中TM波的光栅衍射效率高出约20%左右;北京博晖创新光电公司将长春光机所的光栅产品与其购买的一块国外产品进行了对比,发现长春光机所的光栅产品性能更优。/pp style="text-align: justify "  span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong以光栅自主创新促进光谱仪器进步 核心部件国产化率亟待提升/strong/span/pp style="text-align: justify "  作为光谱仪器的核心部件,光栅技术的深入对光谱仪器的开发具有重要的指导意义。在完成了光栅刻划机研制之后,李晓天的研究重心转向光栅应用技术,其曾参与了中阶梯光栅光谱仪、光栅杂散光测量仪、傅立叶变换型光栅衍射效率测量仪和成像光谱仪等研究工作。特别是近几年,他开始了拉曼光谱技术的研究工作。对此,李晓天表示说,由于拉曼光谱不怕水,可以在水溶液或者水环境中实现物质的检测,做完拉曼光谱仪技术的基础研究工作以后,下一步的工作重点是要将其应用到生物医学、星际探测等与国计民生息息相关的重要领域中。/pp style="text-align: justify "  现有的拉曼光谱技术,如色散型拉曼光谱仪因存在入射狭缝,导致其在高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能方面难以兼顾。为解决以上影响拉曼光谱技术发展的关键问题,李晓天从2015年开始研发可兼具高光通量、高分辨率等以上性能的新型空间外差拉曼光谱仪,并作为项目负责人成功获批了空间外差拉曼光谱方面的国内第一个自然科学基金青年基金项目和第一个面上项目。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 312px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/0dc5b33a-9e92-4c9a-8052-ddb610c8743b.jpg" title="微信图片_20200710094022.png" alt="微信图片_20200710094022.png" width="600" height="312" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪原理样机(左)及硫磺样品的外差拉曼干涉图(右)/strong/pp style="text-align: justify "  据介绍,空间外差拉曼光谱仪无入射狭缝,且整个仪器没有运动部件。通过探测器单次测量及分析,即可获得全波段的待测物拉曼光谱信息。而且仪器结构紧凑,其除探测器以外的核心光学模块的尺寸可以做到15cm× 15cm以内,因此仪器可兼具高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能。空间外差拉曼光谱仪将在待测物拉曼信号较弱、有限载荷使用条件以及待测环境条件恶劣等方面具有较好的应用前景,此外在透射拉曼光谱领域也可以发挥其优势。/pp style="text-align: justify "  在拉曼光谱仪研究过程中,李晓天提出光栅拼接型空间外差拉曼及LIPS光谱仪、中阶梯光栅型空间外差拉曼光谱仪和空间外差型太赫兹拉曼光谱仪等新型仪器结构,并带领团队突破关键理论与技术,设计出具有棱镜视场展宽能力的高光通量空间外差拉曼仪器原理样机,其测得的硫磺等样品信号强度可达同等分辨率和测量波段范围的传统色散型仪器的100倍;给出基于三阶极小值和多子区间分割的光谱背景扣除算法,可有效解决背景光干扰等对拉曼光谱测量的影响 提出通过光阑和光学陷阱等抑制仪器杂散光的方法;提出基于中阶梯光栅多级次锥面衍射的空间外差拉曼光谱仪结构等等。/pp style="text-align: justify "  近几年,国内的一些知名企业和院校纷纷开展了拉曼光谱仪器研发工作,使得我国拉曼光谱仪研发力量得到了较大的提高,但整体来说与国际最高水平仍存在一定差距,在全球市场中所占份额较低。对此,李晓天分析到,光栅等拉曼光谱仪的核心光学元件在国产拉曼光谱仪中的国产化率并不高,主要原因是我国光栅技术水平的提升是在近几年发生的,目前国内的科研院所和企业大多还不清楚国内的机械刻划光栅水平已得到显著改善且定制价格远低于国外产品这一事实。相信随着时间的推移,我国拉曼光谱仪产品中的光栅国产化率会得到大幅度提升。此外,李晓天也提到,除了光栅以外,拉曼滤光片也是仪器的核心元件,特别是低波数拉曼滤光片尚未实现高性能产品国产化,制约着相应仪器的发展。/pp style="text-align: justify "  span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong国产光栅及光谱仪发展展望: 一代光栅对应着一代光谱仪/strong/span/pp style="text-align: justify "  从核心部件到仪器整机,李晓天在光学仪器研发领域已经工作了10余年。据悉,未来他还将继续开展新型高端光栅光谱仪研究工作,在高分辨率、高通量、高灵敏度光谱仪器研制方面继续开展深入的研究。不仅如此,他还计划尝试开展拉曼光谱技术在生物医学等领域的应用研究。/pp style="text-align: justify "  采访中,李晓天指出,目前国内的光栅刻划机只能刻划平面光栅,但是国内外市场对凹面光栅和凸面光栅等非平面光栅的需求也日益迫切,若能采用光栅刻划机进行非平面光栅研制,将能够有效解决现有的非平面光栅的衍射效率等性能难以满足诸多领域使用需求的难题,所以希望国家或地方政府可以对非平面光栅刻划机的研制进行专项资金投入。再者,国内外天文望远等领域对更大面积光栅仍有使用需求,不过如果直接研制可以刻划更大面积光栅的刻划机,对机械和精密控制等技术具有更高需求,需要的资金投入也较多,因此发展投入相对较低的大光栅拼接复制技术也是未来光栅技术的重要方向。此外,超环面光栅、大面积体全息光栅等其它光栅技术也应该开展深入研究。/pp style="text-align: justify "  对于我国光谱仪器研发的现状,李晓天分析到,衍射光栅是光栅光谱仪器的核心元件,在仪器研发中意义重大。但是现在国内大多数仪器厂家和单位在进行光谱仪器设计时,往往先在现有产品中选择一个测量波段等指标相对适合的光栅产品,然后根据该光栅参数进行仪器设计,这将导致仪器设计存在一定局限性。李晓天指出,大家应充分发挥光栅在光谱仪器研制中的重要作用,如根据仪器光路结构,去优化光栅参数再去定制该光栅,将大大提高仪器性能。一代光栅对应着一代光谱仪,若能进一步提出新的光栅设计参数或者新的光栅类型,则有望产生新一代光谱仪器!以新型的中阶梯光栅、离子束-刻蚀全息光栅、体全息光栅、超环面光栅、各类其它非球面光栅以及特殊类型光栅为核心元件的光谱仪器将逐步登上我国的历史舞台。/pp style="text-align: justify "  此外,对于大家关注的科研成果转化问题,李晓天也谈到,我国在光谱仪器研发方面已具有多年的经验积累,也取得了较好成绩,但是,企业与科研院所之间存在一定的技术脱节,也就是说科研院所把光谱仪器研发后,并没有与企业形成较好的对接。不过,他也提到,目前国家已经形成一些激励政策,相信未来科研院所和企业会形成的良好合作模式。/pp style="text-align: justify "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "  附注:李晓天副研究员课题组隶属于国家光栅制造与应用工程技术研究中心(简称为国家光栅工程中心),该中心拥有60年以上的光栅研制及光谱仪器研发经验,具有完善的光栅制造设备、丰富的光学设计及精密装调技术、光谱仪标定设备、精密微动工作台、精密光学检测仪器、光学系统计算辅助装调设备等,具有自主研制高刻线密度光栅、中阶梯光栅和多种全息光栅等能力。先后研制出中型和大型摄谱仪、红外分光光度计、紫外分光光度计、大型真空紫外单色器、空间太阳紫外光谱辐照监视器、可见和红外高分辨率成像光谱仪、中阶梯光栅光谱仪、凸面光栅光谱仪、微型生化分析仪、近红外水分分析仪、近红外粮食成分分析仪、荧光在线水中油测试仪等仪器。/span/p
  • 我国科研人员在冷冻电镜解析神经突触超微结构方面取得重大突破
    p style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/e2f81b1e-e30b-4ff6-8cc6-54a29e2ec276.jpg" title="20180211094445855.jpg"//pp  记者10日从中国科学技术大学获悉,该校科研人员在利用冷冻电镜解析神经突触超微结构方面取得突破,解密了神经突触“黑匣子”。/pp  国际学术期刊美国神经科学学会会刊《神经科学期刊》(《Journal of Neuroscience》)近日以封面形式报道了该项研究成果。/pp  突触是大脑行为、意识、学习与记忆等功能的最基本结构与功能单元,同时也是多种脑疾病发生的起源。精确解析突触的分子组织架构及其在神经活动过程中的变化,被认为是解密大脑奥妙的最直接有效的方法,也是神经科学中最基础的研究工作之一。/pp  早期,生化与分子生物学、电生理学等研究发现了突触中的各种大量分子和细胞器组份,并揭示了突触的各种功能特性和可塑性规则。然而,由于研究手段的局限,突触中的这些不同组件是如何组织成复杂的机器来执行不同的功能,还远远没有充分观察和解析。/pp  中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心与生命科学学院毕国强、刘北明与周正洪教授合作,利用最新发展的冷冻电子断层三维重构技术(cryoET),结合自主研发的冷冻光电关联显微成像技术,实现了对中枢神经系统中两类最主要突触的定量化分析。通过将大鼠的海马神经元培养在冷冻电镜的特型载网上,课题组获得了一系列完整突触在近生理状态下的三维结构。/pp  结合定量分析手段,首次报道了抑制性突触的均匀薄片状突触后致密区结构,并发现两类突触中均存在椭球状突触囊泡,结束了关于两类突触在突触囊泡和突触后致密区形态精细结构上的由来已久的争论。/pp  随后,课题组进一步获得了突触在分子水平的精细组织架构,实现了在突触原位直接观察单个神经递质受体蛋白复合物及其与支架蛋白的相互作用。/pp  这是当前国际上首次利用冷冻电镜技术对完整突触进行系统性定量分析。该工作一方面推动了对突触超微结构与功能这一“黑匣子”的解密,另一方面为突破冷冻电镜技术在复杂细胞体系中原位解析生物大分子复合物的组织结构这一技术难题奠定了基础。/p
  • 与质谱仪器共舞的“厦大”人(组图)
    她做样品测试,从来不“为技术而技术”,总要探个究竟明白 她制作谱图,不仅注重数据客观,还要追求画面美观。她有时像侦探,通过蛛丝马迹寻找“目标物” 有时像医生,把脉问诊“开药方” 更多的时候是守护者,像疼爱自家孩子一样处处护着仪器。她就是化学化工学院仪器分析中心林志为老师。  林老师一天的工作从对仪器设备的例行检查和清洁开始,看似平常琐屑,却马虎不得。林老师负责的两台仪器相当“精贵”,尤其是带超导磁场的“大家伙”,价值几百万,是质谱界中的高端仪器之一,虽然购买于6年前,目前仍是福建省的“唯一”。  8:20,检查结束,林老师开始了样品检测。一组样品经过数次调试检测,与课题组预想的仍有较大出入。于是,林老师电话请来课题组同学一起找寻原因。在近半个小时的讨论中,林老师不厌其烦,一次次调整参数,将可能情况与同学一一分析交流。为了保持联系,林老师还组建了实验室微信群,方便随时沟通,不忘叮嘱同学“下次来,再一起将问题解决”。  同学离开后,林老师认真分析了这次检测不成功的原因,做好记录。一同记录在“实验记录本”上的,还有各种有意思的发现以及疑惑思考。像这样的本子,从工作到现在,林老师已积累了厚厚几本。  “进样、测试、清洗 进样、测试、清洗̷̷”这样的动作,林老师一天要重复无数次。像侦探一样,林老师善于通过蛛丝马迹发现线索,寻找课题组“目标物”。找到了,自然高兴 没有找到,也不懈怠,她总要探个究竟,再依照情况,或者约课题组成员面谈,或者以电话或邮件形式反馈。她说,质谱很容易有假象,出了目标物的峰表明确实含有目标物 不出峰,不能直接确认没有目标物,因为有很多因素会影响出峰的效果,需要仔细分辨。  10:30,在靠门的另一台质谱仪上,2015级博士生梁晶晶正在进行样品测试。在前一天,梁晶晶参加了林老师关于仪器使用的培训,培训整整持续了三个小时。今天是她第一次独立上机操作,所以格外小心谨慎。林老师不时放下手头的活儿,提醒她需要注意的事项,还不忘不时鼓励。  下午2:45,“大家伙”出了点小状况,不知什么原因,溶液入口堵塞。林老师赶紧用小扳手卸下螺丝,再用特制丝线一点点疏通。林老师笑着说,这其实并不常见,因为这仪器实在太“精贵”,随便一个配件就十万以上,而且懂维修超导磁场故障的工程师屈指可数,维修等待周期很长。因此,自己平时会特别小心地维护。即便如此,也难免有一些小故障,比如送样品途中的一粒微尘就可能导致堵塞。但因为与“大家伙”相伴这些年,积累丰富经验,一般性突发状况她都能及时处理,她自豪地向记者介绍:“全国同类型仪器并不多,能持续正常运行的就更少。而我们的这台,很少因故障停机!这也要得益于我处在一个很好的平台,有一个很好的后勤维修团队!”  下午3:30,河北大学快递来的样品送到实验室。林老师与同行保持着很好的交流,偶尔还会上小木虫科研网站,义务帮着解答一些专业上的疑惑。在她看来,“同行是最好的老师和朋友,他们遇到的问题常常也是自己的问题”。  夜深人静,孩子入睡后,林老师开始在灯下梳理一天的工作,各种繁杂琐碎数据细节。表面上看,这份工作每天在重复,但在她看来,每一份样品,都是一组新数据,都是一个新经验值。过去六年,林老师检测了一万多份样品,从上万张不同的谱图中,她看到了一些有趣的现象,一些共同的规律。她慢慢摸索,享受夜深人静时的阅读和思考,一点点记录下感受体会。她希望能将其中的变化规律琢磨清楚,总结出来,帮助更多同学和同行解决更多同类的分析测试问题。  采访的第二天,林老师将前往浙江大学参加中国化学会第二届质谱分析学术报告会。对这样的学习交流机会,林老师十分珍惜,她总是精挑细选,选最有“分量”的参加,而且把日程安排得满满的。因为,“只有交流学习,才能看到最新发展方向,才能进步提升!”  采访手记:  结束一天的采访,从实验室走出来时,我有点神情恍惚、头重脚轻。机器的轰鸣让耳膜有些酸痛。仪器每天消耗大量液氦、液氮,生成氦气、氮气,挤占空气中的氧气,“缺氧”是这间实验室的常态。不仅如此,为了让仪器更好运行,屋子的窗户还常年关闭,防止粉尘过多进入,保持干燥、低温环境。  就是在这样一个充斥噪音、缺氧、干燥、低温的屋子里,林志为老师已经工作了六年,而且还将继续工作下去。  林老师却说拥有这样一份工作是幸运的。因为幸运,她顺利通过职称评定 因为幸运,她参与研发的“FT-ICR MS在金属有机化合物和纳米团簇中的应用”项目获中国分析测试协会科学技术奖 也因为幸运,只有硕士学历的她,于今年8月成功申请到了国家自然科学基金。  然而,真的只是幸运吗?她做样品测试,从来不是单纯“为技术而技术”,倘若直接反馈检测与预想不符,简单轻松,她却总要多问个“为什么?”她像艺术品一样制作谱图,峰值不能顶着,不必要的线条尽量减少,图面干净有美感。她喜欢给学生培训,与同行交流,遇到问题卡壳了,就督促自己事后读更多资料学习充电。她总是在繁忙的工作之余不断精益求精,一篇英文论文至少写上一年,却始终坚持。  这就是林志为老师,化学化工学院仪器分析中心普普通通的一员。纵然日常工作琐碎辛苦,只要专注投入,就一定能做出使自己感到吃惊的成绩来。
  • 英飞思科学仪器X射线荧光镀层测厚仪EDX8000T plus全新发布
    英飞思科学仪器X射线荧光镀层测厚仪EDX8000T plus全新发布经过多年研发,英飞思科学仪器全新推出X射线荧光光谱镀层测厚仪。主要优点:微光斑垂直光路,专为镀层厚度分析而设计高计数率硅漂移检测器 (SDD) 可实现快速,无损,高精度测量高分辨率样品观测系统,精确的点位测量功能有助于提高测量精度全系列标配薄膜FP无标样分析法软件,可同时对多层镀层及全金镀层厚度和成分进行测量 背景介绍材料的镀层厚度是一个重要的生产工艺参数,其选用的材质和镀层厚度直接影响了零件或产品的耐腐蚀性、装饰效果、导电性、产品的可靠性和使用寿命,因此,镀层厚度的控制在产品质量、过程控制、成本控制中都发挥着重要作用。英飞思开发的EDX8000T Plus镀层测厚仪是专门针对于镀层材料成分分析和镀层厚度测定。其主要优点是准确,快速,无损,操作简单,测量速度快。可同时分析多达五层材料厚度,并能对镀层的材料成分进行快速鉴定。 XRF镀层测厚仪工作原理镀层测厚仪EDX8000T Plus是将X射线照射在样品上,通过从样品上反射出来的第二次X射线的强度来测量镀层等金属薄膜的厚度,因为没有接触到样品且照射在样品上的X射线能量很低,所以不会对样品造成损坏。同时,测量的也可以在10秒-30秒内完成。 膜厚仪EDX8000T Plus产品特点全新的下照式一体化设计,测试快速,无需样品制备可通过内置高清CCD摄像机来观察及选择定位微小面积镀层厚度的测量,避免直接接触,污染或破坏被测物。软件配备距离补正算法,实现了对不规则样品(如凹凸面,螺纹,曲面等)的异型件的精准测试备有多种以上的镀层厚度测量和成分分析时所需的标准样品可覆盖元素周期表Mg镁到U铀SDD检测器,具有高计数范围和出色的能量分辨率自动切换准直器和滤光片(0.15mm,0.2mm,0.3mm) 膜厚仪EDX8000T Plus应用场景EDX8000T Plus镀层测厚仪可以用于PCB镀层厚度测量,金属电镀镀层分析;测量的对象包括镀层、敷层、贴层、涂层、化学生成膜等可测量离子镀、电镀、蒸镀、等各种金属镀层的厚度镀铬,例如带有装饰性镀铬饰面的塑料制品钢上锌等防腐涂层电路板和柔性PCB上的涂层插头和电触点的接触面贵金属镀层,如金基上的铑材料分析分析电子和半导体行业的功能涂层分析硬质材料涂层,例如 CrN、TiN 或 TiCN可拓展增加RoHS有害元素分析功能,电镀液离子浓度分析
  • Science封面:AI与冷冻电镜揭示「原子级」NPC结构,生命科学突破
    近日,《Science》杂志以封面专题的形式发表了 5 篇论文,共同展现了通过 AI 技术来揭示人类和非洲爪蟾的核孔复合体(NPC)结构。开始正文之前,我们先来看一张图片,在下图中,很明显可以看出,图的右半部分所代表的信息更加丰富,结构也更清晰。而左半部分 2016 年的图,则结构较为单一,代表的信息比较少:其实上面展示的是核孔复合体(NPC)图像。核孔复合体,由约 1000 个蛋白质亚基组成,担负着真核生物细胞核与细胞质之间繁忙的运输大分子的任务,也是其连接胞质和细胞核的唯一双向通道。除了协调运输外,NPC 还组织必要的转录、mRNA 成熟、剪接体和核糖体组装等重要生命活动。NPC 强大的作用,已然成为疾病突变和宿主 - 病原体相互作用的关键点。得益于低分辨率下全核孔结构以及高分辨率下核孔组成结构技术的发展,细胞核孔受到越来越多的关注。然而,利用这些信息正确组装 30 多种不同蛋白质副本,并构建高分辨率的三维结构,一直是一项艰巨的挑战。近日,《Science》杂志以封面专题形式发表了 5 篇论文,其中 3 篇论文共同揭开了人类核孔复合体的近原子分辨率冷冻电镜结构,另外两项研究通过非洲爪蟾呈现了脊椎动物核孔复合体的单颗粒冷冻电镜图像。这篇封面文章将多项研究成果拼接在一起,形成的人类 NPC 图像接近原子级。论文地址:https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.add2210这一研究成果建立在多项研究之上,包括数十年的生物化学重建、X 射线晶体学、质谱学、诱变和细胞生物学等。使用大幅度改进的冷冻电子断层扫描重建人类 NPC,并用人工智能技术精确建模组件。还有其他研究提高了单粒子冷冻电镜的分辨率,使脊椎动物 NPC 的二级结构元素和残基水平细节的可视化成为可能。分子组合丰富了我们对脊椎动物和人类 NPC 构建的理解——从旧的核支架到将各个部分连接在一起的连接蛋白,以及从核膜锚定到中央运输通道上方的细胞质丝。这里报告的研究成果,代表了实验结构生物学与人工智能的合作共赢,是人类探索生物微观世界的又一次胜利。另外,也证明了正在进行的分辨率革命,在我们寻求了解大分子组件的构造和设计原理方面,具有不可替代地作用。下图为 2022 年人类核孔复合体的横截面视图,新解析的成分包括对称核心(橙色)和细胞质细丝(黄色):五篇研究论文论文 1:《Architecture of the cytoplasmic face of the nuclear pore》论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9129核孔复合体(NPC)是核质转运的唯一双向通道。尽管最近在阐明 NPC 对称核心结构方面取得了一些进展,但对于 mRNA 输出和核孔蛋白相关疾病的热点来说,不对称分布的细胞质表面仍然难以捉摸。加州理工学院等机构的研究者报告了通过结合生化重建、晶体结构测定、冷冻电子断层扫描重建和生理验证而获得的人类细胞质面的复合结构。虽然物种特异性基序在中央转运通道上方锚定了一个进化上保守、约 540 千道尔顿(kilodalton)异六聚体细胞质细丝核孔蛋白复合体,但 NUP358 五聚体束的附着取决于外套核孔蛋白复合体的双环排列。他们揭示的复合结构及其预测能力为阐明 mRNA 输出和核孔蛋白疾病的分子基提供了丰富的基础。人类 NPC 的细胞质面论文 2:《Architecture of the linker-scaffold in the nuclear pore》论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9798尽管人们已经可以确定 NPC 对称核心中结构化支架核孔蛋白的排列,但它们通过多价非结构化接头核孔蛋白的内聚性仍然难以捉摸。通过结合生化重建、高分辨率结构测定、冷冻电子断层扫描重建和生理验证,加州理工学院的研究者阐明了进化上保守的接头支架结构,产生了人类 NPC 的约 64 兆道尔顿(megadalton)对称的近原子复合结构核。虽然接头通常起刚性作用,但 NPC 的接头支架为其中央转运通道的可逆收缩和扩张以及横向通道的出现提供了必要的可塑性和稳健性。他们的结果大大推进了 NPC 对称核心的结构表征,为未来的功能研究打下了基础。人类 NPC 对称核心的接头支架结构。论文 3:《AI-based structure prediction empowers integrative structural analysis of human nuclear pores》论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9506虽然核孔复合体(NPC)介导核质转运,它们错综复杂的 120 兆道尔顿架构仍未完全得到了解。马克斯 普朗克生物物理研究所等机构的研究者报告了具有显式膜和多构象状态的人类 NPC 支架的 70 兆道尔顿模型。他们将基于 AI 的结构预测与原位和细胞冷冻电子断层扫描、综合建模相结合。结果表明,接头核孔蛋白在亚复合体内和亚复合体之间组织支架,以建立高阶结构。微秒长的分子动力学模拟表明,支架不需要稳定内外核膜融合,而是扩大中心孔。他们举例阐释了如何将基于 AI 的建模与原位结构生物学相结合,以了解跨空间组织级别的亚细胞结构。人类 NPC 支架架构的 70 兆道尔顿模型。论文 4:《Structure of the cytoplasmic ring of the Xenopus laevis nuclear pore complex》论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8280西湖大学和清华大学以 3.7-4.7 埃(angstrom)的分辨率对非洲爪蟾 NPC 的细胞质环亚基进行单粒子冷冻电子显微镜重建。其中,Nup358 的氨基末端域的结构被解析为 3.0 埃,这有助于识别每个细胞质环亚基中的五个 Nup358 分子。研究者最终的细胞质环亚基模型包括五个 Nup358、两个 Nup205 和两个 Nup93 分子,以及两个先前表征的 Y 复合体。Nup160 的羧基末端片段充当每个 Y 复合体顶点的组织中心。结构分析揭示了 Nup93、Nup205 和 Nup358 如何促进和加强主要由两层 Y 复合体形成的细胞质环支架的组装。非洲爪蟾 NPC 双层细胞质环的 Cryo-EM 结构。论文 5:《Structure of cytoplasmic ring of nuclear pore complex by integrative cryo-EM and AlphaFold》论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9326哈佛医学院等机构的研究者使用单粒子冷冻电子显微镜和 AlphaFold 预测,从非洲爪蟾卵母细胞中确定了近乎完整的 NPC 细胞质环结构。具体地,他们使用 AlphaFold 预测核孔蛋白的结构,并使用突出的二级结构密度作为指导来适应中等分辨率的地图。此外,某些分子相互作用通过使用 AlphaFold 的复杂预测进一步得到建立或确认。研究者确定了五份 Nup358 的结合模式,它是最大的 NPC 亚基,具有用于转运的 Phe-Gly 重复序列。他们预测 Nup358 包含一个卷曲螺旋结构域,可以提供活性以帮助它在一定条件下作为 NPC 形成的成核中心。非洲爪蟾 NPC 细胞质环的 Cryo-EM 结构。
  • 上海技物所UIRS-1型超高光谱分辨率红外光谱仪亮相国家“十一五”成就展
    仪器信息网讯 2011年3月7日至14日,中国科学院上海技术物理研究所的UIRS-1型超高光谱分辨率红外光谱仪、星载成像光谱仪、CCD探测器、高精度成像稳定控制系统亮相国家“十一五”重大科技成就展。UIRS-1型超高光谱分辨率红外光谱仪  超高光谱分辨率红外光谱仪是基于大光程差(±27cm)干涉技术的傅里叶变换光谱仪,具有光谱分辨率、稳定度高、谱段宽和效率高(无狭缝)等特点,能用于温室气体及痕量污染气体的定量检测和大气成分分布垂直探测,将对我国环境探测及资源调查等领域产生重大影响。星载成像光谱仪  该仪器利用离轴三反成像光学、凸面光栅光谱仪和大规模焦平面探测器等技术,中科院上海技术物理研究所研制了宽幅高光谱卫星成像仪原型样机。CCD探测器  国际上规模最大的CCD探测器,是相机成像的核心部件之一。通过它可以将携带着目标信息的光信号转换成便于检测和传输的电信号。高精度成像稳定控制系统  该系统主动探测卫星平台的微小振颤,并把振颤换算成相机光轴的偏转量,通过主动控制补偿卫星平台振颤造成的光轴偏转,保证相机在轨成像的稳定性。  关于中国科学院上海技术物理研究所:  中国科学院上海技术物理研究所始建于1958年10月,以固体物理和固体电子学研究为主要学科,由复旦大学物理系谢希德教授亲自创办和主持工作。1961年1月单独建制,隶属中国科学院;1964年1月,研究方向调整为红外物理与光电应用技术研究;1968年3月,划归国防科工委第15研究所,称1510所;1970年6月,又回归中科院,并恢复原称。现以红外物理与光电技术应用基础、开发为主要研究方向,重点发展先进的空间遥感、小卫星、红外凝视成像、红外焦平面、光学薄膜、微型致冷、及光电信息处理与网络等技术,设有相应的研究室及国家重点实验室10个。
  • “高分五号”可见短波红外高光谱相机使我国高光谱遥感技术再上新台阶
    p  2018年5月9日,北京时间2时28分,我国在山西太原卫星发射中心成功发射“高分五号”高光谱卫星。中国科学院上海技术物理研究所承担研制卫星红外地平仪(已在入轨初期成功捕获地球)和可见短波红外高光谱相机。/pp  作为“高分五号”卫星六大主载荷之一,可见短波红外高光谱相机是国际首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机,对复杂地物、环境具有突出的识别和分类能力。它可同时获取观测对象的几何、辐射和光谱信息,并以足够高的光谱分辨率、空间分辨率和辐射分辨率,定量获取观测目标的构造和成份等信息,同时获取观测路径上大气等相关信息,实现对陆地表面高光谱、高空间、高辐射分辨率成像光谱观测。/pp  可见短波红外高光谱相机以高光谱的方式实现对地优于30米空间分辨率的连续成像,它具有330个光谱通道,比一般成像相机多了近百倍 其光谱覆盖可见光至短波红外的2100纳米范围宽度,比一般相机宽了近9倍 特别是同时实现的60公里高光谱成像幅宽,将极大提高对全球陆地环境生态资源的探测能力。与国际上经典的高光谱相机相比,该载荷幅宽提高8倍,光谱数增加近百个,信噪比提升近4倍 与美国、德国、日本、加拿大等国际上当前发展的高光谱相机比较,其综合性能和主要技术指标可保持5年以上的国际领先水平。/pp  上海技物所创新性地提出基于视场倍增远心成像和凸面光栅大平场度低畸变分光的高光谱成像方案,历经10年时间,突破了小F数大视场低畸变远心成像,大平场度超低畸变精细分光、在轨高精度光谱辐射定标、大规模高帧频红外焦平面探测器等关键技术,完成高光谱相机的原型样机、工程样机、鉴定产品、发射产品的研制。相机入轨后,将有力提升我国在环境、生态、资源、农业、林业等多个领域遥感监测方面的能力,有效服务“美丽中国”建设,使我国高光谱遥感技术再上新台阶,走在国际前列。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/39eacb35-8a94-47c6-87c3-a8a96b880be2.jpg" title="微信图片_20180510094457.jpg"//pp style="text-align: center "卫星发射现场br//ppbr//p
  • 讣告|我国现代光学测试仪器奠基人潘君骅院士逝世
    中国共产党优秀党员,中国工程院院士,著名应用光学专家,苏州大学光电科学与工程学院研究员、博士生导师潘君骅同志,因病医治无效,于2023年12月18日15时48 分在苏州逝世,享年94岁。潘君骅长期从事光学仪器研制、光学元件及系统的加工和测试,研制国内第一台激光球面干涉仪、阶梯光栅分光仪、多种特殊非球面光学仪器和设备等,在组织大口径光学工程项目实施、倡导非球面应用、推动光学检测技术发展等方面作出了重要贡献。潘君骅院士潘君骅院士生平潘君骅,1930年10月生于上海市;1952年清华大学机械制造专业毕业后分配至中国科学院仪器馆(中科院长春光机所前身)工作。1956-1960年,接受单位安排到苏联留学,在苏联列宁格勒普尔科沃天文台学习,师从苏联著名天文光学专家马克苏托夫,获副博士学位;1980-2000年,在中国科学院南京天文仪器研制中心工作;1999年,当选中国工程院院士;聘到苏州大学现代光学研究所工作。曾任中国光学学会理事,中国天文学会常务理事,中国光学测试专业委员会主任,南京天文仪器厂副厂长等职务。王大珩院士评价他为“最具有工程概念的光学专家”。科研成就苏联留学期间,提出大望远镜二次凸面副镜新的检验方法,并实际应用于原苏联6米望远镜检验。1960-1966年,回国后,在长春光机所为我国研制大型靶场光学设备建立了一套光学加工和检测技术,保证了我国大型靶场光学仪器获得优良光学质量,并对各种光学非球面的设计、精密加工及检验方法进行了卓有成效的研究,解决了光学加工的关键技术难题;为长春光机所建立了大口径光学仪器制造的技术基础,推进非球面在光学系统中的应用。1972-1974年,研制出激光球面干涉仪,获1978年全国科学大会奖。1980年,调至南京天文仪器厂,主持完成当时远东地区最大的“2.16米光学天文望远镜”项目, 获1997年中国科学院科技进步奖一等奖和1998年国家科技进步奖一等奖;期间还开拓了不少光学系统中非球面的应用,如总参二部的战场侦察车光学系统,北京508所的资源卫星主光学系统,合肥中国科学技术大学同步辐射用的轮胎面光学件加工,离轴非球面的单件加工等。1989年,领导完成2.16米天文望远镜及其专用附属仪器-阶梯光栅分光仪,获1999年国家科技进步奖三等奖;为航天508所、总参二部、中科大、成都光电所、上海技物所、中科院西安光机所、北京理工大学、中科院空间中心等单位研制了多种非球面光学元件和光学系统。近年来,研制多种特殊非球面光学仪器和设备,发表科研论文数十篇,出版专著1部。2019年,国际小行星中心和国际小行星命名委员会发布国际命名公报,确定“潘君骅星”命名,并刊入《国际小行星历表》。
  • 突破!原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面
    p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日,中国科学院大连化学物理研究所能源研究技术平台电镜技术研究组副研究员刘伟、杨冰与中国科学院上海高等研究院研究员髙嶷团队及南方科技大学副教授谷猛团队合作,在观察和确认NiAu催化剂在CO2加氢反应中的真实表面方面取得进展。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "催化研究中,常规静态显微分析只能提供催化剂反应前或反应后的非工况结构信息。然而在热振动、气体分子吸/脱附等作用下,催化剂的表面原子难免发生迁移导致表面重构,变化后的表面才是与催化反应活性相关的真实表面,要看清这一表面状态需要借助原位表征技术。尤其对于容易发生表面重构的多元金属催化体系而言,无法原位观测反应气氛下催化剂的原子结构,就不能确认贡献催化活性的真实表面,更无法建立可信的催化构效关系。在以往的研究中,具有宏观统计特性的原位谱学手段已经从精细的能量维度对动态催化过程做出了先驱性探索,例如原位FTIR、原位XPS(AP-XPS)以及原位XAS。在此基础上,实空间下直接观测反应中催化剂的表面原子排布是研究人员长期追寻的目标。针对此问题诞生了环境透射电子显微技术(ETEM),ETEM是主要基于TEM成像的原位手段,适用于原子分辨下追踪气固相反应中催化剂的结构演化过程。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="text-indent: 2em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/69a53f56-f8b2-4cb7-adbb-cf19e4397bed.jpg" title="原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg" alt="原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg"//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在本工作中,研究团队基于环境透射电镜以及特殊设计的mbar级负压定量混气系统,研究了NiAu/SiO2体系催化CO2加氢反应过程。初期静态显微结果表明,该催化剂以Ni为核心,表面包裹2至3层Au原子壳层,为一种典型的Ni@Au核壳构型。而考虑到Ni具有强大的加氢活性,会导致反应的CH4选择性,因此,该核壳构型可合理地解释本工作中CO2加氢高达95%以上的CO选择性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "但是,环境透射电镜原位观测发现,该催化剂在反应气氛和温度下,内核Ni原子会逐渐偏析至表面与Au合金化;在降温停止反应时,会退合金化返回Ni@Au核壳型结构。原位谱学手段(包括原位FTIR和原位XAS)的结果很好地证实了上述显微观测结果。理论计算和原位FTIR结果表明,反应中原位生成的CO与NiAu表面合金化起到了关键而微妙的相互促进作用,这是该催化剂构型演变及高CO选择性的原因。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该工作为研究核壳型双金属催化过程提供了启发,例如反应条件下核壳表面是否真实存在,是否贡献催化活性?又如催化剂制备中追求构建核壳表面是否有必要?该工作是一套原位环境下微观结构表征与宏观状态统计的综合应用案例,突出局域原子结构显微观测的同时,借助原位谱学手段,尤其是原位XAS技术,确保了电子显微发现与材料宏观工况性能的关联置信度。从而为发展原位、动态、高时空分辨的催化表征新方法和新技术提供了范例,也为设计构筑特定结构和功能催化新材料提供了借鉴和思考。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此外,期刊特别邀请审稿人撰写并独立刊发了题为The dynamic of the peel 的工作评述(news & views),以表明本工作对于催化研究的独特启发。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "相关成果发表在《span style="color: rgb(0, 112, 192) "自然-催化/span》(Nature Catalysis)上。该工作得到国家自然科学基金项目、大连市人才项目、中科院青年创新促进会等的资助,尤其得到了研究员苏党生的大力支持。/p
  • Nature Nanotechnology :大面积可控单晶石墨烯多层堆垛制备技术新突破
    多层石墨烯及其堆垛顺序具有特的物理特性及全新的工程应用,可以将材料从金属调控为半导体甚至具有超导特性。石墨烯薄膜的性质相对于层数及其晶体堆垛顺序有很大变化。例如,单层石墨烯表现出高的载流子迁移率,对于超高速晶体管尤为重要。相比之下,AB堆垛的双层或菱面体堆垛的多层石墨烯在横向电场中显示出可调的带隙,从而产生了高效的电子和光子学器件。此外,有趣的量子霍尔效应现象也主要取决于其层数和堆垛顺序。因此,对于大面积制备而言,能够控制石墨烯的层数以及晶体堆垛顺序是非常重要的。 近日,韩国基础科学研究所(IBS)Young Hee Lee教授和釜山国立大学Se-Young Jeong教授在期刊《Nature Nanotechnology》以“Layer-controlled single-crystalline graphene film with stacking order via Cu-Si alloy formation” 为题报道了采用化学气相沉积的方法来实现大面积层数及堆垛方式可控的石墨烯薄膜的突破性工作。为石墨烯和其他2D材料层数的可控生长迈出了非常重要的一步。 文章提出了一种基于扩散至升华(DTS)的生长理论,实现层数可控生长的关键是在铜箔基底上先可控生长SiC合金,具体来讲(如图1所示),先在CVD石英腔室内原位形成Cu-Si合金,之后将CH4气体引入反应室并催化成C自由基,形成SiC,随后温度升高至1075℃以分解Si-C键,由于蒸气压使Si原子升华。因此,C原子被留下来形成多层石墨烯晶种,在升华过程中,这些晶种横向扩展到岛中(步骤III),并扩展致边缘。在给定的Si含量下注入不同浓度稀释的CH4气体,可以控制Si-Cu合金中石墨烯的层数。图1e显示了在步骤II中引入不同稀释浓度CH4气体时C含量的SIMS曲线,在较高CH4气体浓度下,C原子更深地扩散到Cu-Si薄膜中,形成较厚的SiC层,然后生长较厚的石墨烯薄膜。由此实现可控的调节超低限CH4浓度引入C原子以形成SiC层,在Si升华后以晶圆尺寸生长1-4层石墨烯晶体。   图1. 不同生长过程中的光学显微镜结果,生长示意图及XPS能谱和不同生长步骤中Si和C含量的二次离子质谱SIMS曲线 随后,为了可视化堆垛顺序并揭示晶体取向的特电子结构,进行了nano-ARPES光谱表征,系统研究了单层,双层,三层和四层石墨烯的能带结构(图2a-d),随着石墨烯层数增加,上移的费米能逐渐下移。另外,分别根据G和2D峰之间的IG/I2D强度比和拉曼光谱二维模式的线形来确定石墨烯薄膜的层数和堆垛顺序。IG/I2D随着层数增加而增加(从0.25到1.5),并且2D峰发生红移(从2676 cm-1到2699 cm-1)。后,双层、三层和四层石墨烯的堆垛顺序通过双栅器件的电学测量得到了确认(图2i-k)。在双层石墨烯(图2i)中,沟道电阻(在电荷中性点处)在高位移场下达到大值,从而允许使用垂直偶电场实现带隙可调性。在三层器件上进行了类似的测量(图2j),与AB堆垛的双层相反,由于导带和价带之间的重叠,沟道电阻随着位移增加而减小,这可以通过改变电场来控制,从而确认了无带隙的ABA-三层石墨烯。在四层器件中也观察到了类似的带隙调制(图2k),确认了ABCA堆垛顺序。 图2. 不同层数的石墨烯样品的nano-ARPES,拉曼及电学输运表征 本文通过在Cu衬底表面上使用SiC合金实现了可控的多层石墨烯,其厚度达到了四层,并具有确定的晶体堆垛顺序。略显遗憾的是本文并没有对制备的不同层数的石墨烯样品进行电导率,载流子浓度及载流子迁移率的标准测试。值得指出的是,近期,西班牙Das-Nano公司基于THz-TDS技术研发推出了一款可以实现大面积(8英寸wafer)石墨烯和其他二维材料100%全区域无损非接触快速电学测量系统-ONYX。ONYX采用一体化的反射式太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)弥补了传统接触测量方法(如四探针法- Four-probe Method,范德堡法-Van Der Pauw和电阻层析成像法-Electrical Resistance Tomography)及显微方法(原子力显微镜-AFM, 共聚焦拉曼-Raman,扫描电子显微镜-SEM以及透射电子显微镜-TEM)之间的不足和空白。ONYX可以快速测量从0.5 mm2到~m2的石墨烯及其他二维材料的电学特性,为科研和工业化提供了一种颠覆性的检测手段。ONYX主要功能:→ 直流电导率(σDC)→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间,τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向:石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线
  • 重庆市公安局发布4750万仪器采购大单
    重庆市公安局发布4750万基层刑事技术室建设设备(痕迹及理化检验设备)采购大单  2011年03月14日重庆市公安局在中国政府采购网发布基层刑事技术室建设设备(痕迹及理化检验设备)招标信息, 采购金额高达4750万元, 公分4个包,涉及气相、气质、显微镜、电子天平等仪器,详情如下:  重庆国际投资咨询集团有限公司受重庆市公安局委托,对“重庆市公安局基层刑事技术室建设设备(痕迹及理化检验设备)”进行竞争性谈判采购。欢迎有资格的供应商前来参加谈判。  一、谈判内容 合同包号设备名称数量(台/套)最高竞标限价(万元)竞标保证金(万元)合同包1:手印显现设备茚三酮/DFO手印显现柜(可为进口设备)432486.153824大空间熏显系统(可为进口设备)8超大型手印熏显柜(可为进口设备)8大型手印熏显柜(可为进口设备)28中型手印熏显柜(可为进口设备)43合同包2:痕迹现场勘查设备现场勘查灯2421059.56310宽幅足迹搜索光源154强光搜索灯111手持式多波段光源82多波段光源(可为进口设备)43地下金属探测器43现场痕迹综合勘查箱225平面和立体足迹提取箱90凹凸面灰尘痕迹提取仪88火灾现场勘查箱86爆炸现场勘查箱97微量物证勘查箱89金属冲压字迹显现箱53现场通道踏板78枪弹勘查箱43测距仪314物证牌355包3:显微镜体视显微镜(可为进口设备)421179.7911生物显微镜(可为进口设备)22电子秤(可为进口设备)41砂轮机38工具组合包43重型台钳41包4:理化检验设备气相色谱仪31451.4气质联用仪1  备注:1、上述产品需送达采购人指定合同签订单位所在地(不超过43个单位)  并完成安装   2、进口产品需报免税价。  二、竞争性谈判时间、地点  1、发售竞争性谈判文件时间:2011年3月11日-2011年3月18日  2、发售竞争性谈判文件地点:重庆市江北区洋河一村78号(重庆国际商会大厦13楼1313室)  3、获取竞争性谈判文件方式:  3.1竞争性谈判文件发售地点:重庆国际投资咨询集团有限公司一部三处(重庆国际商会大厦13楼1313室)。  3.2竞争性谈判文件售价:500元人民币/合同包(售后不退)。若邮购竞争性谈判文件请按重庆国际投资咨询集团有限公司账户信息汇款,在汇款单附言处注明汇款用途、竞争性谈判文件编号,然后将汇款单复印件、购买单位名称及所参加竞标的合同包号、详细通讯地址、邮编、电话、传真及联系人信息传真给我公司(传真:023-67706449)  4、递交谈判文件截止时间:2011年3月24日北京时间 10:00时。超过递交截止时间递交的报价文件我公司恕不接受。  5、竞争性谈判开始时间: 2011年3月24日北京时间 10:00时。  6、竞争性谈判地点:重庆国际投资咨询集团有限公司(江北区洋河一村78号国际商会大厦5楼)会议室,具体会议室房间号,请竞标人在递交谈判文件当天,见5楼前台指示牌或5楼大厅电子显示屏。  三、采购人基础资料  1、采购人:重庆市公安局  2、联系人:李斌  3、电 话:023-63751708  四、采购代理机构基本资料  1、谈判保证金提交形式:电汇、转账支票形或现金支付(现金支付须直接在财务交纳,财务室详细地址:重庆市江北区洋河一路78号国际商会大厦503室)  2、提交用户名:重庆国际投资咨询集团有限公司  3、开户行:工商银行红五路分理处  4、帐 号:3100023419200023047  投标人应确保其提交的谈判保证金在递交谈判文件截止时间前按规定的方式到达上述账户,否则,采购人将视竞标人对谈判文件未实质性响应,其竞标无效。  5、地 址:重庆市江北区洋河一路78号国际商会大厦1313室  6、邮 编:400020  7、电 话:(023)67707431 67706449  8、传 真:(023)67706449  9、联系人:严刚 何剑飞  附件:竞争性谈判文件(痕迹及理化检验设备)采购人审定3.11.doc.doc
  • 《德国应用化学》中国风封面图走红 惊现张新荣教授
    p style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"你印象中的国际知名化学期刊的封面应该是什么样的?/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"差不多应该是这样的吧:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/abdd30ee-5daf-4aea-8a3e-1f9cb0633b2f.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/b25d9f26-9ac6-4e71-a3a3-1011e12c4ff5.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"虽然也五颜六色,但看起来很有视觉冲击力的样子/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"而密密麻麻的貌似分子链的几何图形/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"如同三维立体画一般/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"对文科生有一股扑面而来的满满的恶意/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"但是再看这个/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"有没有觉得这个画风有了断崖式的上升?/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="3.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/66a6039b-67bf-4269-99e2-e7bdcd4b59d9.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"这奥特曼大战葫芦娃(目测这是葫芦娃中的老四:水娃)的“邪典”漫画风/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"可是《德国应用化学》(Angewandte Chemie)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"未来某期的封面图/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"因为这个封面已经被收录进“Early View”中/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"而且文章已经被刊用(因为已经被First published)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"Angewandte Chemie可不是什么野鸡学术期刊/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"在业内享有崇高的声誉/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"由德国化学学会主办,约翰威立公司出版/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  2016年,该期刊共收录各类文章(包括综述和同行评议)2675篇,影响因子为11.994。2011年,该刊的影响因子曾为13.455,而且称霸原创类研究的化学期刊的影响因子榜首两年多,直到2013年才被《美国化学学会期刊》(Journal of the American Chemical Society)以微弱优势超过。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  Angewandte Chemie的一大特色是“封面”分四类:前封面( Titelbild),内前插页(Innentitelbild),内背插页(Innenrü cktitelbild)和背封面 (Rü cktitelbild)。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  而每一期重要的文章的介绍图毫无疑问要作为前封面。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  葫芦娃这一期的主题文章是有关小滴液模型如何在各向异性胶体的综合上加以应用,第一作者是中国科学院高分子物理与化学实验室的Luo Zhang,通讯作者是同样来自该实验室的刘冰研究员。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"该刊的编委并不是突发奇想皮了一下/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"而是长期对“中国风”有一种执念/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"是不是带有中国特色元素的封面文章作者都是中国人?/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"也不一定/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"比如2012-51/29这一期的封面是一个太极图/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"文章是法国教授J.-M. Vincent的/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"《通过光致还原实现Cu(II)催化的click反应》:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="4.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/07a04b97-5b46-4e08-a95b-bb9848350e93.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"无独有偶,2014-53/16这一期的封面也是和太极有关/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"很写意的水墨画风格/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"文章是华南理工大学的江焕峰教授的/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"《铜催化乙酰肟与亚磺酰钠的氧化偶联反应》:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="5.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/03b50859-3d22-4737-a3f1-8962c9e77131.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"Angewandte Chemie编委很可能/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"对“太极”元素有特殊的情感/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"除去外封面之外,内背插页也有/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"比如下面这个课题是中韩两国研究员共同完成的/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"是2011-50/30的背封面:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="6.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/2a68a229-28ba-4d46-bcef-1b45bcb88796.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"2013-52/37这一期/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"多特蒙德工业大学的一群德国研究员/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"有关二茂铁衍生物的文章/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"也同样采用了太极阴阳的元素:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="7.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/c4983928-ed36-4221-9443-d01663642ab7.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"2011-50/32这一期被“国画”刷屏了/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"前后封面的主题都是万里长城:/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="8.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/6ee562f2-14c0-4e02-977b-1d6d3a6803c5.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="9.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/168629bd-5b10-413d-bfb3-f9e119fc4f2b.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  前封面是北大杨震教授写的一篇有关中草药的一篇文章,他历经六年完成首例五味子三萜降三萜类天然产物Schindilactone A全合成 后封面的通讯作者是南开周其林院士。他发展了一个新的手性三齿配体,创造了不对称氢化催化剂负载量的新记录。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"以前有不少网友吐槽/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"为啥河南大学不是“211”?/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"河南一亿多人口为什么只有郑州大学是“211”?/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"且看Angewandte Chemie为河南大学打call/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"封面就是校门!/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="10.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/a919c46c-cd9d-4302-b822-5657954bdb4e.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  这篇是有关河南大学的江智勇课题组的,他们的文章:“烯丙基酮和靛红的不对称vinylogous aldol反应研究” 。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"2013-52/29这一期的尾封面/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"是青花瓷的图案环绕四合院/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"这是在强行“中国风”吗?不是/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="11.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/5ac29d3e-863c-4c23-9237-31c3bf895548.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  “青花瓷”代表了“HB(C6F5)2催化非官能化烯烃的氢化和反应机理的研究”,而“四合院”则表达了机理研究中发现催化循环的关键是一个四元环状的过渡态,这是复旦大学的王华冬和李振华两位老师合作完成的一篇文章。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"很多化学课题都和液体相关/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"(作为文科生的小编,这话我觉得还是有把握的)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"既然涉及到液体,必然会牵扯到“饮品”/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"国故中的一茶一酒肯定是少不了的/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"Angewandte Chemie也考虑到了,切实很贴心,看:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="12.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/0624acb2-cda4-4b82-938d-15122aba3076.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  一把茶壶配四个杯子(辜鸿铭笑了)??这篇文章的主题是“以三氮烯为导向基,Rh(III)催化芳烃的C-H活化/烯基化反应”。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"2014-53/49 这期的封面很“醉人”/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"酒葫芦往酒碗里倒酒,配有中日两种文字/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"(当然“酒”这个有可能也是日语)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"文章的关键词之一就有“Koji”(日本酒曲)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"文章围绕Aspirochlorine(酒曲中霉菌产生的一种霉菌毒素)展开/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"作者是德国耶拿大学生物分子化学系的研究员们/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="13.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/d2cc7cf2-8d54-475c-8b89-451ec13e9b74.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"接下来这个就很有复古范儿了/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"期目是2015-54/18/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"这是内封面,采用了乡村褥子棉袄风/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"荷花配鲤鱼,红配绿:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="14.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/afdabeb4-8339-4abb-b6c2-2111609fe7ce.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  文章内容是“硼烷对C-N键的插入反应合成BN杂环化合物,以及不同条件下BN杂环化合物的热消除反应”,作者是一群加拿大女王大学化学系的中国博士生,值得一提的是,绘画的作者也是文章的通讯作者:王苏宁博士。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"以后不会拿画笔还好意思说自己是玩化学的吗?/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"下面这个内封面是2015-54/6这期的:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="15.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/0e022ec7-b3c3-49ef-b3e0-e5d137ede862.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  水墨感力透纸背,中间有有一个环,周围抽象化的红色金鱼栩栩如生,旁边还有仙鹤伫立。这是南方科技大学李闯创老师带领北京大学深圳研究生院的一群博士生完成的课题:“TypeII分子内[5+2]环加成反应:合成高度官能化的桥环骨架”。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"下面这一副来自2015-54/7/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"虽然它只是一个卷首图(Frontispiece)/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"但Angewandte Chemie做得依然很走心/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"用了东汉张衡的地动仪做插画:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="16.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/84a5afb2-f4ee-464f-af41-770810a8984b.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  文章的主旨是有关二氧化钛的,是中科院化学所的马万红和赵进才教授带领团队所作。/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"有些时候/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"Angewandte Chemie的中国风的功劳/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"也不能全被期刊的编辑部的人抢去/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"比如这个内文图:/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="640.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/cb06b342-27bf-41be-8cb0-e65d82dc24bd.jpg"//ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  文章的主题“低温等离子探针的质谱成像技术用于艺术品的分析”,是清华大学的张四纯和张新荣两位教授的合作,这幅书画乃是张新荣亲笔所作。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  要是不搞化学,张新荣老师估计也会是个一流的书法或者国画家。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  严谨、严肃和求真无疑是科学的必要属性,但这不代表科学和时尚活泼绝缘。人文科学和自然科学本就是人类探索未知世界的两个主要路径。二者扶持相互滋养,或许这就是Angewandte Chemie经常选用太极图作为封面的原因:一阴一阳谓之道。/span/ppspan style="FONT-FAMILY: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai"  最后,让我们一起唱起来:葫芦娃,葫芦娃,一棵藤上七朵花,锂铍硼碳氮氧氟氖,风吹雨打都不怕,硼铝镓铟铊....../span/p
  • 我国科学家在冷冻电镜方法学研究方面取得重大突破
    p style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/8f5b8a7d-137e-45d4-95ad-2a875228047b.jpg" title="刘红荣.jpg" width="500" height="333" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 500px height: 333px "//pp style="text-align: center "strong刘红荣正在介绍研究成果/strong/pp  自人类对疾病认识进入后基因组时代以来,科学家一直试图测定病毒的内部三维结构,这一工作近日被两位中国科学家率先完成。/pp  9月18日,国际顶级学术期刊《Science》杂志发表了一篇题为“冷冻a href="http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target="_blank" title="" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "电镜/span/a揭示双链RNA病毒内部聚合酶和病毒基因组的非线轴结构”的论文(Cryo-EM shows the polymerase structures and a non-spooled genome within a dsRNA virus)。论文中,两位中国科学家首次将病毒的观察视角从“衣壳”深入到内部,改变了过去认为该类型病毒的内部基因组应呈线轴状排列的主流观点,亦用一种全新方法,开启帮助人类认知更多生物分子内部结构的大门。/pp  这两位科学家分别是湖南师范大学物理与信息科学学院教授刘红荣、清华大学生命科学学院副研究员程凌鹏。刊登在《Science》杂志的论文也是他们合作研究完成的。/pp  近年来,结构生物学家利用电子显微技术与X射线晶体学技术,已解析大量病毒衣壳的近原子分辨率三维结构,对衣壳蛋白分子结构形成了较为系统的认知,但对病毒内部的基因组及相关蛋白三维结构,迄今依旧一无所知。/pp  经刘红荣、程凌鹏两位科学家在病毒三维重构领域的10余年合作研究,他们最近提出了一种基于二维电子显微图像解析对称失配生物大分子三维结构的新方法,并运用这个方法首次解析一种源自昆虫的双链RNA病毒内部基因组,以及其RNA聚合酶的三维结构,发现该病毒内部结构呈现“多层球状”。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/3b6052e9-2020-4ca0-9be1-6a3c3edc5c61.jpg" title="图1.jpg" width="350" height="318" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 350px height: 318px "//pp style="text-align: center "图1.Structures of the RNA fragments and RdRps within the NCPV capsid/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/439459c4-d04b-4fed-b268-a3655816802f.jpg" title="图2.jpg" width="450" height="266" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 450px height: 266px "//pp style="text-align: center "图2.Structures of the RdRp complexes within NCPV and TCPV/pp  刘红荣表示,他们此番取得的研究成果,首次求解了衣壳内部基因组及相关蛋白三维结构,向病毒学领域证明了衣壳内部的核酸与蛋白质结构是可解的,势必推进人类重新认知病毒。/pp  “我们这个研究更多的还是方法学,属于基础研究,对人类疾病防控及药物设计存在潜在的应用前景。”刘红荣透露,他们计划把取得成果的研究方法推广到其他的领域,尤其是生物大分子动态的三维结构研究。/pp  论文的国际审稿人评价“该研究为解决病毒内部基因组三维结构及基因组同其他蛋白之间的相互作用这一重要问题迈出了坚实的一步 该研究为对称失配三维重构提供了一种全新有效的方法”。该研究改变了长期以来占据双链RNA病毒研究领域的“病毒衣壳内的基因组呈线轴状排列”的主流观点,首次为生物学家提供了病毒内部基因组及其聚合的三维结构信息。同时,从方法学上开启了研究包括病毒基因组在内的对称失配生物大分子三维结构的大门,将对结构生物学前沿研究产生重要而深远的影响。/pp  据悉,刘红荣于2011年从美国加州大学洛杉矶分校博士后出站归国后,赴湖南师范大学工作,其团队主要负责从事冷冻电镜、凝聚态物理及其交叉科学的研究工作,近年来获得国家自然科学基金等项目的资助,并在国内外一流学术期刊发表多篇学术论文。/pp 原文链接:/pp a href="http://www.sciencemag.org/content/349/6254/1347.abstract" _src="http://www.sciencemag.org/content/349/6254/1347.abstract"http://www.sciencemag.org/content/349/6254/1347.abstract/a/p
  • 香港科技大学范智勇教授《Science Robotics》:基于半球形纳米线阵列的超宽视场针孔复眼
    自然界中的生物视觉系统因其多样化的功能引人注目,尤其是具有非凡视觉能力的复眼系统,如宽阔的视场角和强大的运动跟踪能力,在机器视觉的实际应用中具有巨大的潜力。当前制造复眼系统通常采用可变形电子技术,然而该技术面临包括全局形变的复杂性、应力稳定性、几何限制、以及光学组件与探测器单元之间不匹配的潜在问题,因此开发一体化的人工复眼系统并将其集成到自主平台如机器人或无人机上实现特定的视觉功能极具挑战性。近期,香港科技大学范智勇教授团队开发了一种独特的针孔复眼(PHCE)系统,该系统集成了3D打印的蜂窝状光学结构和半球形的全固态高密度钙钛矿纳米线(PNA)光电探测器阵列。这种无透镜的针孔结构(PHA)可以根据底层图像传感器的需求,设计制备出任意布局。该团队通过对比光学模拟和成像结果验证了该视觉系统的关键特性和功能,包括超宽视场、精准的目标定位和运动跟踪能力。该团队进一步演示了PHCE系统在无人机上的功能集成,使其能够跟踪地面上的四足机器人。这种独特的空中-地面协作机器人互动展示了PHCE系统在未来多机器人协作和机器人群技术开发中的潜在应用前景。相关工作以“An ultrawide field-of-view pinhole compound eye using hemispherical nanowire array for robot vision”为题发表于国际顶级学术期刊《Science Robotics》,并当选当月封面文章。香港科技大学电子与计算机工程系博士后周宇、孙梽博和博士研究生丁宇宬为文章共同第一作者,香港科技大学电子与计算机工程系讲席教授范智勇为文章通讯作者。该工作得到了香港研究资助局项目、粤港澳联合实验室项目、科学探索奖以及中银香港科技创新奖的大力支持。图1. PHCE及其集成组件的示意图和图像。(A)PHCE整体结构示意图。(B)PHCE系统的剖视图。(C)半球形多孔氧化铝膜中钙钛矿纳米线的横截面电镜图像和宏观照片。(D)强盗蝇眼的宏观照片。(E)安装在印刷电路板上的PHCE系统的侧视照片。(F)相邻针孔单元的横截面示意图。(G) 不同小眼间角下针孔像素数量与整体视场角的相对关系。(H)单个针孔和针孔阵列角度依赖的归一化强度分布。要点:研究者受到昆虫(例如强盗蝇)复眼独特几何结构的启发,设计了蜂窝状的针孔阵列,通过光学计算和模拟仿真优化了有限像素数下的接受角Δφ、小眼间角ΔΦ,确定了对应针孔的最佳长度直径比,可以消除相邻小眼之间的盲区并减少光效率损失。研究者使用摩方精密面投影微立体(PμSL)光刻3D打印技术(nanoArch P140,精度:10 μm)制备了对应几何参数的针孔阵列,并与半球壳的凸面共形,原料为光敏树脂。由于高打印自由度和简化的结构,上述针孔阵列的参数可以很好地设计和协调,以满足对应图像传感器的需求。图2. 钙钛矿纳米线光电探测器的性能。(A)多孔氧化铝膜中不同钙钛矿纳米线的光致发光光谱。(B)不同组分钙钛矿纳米线的X射线衍射光谱。(C)单像素纳米线光电探测器各部分能级关系。(D)单像素探测器的时间依赖开/关光响应。(E)单像素光电探测器的光强依赖光电流密度和响应度。(F)未封装单像素光电探测器的工作稳定性。要点:钙钛矿纳米线是在氧化铝纳米通道内以铅纳米线作为前驱体之一生长的,未完全消耗的铅与钙钛矿形成接触,在除去基底后,通过热蒸镀的方式制备凹球面的铟电极,研究者使用PμSL 3D打印技术制备了与半球壳凹面共形的掩膜版。氧化铝多孔结构为钙钛矿材料提供了天然的封装,提高了器件的工作性能。通过调节钙钛矿中的卤素和金属元素,PNA光电探测器感测区域可以从可见拓展到近红外。在弱光下,探测器的响应度可达到2.9 A/W,随着光照强度的增加,光电流增加而响应度减小。此外,未封装的器件在常规环境中存放 10 个月后,仍保持超过80%的原始光电流数值。图3. PHCE系统的成像能力。(A)测量装置的示意图。(B)半球形成像系统的视场测量。(C)捕获的圆形图案图像。(D)捕获的十字和三角图案图像。要点:研究者集成了由121个小眼构成的单目复眼系统,半球形的几何结构赋予整个系统约140°的大视场角。PHCE系统能够在广阔的视场内成像。由聚光灯生成的圆形、十字和三角图案可以被PHCE系统准确捕获并成功识别。上述实验成像效果与模拟仿真结果高度吻合。图4. PHCE系统的目标定位和无人机运动跟踪。(A)包含两个 PHCE 的双目视觉系统照片。(B)双目视觉系统的工作原理。(C)在3D空间中移动点光源的空间位置和生成的移动路径。(D)无人机运动跟踪的工作原理。(E)安装在无人机上的PHCE照片。(F)-(H)光源和无人机移动期间的相对位置照片以及由无人机上的PHCE捕获的相应图像。要点:为了精确定位点光源在3D空间移动轨迹,研究者进一步构建了基于一对PHCE(分别具有37个小眼)的双目复眼系统,其中两个PHCE之间的角度固定为60°,整体视场增加到220°。双目系统可将整个区域可以分为三部分,即盲区、运动检测区和精确定位区。双目复眼捕获运动光源在不同位置的图像,研究者可以解析这些位置并重建其在3D空间中的运动轨迹。由于PHCE系统出色的角度选择性,研究者进一步将其安装在可编程的商业无人机上,实现了对载有点光源的四足机器人运动的实时定位和追踪。综上所述,受到昆虫复眼系统的启发,研究者设计并制造了一种独特的针孔复眼系统,具有广阔的视场、精确的目标定位和动态运动跟踪能力。通过进一步改进和技术升级,包括缩小设备尺寸、增加小眼数量、提高成像分辨率和响应速度,该复眼系统有望实现在智能光电传感和机器人技术领域的广泛应用。
  • 北斗仪器最新款CA600型超高温真空接触角测量仪
    超高温接触角测量仪原理介绍:接触角(Contact angle)是指在气、液、固三相交点处的气-液界面的切线,此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ,是润湿程度的量度,是现今表面性能检测的主要方法。由主体支架、专用光源、远焦镜头、工业成像CCD、高温高真空炉体、水循环冷却系统、真空泵、专用分析软件等组成。超高温接触角测量仪的应用: 在高温真空条件下,通过视频光学原理,测试各种材料的润湿铺展性能;目前已经广泛应用于陶瓷材料研究、金属材料研究、钎焊研究、航空航天材料研究、钢铁冶炼研究、复合材料研究等众多高校院所及企业。研究材料在高温状态下熔体与其相应的基底材料间的接触角变化规律。对于高熔点材料能实现高真空或惰性气体保护气氛下的表界面性能测试,而对于低熔点材料能现实升降温过程中的收缩、变形、融化、润湿、铺展及凝固行为进行图像化、定量化表征。设备性价比高、加热稳定、真空度高、功能全面、可满足各种金属材料科研的需要。1、测量液态金属在高温真空状态下对基材的润湿性能,评估不同材质在高温真空状态下润湿过程及附着性能 2、研究金属与陶瓷复合材料间的润湿性能,测量金属材料在高温真空状态下熔融时,在陶瓷材料上的接触角 3、研究钎焊过程,钎料在基材上的润湿铺展过程,动态分析钎料在高温下的接触角、润湿过程 4、测量金属在不同的高温状态下,以及不同的气体保护环境下,对于不同基材的接触角变化及区别:5、分析涂层与基材的接触角,分析涂层与基材的润湿过程及铺展机理,并研究不同温度及不同气氛下,润湿性能的区别:6、研究液体与固体间的接触角,评估液体与固体的附着粘附性能,分析固体的表面自由能 7、分析焊料与焊接体的接触角值,从而有效地提升焊接强度 8、基于分析接触角及表面张力的基础,控制合理润湿范围,查找有效的去除冶炼过程中炉垢的办法。应用案例超高温接触角测量仪核心参数:型号CA600 腔内环境大气环境/真空/惰性/有氧气氛高温系统温度范围室温~1200℃/室温~1700℃长期使用温度室温~1100℃/室温~1600℃真空下温度1000/1500测温电偶1200°:N型电偶 1700°:B型国际铂铑热电偶测温精度±1℃温度控制30段程序温度设定实现复杂热处理工艺的分析升温速率常温-1000℃≤10℃/min1000℃-1600℃≤5℃/min加热体1200°HRE合金电阻丝/1700度U型硅钼棒恒温区尺寸长200mm加热管尺寸内直径50mm*长度700mm测温系统温度监控,测温材质美国钨铼合金,测量精度±0.1℃,可实时测量加热管内温度。进样方式具有快速样品制备专用工具,以及样品装载专用工具,确保样品快速定位视窗法兰专用同轴双视窗法兰,备双通道惰性保护装置,可同时或单独使用某种工艺气体对内部金属进行保护,带真空系统及保护气体管路、双水冷装置。采用进口石英材质并可快拆更换。炉膛材质1200°C内采用石英,1700°C以上采用高纯刚玉保温材料湿法真空抽滤成型制备的多晶无极氧化铝陶瓷纤维材料样品尺寸5*5*5mm真空系统真空度范围1*10-1Pa采用机械真空泵+数字流量计+真空法兰1*10-3Pa采用分子泵+复合全量程高精度真空计+真空法兰材质两级组合,在高温下达到高真空要求;泵体采用高纯度不锈钢;配置复合真空计;真空系统也可以通保护气体水冷系统温控范围温度范围:5-35℃外形尺寸约460mm(长)*380mm(宽)*590mm(高)水泵流量15L/min冷却系统容量≥11L实测制冷量1520W成像系统镜头Subpixel0.7-4.5倍超高温高清远焦距工业级连续变倍式显微镜、工作距离500mm相机日本SONY原装进口高速工业级芯片(Onsemi行曝光)传感器类型1/2.9 英寸逐行扫描CMOS分辨率1280× 1024镜头控制仰视角度:±10度,精度:1度,前后180mm(微调50mm)*左右200mm(微调50mm)帧率全局曝光高速400帧/s(最快2.5ms采集/次)视频录像功能可录制整个高温润湿过程连续测量测量间隔时间可调、实时记录、连续测量光源系统组合方式采用石英扩散膜与均光板使得亮度更均匀,液滴轮廓更清晰光源进口CCS工业级冷光源(有效避免因光源散发热量蒸发液滴),寿命可达5万小时 亮度调节PWM数字调节功率10W测量软件CA V2.0静/动态接触角测量软件+表面能测量软件操作系统要求windows 10(64位)测量方式自动与手动计算方法自动拟合法(ms级别一键全自动拟合,不存在人工误差)、三点拟合、五点拟合、自动测量(包括圆拟合法/斜圆拟合法(Circle method/ Oblique Circle)、椭圆拟合法/斜椭圆拟合法(Ellipse method /Oblique Ellipse))、凹凸面测量等基线拟合自动与手动角度范围0°<θ<180°精度0.1°分辨率0.001°分析自动计算多组数据中接触角的最大接触角、最小接触角、平均接触角,左右接触角分别计算与比较功能表面能测量方法Fowks法,OWRK法,Zisman法,EOS法,Acid-Base Theory法,Wu harmonic mean法,Extended Fowkes法,得到固体表面能。表面能单位mN/m输入电源220V 50-60Hz仪器尺寸约1500mm(长)*405mm(宽)* 725mm(高)润湿性分析粘附功一键自动分析铺展系数一键自动分析粘附张力一键自动分析精度0.001 mN/m单位mN/m选配件1.机械真空泵,真空度:1*10-1Pa 2. FJ-110分子泵组一套,最大抽气速率110L/s (对空气),真空度:1*10-3Pa 3.惰性气体气氛保护(Ar,N2,He或混合气体)4.冷浴装置:5℃-35°超高温接触角测量仪测试方法
  • Nature Nanotechnology:冷冻电镜对固体-聚合物电解质界面表征
    固态锂金属电池在电动汽车应用中越来越受欢迎,因为它们用更安全的固态电解质代替易燃液体电解质,这种电解质还提供更高的能量密度和更好的抗锂枝晶形成的能力。固体聚合物电解质 (SPE) 因其可调节的机械性能和易于制造而成为极具前景的候选材料;然而,它们对锂金属的电化学不稳定性、中等的电导率和对Li/SPE中间相知之甚少阻碍了在实际电池中的广泛应用。特别是,与SPE相关的低库仑效率(CE)的起源仍然难以捉摸,因为关于它是否源于不利的界面反应或锂枝晶生长和死锂形成的争论仍在继续。在这项工作中,我们使用最先进的冷冻电镜成像和光谱技术来表征界面的结构和化学性质,和基于聚丙烯酸酯的SPE。与传统知识相反,我们发现由于沉积的锂枝晶与聚丙烯酸骨架和丁二腈增塑剂之间的持续反应,没有形成保护性界面。由于反应引起的体积变化,在锂枝晶内部形成了大量具有应力-腐蚀-开裂行为的裂纹。在此观察的基础上,我们利用液体电解质的知识引入添加剂工程,并证明使用氟代碳酸亚乙酯可以有效地保护Li表面免受腐蚀,从而产生致密堆积的Li0具有保形和稳定的固体电解质界面膜的圆顶。由于 1.01 mS cm-1的高室温离子电导率、0.57 的高迁移数和稳定的锂-电解质界面,这种改进的 SPE 提供了99%的优异锂电镀/剥离 CE 和 1,800 小时的稳定循环在 Li||Li 对称电池中(0.2 mA cm -2 , 1 mAh cm-2)。这种改进的阴极稳定性以及高阳极稳定性使得 Li||LiFePO4的循环寿命达到创纪录的 2,000 次循环,Li||LiCoO2全电池的循环寿命达到 400 次。使用基线 SN-SPE 电镀的含锂枝晶的 3D 形态和化学性质a、b、低温 HAADF-STEM 图像 ( a ) 和基于 HAADF-STEM 图像的低温断层扫描获得的代表性细丝的3D 重建 ( b )。c , a中细丝的 3D 横截面分析。d,来自不同区域的几种细丝的 EDS 图。结果表明,O、C、N、S 和 F 分布在整个灯丝的所有位置。e,灯丝的 EELS。在光谱中识别出 C、N 和 O 物种。a , b , 低温 HAADF-STEM 图像和 EDS 图:比例尺,指定区域的 3 μm ( a ) 和 4 μm ( b )。O、C、N、S和F在圆顶表面的富集表明形成了致密且均匀的SEI。c,镶嵌SEI的低温原子分辨率TEM图像,该镶嵌SEI由具有不同晶体取向的密集排列的纳米级域组成。(红色圆圈表示晶畴,红线表示晶格平面的取向。)d,SEI 内的 Li2O 纳米晶体的原子结构。晶面的晶格间距。纳米晶体由线和箭头表示。插图显示了盒装区域的快速傅里叶变换。FEC-SPE 衍生的 SEI 的化学成分和电化学性能溅射时间为 0 分钟和 10 分钟的 FEC-SPE 衍生 SEI 的a – c、 F 1 s ( a )、O 1 s ( b ) 和 C 1 s ( c ) XPS 光谱。LiF、Li 2 O和Li 2 CO 3被确定为SEI组分。d、e、XPS 定量分析源自 FEC-SPE ( d ) 和 SN-SPE ( e ) 的 SEI。FEC-SPE 衍生的 SEI 表现出更高的 F 含量和更高的 S 含量。F, 在 50 °C 下用原始锂金属测试的 FEC-SPE 的临界电流密度。Li||SPE||Li对称电池在升压电流密度下循环,在3.2 mA cm -2之前没有发生短路。充放电时间固定为0.5小时。g,在 PNNL 协议下测试的锂剥离/电镀 CE。h ,在0.1 mA cm -2、0.1 mAh cm -2和室温下循环Li||FEC-SPE||Li电池时的EIS演变。在循环 18 小时后实现了低且恒定的电荷转移电阻。制备的 SPE 在大面积容量条件下的 Li 沉积形态和电化学行为采用不同正极材料、面积容量和 N/P 比的 FEC-SPE 基全电池的室温性能a,Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 下的循环稳定性。LFP 的面积质量负载为2 mg cm -2。b,Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 循环下第 1、500、1000、1500 和 2000 次循环的充放电曲线。c – e,长期循环稳定性 ( c )、充放电曲线 ( d ) 和Li||FEC-SPE||LiCoO 2电池在 22 °C 下的倍率性能 ( e )。LiCoO 2面积负载为~5 mg cm -2。f,具有有限Li阳极(2 mAh cm -2)和LiCoO 2的低N/P比电池性能阴极(~5 mg cm -2)。电池在 22°C 和 0.5C 下循环。g ,具有商业高负载LiFePO4和NMC811阴极的FEC-SPE基固态电池在低N/P比条件下的循环性能。电池在 0.2C 和 22°C 下以 5 mAh cm -2的 Li作为阳极进行循环结论在这项工作中,我们发现了 Li 负极的降解机制。我们发现,由于缺乏稳定的 SEI,Li 负极会由于副反应和体积变化引起的应力腐蚀而降解。通过使用冷冻电镜成像和光谱技术,我们彻底研究了固体聚合物电解质和Li 负极之间的固体-电解质界面的结构和化学性质。以此表征为指导,我们通过增材工程成功开发了一种新型 SPE 来控制 SEI 的形成,并最终证明了新型 FEC-SPE 在全电池中的应用,实现了长循环寿命( 2,000 次循环)、高电流密度和高面积容量。我们发现,固体聚合物电解质中的 FEC 添加剂可产生主要包含无定形 F 相关物质的富 F SEI,这最终可以在提高 Li 0负极的可逆性方面发挥重要作用。这项工作还为固体聚合物电解质提供了一种设计策略,即通过添加剂工程控制 SEI。论文信息论文题目:Characterization of the structure and chemistry of the solid–electrolyte interface by cryo-EM leads to high-performance solid-state Li-metal batteries通讯作者:Ruoqian Lin,Xiao-Qing Yang ,Kang Xu & Huolin L. Xin通讯单位:美国纽约州厄普顿布鲁克海文国家实验室化学部,美国陆军研究实验室,美国加州大学尔湾分校
  • 奥林巴斯FlexoFORM扫查器:管道弯头点蚀和堆焊分层缺陷检测的秘密武器
    使用相控阵技术检测管道弯头的优势和劣势相控阵(PA)技术具有多个优势特性:数据分辨率高,成像质量好,以及覆盖区域大。当检测人员使用相控阵仪器检测管线时,通常会感受到检测效率的提高,因为相控阵技术提供的图像更容易判读,可以获得更高的检出率,而且检测结果受操作人员技能的影响更小。以前在管道弯头的相控阵检测中,主要是由于物理方面的一些限制,这些优势特性没有完全体现出来。管道弯头表面形状从拱腹的凹面到拱背的凸面的变化,以及所需覆盖的较大的管径范围,对于现有的相控阵设备来说,尤其是难于解决的问题。由于大型刚性相控阵探头不适于检测管道弯头的曲面,因此检测人员需要选择较小的常规UT探头进行逐点抽查,而这种检测方式需要在管道上画出栅格,并记下每个栅格区域的检测结果。这种方式有以下几个缺点:缓慢乏味,高度依赖操作人员的技能,而且检测人员无法获得由相控阵技术提供的易于判读的图像。使用常规UT小底面探头完成管道弯头的腐蚀成像操作使用射线成像方法检测堆焊管道弯头的难题为了保护输送腐蚀性液体的管道,可以在管道的内壁涂上一层防腐材料。例如,碳钢管道的内壁通常会以堆焊方式覆盖一层金属,如:镍基合金。带有堆焊层的管道非常容易产生点蚀和分层缺陷,因此定期检查至关重要。除了常规UT检测之外,检测堆焊管道的一种典型的方法是射线成像。然而,使用射线成像技术检测管道弯头存在着几个缺点。首先,进行射线成像检测之前,必须要停止管道中液体的流动,清空管道,拆下弯头,并将弯头送至其他地方进行检测。其次,检测过程会持续大约1天半的时间,因此从时间方面看,这种方式可谓效率低下,也因而增加了成本。第三,这种检测方式会给操作人员带来一些风险,如:管道弯头通常处于离地面较高的位置,非常沉重,而且管道内的物质处理起来较为危险。使用FlexoFORM扫查器检测管道弯头的相控阵解决方案为了解决堆焊管道弯头检测中存在的固有问题,奥林巴斯开发了一种用于检测管道弯头的柔性超声相控阵探头和扫查器,即FlexoFORM解决方案。这种创新型探头和扫查器解决方案可以对整个管道弯头进行高分辨率的厚度成像操作,从而可使检测人员更容易地对管道弯头的状态做出准确的判读。根据FlexoFORM扫查器所提供的准确信息,检测人员可以迅速可靠地评估管道弯头的剩余使用寿命,并制定维修和维护的要求。FlexoFORM解决方案包含3个主要部分:一个柔性相控阵探头、局部水浸楔块(用于检测多种不同直径的管道),以及一个可提供相对于工件表面的定位信息且可平稳移动的扫查器。 FlexoFORM解决方案的组件堆焊管道弯头的点蚀和分层检测的结果检测人员使用射线成像方式对堆焊管道弯头进行完整的扫查,要花费一天多的时间才能完成,而使用FlexoFORM解决方案,则只需要比射线成像少得多的时间在现场就可以完成检测。FlexoFORM扫查器可以在管线仍然操作的状态下对管道弯头进行扫查,从而不仅可以节省时间,还节省了成本。此外,这种方案还解决了从管道上拆下弯头并将弯头送到射线成像检测地点所涉及的一些安全问题。本文所述实例中所使用的被测样件是一段内壁包有镍质堆焊层的碳钢管道。管道弯头的外径为16英寸,壁厚为23毫米。FlexoFORM扫查器探头使用一个由4个晶片形成的声束孔径,提供1 × 2毫米的分辨率。包括准备时间在内,整个弯头的检测时间约为35分钟。在不同堆焊通道之间的结合处出现的点蚀为了证明FlexoFORM扫查器可以提供清晰准确的结果,我们使用了一个来自生产线的样本进行比较。管道样本在长度方向上被一切两半,我们可以看到堆焊通道,以及在两种焊接通道之间的结合处产生的点蚀缺陷。OmniScan仪器上的C扫描和B扫描图像表明由相控阵技术提供的高分辨率图像如何有助于检测人员轻松地解读和诊断弯头上的缺陷。操作人员可以更容易地辨别堆焊层中的点蚀和未熔合缺陷。两种焊接通道之间的结合处被标记为易受点蚀的区域,特别是当堆焊层和基底材料之间出现了未熔合的地方。这种信息可使检测人员更好地评估管道弯头的剩余使用寿命,并优化检测计划。C扫描和B扫描中的数据表明弯头存在着点蚀和堆焊层未熔合缺陷FlexoFORM扫查器解决方案的优势特性的总结FlexoFORM相控阵解决方案有助于检测人员解决管道弯头检测中的一些难题,并成功探测到堆焊管道的点蚀和分层缺陷。检测人员可以在现场无需停止管道操作的情况下,对其整个弯头进行扫查。柔性相控阵探头利用相控阵技术可以使检测人员观察到高级、高清图像,而且,扫查器的编码器还有助于为整个管道弯头的厚度进行成像操作。这种解决方案的性价比很高,使用方便,而且可用于检测多种直径的管道。
  • 铝表面超疏水涂层的疏冰性研究
    在低温条件下,室外设备的冻结已经成为一个严重的问题。特别是电路线、道路、飞机机翼、风力涡轮机等基础设施部件结冰对经济和生命安全造成了严重影响。铝(Al)及其合金具有重量轻、稳定性好、韧性高等优点,广泛应用于各个工业领域。然而,酸雨会腐蚀金属基底,冰雨会对铝结构造成严重的冰积。疏冰性被认为是通过保持基底表面尽可能无水和降低冰晶与基底之间的粘附力来延缓或减少冰在表面的积累。超疏水(SHP)表面由于其拒水和自清洁特性而具有疏冰性。Tan等通过水热反应在Al表面形成机械坚固的微纳结构,然后用十六烷基三甲氧基硅烷修饰形成SHP表面。其中水接触角(WCA)和滑动角(SA)采用光学接触角仪进行测量,水滴为10µ L。该SHP表面在酸性和碱性环境中都表现出令人印象深刻的疏水性,并表现出显著的自清洁和疏冰性能。图1. (a)裸铝、(b)铝表面微纳和(c)十六烷基三甲氧基硅烷改性SiO2微纳表面的WCA值。(d)不同酸碱溶液在SHP表面静置1min后的静态接触角。(e)在SHP表面静置30min后的水滴(红色1.0,透明7.0,黑色14.0,附有pH试纸)图片。(f)在不同溶液中浸泡30min后的耐酸碱性测试(左)和静态WCA(右):水(上),0.1 M HCl(中),0.1 M NaOH(下)涂层的润湿性主要受两个因素的影响:表面粗糙度和表面能,润湿性可以通过静态WCA可视化。裸铝(图1(a))、具有微纳米SiO2表面的氧化铝(图1(b))和SHP表面(图1(c))的WCA值分别为87°、134°和158°。WCA值的显著变化说明了微纳结构和十六烷基三甲氧基硅烷对SHP表面的重要性。同时,SHP表面的SA值小于5°。SHP表面也采用不锈钢和合金材料(Supplementary Movie 1)。根据Nakajima等人的报道,大的WCA和低的SA预计会导致液滴从表面滚落。图1(d)为pH 1.0 ~ 14.0溶液在SHP表面的静态WCA: WCA在148°~ 158°之间,当pH值接近7.0时,WCA值较大。图1(e)为SHP表面水滴形状(体积约60 μL, pH 1.0 ~ 14.0)。30分钟后形状没有变化。这显示出良好的耐酸性或碱性溶液。图1(f)进一步说明了SHP涂层的耐酸碱性能。左图为实验方法,右图为水(154°)、0.10 M HCl(142°)、0.10 M NaOH(143°)浸泡30 min后的WCA。这些结果表明,SHP涂层在各种酸性/碱性环境下都具有良好的性能。图2. 裸铝和SHP Al的WCA和SA在结冰状态下,进一步测量5次重复实验的WCA和SA,结果如图2所示。SHP表面的WCA约为154°,SA小于8°,而裸露Al表面的WCA约为85°,SA大于10°。因此,在SHP铝表面获得了良好的疏冰性。参考文献:[1] Tan, X., Wang, M., Tu, Y., Xiao, T., Alzuabi, S., Xiang, P., Chen, X., Icephobicity studies of superhydrophobic coating on aluminium[J]. Surface Engineering, 2020, 37(10), 1239–1245.
  • 如何选择磁力搅拌子?
    磁力搅拌器 磁力搅拌器适用于粘稠度不是很大的液体或固液混合物,可以单独搅拌或边加热边搅拌。它利用放入液体中的磁性搅拌子在旋转磁场中的连续圆周运动达到搅拌液体的目的。磁力搅拌器对搅拌子的影响常见的磁力搅拌器为了提高磁场均匀度,在盘面下放置一块适当大小的磁铁,较长搅拌子的旋转稳定性好。有些搅拌器是使用了两块距离非常近的小磁铁球,使有限的磁场完全集中在工作盘中心,因此比较适用于小搅拌子稳定运转,但规格偏大的搅拌子则无法正常运转。 磁力搅拌子介绍 磁力搅拌子常见的有玻璃磁力搅拌子和聚乙烯四氟磁力搅拌子,玻璃磁力搅拌子是用耐高温玻璃将永久性磁铁密封起来,而聚乙烯四氟磁力搅拌子是指用聚乙烯四氟材料将永久性磁铁密封起来。长期使用会导致搅拌子的累积磨损而改变现状,从而影响磁力搅拌子工作时形成的漩涡,常规搅拌子在高温条件下会逐渐退磁。 温度,磁场和铁质材料都会影响磁力搅拌子的剩余磁量,从而会影响到磁力搅拌器的搅拌效果。因此建议及时和定期更换磁力搅拌子。通过观察搅拌子的外形,如果有明显的磨损,就应该进行更换。如果需要检查搅拌子内永磁铁的磁力大小,需要用磁强仪检测磁力搅拌子的剩磁量。 磁力搅拌子存放由于磁力搅拌子的磁性物质,因为放置时应远离铁质物质和其他磁性材料,因为这些材料会影响磁力搅拌子的磁性,导致磁力搅拌子的磁性衰减从而影响磁力搅拌子在使用时的性能。 常规磁力搅拌子的选择 磁力搅拌器将沉入了搅拌子的待搅拌液体的容器放于磁力搅拌器的底座上,当磁力搅拌器通电时,底座附近产生一个旋转的磁场带动搅拌子成圆周循环运动,使容器液体内形成一个漩涡,达到搅液体的目的。因此想要达到比较理想的搅拌效果,一定要选择好的搅拌子磁力。 磁力搅拌器用的搅拌子种类很多,如选择的搅拌子与搅拌器不配套,搅拌时就会产生不同步运转,产生跳磁现象。出现这一现象,用户很可能以为这是磁力搅拌器出故障了,其实这是搅拌器与搅拌子不配套所造成的,如何选择搅拌器配套的搅拌子?选择方式如下:1、一般讲搅拌子与容器底面的接触面积越小越好,因为搅拌子与容器的摩擦小,但要求搅拌子本身的平衡度高;接触面积大对稳定性好,所以两者要平衡考虑。圆底容器对小搅拌子有收敛作用,使其旋转稳定性更好,平底容器油浴没有此作用,因而小搅拌子在自传的同时容易发生公转。所以圆底容器应用A型(橄榄型)搅拌子。而平底容器不应用橄榄型搅拌子,选择用B型搅拌子。C型(多边形、圆柱形)磁力搅拌子适合用在浓度较低的平底圆柱形烧杯里。A型(橄榄型)磁力搅拌子B型(圆柱形带轴环)磁力搅拌子 C型(长柱型,无轴环)磁力搅拌子 2、根据容量大小选择搅拌子:容量在1000mL以内,用长度15mm搅拌子即可。容量在3000mL以内,用300mm的长度的搅拌子。3、根据液体的粘度选择搅拌子:如果液体的粘度是油脂类的,应用强磁搅拌子。 除了以上选择要领之外,在选择磁力搅拌器时,还应该核对搅拌器的最大搅拌量。小型磁力搅拌器用的小的磁力搅拌子,大容量磁力搅拌器则用长一点的磁力搅拌器。如果小型磁力搅拌器用大容量磁力搅拌子,则存在因为负责过大而烧毁磁力搅拌器的可能。除了 常见的上述三种搅拌子之外,还有一些特殊形状的搅拌子,拥有特殊的用途:单鳍形外观的磁力搅拌子主要适用于比色皿和试剂管中,外形图如下:双鳍形磁力搅拌子主要适用于微量离心管和试管,外形如下: 八边形磁力搅拌子是多边形磁力搅拌子中的一种,这个外形的搅拌子适用于搅拌浓度较大的溶液,也适用于底面不规则的烧瓶。外形如下图: 多边形、圆柱形磁力搅拌子适合用在浓度较低的平底圆柱形烧杯里。搅拌子外形如下图所示: 带永久性磁铁双线圈中心。接触面积小,有效混合。 带永久性磁铁双线圈中心。有角度的形状可实现明显的湍流,即使在低速旋转的情况下亦可起到有效混合的作用,十字形确保了稳定的中心。 带环和永久性磁铁双线圈中心,八边形提供了明显的湍流。即使在低速旋转的条件下亦可实现有效混合。同时中部环也使其在凸面或不平整面的稳固中心。带永久性磁铁双线圈中心,适用于圆底容器,例如圆底烧瓶。成角度的侧面提供了高度湍流,实现有效的混合。 WIGGENS作为专业的磁力搅拌器生产商,有着多年的磁力搅拌技术的积累和沉淀。为客户提供各种配套的搅拌子,以便客户达到最佳的磁力搅拌效果。
  • 这个基因突变会致癌?揭开致病BRCA突变的神秘面纱
    作者:青岛大学附属医院王晓囡、邢晓明2013年,好莱坞知名女星安吉丽娜朱莉在《纽约时报》发表了一篇名为《My Medical Choice》的文章,讲到自己的母亲与癌症斗争了近十年,于56岁时去世。而她遗传了母亲的BRCA1突变基因,这使她患乳腺癌的几率高达87%,患卵巢癌的几率也达到50%。为了尽可能地降低患癌风险,她决定接受预防性双乳切除术。两年后她又选择预防性的切除了卵巢和输卵管。BRCA1突变真的这么可怕吗?我们一起走进BRCA以及他的家族HRR来一探究竟。01 BRCA基因是什么?BRCA是breast cancer这两个英文单词前两个字母的缩写,研究者于上世纪90年代先后发现了与遗传性乳腺癌有关的基因,分别命名为乳腺癌1号基因、2号基因,英文简称BRCA1/2。实际上,BRCA1/2是两种抑癌基因,通俗的讲也就是对人体有好处的基因,它们翻译出来的蛋白质就像故障工程师一样,兢兢业业的修补受损伤或者有缺陷的基因。哪里有基因的双链断裂,哪里就有他们忙碌的身影。其实人体内不是只有BRCA1/2具有基因修复功能,而是有一个负责基因修复的大家族,被称为HRR(同源重组修复)通路,它包含的基因有:BRCA1,BRCA2,ATM,ATR,BARD1,BLM,BRIP1,CDK12,CHEK1,CHEK2,FANCA,FANCC,FANCD2,FANCE,FANCF,FANCI,FANCL,FANCM,MRE11,NBN,PALB2,RAD50,RAD51,RAD51B,RAD51C,RAD51D,RAD52,RAD54L,RPA1等。BRCA1/2是其中比较关键的两个基因,是HRR通路中的中流砥柱。02 如何检测BRCA1/2基因有没有突变?穿刺或者手术切取的组织都会被送往病理科,由病理科的医生对其进行处理并最终制作成蜡块(由石蜡包裹着的组织块)。进行BRCA1/2检测,首先需要从蜡块中提取DNA或者直接从血液中提取DNA,然后通过生物学技术对DNA中的BRCA1/2基因进行测序。由于BRCA1/2基因没有热点突变,即它的突变不集中于某几个区域上,而是在所有区域都有可能发生,所以需要利用下一代测序技术(Next generation sequencing,NGS)对BRCA1/2基因进行全外显子测序。最后根据测序数据分析可能的BRCA1/2基因突变,判定是否携带BRCA1/2基因的突变。03 有BRCA1/2突变一定得肿瘤吗?当然不是啦。其实BRCA1/2的突变分为5类,只有被归为第五类和第四类的突变才可能导致肿瘤的发生。第五类的突变被称为致病性突变,有99%的可能导致肿瘤的发生,第四类的突变被称为可能致病性的突变,有95%-99%的可能导致肿瘤的发生。那为什么发生这两类突变的BRCA1/2基因就从原来的好基因变成坏基因了呢?这是因为发生了这些突变的BRCA1/2基因在翻译时遇到了麻烦,不能翻译出具有正常功能的BRCA1/2蛋白,导致其丧失修复基因双链断裂的能力,这会影响基因组的稳定性,并引起多种肿瘤的发生。有研究指出,BRCA1/2胚系突变可使女性患卵巢癌的风险提高10-30倍,也增加了人们患乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、黑色素瘤等多种癌症的风险。04 BRCA1/2突变会遗传吗?BRCA1/2突变分为体细胞突变和胚系突变两种类型。体细胞突变是指只有肿瘤细胞发生了突变,而人体其他部位的正常细胞则没有发生突变。这种突变不会遗传给后代。那胚系突变是什么呢?我们都知道每个人都是爸爸妈妈爱的结晶,精子和卵子结合形成受精卵,再经过妈妈十月怀胎的辛苦最终有了我们每一个个体。精子和卵子里有来自爸爸和妈妈的染色体,这两部分染色体汇集到一起就变成了我们自己的染色体。如果爸爸或者妈妈贡献给我们的染色体里含有BRCA1/2的突变,那么我们就遗传了这个突变。我们体内的每一个细胞(每个细胞都是从最初的受精卵分裂来的,都跟受精卵有相同的染色体)里都带有这个突变,我们的后代也有可能带有这个突变,这就是胚系突变。胚系突变是可以遗传的。05 怎么区分BRCA1/2的突变到底是体细胞突变还是胚系突变呢?抽取静脉血3ML,分离其中的白细胞,提取DNA进行检测,如果检测出BRCA1/2的突变,这个突变就是胚系突变。如果血液里没有检测到突变,却在肿瘤组织中检测到了,那这种突变就是体细胞突变。06 有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变应该怎么办?对于携带BRCA1/2胚系突变的正常人来说,可以找专业的医生进行遗传咨询,并加强高风险疾病(女性如乳腺癌、卵巢癌等;男性如前列腺癌、胰腺癌等)的筛查,做到早发现早治疗。或者根据医生的建议并结合自身状况,选择是否像安吉丽娜朱莉一样进行预防性切除术以降低患癌风险。同时建议对有风险的亲属如父母、兄弟姐妹、子女等进行遗传咨询并考虑是否进行基因检测。对携带BRCA1/2胚系突变的肿瘤患者来说,一方面可以做遗传咨询,另一方面可以选择相应的药物进行治疗。而对于BRCA1/2体细胞突变的患者来说,可直接进行药物治疗而不用做遗传咨询。07 PARP抑制剂为什么可以用来治疗具有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变的肿瘤患者?前面我们提到BRCA是修复DNA双链损伤的酶,而PARP则是一种修复DNA单链损伤的酶,它的全称聚腺苷二磷酸核糖聚合酶。PARP抑制剂可以选择性的抑制PARP介导的DNA单链损伤修复途径,使发生损伤的DNA单链进一步转化成DNA双链断裂。这个时候就需要BRCA闪亮登场,而如果BRCA基因发生致病性或者可能致病性的突变,如同前文所述,DNA双链断裂就得不到修复,DNA损伤不断积累,最终就导致了细胞的死亡,这被称为合成致死效应。所以在选择此类药物进行治疗前,一定要先进行基因检测,BRCA基因确实存在致病性或者可以致病性突变才可用药,用药才有效果。此外,上文我们提到BRCA1/2是HRR通路中的核心成员,其实HRR通路中的其他基因如果出现问题,如发生致病性或者可能致病性的突变,同样可以影响基因的稳定性,导致肿瘤的发生。2020年PARP抑制剂奥拉帕利获得美国FDA(美国食品药品监督管理局)批准一项新的适应症,即用于治疗HRR通路基因突变的前列腺癌患者。 了解了BRCA1/2的前世今生,揭开了它的面纱,是不是觉得它也没有那么可怕了呢?可能不是每个人都能像安吉丽娜朱莉那样喊出自己的医学宣言,但是知己知彼,百战不殆,了解它,走进它,干掉它,愿每一位患者都能战胜病魔拥抱健康。
  • 李克强为航天科工“双创”点赞 1.3万台设备仪器云网上线
    “‘双创’不仅是小微企业的事,大企业也可以搞‘双创’。”在2016全国“大众创业、万众创新”活动周上,李克强总理为中国航天科工集团公司的(以下简称“航天科工”)“双创”点赞。  总理的一番话使人们对航天科工这个老牌军工企业有了新的认识。这个曾在人们印象中充满神秘感的企业,如今褪去“高冷”面纱,以开放的姿态走到公众面前,成为“双创”新时代大潮中的弄潮儿。  航天科工为何要借助“双创”平台实现转型升级?航天云网能否引领新工业革命方向?在“双创”中如何为年轻人释放创新潜能?围绕这些热点话题,日前,中国青年报中青在线记者对航天科工党组副书记、副总经理方向明进行了专访。  “双创”:在科技与产业蛮荒地带长出创新之花  航天科工是中央直接管理的国有特大型高科技企业,伴随着中国航天事业的发展,企业已走过60年风雨历程。航天科工是中国规模最大、产品种类最多的导弹武器装备研制生产单位,开创了我国国防武器装备建设史上诸多第一,书写了中国航天的辉煌。  随着新一轮国企改革大幕拉开,军工企业面临着全产业链升级变革的挑战。方向明说,在新的变革面前,航天科工未来如何发展,成为一道现实考题。  董事长、党组书记高红卫是一位学者型领军者,他认为:“产业升级对于中国的制造企业而言,不亚于一次新长征。作为一个计划经济时期成立的企业,如果没有创新创业驱动,这个企业就会慢慢老去。为了企业的新生,必须要创新创业。”  由此,“双创”成为航天科工撬动转型升级的一个“支点”。正如高红卫所言,“双创”最有可能在科技与产业的“蛮荒地带”开出新科技、新技术、新产品广义生产方式的创新之花。  方向明说,航天科工看好“双创”、拥抱“双创”,航天科工党组班子形成共识,期望借助“双创”活动,激活内部科技与产业创新活力,连接整个社会乃至全球科技与产业创新资源,这也为航天科工打开了面向市场化、开放化、国际化的大门。  航天云网打造工业互联网“双创”新高地  以“双创”为契机,航天科工迎来了互联网时代的二次创业。航天科工将这看作一次重大历史机遇,绝不能错失。  方向明说,经济发展方式的转变正以前所未有的广度和深度向前推进。新一轮工业革命大潮中,各国纷纷把发展先进制造业上升为国家战略,德国推出“工业4.0”,美国提出“再工业化”,都在努力争夺全球制造业的领先地位,中国势必要找到一条适合自身提升制造业水平的道路。  “否则将被众多跨国公司‘纳入’其工业互联网产业链条中去,或(只能)按照传统产业发展模式苦撑。”  正是基于对互联网时代工业革命发展的洞察,航天科工瞄准“互联网+智能制造”领域,倾力打造的国内第一个、世界第一批工业互联网——航天云网——破茧而出。  方向明说,航天云网就是将“工业制造搬到互联网上来”,依托航天科工雄厚的科研创新和生产制造资源,整合广泛的社会资源,构建以工业互联网平台服务为基础、以生产性服务为桥梁、以智能制造服务为核心、以大数据服务为支撑的“互联网+智能制造”产品服务体系,从而带动社会万千创业者实现创新创业梦想。  据方向明介绍,航天云网平台自2015年6月15日正式上线运行以来,已汇集25万户注册企业,依托云平台建立了能力与资源共享池,广泛发布专家信息、专利信息和试验资源信息,累计1.3万台(套)设备仪器、数万项专利和专家资源已经上线,创客们可以在平台上进行形式多样、脑洞大开的创新创业活动。  在“双创”中加快培养创新型青年领军人才  60后的方向明从企业基层走上集团领导岗位,在年轻人眼里,儒雅平和的方向明是“青年之友”,他愿意和年轻人打成一片,总要找机会“和年轻人聊聊,听听大家的心里话”。  一位年轻女技术人员的话,让方向明记忆犹新:“双创”可以让我既不离开航天,又可忠于自己喜欢做的事情,从而实现自我价值。他说,要通过“双创”发现、培养、历练出一批青年创新型领军人才,从而掌握一批“导致技术换代的原创技术或导致行业重构的颠覆性技术”。  当前,航天云网成为航天青年开展“双创”活动的主平台,先后涌现出2000余个青年“双创”团队和100多项青年“双创”成果。青年已经成为航天科工“双创”名副其实的主力军和先锋队。  方向明认为,央企这样的大企业搞“双创”不缺平台、不缺资金,最缺的是具有激励作用的灵活机制。“要通过双创出成果、出效益、出人才。”  方向明认为,如果说自主创新是顶天立地,那么“双创”则是铺天盖地。为给年轻人营造“铺天盖地”的“双创”环境和条件,航天科工推动“在岗创新、在职创业”的新机制,配套出台“三期三池一企业”、青年双创孵化训练营、创客灵活工作作息时间、创投基金管理、创客成长绿色通道等多项工作制度。  让方向明欣慰的是,目前航天科工的创新苗子正茁壮成长。“一个年轻人,吃饭时从勺子凸面受到启发,钻心研究360度摄像头、不断升级,因为热爱,他乐此不疲。”  在方向明看来,通过“双创”平台培养全面、全能型人才更是一大收获。他笑言:“航天青年是高技术领域的顶尖人才,‘理工男’扎堆儿,有的人在管理思维、沟通能力上有所欠缺,而通过一个个‘双创’团队,这些项目带头人不仅要有技术、有创新的思想,同时在实战中锻炼他们的组织能力、资金管理能力以及资源调动能力,更培养洞察力和责任感,这样才能让青年在‘双创’中加速成长,推动一批年轻领军者快速走上重要的技术和领导岗位,挑起大梁,他们是中国航天事业未来的希望所在。”
  • 缅怀敬仰!烈士遗骸身份确认取得新突破 仪器实现国产化
    1月26日,退役军人事务部发布10名在韩中国人民志愿军烈士身份确认结果,这也是自2022年7月,国家烈士遗骸DNA鉴定实验室成立以来,我国首次对外发布在韩中国人民志愿军烈士遗骸鉴定成果。最新确认身份的10位烈士中,林成旺、史万忠是2021年第八批迎回安葬的在韩中国人民志愿军烈士。陈汉官、索维亮、李延学、白存任、李仁松、王希颜、邱能庆、韦恒兰等8位烈士,均为2020年第七批迎回安葬的在韩中国人民志愿军烈士。退役军人事务部褒扬纪念司(国际合作司)副司长 李敬先:组建国家烈士遗骸DNA鉴定实验室,加强技术攻关,协同推进军史、战史、烈士遗物等资料研究和DNA数据库建设。我们这次也是让更多迎回的志愿军烈士从回国到回家、由无名变有名,从而深入营造崇尚英烈、缅怀英烈、学习英烈、捍卫英烈的浓厚氛围。近年来,退役军人事务部成立烈士遗骸搜寻鉴定中心,深入开展遗物整理、辨识和分析,以印章等标注个人身份信息线索的遗物为重点,陆续发布烈士寻亲线索,发动社会各方面力量,共同找寻烈士亲属。退役军人事务部烈士遗骸搜寻鉴定中心党委书记、主任 许航宇:烈士遗骸身份确认工作取得新突破,截至目前,已先后为20位在韩志愿军烈士确认身份,让亲人寄托哀思、让后辈缅怀敬仰。烈士遗骸身份确认工作取得新突破烈士身份到底是如何确认的?退役军人事务部相关负责人表示,依托国家烈士遗骸DNA鉴定实验室,我国建成了国家烈士遗骸DNA数据库和烈士亲属DNA数据库,烈士遗骸身份确认工作取得新突破。在确认烈士身份过程中,首先,依托国家烈士遗骸DNA鉴定实验室,完成在韩志愿军烈士遗骸及部分烈士亲属DNA信息的采集分析工作,推动建设国家烈士遗骸DNA数据库和烈士亲属DNA数据库,并实现精细化、动态化管理。退役军人事务部烈士遗骸搜寻鉴定中心党委书记、主任 许航宇:组织专家技术力量,加大科研攻关力度,破解战争陈旧遗骸DNA身份识别难题,突破复杂亲缘关系鉴定等关键技术,自主创建了符合中国实际的战争遗骸DNA身份识别新技术体系,并实现试剂、仪器完全国产化。我国创新探索了新的烈士寻亲方法路径。在最新确认身份的10位烈士中,仅1位烈士有明确的印章线索,其余9位均为在往年确认身份的烈士信息基础上,按照“同一参战部队、同一牺牲时间、同一发掘地点”的原则,通过查询军史战史资料,开展综合分析研判,缩小亲属摸排范围,经DNA鉴定比对,成功确认烈士身份。
  • 正面突围 中国分析仪器的破局术
    作 者林雪萍:北京联讯动力咨询公司总经理,天津大学精仪学院兼职教授落后20年中国科学仪器,一向是触目惊心地落后。在全球Top20的仪器厂家之中,呈现了85331的阵型。其中8家是美国,5家是日本,德国和瑞士各3家,还有一家英国企业,没有一家中国企业入列。而在头十家名单之中,六家企业是美国。美国的科学仪器,展现了跟半导体芯片一样强大的实力。全球近6000亿美元的半导体收入,美国公司的销售额占据近一半。如果说芯片反映了美国构建全球化底层基石的商业广泛性,那么科学仪器则真实地代表了美国的科研水平。科学仪器里的一个重要分支是实验室分析仪器,它是科学家洞察世界奥秘的最高能力,也是研发人员开发新产品的重要武器。全球实验分析仪器行业大约有700亿美金的规模,而中国市场总量仅占全球的7%。在中国消费的所有产品中,分析仪器是少数在全球使用占比垫底的高科技产业。相比于中国芯片消费量占据全球的54%,分析仪器的消费能力之低让人感到惊讶。很显然,中国是一个分析仪器使用严重不足的国家。对于分析仪器而言,用于称量分子重量的质谱仪,是皇冠上的明亮光环。它的发展,与科学家的成就密切相关。近百年来,有10个科学家因为质谱仪相关的原理而获得诺贝尔奖。质谱仪在上个世纪50年代就已经开始商业化,进入石油成分的检测。而在七十年后的今天,推动它继续宝刀不老的则是生物医药的巨大需求。正是这种不断进化的能力,使得它成为引领分析仪器行业的龙头。在它身上,可以看到产品演化的痕迹。质谱仪的顶级标杆是丹纳赫旗下的AB Sciex。不用说,创始人本人也是科学家。在分析仪器领域,科学家与企业家的合体现象非常普遍。科学与商业成功联姻,是这个行业非常成熟的一种模式。AB Sciex在1981年就将四极杆质谱仪商业化,这成为今后最经典的一个系列。全球几乎所有质谱仪厂家的标杆,包括美国赛默飞、安捷伦和日本岛津,在这类产品上,都在向它对齐。国内质谱仪目前能达到的成熟水平,刚好赶上AB Sciex在10年前推出的4500系列。而现在它已经推出了7500。这个产品编号,清晰地标定了中国质谱仪跟国外产品的差距。这还只是性能参数的差异性,如果考虑到软件、数据库和可靠性,这个距离就会拉长到15到20年。看得见的20年,这就是差距所在。而无法识别的差距,还有更多。在国内用量最大的实验室分析仪器中,质谱仪和以色谱法分析技术的色谱仪的国产化率不超过个位数。而在价值超过1000万元人民币以上的冷冻电镜或核磁共振波谱仪,国产化率则几乎是零。中国科学家所能取得的顶级成就,就矗立在这样一种几乎完全依赖的进口仪器的局面之上。分析仪器的难点最近两年,科学仪器已经引起整个社会的高度重视。但当资本大量涌进来的时候,也难免会感到失望。这个产业体量太小,似乎难以挑起大梁。这个行业实在太小,分析仪器在中国市场近400亿人民币。这样的总产值,又被近二十个不同类别的仪器来瓜分。质谱仪已经算大块头了,不到100亿。而这里向来被美国赛默飞、丹纳赫、沃特世、布鲁克、岛津等所垄断。同一个类别的仪器,又会有很多细分的技术支流。如果一个企业只做一种产品,注定销售额很难做大。除了产业规模之外,这个产业也有着自身特有的难点。人们日常接触宏观物体重量的方式是天平。而这种宏观重量的下限,则是由瑞士普利赛斯Precisa电子天平所完成。一个精密天平,如果可以测量1毫克(1克的千分之一)的粉状物,这是小数点后面带有3个零的1克。灰尘可以算是宏观世界的最后一站。而测量灰尘重量的百万级精度的微量天平,只在瑞士生产。这家公司在中国也有生产基地,但精度只有万分之一级。质谱仪是高端的分析仪器,可以看成是微观原子世界的天平。它可以通过类似对分子来量测体重的方法,测出物质的各种组成成分。例如PM2.5到底包含哪些颗粒。类似的分析仪器长期处于进口垄断的局面。中国进入质谱仪的时间,其实是非常短暂的。当年传统仪器的老家底,如北分、上分、南分、川分等,都未能打开这个局面,只做出了一些无法商业化应用的样机。时至今日,可以看到除了脱胎于当年冶金部的钢研纳克公司,其它基本都是民营企业在攻坚。2006年,北京东西分析仪器算是推出了第一台商业化四极杆气质联用仪。陆陆续续,北京普析通用、上海舜宇恒平、广州禾信和杭州聚光旗下的谱育、江苏天瑞和源自天津大学的天津智谱,正在这个领域进行各自的耕耘。但目前基本还是聚集在三种精度等级中低端类型的质谱仪。而对于高端的轨道阱质谱仪,或者是更高级的傅里叶变换质谱仪,依然是美国赛默飞和德国布鲁克的天下。中国基本尚无任何的产品,可以进行对标。这个领域看似狭窄,但其实也是顶天立地之行业。既面向科研院所的科学家、面向企业研发人员,也面向第三方检测机构的检验员。而很多事情,跟老百姓也有关系。除了测试环境成分,在半导体领域检测高纯度的气体的时候,也是必不可少。很多气体浓度是9个9(0.999999999),而这种纯度之外需要掺杂的有用“杂质”的成分和数量,就要靠质谱仪的火眼金睛了。它需要面对的浓度是小数点后面10个零。所有研发的活动里,有一大半都会跟化学检测有关。质谱仪就是化学检测的终极手段。人们需要间接地侦查到,一个微环境下,有哪些分子,有多大的量。人们是在用这种仪器,跟分子进行对话。奇怪的是,这种设备的制造,表面看上去却很简单。质谱仪设备的零部件,有上千个。通过购买零部件的方式进行组装,完成一台机器并不复杂。这就是为什么在当前资本的加持下,国内质谱仪企业居然有六十多家,这种现象并非正常。在全球高度垄断的质谱仪行业市场里,只有五家顶级的质谱仪。即使放大到整个科学仪器行业,排名第一与排名第二十的销售额,可以相差二十倍。如此高度垄断的市场,很难想象小企业是如何存活下来,如何攻克技术难关。看上去,科学仪器的零部件并不是最主要的问题。除了激光器、真空泵、高速数据采集卡、离子探针等要进口,大部分零件都可以逆向工程破解其中之道。实际上在中国的科学仪器界,存在着一种“半国产”的现象。一些跨国品牌会向国内合作伙伴,开放供应链环节,提供电路板等核心零部件,支持国产装配商形成自己的品牌。在石油、天然气行业,安捷伦会扶持不同的渠道商,开发“国产品牌”的在线工业色谱分析仪、可挥发性气体分析仪等产品。这些渠道商往往在三桶油行业有着深厚的商业基础。实际上,安捷伦也通过这种本土化的方式,挤压包括日本岛津在内的竞争对手。然而,机器组装看上去并不复杂。但真正具有挑战性的,是如何让这台仪器稳定工作?这正是科学仪器最难的地方。这里面有很多工艺是近乎老师傅的经验。它涉及到各个领域:物理、化学、真空、机械、电子、软件、自动化的综合协调。分析仪器都具备这种特点,它是一个综合学科相互妥协的艺术。而这种妥协,正是科学家与工程师的最高智慧交融之地。四大贫瘠阻隔突破拥有高度垄断地位的美国科学仪器,得益于已经非常成熟的产业形态。在这里,科学家与职业经理人、全球市场和成熟资本,形成了稳定的四合一局面。科学仪器的起源,很容易找到大学科研的影子。而要成功商业化,则需要诸多因素的配合。就质谱仪而言,广州禾信创始人源自厦门大学的科学仪器工程系。而天津智谱的创始人团队来自天津大学精仪学院,而它的首席科学家则是天津大学多年研究质谱仪的资深学者。天津大学和厦门大学是国内最早设立分析仪器专业的两家大学,这正是“北天大、南厦大“的由来。而国内质谱仪的顶梁柱之一的北京莱伯泰科的创始人,则是开创质谱仪一种技术流派的美国教授的弟子。然而,中国学者的创业注定需要先趟过一条艰苦的工程化之路,这里需要补齐的短板实在太多。四大贫瘠之地,限制了高端仪器的发展。首先是贫瘠的用户奶水。工业化产品的进步,高度依赖用户的使用反馈。但这一次,靠用户反哺是很难有机会的。搞基础课题研究的学者,非常依赖工具的先进性。电子显微镜多放大一倍,就能多发现一点奥秘。这意味着仪器国产化的首批用户,往往不能依靠一流的科学家。其次是贫瘠的学术氛围。对于研究分子结构的拉曼光谱仪,这是很常见的分析仪器。由于不同分子的谱形特征不同,因此可作为分子识别的“指纹”光谱,就像人的指纹可以用来识别人的身份。而拉曼光谱最早发现的几乎是100年前。很多分析仪器的原理,都有着如此古老的渊源。在这些领域,已经被写过无数篇论文。就像是被无数人挖过的矿藏现场,没有多少学术“油水”。对于这种“论文饱和区”,要想搞出高引用因子的SCI文章,是非常困难的。于是,很多大学教授会避开这些领域的研究。然而,对于中国制造而言,这些贫瘠的学术化领域,正是丰富的工程化宝地。这里并不需要太多的创新,而更需要工程化的深挖和复耕。然而,如果科技部门的课题导向仍然以论文发布为导向,那么基础研究与商业化应用之间的桥梁,就会迟迟无法建立。第三是贫瘠的质量体系。中国有一条“创新鄙视链”,过分看重“技术创新”,而对“质量突破”熟视无睹。实际上,仪器制造界中,人们尚不清楚,如何才能建立完整的质量体系。面向医疗领域的仪器仪表,有ISO13485这种医疗器械质量管理体系进行管理。然而这种国标体系,只是一个基础及格线的保障,它对行业的根本性突破几乎不起作用。中国仪器最大的困惑是,不清楚哪些参数重要、哪些参数不重要。质谱仪的一个重要参数就是质量与电荷之比的质量范围。当一台四极杆质谱仪的质量范围忽而是1000,忽而是2000的时候,很难搞清楚它的根本原因—是四极杆的差错,还是电源问题。如果是由于污染,它出现在什么位置,电子装置还是机械装置?诸如此类的问题,对于逆向工程而获得制造是很难回答的。这是中国制造的通用内伤,并非质谱仪所独有的伤疤。中国实验室所使用的高档洗瓶机,都是来自德国美诺Miele。这家生产绝对高档的洗衣机厂家,其实同时也是商用硬洗(烧瓶等实验器皿)和软洗(纱布等织物)的全球领导者。一台洗瓶机的空间是越大越好吗?国内一些洗瓶厂家的空间往往可以一次清洗180个瓶子。这个数字往往是见缝插针而给出来的。而一家洗瓶机新秀北京白小白公司,则坚持只提供150个瓶子。这家公司是借助于跟大学的合作,通过复杂的流体力学建模过程,才发现了让水流冲洗整个流槽但压力保持不衰减的门道。当压力衰减的时候,最远端的瓶子就会无法保证同样的清洗效果。而这种压力均匀的清洗管理,决定了150个瓶子才是最佳策略。最后一点,同样是中国高端制造的通病,那就是贫瘠的供应链生态。仪器的供应链,如阀门可以由供应商提供。这应该是供应链公共品。企业不能自行制造零部件,这绝非高效率的生产体系。然而实际结果则证明,为分析仪器配套的供应链一直非常拉胯。做一个价值高但产量很低的小众市场,没有供应商愿意参与配套。三重四极杆质谱仪有个零部件是T型喷嘴的镍锥。当企业终于选择好4个9纯度镍合金之后,发现要找到合适的对镍材料进行机加工的单位,非常之难。谁也不愿意收到这样的订单:当企业费心千辛万苦而调试好机床准备加工的时候,发现订单上面需求数量是1个。即使可以加工,在疲劳测试过程中发现仪器的寿命,总是不如国外。又是一段漫长的参数修改和实验,最后发现99.99%的镍纯度是够用了,但镍的密度却达不到。然而,有色金属冶炼厂是无法为如此少量的需求而改造工艺,锻造出符合密度要求的新镍胚材料。高纯高密度的镍,就成了一道迈不过去的死结。对于上市公司北京安图的微生物质谱仪,2022年产量不到100台。如此小的产量,要想找到供应链实在是太难了。太低的产量会导致企业的学习曲线过于陡峭。成本与质量都难以保障。仪器仪表,虽然是中国高端制造必须攻克的巅峰产业,但它其实本身是一个落后的半自动化半手工业的时代。从科学家,到商业化,这中间的工程化过程,需要企业拥有强大的制造能力和健康的供应链公共品。而国内,恰好都不支持。工业化思维的高端作坊体系实验室很常见的液相色谱仪,主要是美国沃特世、安捷伦和日本岛津所主导。它有很多关键部件,其中之一就是柱塞泵。而凯氮分析仪,则需要隔膜泵。要做好隔膜泵,就需要很好的隔膜。隔膜谁来提供?这个简单的问题,决定了中国仪器的关键走向。由于仪器需求量很少,零部件的供应都高度垄断。中国分析仪器制造商处于一种“无米下炊”的局面,只能高价接受国外的部件。而如果进行规格修改,就会缺乏现成零部件。很难找到合格的供应商。大企业不伺候这些小订单,小企业则质量无法保障。国产的动力电池,为中国电动汽车的崛起提供了强大的支撑;国产的激光器,为中国激光切割设备,提供了最澎湃的国产动力;而分析仪器的供应链,还没有为国产仪器的崛起,做好准备。于是企业家必须开始自行建立制造能力。广州禾信开始花费大气力,突破制造技术。要想快速测出PM2.5颗粒物的粒径和成分,需要用一种空气动力学透镜组,将这些颗粒物进行加速、排队和聚焦,让分子们在赛道上奔跑。禾信需要制造这种类似“套筒透镜”的装置。外部是一个长30cm左右的管道,而管道内部则是6个逐级缩小的同轴透镜,就像插拔的钓鱼竿一样,精密配合组成。为了实现颗粒物在管道中心轴线上听话地排成一条直线队伍,管道内壁要实现镜面微米级加工精度,而同轴透镜内孔之间的同轴度,也要优于微米量级(百万分之一米)。这种高精度的加工和装配要求,对设备和人员是一个巨大的挑战,需要超高精密的车床对同轴透镜进行加工,并且需要高精密的组装、测量工装等设备来辅助安装,确保多节透镜装配到管道后,其中心轴像光线一样直,最终实现颗粒物在中心轴上的排队和聚焦。制造这种微米级精度要求的“套筒透镜”是一个难题,而如何检测这些内孔的同轴度,还需要禾信格外建立一套更高精密等级的检测实验室。这,就是人们在宏观尺寸里想玩转微观分子世界所要面临的制造挑战。同样,位于德州制造有机元素分析仪以及液相色谱仪的海能公司,要把分析仪器做好,也要成为一位制造大师。海能则决定克服隔膜的难关。隔膜看上去呆头呆脑,但制造非常不简单。它一头在化学液体中,面临腐蚀环境,需要用一种四氟的高硬材料。而另外一面则需要使用橡胶,需要有一定的弹性,用来承接电机产生动能。这就需要对四氟材料成分有清楚的认识——大量的实验测试来寻找最佳物性,四氟与橡胶的组合中间需要有良好的密封黏胶剂,还要涉及到橡胶的振动频率。四氟材料花样繁多,选择合适的成分比例是一个试错筛选的过程,这就是试错成本大坑。从坑里爬出来的过程,就是巨大的成本投入。海能公司需要集合各种力量,化学家、物理家、机械工程师要一起上场,才能组合出一个隔膜泵的隔膜。而如此关键的零部件,大概有数十个。看上去都是小玩意儿,但是每一个小玩意儿都需要对材料有深刻的认识,还要有物理系统、化学反应的系统性设计。最后进到了车间,各种工艺派上用场。精密加工需要用车削复合中心,加工铜、加工铝、加工钢、加工ABS塑料。而塑料部件需要注塑,电路板稳定需要贴片机。仪表外壳钣金要进行表面的精密成型,最后要有复杂的喷涂设备。当供应链不能有效支撑的时候,高端仪器的制造不得不进入到作坊体系。然而,这种尝试是值得的。小记:静心突围需要有更多的科技经费,投入到工程化而非原理化的创新。这些工程化课题的水平,不应该由同行评议的教授来决定,而是交由企业家来评价。而一个企业家,必须变成现场制造大师,才能真正地搞好科学仪器。分析仪器就像是一个艺术创作的行当。需要时间,才能沉淀出艺术大师和制造大师。那些卡住中国分析仪器脖子的,也并不完全都在于技术创新,很多突破口在于质量创新。如果能够平心静气地扭转质量这个牛鼻子,80%的卡脖子症状会自动消失。值此全球供应链大变局之际,分析仪器的破局之法,也是中国制造所要正视的挑战。
  • “呕吐毒素”超标!你家的面粉安全吗?
    1面粉抽检数据中国美食文化博大精深,魅力无处不在。“面”作为最古老的食物之一,至今仍受到无数人的追捧,疫情期间不少人在家自学成才,成为朋友圈的“面点师”,面粉是人们日常生活必不可少的一部分,但其出现的质量安全问题,不容忽视,从近5年来监管部门对小麦粉的质量抽检数据来看,共有235批次的小麦粉不合格,不合格的原因最主要就是脱氧雪腐镰刀菌烯醇。2021年12月31日,深圳市市场监督管理局发布的2021年食品安全抽样检验情况通报(第三十六期)显示某品牌小麦粉产品脱氧雪腐镰刀菌烯醇超过标准限量值,引起大家的关注。那什么是脱氧雪腐镰刀菌烯醇?如何检测和控制呢?2何为脱氧雪腐镰刀菌烯醇?脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,简称“DON”),又称呕吐毒素,化学名称为3,7,15-三羟基-12,13-环氧单端孢霉-9-烯-8-酮,属于单端孢霉烯族化合物,主要是镰刀菌属(Fusarium)产生的毒性代谢产物,尤其是禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)和黄色镰刀菌(Fusarium culmorum),是一种常见的污染粮食和食品的真菌毒素,它主要污染大麦、小麦、玉米等谷物。呕吐毒素有明显的毒性效应,许多研究表明,人畜食用含有一定量呕吐毒素的食物后,会引起胃肠道和免疫系统功能损伤,如胃部不适、恶心、呕吐、肠道损伤、腹泻、免疫功能障碍等,也会引起内分泌系统和神经系统病变,如头痛、眩晕、嗜睡、手足发麻、全身乏力、颜面潮红、共济失调以及中枢神经系统紊乱等,严重时可能损害造血系统而导致死亡。国际癌症研究机构公布的评价报告中,呕吐毒素被列为3类致癌物。3类致癌物:对人类致癌性可疑,尚无充分的人体或动物数据。序号英文名称中文名称时间(年)202Fusarium graminearum, F. culmorum, and F. crookwellense, toxins derived from (zearalenone, deoxynivalenol, nivalenol, and fusarenone X)源于禾谷镰刀菌,大刀镰刀菌和克地镰刀菌的毒素(玉米赤霉烯酮,脱氧雪腐镰刀菌烯醇,瓜萎镰菌醇和镰刀菌酮X)1993由于呕吐毒素的危害性,国家制定了食品中的限量标准。防止DON污染面粉的主要措施是防止谷物霉变,去除毒素,加强监测及制定食品中限量标准,其中检测是一个非常有效的手段。3脱氧雪腐镰刀菌烯醇的检测方法国家标准中检测方法有高效液相色谱法(HPLC)、高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)、酶联免疫(ELISA)检测方法,另外为了应对粮食收购等,还有快速检测试纸条的检测方法,珀金埃尔默能提供从快速检测到标准确证的全面方案。下面依次介绍这几个检测方法:1AuroFlow™ AQ快速检测试纸条特点:快速的水基提取,适用于快速分析4-6分钟内即可快速获得定量结果搭配QuickSTAR™ Horizon™ 试纸条读取仪使用,有效 提高准确率。2酶联免疫法MaxSignal HTS真菌毒素ELISA试剂盒用于定量分析6种真菌毒素。DS2自动化实验室ELISA系统设计具有无人值守功能,可以在90分钟内快速轻松地处理两块96孔微孔板和多达180个真菌毒素样品的检测。3液相色谱串联质谱法液相色谱串联质谱法属于国家标准中的第一法,样品需要经过固相萃取柱或免疫亲和柱的净化而后进样检测。前处理设备美正ASPE480免疫亲和固相萃取系统检测仪器QSight™ LC/MS/MS液质联用仪更多应用资料,请扫码下载。
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