纳米棒

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　微纳加工方法分为“自上而下”和“自下而上”两种基本类型。前者是目前广泛应用于微纳加工领域的主流技术，但其由于受到物理极限的制约，一般加工分辨率在几十纳米量级上。后者则可在更小的尺度（包括分子尺度）上实现加工，被认为是一种突破物理限制的有效途径。然而，“自下而上”的组装方法由于科学认知和实验技术的不足，导致其在低缺陷、大面积、组装过程、组装结构等四个方面存在持续的挑战。相对而言，组装结构面临的障碍最大。这其中最重要问题是如何实现组装对称性的可调控，组装对称性可调控对于组装结构多样性和组装体功能的丰富至关重要。一般而言，由于形状互补性，组装结构对称性受到组装单元的形貌限制，四方单元易于形成四方密排结构，而球型则形成六方密排对称结构。由于在组装动力学过程中组装单元间的复杂力平衡和热力学最小原理的要求，打破形状依赖的组装结构对称性或是难以实现的目标。/pp　　中国科学院国家纳米科学中心和中科院纳米科学卓越中心刘前课题组与吴晓春课题组、邓珂课题组，以及美国科罗拉多大学Ivan I. Smalyukh课题组合作，通过引入一种新概念的主导控制力，首次实现了纳米金棒的四方对称性组装，一举突破了一直以来八面体金棒只能是形状依赖的六方对称结构的实验结果。这一结果在八面体银和钯纳米棒上也得到了实现，展示了这种方法的普适性。多尺度模拟计算进一步揭示这种控制力主导了非形状依赖的组装过程，并解释了四方对称比六方对称具有更高的热力学稳定性的实验结果。这一方法开辟了打破形状依赖组装对称性的新途径，为组装结构的多样性和纳米材料组装结构的可设计、可控提供了有力工具，将为推动纳米组装技术的进步提供助力。/pp　　该项工作是刘前课题组前期研究的进一步拓展，相关研究结果在线发表在《自然· 通讯》上，研究工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、中科院战略性先导科技专项A、国家基金委和欧盟项目的支持。/ppbr//pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171116335815903956.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/363e43be-098e-40e6-9983-f0fef4b2e479.jpg" uploadpic="W020171116335815903956.jpg"//pp style="text-align: center "多尺度模拟计算揭示四方对称的主导控制力和更小的热力学势能/p

胶体半导体纳米微晶，如CdSe纳米点、CdS纳米棒因其光致发光和光致发光效率很高且发射波长的粒径可调等优良光学和电学性质而在光电器件等方面有重要应用。目前这些应用已经拓展到了激光二极管、激光器、显示屏以及生物标记等领域。将纳米点和纳米棒进行组装可以得到纳米点棒异质结，不同类型的材料组合可以得到不同类型的异质结，而通过调控纳米棒和纳米点的尺寸比例又可以进一步对其发光性能进行调控，这无疑增加了纳米微晶的调控维度并大大丰富了光电学性质。　　近年对纳米点棒异质结的光发射研究层出不穷，尤其是其带边发射不仅取决于其本征的能带结构，还会受到声子的调控。在声子辅助下，原本跃迁禁戒的暗态可能转变为跃迁允许的亮态，形成新的发射峰，从而发现了诸多带边发射的新奇现象。纳米微晶的声子主要有光学声子和声学声子。光学声子主要是由纳米微晶原子间的相互作用决定的，而声学声子则严重依赖于纳米微晶的形状和尺寸。由于声学声子的频率低且强度弱，学界对纳米微晶及其异质结的研究还非常少。　　拉曼光谱是表征声子振动光谱的重要技术手段。近年来，中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室谭平恒研究组与意大利技术所教授Roman Krahne在中科院王宽诚率先人才计划卢嘉锡国际创新团队的支持下，利用该研究组自己发展的超低波数拉曼技术在非共振条件下对CdSe/CdS纳米点棒异质结的超低频量子受限的声学声子进行了系统的研究。他们发现该纳米点棒异质结的声学声子主要包含了伸缩模(2 cm-1~10 cm-1)和径向呼吸模(10 cm-1~20 cm-1)，这与纳米棒的声学模式类似，但是异质结的径向呼吸模较相应尺寸纳米棒出现了明显的红移(2-3 cm-1)，且红移量随着异质结中纳米点尺寸的增加而增加。有限元模拟结果表明，该红移主要是由纳米点导致的呼吸模局域化所引起的。伸缩模的非局域性使得这种红移效应明显减弱。进一步研究表明，纳米点引入的平均声速度减小是导致异质结量子点径向呼吸模红移的直接原因。在改良的Lamb理论中，引入有效声速度，可以得到声速度改变的有效体积基本与纳米点尺寸相同，更进一步验证了异质结中呼吸模振动的局域性。研究还发现，通过调控纳米点位置也可以调控呼吸模的振动频率和振幅分布等性质。对于CdSe/CdS这种I型异质结来说，其吸收主要由CdS棒来决定，而光发射局域在CdSe纳米球部位，也就是说，声学模的局域部位与光跃迁位置相同，因此这为通过调控纳米点的粒径和位置来调控纳米点棒异质结声学声子辅助的光学跃迁性质提供了可能，对研究点棒异质结的光发射性质具有重要参考意义。　　该项研究工作也得到了国家自然科学基金委的大力支持，相关研究成果于近期在线发表在美国化学会学术刊物《纳米快报》(Nano Letters)上。Mario Miscuglio和林妙玲为该文章的共同第一作者，谭平恒和Roman Krahne为该文章的共同通讯作者。　　文章链接CdS纳米棒(左)和CdSe/CdS点棒异质结(右)的结构示意图、拉曼光谱以及振动幅度分布图

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员孟国文小组与美国西弗吉尼亚大学教授吴年强小组及技术生物与农业工程研究所研究员黄青小组合作，在银纳米棒簇有序阵列构筑及基于其表面增强拉曼散射(SERS)效应检测水中农药残留方面取得进展，相关成果以卷首插画论文发表在《先进材料》(Adv. Mater. 2016, 28, 4871-4876)上。　　拉曼散射光谱能够提供分子振动的指纹信息，是化学、生物、环境等领域中最具应用前景的分析技术之一。然而拉曼散射效应非常微弱，拉曼散射光强度约为入射光强度的10-6~10-9，所以需要利用贵金属纳米结构SERS基底来大幅度增强拉曼散射信号。对于理想的SERS基底，首先应具有高密度的“热点”(一般位于10nm的贵金属纳米结构间隙处，具有显著增强的局域电磁场)，从而保证其具有高sers灵敏度 其次，要求sers信号分布均匀一致，即信号可信度高。贵金属纳米棒簇拥有大量狭窄的缝隙，因而能够产生高密度的sers“热点” 并且纳米结构有序阵列具有优异的结构均一性，能够提供高的sers信号可重复性和可信度。因此，如果能够成功制备贵金属纳米棒簇有序阵列，将有望实现高灵敏度、高可信度sers检测。 p=""　　该团队副研究员朱储红利用多孔阳极氧化铝和单层胶体球构成的复合模板，采用电沉积法成功构筑了银纳米棒簇有序阵列。这种分级有序纳米结构阵列的SERS增强因子高达108，并具有较好的信号均匀性和重现性，其信号特征峰强度的相对标准偏差小于10%。时域有限差分法模拟结果表明，相邻纳米棒顶端之间约2纳米宽的间隙内，具有强电磁场耦合产生的“热点” 该有序阵列的高增强因子正是源于这些密集分布的“热点”。采用该SERS基底能够同时检测水中多种痕量农药，例如甲基对硫磷和2,4-二氯苯氧乙酸等。该工作为大面积、可重复制备高度有序的纳米棒簇阵列提供了一种低成本的简便方法。相关研究结果表明银纳米棒簇有序阵列在基于SERS效应检测水中农药残留方面具有重要的应用前景。　　相关工作得到国家重点基础研究发展计划、“中国科学院、国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划”和国家自然科学基金等项目的支持。　　文章链接　　图1. 卷首插画　　图2. 银纳米棒簇有序阵列同时检测水中的甲基对硫磷和2,4-二氯苯氧乙酸得到的SERS光谱。曲线I：水中0.3μ M甲基对硫磷和2μ M的2,4-二氯苯氧乙酸混合农药的SERS光谱 曲线II：0.3μ M甲基对硫磷的SERS光谱 曲线III：2μ M的2,4-二氯苯氧乙酸的SERS光谱。

2011年5月16日至20日，在俄罗斯圣彼得堡召开了第12届国际标准化组织纳米技术委员会(ISO/TC229)全体会议。来自中国、俄罗斯、英国、美国、德国、韩国、日本等二十多个国家以及国际电工委员会(IEC)、欧盟标准化管理委员会(CEN)、新材料与标准凡尔赛科研计划(VAMAS)等国际化组织共一百余名代表参加了此次大会。受国家标准化管理委员会委托，全国纳米技术标准化技术委员会副主任朱星教授率中国代表团参加了本届大会。　　本届会议中，中国成功当选为ISO/TC229主席顾问团(CAG，Chairman Advisory Group)成员，该顾问团决定ISO/TC229的重大事宜，每大洲只有两个国家代表，任期两年。这次当选，是国际上对我国纳米技术标准工作不懈努力与积极进取的肯定，这将进一步提高我国在该领域的地位和国际话语权。　　由中心陈春英研究员主持的ISO TS 13278“碳纳米管杂质含量ICP-MS测定”国际标准项目在会议上获得全票通过，正式进入出版阶段，即将于2011年7月递交国际标准化组织中央秘书处颁布实施。这项标准是我国在ISO/TC229中主持的第一项标准，也是中心第一项国际标准，其圆满完成为今后我国承担制定更多的纳米技术国际标准打下了良好基础。　　中心葛广路副研究员起草的“硫族化镉半导体纳米粒子(量子点)的紫外-可见吸收光谱表征”标准草案，已正式提交ISO进行新工作项目立项，吴晓春研究员起草的“金纳米棒的紫外-可见吸收光谱表征”标准草案，也得到了与会代表的一致认可，建议在实验室比对结果后提交新工作项目。这两个工作项目已经列入了ISO/TC229第二工作组重点推进项目。　　在中国作为召集人的第四工作组中，由我国承担制定的纳米材料规范的两个项目(ISO TS 11931-1 纳米碳酸钙和ISO TS 11937-1纳米二氧化钛)也进入了委员会投票阶段。　　ISO/TC229是重要的纳米技术国际标准化交流平台，通过参加此次会议，加强了我国与其他国家及组织在纳米技术国际标准化工作的交流与合作。

纳米生物传感器，听起来是一个非常陌生的名词，但验孕棒等试纸产品，你肯定不会陌生，它们就是此类传感器的“化身”。　　中科院宁波材料技术与工程研究所研究员黄又举精耕于纳米材料领域，构建出纳米生物传感器新材料，旨在推动更多的检测产品进入寻常百姓家。　　可以设想，将来如果你对蔬果农残担忧，用这种试纸测一测，有无农残，指标多少，便一目了然 甚至一些人体健康指标也可以利用生物传感器，转化为看得见、摸得着的直观呈现。　 人物名片　　姓名：黄又举　　职务：中科院宁波材料技术与工程研究所研究员　　荣誉：2015年第六批宁波市“3315计划”创新人才　　课题研究收获“意外之喜”　　黄又举大学学的是高分子材料科学与工程专业，后进入中国科技大学攻读博士学位。他坚信，材料若能结合生物领域，将拥有非常广阔的发展前景。博士毕业后，他远赴新加坡南洋理工大学从事博士后研究，主要研究方向是化学与生物医学工程领域。　　“我在攻读博士后之前从未涉及过纳米粒子方面的研究，后来因为研究需要相关的材料，才学习合成纳米粒子材料，没想到展现了这方面的天赋。”4年在新加坡深造研究让他收获了“意外之喜”。　　2013年10月，黄又举通过“春蕾人才”计划，进入中科院宁波材料技术与工程研究所工作。去年12月，由于他出色的科研表现，被破格提升为项目研究员。　　在攻关纳米生物传感器核心材料等关键问题上，黄又举潜心研究了五六年。　　纳米金材料是他的研究重点。纳米金材料是纳米传感器的核心材料，被广泛应用于试纸条、试纸盒中，其大小、形状以及自组装行为直接影响到可视化的性能。　　传统纳米金合成主要是通过调控反应动力学和热力学，进而调控形貌和大小，但众多实验参数常常会影响纳米金的大量高质量制备。黄又举则突破了传统的方法，提出了纳米金的两种新生长模式———智能化合成与非连续性生长模式。　　他研发出超过20种单分散的不同形貌的金纳米粒子，包括球形、方形、棒状、片状、星形、线形以及一些复杂的多级纳米结构。与现有的其他产品相比，这种合成方法确保纳米粒子在大规模制备条件下，仍能保持粒子的高度均匀性。　　“市场上纳米金粒子产品存在纯度不足、形貌种类有限等缺陷。”黄又举说，“我们团队研发出来的产品纯度和品质都非常高，且在相同的单位价格之下，能够生产出更大体量的产品。”　　生物传感器应用非常广阔　　“此类传感器的应用空间非常广阔，主要集中在一些可视化的试剂盒、试纸条上。”他介绍说，“目前市面上较为常见的就是验孕试纸，以后的应用方向还可以针对男性、小孩等受众，同时在食品安全领域也可大做文章。”　　如在食品安全领域，普遍的家庭要检测蔬果是否含有毒素，不可能购置大型的仪器，只能通过一些简单的工具去鉴别，因此可以通过裸眼观察到颜色变化的试剂、试纸成为较为理想的工具、方法。　　“在目前推崇‘精准医疗’的大环境下，需要更多的生物传感器去检测各类人体指标以达到预防的目的。”黄又举对研究领域的前景充满了信心。　　据了解，他和团队合成的纳米金样品已经受到国内外多家高校、院所和公司的青睐与好评，样品已经免费试用于美国斯坦福大学、新加坡南洋理工大学、新加坡国立大学、韩国成均馆大学和各类生物公司等30余家机构。　　同时，他与众多企业合作展开一些专利布局。浙江星博生物科技有限公司就与其合作，研发了可商业化的男性生殖健康体外检测产品。　　今年，黄又举还与宁波美成生物科技有限公司合作在中科院材料所筹建了“食品安全快速检测材料与技术联合实验室”，引入了20余个快检便携式仪器，主要进行食品检测技术方面的研究和应用，争取向提供第三方检测服务方面发展。　　黄又举表示，目前他们正在研究定量检测的问题，主要面向一种能随目标物浓度变化产生颜色变化的试纸条和试剂盒。“例如，你拿一张检测毒素的试纸去检测某个东西，试纸可以直接通过不同的颜色来显示毒素含量，就像pH试纸随着酸碱性浓度的不同显示不同的颜色”他说。　　他表示，在互联网高速发展时代，可以将可视化生物传感器与移动医疗结合，通过相关生物传感器芯片、手机APP以及医疗大数据处理平台的构建，实现可视化生物传感器的商业化。

在纳米材料应用于癌症诊疗的研究中，金纳米材料因其可调控的光学响应和较好的生物相容性获得了广泛关注。国家纳米科学中心陈春英和吴晓春两个课题组近几年密切合作，致力于开展金纳米棒生物效应与安全性方面的研究，并推动其在生物医学领域中的应用。　　金纳米棒在近红外区可调控的表面等离子共振吸收赋予了其一系列优异的光学响应，展示了金纳米棒在生物成像及肿瘤热疗方面的巨大应用前景。但金纳米棒自身表面积较小，不利于药物的携带。针对金纳米棒的不足，研究人员设计了金纳米棒核/介孔二氧化硅壳的杂化纳米结构Au@SiO2，利用后者的高比表面积成功实现了化疗药物的高效载带。更为重要的是，该研究工作在肿瘤细胞实验中实现了光控释药，向个性化治疗的方向迈进了一步。　　该研究利用介孔二氧化硅的包被解决了金纳米棒不易携载药物的难题，是首例关于Au@SiO2用作药物载体的报道。Au@SiO2在细胞内的定位可以通过双光子成像技术方便地实现。在包载了典型的抗癌药物-阿霉素之后，通过激光照射，Au@SiO2实现了两种癌症治疗模式：低功率激光诱导阿霉素释放而产生的化疗模式，高功率激光通过光热转化效应而直接实现的化疗和热疗双重模式。而且，这两种治疗模式可以通过改变激光的功率而进行精确的远程调控。也就是说，新型Au@SiO2载体不仅保留了介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自的独特性能，而且还创生出了激光控制药物释放这个新功能(图2)。　　由于介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自都具有独特的性质和功能，兼具两种成分的Au@SiO2载体在癌症的诊断和治疗中有着很大的应用潜力。这种集多种功能于一身，并且各项功能可以协调增效作用的复合型纳米载体是纳米药物的一个重要研究方向，对其性质和生物医学应用的研究将获得兼具理论意义和应用价值的发现。发展这种多功能集成的纳米载体，也会为未来的按需给药和个性化药物发展提供新的思路。　　相关研究成果已发表在《先进材料》(Advanced Materials)上，并被选为2012年第24卷第11期的封面文章。《先进材料》杂志审稿人认为：“将介孔二氧化硅纳米结构载药特性和金纳米棒独特的光热响应有效结合，为发展新一代的多模式的治疗技术提供了新契机”。　　该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持。　　论文链接图1 Advanced Materials 2012年第24卷第11期杂志封面。一束激光通过Au@SiO2纳米载体可实现成像、化疗和热疗等三种功能。　 图2 (A) Au@SiO2多功能癌症诊疗载体示意图，激光照射细胞中的Au@SiO2载体实现了成像、化疗和热疗等三项功能。(B) 金纳米棒与 (C) Au@SiO2的透射电子显微镜照片。(D) 激光控制的药物释放。(E，F) Au@SiO2–DOX在细胞内的定位。

全球半导体行业规模最大的旗舰展览盛会—SEMICON CHINA 2024将于3月20日-3月22在上海浦东新国际博览中心隆重举行。此次展会汇聚了中外行业领军人物和技术大咖，将打造一个覆盖芯片设计、制造、封测、设备、材料、光伏、显示等全产业链的合作交流平台。本次大会上，Bruker 纳米表面与计量部将在展台N5 5176为大家展出四台先进的设备：具有大样品台、扩展功能强大的原子力显微镜Dimension Icon，具有专利的智能成像技术以及其他创新设计的Icon，能测试多种类型的样品并得到高分辨率、可重复的数据结果；集合纳米级红外光谱（nanoIR）技术和扫描探针显微镜（SPM）技术的Dimension IconIR，在Icon的大样品台基础上，除了获得纳米级尺度的红外信息之外，还可以为材料领域的研究提供纳米尺度下的力学、电学和热学表征；用于表面三维形貌及粗糙度快速测量分析的三维非接触式光学轮廓仪Contour X，测量的准确性、鲁棒性以及强大的自动化测量功能，可极大提升用户的操作体验；以及用于表征纳米尺度表面的机械性能、摩擦磨损和薄膜结合力的纳米压痕仪TI980，其先进的控制模块和电子设计为纳米力学表征带来了更高水平的性能、功能和易用性。同时，多位来自布鲁克研发部门以及应用部门的资深专家将详细介绍我们的产品在半导体、LED、太阳能、触摸屏、通信、材料、化学、生命科学、物理以及数据存储等多领域的应用案例。仪器展示 为回馈广大用户长久以来的支持和帮助，我们将于3月20日-3月22日期间在展位N5 5176现场展开抽奖活动，300份精美礼品(包括键盘，罗技鼠标，洗漱包，膳魔师保温杯，膳魔师马克杯，多功能数据线，U型枕)等您来取，中奖率高，欢迎莅临，仅限现场抽奖和领取。

p　　以纳米材料“改性”碳纤维，增强飞机的韧性、导电性，提升飞机的安全性能，被视作下一代飞机材料的重大方向。8月31日上午，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所正式与空客(北京)工程技术中心签署合作协议，并宣布成立“航空纳米材料联合实验室”。据悉，双方将以市场化为方向，加快纳米材料在民用飞机上的应用，这也是空客在纳米领域首次与中国方面签署的战略合作。br/　　自2010年起，空客民航A350逐渐以碳纤维材料取代金属、玻璃纤维等，截止目前，碳纤维在A350上的应用占比已超过50%。与传统金属材料相比，碳纤维具有密度低、强度高、可设计性强等优点，然而也存在韧性低、导电性差等不足，此次自带“粮草”合建实验室，空客需求明确。“我们需要通过纳米材料改性碳纤维，并迅速形成规模化、产业化，进一步减轻飞机重量，提升飞机的安全性、舒适性。”空客(北京)工程技术中心董事长程龙告诉记者，此次签约前，曾全球范围寻找“解决方案”，最终落地苏州纳米所，是看重这里技术转化的“高效率”，同时也了解到这里已研发出“碳纳米管薄膜”，这为成果的最终产业化奠定了基础、给足了信心。/pp　　“面向经济发展需求，加强科技与产业的融合，是中科院纳米所的职责所在。”签约活动中，中科院南京分院院长杨桂山表示，此次共建实验室，一方面可以加快实现纳米材料在民航的应用，另一方面也将提升苏州纳米所在应用领域的研发实力，是一个优势互补、赢在双方的“典范性”合作模板。/pp　　联合实验室建成后，将旨在通过纳米材料改良机身、机翼，还将为飞机健康运行提供“智能化服务”。苏州纳米所先进材料部研究员吕卫帮介绍，实验室将组建20多人的研发队伍，以纳米材料改性空客A350中的碳纤维，此外，还将在所用的纳米薄膜中增加“感应元件”，建立智能感知系统，随时监测机身材料的损伤位置、损伤程度，为机身的保养、运维提供数据参考。/ppbr//p

一种价格低廉、方便携带的DNA测序方法，即纳米孔测序正待起飞，但该技术已经引发一家产业巨头和一家备受瞩目的创业公司之间的法律战争。近日，控制着基因测序产业的亿明达公司对牛津纳米孔技术公司提出诉讼，后者是推广商业化纳米孔平台的首家公司。亿明达称，牛津公司的两项主要设备对亿明达掌握的专利存在侵权。　　这场战争受到那些已经在使用牛津公司产品的研究人员的密切关注，最终结果将取决于目前仍是秘密的这项技术的一些细节，事情可能将两家公司引入专利法的黑暗角落。　　亿明达公司是基因测序市场的领头羊，销售冰箱大小的DNA读取设备，该设备主要通过构建及拼接携带化学标记的互补短链读取DNA。与此相对，纳米孔测序由于其简便性和可携带性，被认为是DNA分析领域的革命性技术，这种技术通过在每个核苷酸通过微孔时测量电流变化，读取单次通量中的长链DNA。从2014年起，牛津公司已通过早期通道项目，向研究人员推出了掌上MinION纳米孔设备，并准备推出一种较大型的、更加强大的PromethION设备模型。　　与此同时，亿明达也将推出一个纳米孔平台，该公司对来自美国华盛顿大学和阿拉巴马大学的两项关键专利进行了注册。两项专利描述了利用细菌得到的孔蛋白，即分枝杆菌孔蛋白(Msp)系统。在2月23日提交给美国国际贸易委员会和南加州联邦地区法院的新诉讼中，亿明达主张，这种Msp微孔也是牛津公司产品的基础。　　但是牛津大学设备的具体技术内容仍是秘密，即便对使用其产品的研究人员来说也是如此。“我认识的人都不知道那些微孔是什么。”马里兰州约翰斯霍普金斯大学生物医学工程师Winston Timp说。现在清楚的是，牛津公司也曾运用过Msp微孔并使研究人员可获得它们：亿明达在起诉案中提交的证据就包括牛津公司关于Msp变异基因的专利 该公司称这种微孔能使核苷酸通过时进行识别变得更加简便。还有另外一篇文章也承认牛津公司向哈佛大学研究学者提供Msp微孔。但是Timp强调，该公司同时拥有其他纳米微孔的专利，其中包括在他的实验室中研发的并非来自细菌的合成微孔。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所喻学锋、赵海涛团队，联合中国科学技术大学、澳大利亚国立大学等，在《自然-合成》(Nature Synthesis)上，发表了题为A Robotic Platform for Synthesis of Colloidal Nanocrystals的研究论文。该工作首次将数据挖掘、数据驱动自动化合成、机器学习、逆向设计集成构建了机器人辅助胶体纳米晶数字制造平台，有望将科研人员从传统试错实验、劳动密集型表征中解放，实现胶体纳米晶数字化制备。纳米晶在能源、光学、光化学、电化学、光电子学以及生物医药等领域颇具应用潜力。纳米晶物理化学性质与其形貌、尺寸息息相关，而传统的试错实验和密集表征需花费大量时间和精力，制约了纳米晶的研发。为此，研究团队整合数据驱动自动化合成、机器人辅助可控合成、面向形貌逆向设计等技术，构建了机器人辅助胶体纳米晶数字智造平台，以此突破当前纳米晶可控合成研究的局限性。其中，自动化平台由自动化合成模块、自动化表征模块和协作机器人三大模块构成，每个模块包含若干子模块，具有高通量合成、样品存储、原位光学、光谱学表征等功能(图1)。科研团队以两种典型的胶体纳米晶为研究范例，一是目前在生物传感检测领域被广泛研究的金纳米棒，二是在新能源和光学探测领域颇具应用潜力的钙钛矿纳米晶。为了实现自动化合成，研究人员对文献进行数据挖掘，以提供关键合成参数的初始选择。针对金纳米棒，对1300篇已报道的金纳米棒合成的相关文献进行数据挖掘，并对其关键参数进行分水平排序，从而获取机器人执行参数，并设计正交实验及高通量实验验证，获取了金纳米棒形貌调控的重要参数。针对双钙钛矿，通过对其他钙钛矿相关文献进行数据挖掘，筛选出潜在的可供调节双钙钛矿尺寸形貌的48种溶剂和61种表面活性剂，结合高通量原位合成和表征，快速实现了溶剂和表面活性剂的筛选。进一步，研究通过设计单因素、双因素以及三因素实验，进行高通量合成、原位光学表征(RGB值获取)、原位光谱学表征以及异位表征(透射电镜、扫描电镜)等获得大样本数据和小样本数据，结合机器学习，获得了合成关键参数(结构导向剂)与吸收光谱之间的关系模型以及吸收光谱和纳米晶尺寸的关系(图2)。通过积累数据样本，模型得到进一步完善。此外，研究根据两种材料大样本颜色信息(RGB)，还可构建颜色信息与纳米晶尺寸之间的关系模型。这一模型可作为快速鉴定纳米晶尺寸的另一个指标。得益于这些模型的构建，输入目标产物尺寸信息即可反馈合成关键参数(结构导向剂)，从而实现纳米晶高效逆向设计及合成(图3)。因此，该工作在数据驱动机器人合成纳米晶领域颇具前景。深圳先进院是第一通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金、深港澳科技计划等的支持。

可用于检测食品中汞和镉等有毒污染物　　据物理学家组织网9月9日报道，瑞士和美国的一个研究小组在纳米粒子的基础上，设计出一种简单的纳米黏合搭扣系统，其颗粒上附着的细毛可及时发现并捕获汞、镉等重金属分子。该技术使检测水中及食用鱼体内有毒污染物变得更为容易且廉价。研究结果发表在9月9日的《自然材料》上。　　甲基汞是一种具有神经毒性的环境污染物，主要侵犯中枢神经系统，可造成语言和记忆能力障碍等。它很容易在河流和湖泊中发现，被湖中的鱼虾吞食后，毒素会顺着食物链累积到金枪鱼和箭鱼等大型掠食性鱼类中，如果被人食用则会累积在人体大脑中。美国、法国、加拿大的公共卫生当局建议孕妇禁食鱼类，因为汞会损害胎儿神经系统的发育。而问题是，甲基汞很难被检测出来，同时目前的监测技术过于昂贵和复杂。　　瑞士洛桑联邦理工学院和美国西北大学的研究人员说，这项技术将一条覆盖着一层多毛的纳米粒子的玻璃浸入到水中，当离子也就是带正电的粒子如甲基水银或是镉离子，进入到两条毛线之间，毛线即会收拢起来，将其捕获。电压测量装置会显示捕获的污染物数量，原理是被困在纳米黏合搭扣内的离子越多，产生的电力便会越多。通过改变纳米毛线的长度，研究人员可以检测各种特定种类的污染物。　　研究人员说，该测量设备的成本只有几百美元。如果在现场做分析，结果可以立即获得。而用传统的方法，还必须取样送到实验室，用价值数百万美元的设备进行分析。　　研究人员分别在芝加哥附近的密歇根湖和佛罗里达州的大沼泽地进行了测试。在分析相同的样品之后，如此简易低廉的设备与美国地质勘探局的设备检测报告得出了近乎相同的数据结果。研究人员说，该系统可以作为一种必要的公共卫生措施，检测饮用水和食品，特别是在将鱼投放到市场之前进行必要检测。

金三角催化活性位动态变化过程及催化反应前后形貌变化　　在能源催化领域，对纳米粒子活性位分布及动态变化的认识是设计催化材料和提高能源催化效率的关键。　　近日，中国科学院先进化学电源实验室徐维林课题组及美国A. Paul Alivisatos课题组利用动态光学超分辨成像技术，对纳米粒子不同位点催化过程中的荧光信号的进行跟踪，获取了Sb修饰的TiO2纳米棒及金三角不同位点的活性信息及随时间依赖关系(PNAS 2015 , doi:10.1073/pnas. 1502005112)。　　该课题组对Sb修饰的二氧化钛纳米棒及金三角催化过程中的活性位跟踪，发现纳米粒子缺陷处具有更高的催化活性，但是其稳定性较差，如端点及角的位置活性位具有低活长效性的特点，而在中间部位活性位具有高活稳定性的特点。尤其是有一些活性位呈现出“自愈”现象，即催化位点失活后由于吸附物种的脱附重新体现出催化活性，这一发现对于指导催化剂合成具有重要意义。　　该工作获得973 项目、自然科学基金、“青年千人计划”及美国能源部支持。　　(能源催化过程课题组)

科技日报北京10月22日电 法国研究人员从居住在巴黎的儿童肺部发现了碳纳米管，这是碳纳米管首次在人体内被检测出来。　　由于具有超强韧性、重量轻和导电性能佳等特性，碳纳米管在诸如计算机、服装、医疗保健等领域显示出了巨大的应用潜力。但是，小鼠实验表明，注入碳纳米管可引起类似于由石棉引发的免疫反应，这让人们对碳纳米管的使用产生了一些疑虑。　　为此，巴黎萨克莱大学的法特希穆萨及其同事展开了研究。据《新科学家》杂志网站20日报道，他们分析了64个哮喘患儿气管中体液的样本，在所有样本中都发现了碳纳米管 而在取自另外5名儿童肺部的巨噬细胞中，也有碳纳米管存在。　　目前尚不清楚这些儿童肺部的碳纳米管含量水平以及它们的来源，虽然该研究小组在巴黎采集的灰尘和汽车尾气样本中也发现了类似的结构。　　穆萨指出，即使碳纳米管没有直接毒性，但它们的表面积较大，其他分子易于黏附，因而可能有助于污染物质深入到肺部并穿过细胞膜。他说，虽然他们的研究目的并不是要找出肺部存在碳纳米管与这些儿童的疾病之间有什么关联，但哮喘病人可能会因碳纳米管的存在而显得特别脆弱，因为他们的巨噬细胞清除“垃圾”的能力受损了。　　美国北卡罗莱纳州立大学的詹姆斯邦纳表示，应该谨慎对待碳纳米管被检测出一事，因为多年来针对空气污染的其他研究并没有发现碳纳米管。在他看来，这些结构，尤其是患者肺部细胞中的物质到底是什么，还存在很大的不确定性。　　至于潜在的健康影响，英国伦敦大学玛丽女王学院的乔纳森格里格认为，碳纳米管不可能具有像石棉纤维那样的致癌潜力，因为石棉纤维更大，容易被困在肺部组织内。他指出，即使人们吸入了碳纳米管，这也没什么新鲜的，化石燃料中可能就有碳纳米管，对此肯定还需要开展更多的研究。

磁性软体机器人已有多种应用，特别是在与人体密切相关的生物医学领域。如自折叠式“折纸”机器人可以在肠道中爬行、修补伤口、将吞下的物体取出来；胶囊状的机器人可以沿着胃的内表面滚动，进行活组织检查并运送药物。此外，科学家们还研制出了尺寸从几百微米到几厘米不等的更薄的线型机器人，它们有可能在大脑血管中穿行，以治疗中风或动脉瘤。磁性软体机器人的进一步小型化可能带来新的应用，如在小的血管中进行操作甚至操纵单个细胞，但制备这样的微型机器人并非易事[1]。 2019年11月，瑞士联邦理工学院的Cui Jizhai（现任职复旦大学） 、Huang Tian-Yun 及其同事在Nature发表了名为“Nanomagnetic encoding of shape-morphing micromachines”的文章[2]，该工作使用电子束光刻技术，制造出了只有几微米大小的可磁重组机器人，通过对单个区域的纳米磁体进行设计，将形状变化指令通过编程的方式输入微型机器人，对纳米磁体施加特殊的磁场序列后，实现微型机器人的形状变化，如图一所示。图一 四片式变形微机械的设计 a.磁体磁态随尺寸增大的示意图：i.超顺磁性；ii.室温下稳定的单畴；iii.多畴态。b. 部，四个面板微机械，面板I上有520 nm×60 nm（I型）纳米磁体阵列，面板II上有398 nm×80 nm（II型）纳米磁体阵列；底部，纳米磁体阵列的相应SEM图像。c. 体积相同但长宽比不同的单畴纳米磁体的磁光克尔效应磁滞回线。d.根据矫顽力的不同选择两个磁场对微机械进行编码的示意图。e. 应用控制磁场B=15 mT时的磁性结构（I型和II型纳米磁体）和微机械折叠行为示意图，光学显微镜图像显示了所制造器件的四种不同结构。从左到右，上/下折叠的面板数为4/0、3/1、2/2（折叠方向不同的对面面板）和2/2（折叠方向相同的对面面板）。 这项工作构建了一个模块化单元的集合，这些模块化单元可以编程为字母表中的字母，此外还构建了一个微型的“鸟”，能够进行复杂的行为，包括“拍打”、“悬停”、“转弯”和“侧滑”，如图二所示。这为创造未来的智能微系统建立了一条路线，这些智能微系统可以重新配置和原位重新编程，可以适应复杂的情况。图二 折纸式的微型“鸟”与多种形状变形模式 文章中，作者使用了英国Durham Magneto Optics Ltd.公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3对不同型的纳米磁体进行了磁滞回线测试，同时使用该设备的电磁铁产生的磁场对纳米磁体阵列进行了编程。NanoMOKE3可以进行微区的超高灵敏度测试，在本工作中，作者通过激光聚焦在不同的纳米磁体上获得对应的磁滞回线，如图一c所示，为微型机器人的磁学编码工作提供了帮助。图三 磁光克尔效应系统-NanoMOKE3 NanoMOKE3主要技术特点：超高灵敏度~10-12emu微区磁滞回线，激光光斑~2μm超快测试速度，1秒内可获得磁滞回线克尔角检测＜0.5 mdeg纵向/横向/向克尔磁畴成像扩展无液氦低温MOKE图四 与Montana S50超精细多功能无液氦低温光学恒温器联用的低温MOKE 温度范围4.2K~350K磁场纵向＞0.4T，向＞0.3T 参考文献：[1] X H,zhao. et al. Nature 575, 58-59 (2019)[2] Cui, J. et al. Nature 575, 164–168 (2019).

2013年9月5日，2013年中国国际纳米科学技术会议在北京开幕，来自全球40多个国家和地区的1500多名代表与会。就纳米科技研究和教育、纳米科技政策、纳米科技未来发展等进行了深入交流。3天会期中，还将有176位科学家在10个分会场作邀请报告，300余位科学家做口头报告，并有800余篇论文以墙报交流，另有近50家企业带来最新实验设备和技术展示。会议现场　　白春礼致开幕词时表示，国际纳米科技发展趋势呈现出新的特点：一是从应用导向的基础研究到应用研究再到技术转移转化一体化研究 二是专业平台支撑纳米技术研发 三是全球大型企业越来越重视纳米技术。当前我国发表纳米科技SCI论文数量已超过美国，跃居世界第一位，论文引用次数居世界第二位。中国的一些纳米科技研究在国际上引起了巨大影响，如在实验上首次发现反常量子霍尔效应，被认为是世界基础研究领域的一项重要科学发现 在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米等。近年来，我国纳米科学领域申请或授权的发明专利数量显著增长，跃居世界第二，还积极参与并部分主导了国际纳米技术标准工作。　　&ldquo 十二五&rdquo 期间，我国纳米研究展现出很大的产业化应用前景，碳纳米管触摸屏、绿色印刷、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产 传染性疾病快速检测、组织工程修复材料、纳米化药物研发不断推进，纳米技术应用于生物医学前景良好 纳米技术在催化领域的应用取得重大突破 此外还开创了能源与环境纳米技术新领域。　　作为国际纳米科学界的重要盛会，两年一届的中国国际纳米科学技术会议由国家纳米科技指导协调委员会主办、国家纳米科学中心承办，2005年至今已举办5届。中国国际纳米科学技术会议奖于2011年设立，在全球范围内遴选优秀纳米科学家进行评奖。　　今年的第五届会议开幕之前，主办方还邀请各国纳米科技中心主任首次举办&ldquo 纳米科技主任论坛&rdquo ，就各国纳米科技研究和教育中的共性问题、纳米科技政策、纳米科技的未来发展方向进行广泛深入的交流。　　会上，瑞士洛桑联邦理工学院迈克尔· 格兰泽尔教授、德国马普高分子所卡洛斯· 穆伦(Klaus Mü llen)教授、美国加州大学伯克利分校奥马尔· 亚吉(Omar M.Yaghi)教授，5日在北京获授中国国际纳米科学技术会议奖，以表彰他们分别在染料敏化太阳能电池、有机功能材料与碳材料、金属有机骨架材料方面做出的开拓性贡献。　　9月5日，中国科学院院长、国家纳米科技指导协调委员会首席科学家白春礼院士向获奖者颁发奖牌。　　9月5日，中国科学院院长、国家纳米科技指导协调委员会首席科学家白春礼院士向获奖者颁发奖牌。

推进纳米技术进步 FEI中国纳米港开幕screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI高层及政府代表为中国纳米港剪彩 screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI全球销售与服务执行副总裁与北大教授彭练矛共同为纳米港揭幕 中国上海 / 2008年1月18日--FEI公司（纳斯达克上市公司代码：FEIC）中国纳米港于今天正式开幕并投入使用，成为FEI公司继北美、荷兰、日本后全球第四家纳米港。纳米港具备的功能，超越了纯展示中心的理念，它所提供的先进技术与应用软硬件令 FEI的专家们可以和客户与伙伴们一起，共同致力于研发拓展创新理念与解决方案，以推进纳米世界的技术进步。 FEI 的4家纳米港均坐落于全球各地技术进步的核心区域，在这些地方聚集了众多客户和合作伙伴，不懈推动着纳米世界的技术发展。上海充满生机，是中国的技术发展高地，其地位举世公认，因此，FEI的第四家纳米港选址于此。考虑到中国一直是纳米技术投入与开发的领航者，FEI纳米港将为中国科学技术突破提供有效的当地支持。screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0中国首个纳米港拥有先进的设备 此次纳米港的开幕典礼吸引了包括FEI中国地区客户、知名学者以及记者等在内的众多宾客参加。FEI公司全球销售与服务执行副总裁盧钰霖在致辞时表示："在全球为纳米技术开发所做的努力中，中国始终扮演着重要角色，而纳米新技术的问世与应用，将有可能间接帮助人类解决清洁可再生能源、疾病、食品供应、恐怖主义、犯罪等诸多领域内的重大课题。在中国，我们的客户正在电子、生命科学等众多不同领域进行各种学术和商用研发工作，依托中国纳米港，我们得以更好地与他们开展合作，帮助他们的事业不断取得成功，支持中国科技研发持续进步。" screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI的科研人员演示其先进的纳米显微镜产品 screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0嘉宾们感受纳米世界的独特魅力 FEI产品应用专家们深厚的专业知识，再加上FEI纳米港所提供的先进设备，为FEI纳米港和众多领先的政府与学术机构在微观世界的合作研发，提供了至关重要的支持，例如：FEI与美国能源部基础能源科学办公室在TEAM项目上的合作，其解析度达0.5埃。最近，FEI公司又与荷兰物质基础研究基金会（FOM）联合宣布将共同展开纳米研究项目。研究目标为开发高性能电子显微镜及聚焦离子束系统，进而获得单原子图像对材料结构进行改性。 中国纳米港将引进FEI公司的纳米显微镜，为纳米三维材料结构表征与性能分析提供超高分辨率显微技术与设备。其位于中国上海张江高科技园区碧波路690号8号楼。联系电话为+ 86 (0)21-50278805转5606。 关于FEI FEI公司是一个全球性的团体，拥有最先进的工业技术，为客户提供三维表征，分析和材料结构加工的精确信息，直至亚埃级水平。FEI久负盛名的全球用户网络向诸多先进研究与制造领域内的客户开放，加速其纳米研究进程，同时致力于新产品的商业化。FEI公司在全球有四个纳米港（NanoPort），分别位于美国，荷兰，日本和中国上海，它们共同为众多世界级知名客户与专家提供核心技术，致力于纳米新观念和新方案的研究与开发。FEI在全球 50 多个国家建立了销售及支持部门。详情请见www.fei.com

越来越多的高科技已经进入到我们日常生活之中，比如纳米服装。将纳米级的微粒覆盖在纤维表面或镶嵌在纤维甚至分子间隙间，利用纳米微粒表面积大、表面能高等特点，在物质表面形成一个均匀的、厚度极薄的（肉眼观察不到、手摸感觉不到）、间隙极小（小于100nm）的‘气雾状’保护层。使得常温下尺寸远远大于100nm的水滴、油滴、尘埃、污渍甚至细菌都难以进入到布料内部而只能停留在布料表面，从而产生了防水、防油、防紫外线等特殊效果。但是这些衣物经过洗涤，直到最终被丢弃，其中的纳米颗粒又会对环境造成负担。如何测定和评价纳米科技纺织品的纳米颗粒数量和尺寸分布，是纺织行业面对的新课题。 二氧化钛（TiO2）纳米颗粒具有紫外线防护功能和抗菌特性，并且能够提高织物的亲水性并减少异味，因此被越来越多的应用到纺织行业。本应用报告使用单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS），研究了几种商业纺织产品中TiO2纳米颗粒的释放情况。样品用于评估的五种纺织样品均从当地商店购买，如表1所述。40％TiO2纳米颗粒（30-50 nm）悬浮液购自美国研究纳米材料公司（US Research Nanomaterials™ ，位于美国德克萨斯州休斯顿市）。为了促使纳米颗粒分散，将Triton X-100（购自西格玛奥德里奇公司Sigma- Aldrich™ ，位于美国密苏里州圣路易斯）添加到所有溶液中，最终浓度为0.0001％。实验测量总钛时，将0.25g的每种纺织样品切成小片，放入5mL浓硝酸（65％）和1mL的浓氢氟酸（49％）中，放入微波炉中消解。消解后，每个样品添加6mL 10％H3BrO3（v/v），放入微波炉中与HF络合15分钟。然后，用去离子水将样品定容至50mL，并采用常规ICP-MS进行分析。检查TiO2纳米颗粒从织物中的释放情况时，每个样品取400cm2，浸入200mL去离子水中。对容器超声处理15分钟，然后将其放在摇床上（每分钟150次）24小时。对容器进行第二次超声处理，然后取出等分液体进行分析。向空白去离子（DI）水中掺入2.7μg/L TiO2纳米颗粒，作为对照品。如有必要，用去离子水进一步稀释样品，并在两次稀释之间进行超声处理，以最大程度地减少纳米颗粒团聚。所有分析均在珀金埃尔默（PerkinElmer）的NexION电感耦合等离子体质谱仪上进行，该质谱仪上运行Syngistix™ 以用于ICP-MS软件。进行纳米颗粒分析时，使用Syngisitix纳米应用模块进行数据收集和处理。表2示出了进行TiO2纳米颗粒分析的NexION工作条件。实验结果图1示出了TiO2纳米颗粒（对照品）和三个样品的信号。这些图表清晰地显示了样品之间的差异：虽然TiO2纳米颗粒对照品显示出可重复的、均匀的粒度分布，但样品的纳米颗粒粒度分布更大，高达200nm。此外，同一类型的样品之间也存在差异，如样品A和D所示。样品B和样品C不含大量TiO2纳米颗粒。下面的表3和表4，分别为A~E样品中的总Ti含量和TiO2纳米颗粒的尺寸和浓度。婴儿连体衣A和B形成了有意思的对比：A含有的基本全是TiO2纳米颗粒，而B含有的基本都是其他形态的Ti离子。结论本研究表明，SP-ICP-MS能够检测和测定纺织品中释放的TiO2纳米颗粒。使用SP-ICP-MS可以快速分析大量颗粒，能够提供单个颗粒的信息，克服了常规纳米颗粒分析技术的局限性。本研究结果表明，各个纺织产品都含有粒度和浓度不等的TiO2纳米颗粒。了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载珀金埃尔默单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SPICP-MS）表征织物中TiO2纳米颗粒的释放相关资料。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "纳米材料被誉为“21 世纪最重要的战略性高技术材料之一”。随着应用领域的扩大和增强，近年来，纳米材料的毒性与安全性也受到广泛关注。表征与测试技术是科学鉴别纳米材料、认识其多样化结构、评价其特殊性能及优异物理化学性质、评估其毒性与安全性的根本途径，也是纳米材料产业健康持续发展不可或缺的技术手段。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong1 纳米材料的表征/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "纳米材料的表征是对纳米材料的性质和特征进行的客观表达，主要包括尺寸、形貌、结构和成分等方面的表征。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "纳米材料的表征/span/pp style="text-align: center "strongimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/2ffdf5f4-5465-4b3a-849e-1934933722b0.jpg" title="纳.png" alt="纳.png"//strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong2 纳米材料的测试技术/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.1 光子相关光谱法（photo correlation spectroscopy，PCS）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "PCS常用于纳米粒子尺寸及尺寸分布的测试，相关标准已有GB/T 19627 等，其适用于尺寸为3nm~3μm的悬浮液，可获得准确的尺寸分布，测试速度也相当快，特别适合于工业化产品粒径的检测。但采用该方法时，必须要解决好纳米材料的分散问题，须获得高度分散的悬浮液，否则所反映的结果只是某种团聚体的尺寸分布。由于该方法是一种绝对方法，因此测量仪器可以不必校准；但在仪器首次安装、调试期间或有疑问时，必须使用有证标准纳米颗粒分散体系对仪器进行验证。如采用PCS法测定平均粒径小于100nm的、粒度分布较窄的聚苯乙烯球形颗粒分散体系，则要求测得的平均粒径与标定的平均粒径的相对误差应在2%之内。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.2 X 射线衍射法（X-ray diffraction，XRD）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "X射线衍射法可用于纳米晶体材料结构分析、尺寸测试和物相鉴定。该方法测定的结果是最小不可分的粒子的平均尺寸；因此，只能得到较宏观的测量结果。此外，采用该方法进行测试时，需要用X 射线衍射仪校正标准物质对仪器进行校正。目前，该方法已建立有关的国家标准包括GB/T 23413、GB/T 15989、GB/T15991 等。XRD物相分析可用于未知物的成分鉴定，但分析的不足之处在于灵敏度较低，一般只能测定含量在1%以上的物相；且定量分析的准确度也不高，一般在1%的数量级。同时，所需要的样品量较大，一般需要几十至几百毫克，才能得到比较准确的结果。由于非晶态的纳米材料不会对X射线产生衍射，所以一般不能用此法对非晶纳米材料进行分析。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.3 X 射线小角散射法（small angle X-ray scattering，SAXS）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "SAXS可用于纳米级尺度的各种金属、无机非金属、有机聚合物粉末以及生物大分子、胶体溶液、磁性液体等颗粒尺寸分布的测定；也可对各种材料中的纳米级孔洞、偏聚区、析出相等的尺寸进行分析研究。其测试范围为1~300nm，测量结果所反映的是一次颗粒的尺寸，具有典型的统计性，且制样相对比较简单，对粒子分散的要求也不像其他方法那样严格。但该方法本身不能有效区分来自颗粒或微孔的散射，且对于密集的散射体系，会发生颗粒散射之间的干涉效应，导致测量结果有所偏低。关于该方法的标准有GB/T 13221、GB/T 15988等。为了保证测试结果的可靠性和重复性，应对仪器的性能和操作方法进行校核，一般推荐采用粒度分布已定值的纳米粉末标样或经该方法测定过粒度分布的特定样品进行试验验证，其中粒径偏差应控制在10%以内。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.4 电子显微镜法（electron microscopy）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "电子显微镜法是对纳米材料尺寸、形貌、表面结构和微区化学成分研究最常用的方法，一般包括扫描电子显微镜法（scanning electron microscopy，SEM）和透射电子显微镜法（transmission electronmicroscopy，TEM）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "SEM的特点是放大倍数连续可调，从几倍到几十万倍，样品处理较简单；但一般要求分析对象是具有导电性的固体样品，对非导电样品需要进行表面蒸镀导电层。扫描电镜与能谱仪相结合，可以满足表面微区形貌、组织结构和化学元素三位一体同位分析的需要。能谱仪可对表面进行点、线、面分析，分析速度快、探测效率高、谱线重复性好，但是一般要求所测元素的质量分数大于1%。关于电镜在纳米材料应用中的标准较多，如GB/T 15989、GB/T 15991、GB/T 20307、ISO/TS 10798等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "TEM法是集形貌观察、结构分析、缺陷分析、成分分析的综合性分析方法，已成为纳米材料研究的最重要工具之一。除了具有与SEM的相同功能外，利用电子衍射功能，TEM可对同素异构体加以区分。相较于XRD，还能对含量过低的某些相进行分析，且可以结合形貌分析，得到该相的分布情况。TEM法的主要局限是对样品制备的要求较高，制备过程比较繁琐，若处理不当，就会影响观察结果的客观性。目前，TEM在纳米材料方面的应用正逐步被开发出来，其相关标准也在不断增加，如GB/Z 21738、GB/T 24490、GB/T 24491、ISO/TS 11888、GB/T 28044等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "由于电镜法测试所用的纳米材料极少，可能会导致测量结果缺乏整体统计性，实验重复性差，测试速度慢；且由于纳米材料的表面活性非常高，易团聚，在测试前需要进行超声分散；同时，对一些不耐强电子束轰击的纳米材料较难得到准确的结果。采用电镜法进行纳米材料的尺寸测试时，需要选用纳米尺度的标准样品对仪器进行校正。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.5 扫描探针显微镜法（scanning probe microscopy，SPM）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "SPM法是研究物质表面的原子和分子的几何结构及相关的物理、化学性质的分析技术。尤以原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）为代表，其不仅能直接观测纳米材料表面的形貌和结构，还可对物质表面进行可控的局部加工。与电镜法不同的是，除了真空环境外，AFM还可用于大气、溶液以及不同温度下的原位成像分析；同时，也可以给出纳米材料表面形貌的三维图和粗糙度参数。除此之外，AFM 还可用于研究纳米材料的硬度、弹性、塑性等力学及表面微区摩擦性能。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "近年来，SPM技术在纳米材料测量和表征方面的独特性越来越得到体现，如GB/Z 26083-2010、国家项目20078478-T-491等。但由于SPM纵向与横向分辨率不一致、压电陶瓷可能引起的图像畸变、针尖效应等，使得还有一些问题有待解决，如SPM探针形状测量和校正、SPM最佳化应用及不确定度评估、标准物质的制备、仪器性能的标准化、数值分析的标准化、制样指南和标准制定等。目前，虽有仪器校正的标准ASTM E 2530和VDI/VDE 2656颁布，但由于标准物质的缺少，在实际操作中缺乏实施性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.6 X 射线光电子能谱法（X-ray photoemissionspectroscopy，XPS）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "XPS 法也称为化学分析光电子能谱（electron spectroscopy for chemical analysis，ESCA）法。从X 射线光电子能谱图指纹特征可进行除氢、氦外的各种元素的定性分析和半定量分析。作为一种典型的非破坏性表面测试技术，XPS主要用于纳米材料表面的化学组成、原子价态、表面微细结构状态及表面能谱分布的分析等，其信息深度约为3~5nm，绝对灵敏度很高，是一种超微量分析技术，在分析时所需的样品量很少，一般10-18g左右即可；但相对灵敏度通常只能达到千分之一左右，且对液体样品分析比较麻烦。通常，影响X射线定量分析准确性的因素相当复杂，如样品表面组分分布的不均匀性、样品表面的污染物、记录的光电子动能差别过大等。在实际分析中用得较多的是对照标准样品校正，测量元素的相对含量；而关于该仪器的校准，GB/T 22571-2008中已有明确规定。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.7 俄歇电子能谱法（aguer electron spectroscopy，AES）/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "AES法已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段，可以定性分析样品表面除氢、氦以外的所有元素，这对于未知样品的定性鉴定非常有效。除此之外，AES还具有很强的化学价态分析能力。AES的分析范围为表层0.5~2.0nm，绝对灵敏度可达到10-3个单原子层，特别适合于纳米材料的表面和界面分析。但需要注意的是，对于体相检测，灵敏度仅为0.1%，其表面采样深度为1.0~3.0 nm。AES技术一般不能给出所分析元素的绝对含量，仅能提供元素的相对含量；而且，采用该方法进行测试时，需要相应的元素标样，元素鉴定方法在JB/T 6976-1993中已明确给出。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2.8 其他方法/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "除此之外，还有一些其他的测试技术和方法用于纳米材料的表征，如紫外/可见/近红外吸收光谱方法用于金纳米棒的表征（GB/T 24369.1）、紫外-可见吸收光谱方法用于硒化镉量子点纳米晶体表征（GB/T24370）、纳米技术-用紫外-可见光-近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱法表征单壁碳纳米管（ISO/TS 10868）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong3 结束语/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px "纵观当前纳米材料的表征与测试技术，要适应纳米材料产业的快速发展，规范化表征和准确可靠测试纳米材料尚存在一定挑战。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "基于此，仪器信息网将于span style="color: rgb(255, 0, 0) "2019年12月18日/span组织举办strong第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会/strong（a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target="_blank" textvalue="免费报名中"ispan style="color: rgb(255, 0, 0) "免费报名中/span/iispan style="color: rgb(255, 0, 0) "/span/i/a），邀请该领域专家，围绕纳米材料常用表征和检测技术，从成分、形貌、粒度、结构以及界面表面等方面带来精彩报告，为纳米材料工作者及相关专业技术人员提供线上互动交流互动平台，进一步加强学术交流，共同提高纳米材料研究及应用水平。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target="_blank"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/14b28169-cfe6-44ba-8dc5-f47132b97366.jpg" title="540_200.jpg" alt="540_200.jpg"//a/pp style="text-align: justify "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target="_blank" textvalue="报名链接：第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会"strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "报名链接/span/strong：istrongspan style="color: rgb(112, 48, 160) "第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会/span/strong/i/a/pp style="text-align: center "strong扫一扫，参与报名/strong/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/d2e686ea-3308-4d6f-8795-e26e3d0f062d.jpg" title="报名.PNG" alt="报名.PNG"//pp style="text-align: center "strong扫一扫，进入纳米表征与检测技术群/strong/pp style="text-align: center "strongimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/33e39f0a-8ef0-4aeb-b662-03350301ed05.jpg" title="群.PNG" alt="群.PNG"//strong/pp style="text-align: justify "strongi style="margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial="" white-space:=""文章摘自：/i/strong/pp style="text-align: justify "strongi style="margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial="" white-space:=""span style="font-family: " microsoft="" font-size:="" background-color:=""谭和平, 侯晓妮, 孙登峰, et al. 纳米材料的表征与测试方法[J]. 中国测试, 2013(01):17-21./span/i/strong/p

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员孟国文课题组和美国西弗吉尼亚大学教授吴年强研究小组合作，在贵金属纳米结构组装及其表面增强拉曼散射(SERS)应用研究方面取得新进展，相关结果以封面论文发表在《纳米研究》(Nano Res. 2015, 8, 957-966)上。　　由于电磁增强作用，位于贵金属纳米结构表面的分子拉曼信号会得到数量级的增强，从而产生表面增强拉曼散射效应。表面增强拉曼散射技术具有分子“指纹”识别能力，在化学和生物分析等领域拥有广泛的应用前景。贵金属纳米结构表面具有大幅度增强局域电磁场的位置(一般位于10nm的间隙处)称为表面增强拉曼散射“热点”，是表面增强拉曼散射信号的主要来源。因此，在三维空间内增加“热点”的密集度将有效提高表面增强拉曼散射灵敏度。目前，构筑三维SERS基底的主要方式是将球形贵金属颗粒组装到非金属纳米结构阵列上。相关理论和实验研究表明，与球形贵金属纳米颗粒相比，带有棱角或尖端的贵金属纳米结构能够产生更强的局域电磁场，因而其组装体在间隙处更易产生“热点”。如果将这些纳米结构组装成三维SERS基底，有望得到高灵敏度SERS基底。　　该研究团队以ZnO纳米锥阵列作为牺牲模板，使用含有贵金属离子和特定表面活性剂的电解液，采用电沉积方法构筑多种贵金属纳米结构单元组装的纳米管阵列，例如由银纳米片、金纳米棒、铂纳米刺和钯纳米锥等结构单元组装的纳米管阵列。这些纳米结构单元具有显著的棱角和/或尖端 由其组装的纳米管阵列具有大量间隙，在三维空间内产生高密度的“热点”。因此所构筑的纳米管阵列具有很高的表面增强拉曼散射灵敏度。例如，银纳米片组装的纳米管阵列能够灵敏地检测浓度低至10fM的罗丹明6G (R6G)。这种银纳米片组装的三维SERS基底对高毒性有机污染物多氯联苯也表现出高表面增强拉曼散射灵敏度，并能够检测两种多氯联苯的混合物，表明该三维SERS基底在检测环境中高毒性有机污染物方面具有应用前景。　　相关工作得到科技部“973”计划、“中国科学院、国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划”和国家自然科学基金等项目的支持。图1. 论文的相关图片被选作期刊封面　　图2. (a)银纳米片组装的纳米管阵列的扫描电镜(SEM)照片 (b)折断的纳米管的SEM照片 (c)不同浓度R6G的SERS光谱 (d) 20μ M多氯联苯-77 (PCB-77)和10μ M多氯联苯-1 (PCB-1)的混合物溶液(曲线I) 以及30μ M的 PCB-1溶液(曲线II)的SERS光谱。

1 引 言激光干涉位移测量技术具有大量程、高分辨力、非接触式及可溯源性等优势，广泛应用于精密计量、微电子集成装备和大科学装置等领域，成为超精密位移测量领域中的重要技术之一。近年来，随着这些领域的迅猛发展，对激光干涉测量技术提出了新的测量需求。如在基于长度等量子化参量的质量基准溯源方案中，要想实现1×10−8 量级的溯源要求，需要激光干涉仪长度测量精度达0. 1 nm 量级；在集成电路制造方面，激光干涉仪承担光刻机中掩模台、工件台空间位置的高速、超精密测量任务，按照“ 摩尔定律”发展规律，近些年要想实现1 nm 节点光刻技术，需要超精密测量动态精度达0. 1 nm，达到原子尺度。为此，国际上以顶级的计量机构为代表的单位均部署了诸如NNI、Nanotrace 等工程，开展了“纳米”尺度测量仪器的研制工程，并制定了测量确定度在10 pm 以下的激光干涉测量技术的研发战略。着眼于国际形势，我国同样根据先进光刻机等高端备、先进计量的测量需求，制定了诸多纳米计量技术的研发要。可见，超精密位移测量技术的发展对推进我国众多大高端装备具有重要战略意义，是目前纳米度下测量领域逐步发展的重大研究方向。2 激光干涉测量原理根据光波的传播和叠加原理，满足相干条件的光波能够在空间中出现干涉现象。在激光干涉测量中，由于测量目标运动，将产生多普勒- 菲佐（Doppler-Fizeau效应，干涉条纹将随时间呈周期性变化，称为拍频现象。移/相移信息与测量目标的运动速度/位移关系满足fd = 2nv/ λ ， （1）φd = 2nL/ λ ， （2）式中：fd为多普勒频移；φd为多普勒相移；n 为空气折射率；v 和L 为运动速度和位移；λ 为激光波长。通过对干涉信号的频率/相位进行解算即可间接获得测量目标运动过程中速度/位信息。典型的干涉测量系统可按照激光光源类型分为单频（零差式）激光干涉仪和双频（外差式）激光干涉仪两大类。零差式激光干涉测量基本原理如图1 所示，其结构与Michelson 干涉仪相仿，参考光与测量光合光干涉后，经过QPD 输出一对相互正交的信号，为Icos = A cos (2πfd t + φ0 + φd ) ， （3）Isin = A sin (2πfd t + φ0 + φd ) ， （4）式中：（Icos， Isin）为QPD 输出的正交信号；A 为信号幅值；φ0 为初始相位。结合后续的信号处理单元即可构成完整、可辨向的测量系统。图1　零差激光干涉测量原理外差式激光干涉仪的光源是偏振态相互垂直且具有一定频差Δf 的双频激光，其典型的干涉仪结构如图2 所示。双频激光经过NPBS 后，反射光通过偏振片发生干涉，形成参考信号Ir；透射光经过PBS，光束中两个垂直偏振态相互分开，f2 光经过固定的参考镜反射，f1 光经运动的测量镜反射并附加多普勒频移fd，与反射光合光干涉后形成测量信号Im。Ir = Ar cos (2πΔft + φr ) ， （5）Im = Am cos (2πΔft + φm )， （6）式中：Δf、A 和φ 分别为双频激光频差、信号幅值和初始相位差。结合式（5）和式（6），可解算出测量目标的相位信息。图2　外差激光干涉测量原理零差式激光干涉仪常用于分辨力高、速度相对低并且轴数少的应用中。外差式激光干涉仪具有更强的抗电子噪声能力，易于实现对多个目标运动位移的多轴同步测量，适用于兼容高分辨力、高速及多轴同步测量场合，是目前主流的干涉结构之一。3 激光干涉测量关键技术在超精密激光干涉仪中，波长是测量基准，尤其在米量级的大测程中，要实现亚纳米测量，波长准确度对测量精度起到决定性作用。其中，稳频技术直接影响了激光波长的准确度，决定激光干涉仪的精度上限；环境因素的变化将影响激光的真实波长，间接降低了实际的测量精度。干涉镜组结构决定光束传播过程中的偏振态、方向性等参数，影响干涉信号质量。此外，干涉信号相位细分技术决定激光干涉仪的测量分辨力，并限制了激光干涉仪的最大测量速度。3. 1　高精度稳频技术在自由运转的状态下，激光器的频率准确度通常只有±1. 5×10−6，无法满足超精密测量中10−8~10−7的频率准确度要求。利用传统的热稳频技术（单纵模激光器的兰姆凹陷稳频方法等），可以提高频率准确度，但系统中稳频控制点常偏离光功率平衡点，输出光频率准确度仅能达2×10−7量级，无法完全满足超精密测量的精度需求。目前，超精密干涉测量中采用的高精度稳频技术主要有热稳频、饱和吸收及偏频锁定3 种。由于激光管谐振腔的热膨胀特性，腔长随温度变化呈近似线性变化。因此，热稳频方法通过对谐振腔进行温度控制实现对激光频率的闭环调节。具体过程为：选定稳定的参考频标（双纵模激光器的光功率平衡点、纵向塞曼激光器频差曲线的峰/谷值点），当激光频率偏离参考频标时，产生的频差信号用于驱动加热膜等执行机构进行激光管谐振腔腔长调节。热稳频方法能够使激光器的输出频率的准确度在10−9~10−8 量级，但原子跃迁的中心频率随时间推移受腔内气体气压、放电条件及激光管老化的影响会发生温度漂移。利用稳频控制点修正方法，通过对左右旋圆偏振光进行精确偏振分光和对称功率检测来抑制稳频控制点偏移的随机扰动，同时补偿其相对稳定偏置分量。该方法显著改善了激光频率的长期漂移现象，阿伦方差频率稳定度为1. 9×10−10，漂移量可减小至（1~2）×10−8。稳频点修正后的激光波长仍存在较大的短期抖动，主要源于激光器对环境温度的敏感性，温差对频率稳定性的影响大。自然散热型激光器和强耦合水冷散热型激光器均存在散热效果不均匀和散热程度不稳定的问题。多层弱耦合水冷散热结构为激光管提供一个相对稳定的稳频环境，既能抑制外界环境温度变化对激光管产生的扰动，冷却水自身的弱耦合特性又不影响激光管性能，进而减小了温度梯度和热应力，提高了激光器对环境温度的抗干扰能力，减少了输出激光频率的短期噪声，波长的相对频率稳定度约为1×10−9 h−1。碘分子饱和吸收稳频法将激光器的振荡频率锁定在外界的参考频率上，碘分子饱和吸收室内处于低压状态下（1~10 Pa）的碘分子气体在特定频率点附近存在频率稳定的吸收峰，将其作为稳频基准后准确度可达2. 5×10−11。但由于谐振腔损耗过大，稳频激光输出功率难以超过100 μW 且存在MHz 量级的调制频率，与运动目标测量过程中产生的多普勒频移相近。因此，饱和吸收法难以适用于多轴、动态的测量场合。偏频锁定技术是另一种高精度的热稳频方法，其原理如图3 所示，通过实时测量待稳频激光器出射光与高精度碘稳频激光频差，获得反馈控制量，从而对待稳频激光器谐振腔进行不同程度加热，实现高精度稳频。在水冷系统提供的稳频环境下，偏频锁定激光器的出射光相对频率准确度优于2. 3×10−11。图3 偏频锁定热稳频原理3. 2　高精度干涉镜组周期非线性误差是激光干涉仪中特有的内在原理性误差，随位移变化呈周期性变化，每经过半波长，将会出现一次最大值。误差大小取决光束质量，而干涉镜组是决定光束质量的主导因素。传统的周期非线性误差可以归结为零差干涉仪的三差问题和外差干涉仪的双频混叠问题，产生的非线性误差机理如图4 所示，其中Ix、Iy分别表示正交信号的归一化强度。其中，GR为虚反射，MMS 为主信号，PISn 为第n 个寄生干涉信号，DFSn 为第n 阶虚反射信号。二者表现形式不完全相同，但都会对测量结果产生数纳米至数十纳米的测量误差。可见，在面向亚纳米、皮米级的干涉测量技术中，周期非线性误差难以避免。图4　零差与外差干涉仪中的周期非线性误差机理。（a）传统三差问题与多阶虚反射李萨如图；（b）多阶虚反射与双频混叠频谱分布Heydemann 椭圆拟合法是抑制零差干涉仪中非线性误差的有效方法。该方法基于最小二乘拟合，获得关于干涉直流偏置、交流幅值以及相位偏移的线性方程组，从而对信号进行修正。在此基础上，Köning等提出一种基于测量信号和拟合信号最小几何距离的椭圆拟合方法，该方法能提供未知模型参数的局部最佳线性无偏估计量，通过Monte Carlo 随机模拟后，其非线性幅值的理论值约为22 pm。在外差干涉仪中，双频混叠本质上是源于共光路结构中双频激光光源和偏振器件分光的不理想性，称为第1 类周期非线性。对于此类周期非线性误差，补偿方法主要可以从光路系统和信号处理算法两个方面入手。前者通过优化光路可以将非线性误差补偿至数纳米水平；后者通过椭圆拟合法提取椭圆特征参数，可以将外差干涉仪中周期非线性误差补偿至亚纳米量级；两种均属补偿法，方法较为复杂，误差难以抑制到0. 1 nm 以下。另一种基于空间分离式外差干涉结构的光学非线性误差抑制技术采用独立的参考光路和测量光路，非共光路使两路光在干涉前保持独立传播，从根本上避免了外差干涉仪中频率混叠的问题，系统残余的非线性误差约为数十皮米。空间分离式干涉结构能够消除频率混叠引起的第1 类周期非线性误差，但在测量结果中仍残余亚纳米量级的非线性误差，这种有别于频率混叠的残余误差即为多阶多普勒虚反射现象，也称为第2 类周期非线性误差。虚反射现象源自光学镜面的不理想分光、反射等因素，如图5所示，其中MB 为主光束，GR 为反射光束，虚反射现象普遍存在于绝大多数干涉仪结构中。虚反射效应将会使零差干涉仪中李萨如图的椭圆产生畸变，而在外差干涉仪中则出现明显高于双频混叠的高阶误差分量。图5　多阶虚反射现象使用降低反射率的方法，如镀增透膜、设计多层增透膜等，能够弱化虚反射现象，将周期非线性降低至亚纳米水平；德国联邦物理技术研究院Weichert等通过调节虚反射光束与测量光束间的失配角，利用透镜加入空间滤波的方法将周期非线性误差降低至±10 pm。上述方法在抑制单次的虚反射现象时有着良好的效果，但在面对多阶虚反射效应时作用有限。哈尔滨工业大学王越提出一种适用于多阶虚反射的周期非线性误差抑制方法，该方法利用遗传算法优化关键虚反射面空间姿态，精准规划虚反射光束轨迹，可以将周期非线性误差抑制到数皮米量级，突破了该领域10 pm 的周期非线性误差极限。3. 3　高速高分辨力相位细分技术在激光干涉仪中，相位细分技术直接决定系统的测量精度。实现亚纳米、皮米测量的关键离不开高精度的相位细分技术。相位的解算可以从时域和频域两个角度进行。最为常用的时域解算方法是基于脉冲边缘触发的相位测量方法，该方法利用高频脉冲信号对测量信号与参考信号进行周期计数，进而获取两路信号的相位差。该方法的测量速度与测量分辨力模型可表达为vm/dLm= Bm ， （7）式中：vm 为测量速度；dLm 为测量分辨力；Bm 为系统带宽。在系统带宽恒定的情况下，高测速与高分辨力之间存在相互制约关系。只有提高系统带宽才能实现测量速度和测量分辨力的同时提升，也因此极度依赖硬件运行能力。在测量速度方面，外差激光干涉仪的测量速度主要受限于双频激光频差Δf，测量目标运动产生的多普勒频移需满足fd≤Δf。目前，美国的Zygo 公司和哈尔滨工业大学利用双声光移频方案所研制的结构的频差可达20 MHz，理论的测量速度优于5 m/s。该方法通过增加双频激光频差来间接提升测量速度，频差连续可调，适用于不同测量速度的应用场合，最大频差通常可达几十MHz，满足目前多数测量速度需求。从干涉结构出发，刁晓飞提出一种双向多普勒频移干涉测量方法，采用全对称的光路结构，如图6所示，获得两路多普勒频移方向相反的干涉信号，并根据目标运动方向选择性地采用不同干涉信号，保证始终采用正向多普勒频移进行相位/位移解算。该方法从原理上克服了双频激光频差对测量速度的限制，其最大测量速度主要受限于光电探测器带宽与模/数转换器的采样频率。图6 全对称光路结构在提升测量分辨力方面，Yan 等提出一种基于电光调制的相位调制方法，对频率为500 Hz 的信号进行周期计数，该方法实现的相位测量标准差约为0. 005°，具有10 pm 内的超高位移测量分辨力，适用于低速测量场合。对于高速信号，基于脉冲边缘触发的相位测量方法受限于硬件带宽，高频脉冲频率极限在500 MHz 左右，其测量分辨力极限约为1~10 nm，难以突破亚纳米水平。利用高速芯片，可以将处理带宽提升至10 GHz，从而实现亚纳米的测量分辨力，但成本较大。闫磊提出一种数字延时细分超精细相位测量技术，在硬件性能相同、采样频率不变的情况下，该方法利用8 阶数字延迟线，实现了相位的1024 电子细分，具有0. 31 nm 的位移测量分辨力，实现了亚纳米测量水平。该方法的等效脉冲频率约为5 GHz，接近硬件处理极限，但其测量速度与测量分辨力之间依旧存在式（7）的制约关系。德国联邦物理技术研究院的Köchert 等提出了一种双正交锁相放大相位测量方法，如图7所示，FPGA 内部生成的理想正交信号分别与外部测量信号、参考信号混频，获取相位差。利用该方法，可以实现10 pm 以内的静态测量偏差。双正交锁相放大法能够处理正弦模拟信号，充分利用了信号的频率与幅值信息，其测量速度与测量分辨力计算公式为vm/0. 1λ0= Bm ， （8）dLm/0. 5λ0=Bs/dLc， （9）式中：Bs为采样带宽；dLc为解算分辨力。图7 双正交锁相方法测量原理可见，测量速度与测量分辨力相互独立，从原理上解决了高测速与高分辨力相互制约的矛盾，为激光干涉仪提供了一种兼顾高速和高分辨力的相位处理方法。在此基础上，为了适应现代工业中系统化和集成化的测量需求，美国Keysight 公司、Zygo 公司及哈尔滨工业大学相继研发出了光电探测与信号处理一体化板卡，能够实现高于5 m/s 的测量速度以及0. 31 nm 甚至0. 077 nm 的测量分辨力。此外，从变换域方面同样可以实现高精度的相位解算。张紫杨等提出了一种基于小波变换的相位细分方法，通过小波变换提取信号的瞬时频率，计算频率变化的细分时间，实现高精度的位移测量，该方法的理论相位细分数可达1024，等效位移精度约为0. 63 nm。Strube 等利用频谱分析法，从信号离散傅里叶变换（DFT）后的相位谱中获取测量目标的位移，实现了0. 3 nm 的位移测量分辨力。由于采用图像传感器为光电转换器，信号处理是以干涉条纹为基础的，适用于静态、准静态的低速测量场合。3. 4环境补偿与控制技术环境中温度、气压及湿度等变化会引起空气折射率变化，使得激光在空气中传播时波长变动，导致测量结果产生纳米量级的误差。环境误差补偿与控制技术是抑制空气折射率误差的两种重要手段。补偿法是修正空气折射率误差最常用的方法，具有极高的环境容忍度。采用折光仪原理、双波长法等可以实现10−7~10−8 量级的空气折射率相对测量不确定度。根据Edlen 经验公式，通过精确测定环境参数（温度、湿度和大气压等），可以计算出空气折射率的精确值，用于补偿位移测量结果，其中温度是影响补偿精度的最主要因素。采用高精度铂电阻传感器，设备可以实现1 mK 的温度测量精度，其折射率的补偿精度可达10−8量级，接近Edlen 公式的补偿极限。环境控制技术是保证干涉仪亚纳米测量精度的另一种有效方法。在现行的DUV 光刻机中，采用气浴法，建立3 mK/5 min 以内恒温、10 Pa/5 min 以内恒压、恒湿气浴场，该环境中能够实现10−9~10−8 量级空气折射率的不确定度。对于深空引力波探测、下一代质量基准溯源等应用场合，对激光干涉仪工作的环境控制要求更为严苛，测量装置需置于真空环境中，此时，空气折射率引入的测量误差将被彻底消除。4 激光干涉测量技术发展趋势近年来，超精密位移测量的精度需求逐渐从纳米量级向亚纳米甚至皮米量级过渡。国内在激光干涉仪中的激光稳频、周期非线性误差消除和信号处理等关键技术上均取得了重大的突破。在LISA 团队规划的空间引力波探测方案中，要求在500 万千米的距离上，激光干涉仪对相对位移量需要具有10 pm 以内的分辨能力。面对更严苛的测量需求，超精密位移测量依然严峻面临挑战。激光干涉测量技术的未来发展趋势可以归结如下。1）激光波长存在的长期漂移和短期抖动是限制测量精度提升的根本原因。高精度稳频技术对激光波长不确定度的提升极限约为10−9量级。继续提升激光波长稳定度仍需要依托于下一阶段的工业基础，改善激光管本身的物理特性，优化光源质量。2）纳米级原理性光学周期非线性误差是限制激光干涉仪测量精度向亚纳米、皮米精度发展的重要瓶颈。消除和抑制第1 类和第2 类周期非线性误差后，仍残余数十皮米的非线性误差。由于周期非线性误差的表现形式与耦合关系复杂，想要进一步降低周期非线性误差幅值，需要继续探索可能存在的第3 类非线性误差机理。3）测量速度与测量分辨力的矛盾关系在动态锁相放大相位测量方法中得到初步解决。但面对深空引力波探测中高速、皮米的测量要求，仍然需要进一步探索弱光探测下的高分辨力相位细分技术；同时，需要研究高速测量过程中的动态误差校准技术。高速、高分辨力特征依旧是相位细分技术今后的研究方向。全文下载：亚纳米皮米激光干涉位移测量技术与仪器_激光与光电子学进展.pdf

激光粒度仪是一种常用的粒度测试仪器，广泛应用于制药、化工、能源、建材、地矿、环保等行业，以及高校、科研院所、军工等领域；按工作原理，主要分为静态光散射激光粒度仪（俗称“静态激光粒度仪”）和动态光散射激光粒度仪（俗称“纳米粒度仪”）。为了更好的了解激光粒度仪市场，仪器信息网对2021年激光粒度仪中标标讯整理分析，供广大仪器用户参考。（注：本文数据来源于公开招中标信息平台，共统计激光粒度仪中标公告234条，不包括非招标形式采购及未公开采购项目，主要反映激光粒度仪科研市场变化，结果仅供定性参考。）从时间维度来看，2021年激光粒度仪月度中标数量波动较大。1-5月份科研市场采购需求疲软，招投标市场表现低迷；6月份中标数量激增，达到全年峰值，主要原因在于马尔文帕纳科在本月分别中标一批Mastersizer 3000激光粒度仪与一批Zetasizer Pro纳米粒度及电位分析仪；下半年中标数量虽有波动，但整体保持在相对高位。从季度分布来看，2021年激光粒度仪中标数量逐季增加，与2020年趋势基本相似。据公开招中标信息平台统计，2021年激光粒度仪招标单位覆盖29个省份、自治区及直辖市。广东省中标数量再列第一，排名二到五位的依次为江苏、北京、浙江、山东；激光粒度仪采购需求连续两年集中在以上五个省市。四川、山西、河北、辽宁、河南各省中标数量排名位于第二梯队，其中，河北与河南两地浮现激光粒度仪“采购大户”，2021年，河北化工医药职业技术学院、河北省药品医疗器械检验研究院、郑州大学分单次或多次采购了一批激光粒度仪，仪器总价均超过200万元。2021年激光粒度仪采购用户单位类型对采购单位分析发现，2021年，来自大专院校/科研院所的采购比例有所提升，高达79%；而企业占比缩减至5%。“十四五”期间，科技创新被提到前所未有的高度，国家实验室及研究机构的建设浪潮势必为科学仪器市场带来新的机遇，激光粒度仪厂商应高度关注，提前布局。2021年中标激光粒度仪类型分布从中标激光粒度仪类型来看，2021年纳米粒度仪采购需求激增，中标数量占比47%，创历年新高。近年来，随着新能源、生物医药、纳米技术等行业的迅速发展，对纳米颗粒尺寸表征的需求呈现指数般增长态势，国内外激光粒度仪生产厂商积极响应市场需求，纷纷推出纳米粒度及电位分析仪。2020年，马尔文帕纳科重磅发布Zetasizer Advance系列纳米粒度电位仪，包括Lab，Pro，Ultra三个型号；2021年，丹东百特隆重推出BeNano系列纳米粒度及 Zeta 电位仪，包括BeNano 90 Zeta、BeNano 180 Zeta、BeNano 180 Zeta Pro等多个型号；珠海欧美克高调发布NS-90Z纳米粒度及电位分析仪，成功引进和吸收了马尔文帕纳科纳米颗粒表征技术。随着各方入局及新产品的推出，纳米粒度仪市场迎来良好发展机遇。2021年激光粒度仪中标价格分布纵观整体中标价位分布，30万元以上的中高端激光粒度仪更受科研用户青睐，合计占比达67%。长期以来，国产品牌往往占据中低端市场，进口品牌则在高端市场占绝对优势；值得一提的是，国产品牌开始逐渐向高端市场渗透，2021年，多条中标讯息显示，丹东百特激光粒度仪中标单价超过40万元。2021年进口/国产品牌中标数量占比2021年激光粒度仪各品牌中标数量占比分布2021年激光粒度仪中标市场上，国产占比35%，进口占比65%，与2020年相比保持稳定。聚焦中标品牌，马尔文帕纳科以41%的占比稳坐榜首；丹东百特位列第二，占比19%，持续领跑国产品牌榜；麦奇克凭借7%的占比重回前三；济南微纳与珠海欧美克紧跟其后，并列第四，占比6%；布鲁克海文与安东帕中标数量旗鼓相当，各占比5%。其他表现较好的品牌还有新帕泰克、HORIBA、真理光学、Sequoia、贝克曼库尔特、美国PSS等。根据2021年中标数据信息，仪器信息网整理了2021年招投标市场“出镜率”较高的激光粒度仪明星型号，榜单如下：仪器类型品牌型号纳米粒度及Zeta电位仪马尔文帕纳科Zetasizer Pro激光粒度仪马尔文帕纳科Mastersizer 3000激光粒度仪丹东百特Bettersize2600纳米粒度及Zeta电位仪丹东百特BeNano 90 Zeta纳米粒度及Zeta电位仪安东帕Litesizer 500纳米粒度及Zeta电位仪麦奇克Nanotrac Wave II纳米粒度及Zeta电位仪布鲁克海文NanoBrook Omni纳米粒度及Zeta电位仪布鲁克海文NanoBrook 90plus PALS激光粒度仪欧美克LS-909激光粒度仪济南微纳Winner802

T700AS紫外可见分光光度计测定纳米金沉降过程摘要纳米金颗粒及纳米棒应用于免疫分析、生物传感器等领域，通过与蛋白、核酸适配体、壳聚糖等结合可以检测到不同的目标物。胶体金的颗粒大小、颗粒分布、浓度等信息可以通过紫外光谱进行分析。本文使用新产品T700AS紫外分光光度计，测试纳米胶体金沉降过程中随时间的光谱变化情况。T700AS紫外可见分光光度计的波长扫描速度最大可达30000 nm/min，在数秒中完成宽范围光谱扫描，适用于动态变化过程中的测定。关键词紫外可见分光光度计；纳米金；快速扫描；T700AS纳米金作为优异的稳定和可视化检测的标记物被应用于医疗、食品、环境等领域。本文用北京普析的T700AS测试纳米胶体金颗粒聚集过程，以其快速扫描的特征，可以在数秒中完成光谱扫描过程，得到准确结果。 👉 实验方法1.1 仪器设备T700AS紫外可见分光光度计1cm玻璃比色皿1.2 测试条件1.3样品纳米金溶液5mL，加入0.5mL 20%的氯化钠溶液👉 结果与分析2.1 纳米胶体金聚集沉降测试（1）纳米胶体金溶液测试结果（图2-1）：图2-1 稳定状态的纳米金胶体溶液谱图（2）加入氯化钠10秒后测试结果（图2-2）：图2-2 加入氯化钠后10秒钟的测试谱图（3）加入氯化钠30秒后的测试结果（图2-3）：图2-3 加入氯化钠30秒后谱图（4）加入氯化钠60秒后的测试结果（图2-4）：图2-4 加入氯化钠60秒后谱图（5）加入氯化钠120秒后的测试结果（图2-5）：图2-5 加入氯化钠120秒后谱图（6）加入氯化钠180秒后的测试结果（图2-6）：图2-6 加入氯化钠180秒后谱图（7）加入氯化钠300秒后的测试结果（图2-7）图2-7 加入氯化钠300秒后谱图（8）沉降过程的变化趋势（图2-8）（表2-1）图2-8 加入氯化钠5分钟内变化情况谱图比较表2-1 纳米金随时间聚集沉降最大吸收峰的变化👉 结论本文使用紫外可见分光光度计T700AS对纳米金胶体溶液在盐作用下的聚集沉降过程进行追踪测试，光谱扫描结果准确，速度快。T700AS紫外可见分光光度计可以有效应用于需要追踪光谱变化及需要快速进行光谱扫描的测试，并且为保障在短时间大量样品的光谱扫描测试打下基础。关注我们~了解更多精彩内容

1月29日晚间，由中央广播电视总台倾力打造的“创新引领新型工业化2023专精特新制造强国年度盛典”在央视CCTV2重磅播出，深圳市中图仪器股份有限公司（以下简称“中图仪器”）马俊杰先生荣膺“专精特新年度高人”奖项。本次盛典为央视财经频道“专精特新制造强国”大型融媒体活动的收官之作。据悉，自去年7月启动以来，央视财经节目中心共跨越了5省28座城市，走访了400多家企业，以“专精特新绝活”和“专精特新高人”为主题，共推出了上百期典型案例报道。早在2023年12月6日晚间，中图仪器便作为经济信息联播节目“专精特新高人”系列的一份子，亮相于央视财经频道。小公司大布局，18年全自主打磨硬核科技尺中图仪器的频频获选，归因于其数十年来坚持的国产替代道路。中图仪器所在的细分领域为几何量测量行业。几何量是描述物体的尺寸、形状和位置等几何特征的量，是现代工业品质控制和科学研究的基本对象，因此用于此类测量的几何量测量仪器设备用途极为广泛，种类也十分多样，几乎遍及所有实体产业链的上下游。但是，相关仪器研发技术难度巨大，客户又忠于品牌，长久以来，国内高端市场基本上被欧洲、美国、日本的厂商占据。公司创始人马俊杰毕业于清华大学精密仪器专业，曾长期就职于深圳市计量质量检测研究院。彼时，在发现研究所实验室里的精密仪器全都来自于国外后，他便产生了创业做国产几何测量仪的想法，替代进口也顺理成章地成为了后来中图仪器刻在骨子里的基因。近20年来，始终如此。“我们18年来做过很多种仪器产品，但最成功的一款应该叫‘坚持与信念’。精密尺寸测量仪器形象点说就是‘工业的尺子、科学的眼睛’，它们的应用范围特别广，一定程度上决定了制造的高度和科学研究的深度。这个细分领域有二十多种经典仪器，涉及的光、机、电、软件等技术和工艺难度非常大，所需的资金投入也非常多，国内高端市场基本被国外厂商垄断，在航空和半导体等领域更是如此，我们一直希望能改变这个落后局面。但对于一家中小民营企业来说，要研发这么多种仪器基本上是天方夜谭，因为即使是业内的国际巨头，也是通过并购快速开疆拓土的”。即便如此，在替代进口的强烈使命感之下，中图仪器依然选择了最难的一条路——从纳米到百米，全自主研发。这也让身为民营企业的中图仪器屡次陷入资金的困境。马俊杰曾表示，成立18年来，中图仪器多数年度的研发费用率均超过了30%，公司在大部分时间里，其实都是“勒紧裤腰带做研发”，直到2021年公司被评为专精特新小巨人后，才彻底打通了资金渠道，开始全面布局发展。“中图仪器是一个崇尚分享文化的公司，历史上进行了数次股权激励，不断吸引优秀人才加盟，因此员工身上都有股务实、奋斗的冲劲儿。从2005年成立开始，在资金紧张的情况下，先后研发了约十五种精密仪器，研发难度最大的激光跟踪仪历时6年之久，甚至屡次因为资金问题想要放弃，但大家最终还是坚持了下来。所以，这个奖不止属于我，更属于中图仪器18年来兢兢业业奋斗在一线的团队成员们。真正的高人，是在公司持续艰苦奋斗的骨干。”马俊杰表示。从纳米到百米，高强度研发补齐国产精密测量短板轻舟已过万重山。截至目前，中图仪器已经成功开发了15种重点仪器，其中约10种率先实现了真正意义上的国产替代，在与国外友商同台竞技的同时大幅降低了客户的采购成本，形成了“小公司大布局，全面对标国际巨头”的奇特局面，逐步得到了广大客户的赞许和业界的认可。在纳米显微测量领域，基于纳米传动与扫描技术、白光干涉与高精度3D重建技术、共聚焦测量等技术积累，中图仪器参与了多项国家重大科研项目的攻关工作并顺利通过验收，推出了具有自主知识产权的白光干涉仪（Z向分辨率最高可达0.1纳米）和共聚焦显微镜，广泛应用于半导体、3C电子、高校科研等行业领域，打破了国外产品垄断。在常规尺寸段，公司明星产品螺纹机（国家科技部重大研发专项）率先完成了国内螺纹测量仪器从0到1的突破。“在我们的螺纹机出来之后，欧洲外商的价格被倒逼下降了40%~50%。以前国内计量机构买不起，到现在成为计量和军工企业计量站标配设备，新的螺纹检测手段得到普及”。最后，在大尺寸段，中图仪器更是作为国家工信部“重大研发计划”牵头承研单位，耗时6年重磅推出了具有自主知识产权、达到国际先进水平的“工业测量皇冠上的明珠”——激光跟踪仪，填补了国内空白，打破了飞机制造等关键工艺环节只能依赖“洋仪器”的僵局。“如今，我们约有20000台（套）仪器在客户端运行，不仅占据了国内市场的部分份额，还卖到了全球30多个国家。我们的螺纹机等甚至交付到了泰国、南非的国家计量院，成为了他们的溯源基准。在微小尺寸段，我们的白光干涉仪、共聚焦显微镜能和美国、日本友商分庭抗礼，目前已经在清华、士兰微等客户群体中得以应用；在中间尺寸段，我们的三坐标、影像仪已经在3C行业得到广泛应用，三坐标更是实现了四大核心部件的全国产化；在大尺寸段，我们历时6年开发的激光跟踪仪，国内率先形成量产，在市场上已经能和美国、欧洲的国际友商同台竞技，目前也收获了成飞、商飞等重要客户”。“我坚信，中国几何量仪器将赢得全球科学和制造业的信赖！我非常感谢中图团队一起走过这艰苦的18年。我和团队的终极目标是，坚持全尺寸链战略，做好‘工业的尺子和科学的眼睛’，铸就一家具有国际影响力的中国仪器公司。”马俊杰表示。

1月29日晚间，由中央广播电视总台倾力打造的“创新引领新型工业化2023专精特新制造强国年度盛典”在央视CCTV2重磅播出，深圳市中图仪器股份有限公司（以下简称“中图仪器”）马俊杰先生荣膺“专精特新年度高人”奖项。本次盛典为央视财经频道“专精特新制造强国”大型融媒体活动的收官之作。据悉，自去年7月启动以来，央视财经节目中心共跨越了5省28座城市，走访了400多家企业，以“专精特新绝活”和“专精特新高人”为主题，共推出了上百期典型案例报道。早在2023年12月6日晚间，中图仪器便作为经济信息联播节目“专精特新高人”系列的一份子，亮相于央视财经频道。小公司大布局，18年全自主打磨硬核科技尺中图仪器的频频获选，归因于其数十年来坚持的国产替代道路。中图仪器所在的细分领域为几何量测量行业。几何量是描述物体的尺寸、形状和位置等几何特征的量，是现代工业品质控制和科学研究的基本对象，因此用于此类测量的几何量测量仪器设备用途极为广泛，种类也十分多样，几乎遍及所有实体产业链的上下游。但是，相关仪器研发技术难度巨大，客户又忠于品牌，长久以来，国内高端市场基本上被欧洲、美国、日本的厂商占据。公司创始人马俊杰毕业于清华大学精密仪器专业，曾长期就职于深圳市计量质量检测研究院。彼时，在发现研究所实验室里的精密仪器全都来自于国外后，他便产生了创业做国产几何测量仪的想法，替代进口也顺理成章地成为了后来中图仪器刻在骨子里的基因。近20年来，始终如此。“我们18年来做过很多种仪器产品，但最成功的一款应该叫‘坚持与信念’。精密尺寸测量仪器形象点说就是‘工业的尺子、科学的眼睛’，它们的应用范围特别广，一定程度上决定了制造的高度和科学研究的深度。这个细分领域有二十多种经典仪器，涉及的光、机、电、软件等技术和工艺难度非常大，所需的资金投入也非常多，国内高端市场基本被国外厂商垄断，在航空和半导体等领域更是如此，我们一直希望能改变这个落后局面。但对于一家中小民营企业来说，要研发这么多种仪器基本上是天方夜谭，因为即使是业内的国际巨头，也是通过并购快速开疆拓土的”。即便如此，在替代进口的强烈使命感之下，中图仪器依然选择了最难的一条路——从纳米到百米，全自主研发。这也让身为民营企业的中图仪器屡次陷入资金的困境。马俊杰曾表示，成立18年来，中图仪器多数年度的研发费用率均超过了30%，公司在大部分时间里，其实都是“勒紧裤腰带做研发”，直到2021年公司被评为专精特新小巨人后，才彻底打通了资金渠道，开始全面布局发展。“中图仪器是一个崇尚分享文化的公司，历史上进行了数次股权激励，不断吸引优秀人才加盟，因此员工身上都有股务实、奋斗的冲劲儿。从2005年成立开始，在资金紧张的情况下，先后研发了约十五种精密仪器，研发难度最大的激光跟踪仪历时6年之久，甚至屡次因为资金问题想要放弃，但大家最终还是坚持了下来。所以，这个奖不止属于我，更属于中图仪器18年来兢兢业业奋斗在一线的团队成员们。真正的高人，是在公司持续艰苦奋斗的骨干。”马俊杰表示。从纳米到百米，高强度研发补齐国产精密测量短板轻舟已过万重山。截至目前，中图仪器已经成功开发了15种重点仪器，其中约10种率先实现了真正意义上的国产替代，在与国外友商同台竞技的同时大幅降低了客户的采购成本，形成了“小公司大布局，全面对标国际巨头”的奇特局面，逐步得到了广大客户的赞许和业界的认可。在纳米显微测量领域，基于纳米传动与扫描技术、白光干涉与高精度3D重建技术、共聚焦测量等技术积累，中图仪器参与了多项国家重大科研项目的攻关工作并顺利通过验收，推出了具有自主知识产权的白光干涉仪（Z向分辨率最高可达0.1纳米）和共聚焦显微镜，广泛应用于半导体、3C电子、高校科研等行业领域，打破了国外产品垄断。在常规尺寸段，公司明星产品螺纹机（国家科技部重大研发专项）率先完成了国内螺纹测量仪器从0到1的突破。“在我们的螺纹机出来之后，欧洲外商的价格被倒逼下降了40%~50%。以前国内计量机构买不起，到现在成为计量和军工企业计量站标配设备，新的螺纹检测手段得到普及”。最后，在大尺寸段，中图仪器更是作为国家工信部“重大研发计划”牵头承研单位，耗时6年重磅推出了具有自主知识产权、达到国际先进水平的“工业测量皇冠上的明珠”——激光跟踪仪，填补了国内空白，打破了飞机制造等关键工艺环节只能依赖“洋仪器”的僵局。“如今，我们约有20000台（套）仪器在客户端运行，不仅占据了国内市场的部分份额，还卖到了全球30多个国家。我们的螺纹机等甚至交付到了泰国、南非的国家计量院，成为了他们的溯源基准。在微小尺寸段，我们的白光干涉仪、共聚焦显微镜能和美国、日本友商分庭抗礼，目前已经在清华、士兰微等客户群体中得以应用；在中间尺寸段，我们的三坐标、影像仪已经在3C行业得到广泛应用，三坐标更是实现了四大核心部件的全国产化；在大尺寸段，我们历时6年开发的激光跟踪仪，国内率先形成量产，在市场上已经能和美国、欧洲的国际友商同台竞技，目前也收获了成飞、商飞等重要客户”。“我坚信，中国几何量仪器将赢得全球科学和制造业的信赖！我非常感谢中图团队一起走过这艰苦的18年。我和团队的终极目标是，坚持全尺寸链战略，做好‘工业的尺子和科学的眼睛’，铸就一家具有国际影响力的中国仪器公司。”马俊杰表示。

4月9日，濛濛细雨中，在美如花园般的厦门大学，为期2天的“全国环境纳米技术及生物效应学术研讨会(National Symposium on Environmental Nanotechnology & Nanoimpact)”拉开帷幕。本次大会由江桂斌院士发起，中国化学会环境化学专业委员会和中国仪器仪表学会原子光谱专业委员会主办、厦门大学和中国科学院生态环境研究中心承办，来自全国各地的近500位行业专家与青年学者汇聚一堂，就纳米材料技术的发展与对环境和生物的影响展开了热烈的探讨。本次大会在厦门大学科学艺术中心召开开幕式前厦门大学学生以优美的弦乐四重奏迎接与会者大会现场传真著名专家学者出席大会　　大会组委会秘书长厦门大学王秋泉教授主持大会开幕仪式。中科院生态环境研究中心江桂斌院士、国家自然科学基金委员会庄乾坤教授等致开幕词。他们在致辞中强调，纳米技术是国家重点开发技术，期待在大力发展纳米技术的同时，关注纳米材料环境安全性及生物效应。充分发挥纳米材料的特性，使其在环境领域大有作为，使天更蓝、水更清。并且，特别对岛津公司给予本次大会的热情支持表示了由衷的谢意。大会组委会秘书长厦门大学王秋泉教授主持大会开幕仪式中科院生态环境研究中心江桂斌院士致开幕词国家自然科学基金委员会庄乾坤教授致开幕词　　随着纳米材料制备和相关应用技术的迅速发展，纳米材料对环境和生物的潜在影响已经日益受到科学界、政府乃至社会公众的关注。本届会议旨在引起学术界对纳米材料环境安全性及生物效应的进一步关注，牵引相关领域学者开展了深入研究，围绕着环境纳米技术 纳米环境过程、纳米生物效应及安全性评价 纳米调控、表征技术与方法 大气超细颗粒物环境过程与效应等议题进行了深入讨论。会议邀请了包括多位中国科学院/工程院院士、美国工程院院士做了大会报告 还邀请了众多本领域知名专家做了特邀报告。厦门大学的孙世刚院士做大会报告美国Rice University的Pedro J. J. Alvarez教授做大会报告北京大学的张远航院士做大会报告每个报告后都引起了与会者间的热烈讨论　　岛津公司作为主赞助商携与纳米技术与环境相关的众多解决方案积极参与本次大会，受到与会者的关注。在岛津展台还设置了一个有趣的互动活动，与会者找到整个会场内任意能够体现岛津的元素并与之合影后，将合影照片、姓名、联系方式和单位名称发送至岛津微信公众号，在岛津展台向工作人员展示发送信息，就可领取一份纪念奖。活动结束后，还将根据收到的照片，评选出三位”最具创意奖”的获奖者，每人将另外获得奖品，许多年轻的学者参与了互动活动。岛津展台传真许多年轻的学者参与了互动活动　　岛津公司企划部资深专家安国昱先生做了题为“高分辨率扫描探针显微镜在环境和生物科学中的应用”的报告。他在报告中首先简单介绍了岛津分析技术创新和发展。随后他在报告中指出扫描探针显微镜(SPM)包括扫描隧道显微镜(STM)模式和原子力显微镜(AFM)模式，以及从AFM模式派生出的各种电流、磁力、静电及显微力学等多种模式。SPM被认为是现代纳米材料和纳米技术研究的基础性分析设备，是人类凭借SPM第一次观察到原子、分子的图像。在报告中他特别强调了高分辨率扫描探针显微镜(HR-SPM)是采用频率调制(Frequency Modulation)的新一代扫描探针显微镜，实现了在大气、溶液环境下，达到原来只有在超高真空(UHV)条件下才能获得的原子、分子分辨率的观察图像。同时，HR-SPM首次实现了固液界面的水化作用层(Hydration)/溶剂化作用层(Solvation)的观察。与固体接触的液体形成层状结构，这种现象被称为溶剂化作用。如果液体是水，则称为水化作用。这种区别于体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用变化，例如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、润湿、热传导等。但是，水化作用层/溶剂化作用层非常薄，一般的实验手段很难测量，特别在表面分布不均一的构造，此前是无法测量的。HR-SPM开拓了获得环境科学中固液界面各种过程的分子信息的新领域。岛津公司安国昱先生做题为“高分辨率扫描探针显微镜在环境和生物科学中的应用”的报告与会者和安国昱先生探讨高分辨率扫描探针显微镜的相关问题　　在本届大会开幕当日傍晚，岛津公司特为与会者设置了一个轻松交流的平台“岛津之夜”。与会者借此平台继续探讨学术问题，建立起友情。岛津公司分析测试仪器市场部曹磊事业部长为与会者致欢迎词，他在致辞中强调：“岛津公司做为世界顶级分析仪器供应商之一，自1875年创立以来，始终坚持“以科学技术为社会做贡献”的创业宗旨，不断创新，推出符合市场需求的高科技产品。岛津公司提供的环境全面解决方案，不仅包括常规色谱光谱产品、适用于各个领域痕量物质检测的ICP-MS和UFMS串联质谱系列产品，还包括可以检测到纳米级别的激光粒度仪和高分辨率扫描探针显微镜。这些产品和应用方案，一定能够助各位专家一臂之力，取得更为丰硕的成果!”岛津公司曹磊事业部长为与会者致欢迎词　　本届大会设立了“研究生论坛”和“墙报展”，以吸引广大青年学子参会进行交流，并评选出“优秀青年科学家奖”和“优秀报展奖”。在大会闭幕式上，岛津公司分析测试仪器市场部胡家祥经理作为颁奖嘉宾分别向上述两个奖项的获得者颁奖，并向获奖者表示了真诚的祝贺。“优秀青年科学家奖”和“优秀报展奖”评奖结果发布岛津公司胡家祥经理作为颁奖嘉宾向获得者颁奖　　关于岛津　　岛津企业管理(中国)有限公司是(株)岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。　　更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/。　　岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

4月9日，濛濛细雨中，在美如花园般的厦门大学，为期2天的“全国环境纳米技术及生物效应学术研讨会(National Symposium on Environmental Nanotechnology & Nanoimpact)”拉开帷幕。本次大会由江桂斌院士发起，中国化学会环境化学专业委员会和中国仪器仪表学会原子光谱专业委员会主办、厦门大学和中国科学院生态环境研究中心承办，来自全国各地的近500位行业专家与青年学者汇聚一堂，就纳米材料技术的发展与对环境和生物的影响展开了热烈的探讨。本次大会在厦门大学科学艺术中心召开开幕式前厦门大学学生以优美的弦乐四重奏迎接与会者大会现场传真著名专家学者出席大会 大会组委会秘书长厦门大学王秋泉教授主持大会开幕仪式。中科院生态环境研究中心江桂斌院士、国家自然科学基金委员会庄乾坤教授等致开幕词。他们在致辞中强调，纳米技术是国家重点开发技术，期待在大力发展纳米技术的同时，关注纳米材料环境安全性及生物效应。充分发挥纳米材料的特性，使其在环境领域大有作为，使天更蓝、水更清。并且，特别对岛津公司给予本次大会的热情支持表示了由衷的谢意。 大会组委会秘书长厦门大学王秋泉教授主持大会开幕仪式 中科院生态环境研究中心江桂斌院士致开幕词 国家自然科学基金委员会庄乾坤教授致开幕词 随着纳米材料制备和相关应用技术的迅速发展，纳米材料对环境和生物的潜在影响已经日益受到科学界、政府乃至社会公众的关注。本届会议旨在引起学术界对纳米材料环境安全性及生物效应的进一步关注，牵引相关领域学者开展了深入研究，围绕着环境纳米技术 纳米环境过程、纳米生物效应及安全性评价 纳米调控、表征技术与方法 大气超细颗粒物环境过程与效应等议题进行了深入讨论。会议邀请了包括多位中国科学院/工程院院士、美国工程院院士做了大会报告 还邀请了众多本领域知名专家做了特邀报告。 厦门大学的孙世刚院士做大会报告 美国Rice University的Pedro J. J. Alvarez教授做大会报告 北京大学的张远航院士做大会报告每个报告后都引起了与会者间的热烈讨论岛津公司作为主赞助商携与纳米技术与环境相关的众多解决方案积极参与本次大会，受到与会者的关注。在岛津展台还设置了一个有趣的互动活动，与会者找到整个会场内任意能够体现岛津的元素并与之合影后，将合影照片、姓名、联系方式和单位名称发送至岛津微信公众号，在岛津展台向工作人员展示发送信息，就可领取一份纪念奖。活动结束后，还将根据收到的照片，评选出三位”最具创意奖”的获奖者，每人将另外获得奖品，许多年轻的学者参与了互动活动。岛津展台传真许多年轻的学者参与了互动活动 岛津公司企划部资深专家安国昱先生做了题为“高分辨率扫描探针显微镜在环境和生物科学中的应用”的报告。他在报告中首先简单介绍了岛津分析技术创新和发展。随后他在报告中指出扫描探针显微镜(SPM)包括扫描隧道显微镜(STM)模式和原子力显微镜(AFM)模式，以及从AFM模式派生出的各种电流、磁力、静电及显微力学等多种模式。SPM被认为是现代纳米材料和纳米技术研究的基础性分析设备，是人类凭借SPM第一次观察到原子、分子的图像。在报告中他特别强调了高分辨率扫描探针显微镜(HR-SPM)是采用频率调制(Frequency Modulation)的新一代扫描探针显微镜，实现了在大气、溶液环境下，达到原来只有在超高真空(UHV)条件下才能获得的原子、分子分辨率的观察图像。同时，HR-SPM首次实现了固液界面的水化作用层(Hydration)/溶剂化作用层(Solvation)的观察。与固体接触的液体形成层状结构，这种现象被称为溶剂化作用。如果液体是水，则称为水化作用。这种区别于体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用变化，例如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、润湿、热传导等。但是，水化作用层/溶剂化作用层非常薄，一般的实验手段很难测量，特别在表面分布不均一的构造，此前是无法测量的。HR-SPM开拓了获得环境科学中固液界面各种过程的分子信息的新领域。岛津公司安国昱先生做题为“高分辨率扫描探针显微镜在环境和生物科学中的应用”的报告与会者和安国昱先生探讨高分辨率扫描探针显微镜的相关问题 在本届大会开幕当日傍晚，岛津公司特为与会者设置了一个轻松交流的平台“岛津之夜”。与会者借此平台继续探讨学术问题，建立起友情。岛津公司分析测试仪器市场部曹磊事业部长为与会者致欢迎词，他在致辞中强调：“岛津公司做为世界顶级分析仪器供应商之一，自1875年创立以来，始终坚持“以科学技术为社会做贡献”的创业宗旨，不断创新，推出符合市场需求的高科技产品。岛津公司提供的环境全面解决方案，不仅包括常规色谱光谱产品、适用于各个领域痕量物质检测的ICP-MS和UFMS串联质谱系列产品，还包括可以检测到纳米级别的激光粒度仪和高分辨率扫描探针显微镜。这些产品和应用方案，一定能够助各位专家一臂之力，取得更为丰硕的成果！”岛津公司曹磊事业部长为与会者致欢迎词本届大会设立了“研究生论坛”和“墙报展”，以吸引广大青年学子参会进行交流，并评选出“优秀青年科学家奖”和“优秀报展奖”。在大会闭幕式上，岛津公司分析测试仪器市场部胡家祥经理作为颁奖嘉宾分别向上述两个奖项的获得者颁奖，并向获奖者表示了真诚的祝贺。“优秀青年科学家奖”和“优秀报展奖”评奖结果发布岛津公司胡家祥经理作为颁奖嘉宾向获得者颁奖关于岛津　　岛津企业管理(中国)有限公司是(株)岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。　　更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/。　　岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。

仪器信息网讯 2023年3月1日，由科技部、中国科学院指导，中国微米纳米技术学会、中国国际科学技术合作协会、国家第三代半导体技术创新中心（苏州）主办，苏州纳米科技发展有限公司承办的第十三届中国国际纳米技术产业博览会（CHInano 2023）在苏州国际博览中心开幕。当天上午，本届纳博会开幕式和大会报告在A馆会议室隆重举行。开幕式现场本届纳博会为期3天，聚焦第三代半导体、微纳制造、纳米新材料、纳米大健康等热门领域，开设1场大会主报告、11场专业论坛、344场行业报告、22000平米展览、2场创新创业大赛，包括19位院士在内的300余位顶级专家、行业精英齐聚一堂，新技术、新产品、新成果集中亮相，为大家奉上一场干货满满、精彩纷呈的科技盛会，推出专业论坛、创新赛事、沉浸式游学等系列活动，全方位释放大会红利，推动产业生态建设，共绘美好发展蓝图。苏州工业园区党工委委员、管委会副主任 倪乾 主持苏州市委常委、苏州工业园区党工委书记 沈觅 致辞科技部国际合作司原副司长、中国国际科学技术合作协会会长 姚为克 致辞中国工程院院士、中国微米纳米技术学会副理事长 蒋庄德 致辞‍开幕式由苏州工业园区党工委委员、管委会副主任倪乾主持，苏州市委常委、苏州工业园区党工委书记沈觅，科技部国际合作司原副司长、中国国际科学技术合作协会会长姚为克，中国微米纳米技术学会副理事长蒋庄德院士分别致辞。中国电子信息产业发展研究院、赛迪顾问股份有限公司副总裁 李珂致辞结束后，中国电子信息产业发展研究院、赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂在会上发布了《2023年中国MEMS十大园区报告》，重磅公布了2023年中国MEMS十大园区排行榜，其中苏州工业园区位列榜首。李珂在报告中提出MEMS传感器园区发展建议并表示，MEMS传感器产业园区要注重载体平台建设，向创新型园区、具有完整产业链的产业集群方向发展，建设MEMS传感器产业生态。国家第三代半导体技术创新中心（苏州）副主任、江苏第三代半导体研究院院长 徐科随后，国家第三代半导体技术创新中心（苏州）副主任、江苏第三代半导体研究院院长徐科在开幕式上发布了《国家第三代半导体技术创新中心（苏州）揭榜挂帅项目指南》。项目榜单聚焦第三代半导体领域未来发展的关键共性技术，将对MicroLED与新型显示技术、高功率蓝绿光半导体激光器芯片与应用技术、宽频谱射频测试技术与相关装备、面向功率电子应用的宽禁带半导体材料技术和深紫外发光器件与应用技术等关键核心技术展开重点攻关。重大招商项目签约仪式高质量项目是实现经济高质量发展的“压舱石”。大会期间，纳米技术与应用领域10个重大项目以及5G通讯用滤波器等10个第三代半导体领域重大项目签约。此次签约的项目涵盖纳米新材料、微纳制造、能源环保、第三代半导体关键赛道等融合和前沿方向。签约仪式后，开幕式进入最后环节，众多与会嘉宾上台进行启动仪式。开幕式结束后，大会进去主报告环节。中国科学院院士、西安电子科技大学教授、国家第三代半导体技术创新中心（苏州）主任郝跃，中国科学院院士、清华大学教授李景虹，欧洲光子产业联盟（简称EPIC）总干事卡洛斯李（Carlos Lee），国际半导体产业协会&MEMS与传感器产业联盟执行董事蒂莫西布罗斯尼汉（Tim Brosnihan），以及MolecularVista公司工程副总裁托马斯r阿尔布雷希特（Thomas R. Albrecht）带来5场精彩报告。‍报告人：中国科学院院士、西安电子科技大学教授、国家第三代半导体技术创新中心（苏州）主任 郝跃报告题目：第三代半导体科技与产业发展郝跃院士在报告中表示，全国各地发展宽禁带半导体产业的热情高涨，有过热趋势，进一步发挥好国家对第三代半导体产线窗口指导的作用。企业是创新的主体。建议企业加强科技创新的力度，依靠科技持续推动产品的发展。应发挥各自优势和特长，避免恶性竞争，没有利润是不可能支撑科技和产业持续发展的。发挥第三代半导体国创中心对产业化的支撑作用 发挥好国家实验室、全国重点实验室、国家工程研究中心等对产业发展的核心技术的攻关与引领作用，真正实现产学研的深度合作，推动产业发展。报告人：中国科学院院士、清华大学教授 李景虹报告题目：重大突发公共卫生事件中的化学测量学瘟疫是人类跗骨之毒，天花、流感、鼠疫、霍乱等烈性传染病严重危害人类健康。据估计，目前还有约160万种未知的野外病毒存在，其中很可能存在致病性和传播力更强的病毒。病原体快速检测和病原学分析的的化学测量学方法是应对突发性烈性传染病的战略性技术储备。李景虹院士在报告中深入浅出地介绍了近年来发生的重大突发公共卫生事件（SARS、新冠、猴痘疫情等）中快速、灵敏、便捷检测病毒并获取特异性生化信息的重要性，分享了SARS病毒抗原免疫检测、新冠病毒及其变异株的快速检测、猴痘病毒的基因进化监测等一系列研究成果，并为如何应对突发公共卫生事件提出了宝贵的建设性意见。报告人：欧洲光子产业联盟总干事 卡洛斯李报告题目：Exploring the Potential of Micro and Nano Photonics European Ecosystem欧洲光子产业联盟（简称EPIC）是世界上最大的光子产业协会，代表33个国家的近800个成员，EPIC 90%的成员是中小企业和初创企业。卡洛斯李在报告中介绍了欧洲欧洲微纳米光学的行业现状、挑战和机遇，让我们看到了欧洲光子产业联盟支持和加强对充满前景的生态系统的努力。报告人：国际半导体产业协会&MEMS与传感器产业联盟执行董事 蒂莫西布罗斯尼汉报告题目：Market Developments in the World of MEMS & Sensors在过去的几年里，MEMS显示了巨大的增长(10%+17%)。现在有所放缓，但预计到2027年将突破220亿美元大关, 年复合增长率约9%。RF、麦克风和惯性MEMS仍然是大批量产品，并继续强劲增长。计时、超声波、OIS和微型扬声器是值得关注的新兴市场。蒂莫西布罗斯尼汉先生在报告中分享了国际传感器行业协会在传感器产业发展方面的愿景和解决方案，深入分析了传感器产业的发展现状和趋势，为我们指明了方向。报告人：IBM微硬盘发明者&原子力显微镜开创者&Molecular Vista公司工程副总裁 托马斯R阿尔布雷希特报告题目：IR Photo-induced Force Microscopy: Infrared Spectroscopy with Nanometer-scale Spatial Resolution for Research and Industrial Applications托马斯R阿尔布雷希特的报告中，通过各种有机、无机和生物药品的示例，展示了红外光诱导力显微镜的能力和如何利用IR PiFM解决工业和制造问题。 展会掠影

中新网兰州9月5日电 (朱世强)今天上午，中德纳米技术及纳米标准化前沿论坛在兰州大学举行，“这次论坛将对中国纳米技术和纳米的重要应用，以及中德科研领域的交流与合作起到推动作用” 此次论坛主席、原兰州大学校长李发伸教授说。　　这次论坛由中德科学基金研究交流中心、兰州大学、北京大学联合主办。其间，将就纳米科技发展现状、新型纳米材料、纳米磁性、纳米器件、纳米加工、纳米光学、纳米技术应用、纳米技术标准化等专题进行研讨，同时将有39场报告，报告内容将围绕纳米技术的最新进展、解读中国纳米科技发展现状、探讨纳米标准和纳米量衡等热点和前沿问题。　　据介绍，纳米技术是21世纪最重要的技术领域之一，它的迅猛发展将促进几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技的支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。　　中国科研在纳米材料学、纳米机械学、纳米显微学、纳米测量学以及纳米电子学和纳米生物学、纳米技术等研究和应用方面进展迅速。在纳米材料制备与合成、纳米材料计量、测量和表征技术及纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究均取得重要成果。　　李发伸说，这次论坛在中国的举办，不仅为推进纳米科学、纳米标准研究，建立和加强中德及其他国家科学家在相关领域的合作与交流提供了良好的机遇和平台，也为推进和提高中德两国纳米科学与技术及相关领域的进一步发展起到了积极作用。　　中德科学家在2000年到2004年已在两国举办五次以上双边论坛，它是纳米技术和纳米标准化的国际高级论坛。本次会议其间，有纳米材料国际委员会前主席H. Hahn教授、俄罗斯科学院院士伊万诺夫、美国化学学会《ACS NANO》主编Paul Weiss、法国科研中心光子与纳米结构实验室主任研究员王肇中、中科院物理所解思深院士、清华大学薛其坤院士等来自德国、中国、美国、俄罗斯、法国、新加坡六个国家的专家、教授、代表100余人参加。

据美国物理学家组织网2月2日(北京时间)报道，来自IBM、苏黎世理工学院和美国普渡大学的工程师近日表示，他们构建出了首个10纳米以下的碳纳米管(CNT)晶体管，而这种尺寸正是未来十年计算技术所需的。这种微型晶体管能有效控制电流，在极低的工作电压下，仍能保持出众的电流密度，甚至可超过同尺寸性能最好的硅晶体管的表现。相关研究报告发表在最新一期的《纳米快报》杂志上。　　很多科研小组都致力研发小尺寸的晶体管，以切合未来计算技术对于更小、更密集的集成电路的需要。但现有的硅基晶体管一旦尺寸缩小，就会失去有效控制电流的能力，即产生所谓的“短沟道效应”。　　在新研究中，科研人员舍弃硅改用单壁碳纳米管进行实验。碳纳米管具有出色的电气性能和仅为直径1纳米至2纳米的超薄“身躯”，这使其在极短的通道长度内也能保持对电流的闸门控制，避免“短沟道效应”的生成。而IBM团队研制的10纳米以下碳纳米管晶体管首次证明了这些优势。　　科学家表示，理论曾预测超薄的碳纳米管将失去对于电流的闸门控制，或减少输出时的漏极电流饱和，而这都会导致性能的降低。此次研究的最大意义在于，证明了10纳米以下的碳纳米管晶体管也能表现良好，且优于同等长度性能最佳的硅基晶体管，这标志着碳纳米管可成为规模化生产晶体管的可行备选。　　工程师在同一个纳米管上制造出若干个独立的晶体管，其中最小一个的通道长度仅为9纳米，而这个晶体管也表现出了极好的转换行为和漏极电流饱和，打破了理论的预言。当与性能最佳，但设计和直径不同的10纳米以下硅基晶体管进行对比时，9纳米的碳纳米管晶体管具有的直径归一化(漏)电流密度，可达到硅晶体管的4倍以上。而且其所处的工作电压仅为0.5伏，这对于降低能耗十分重要。此外，超薄碳纳米管晶体管的极高效能也显示出了其在未来计算技术中大规模使用的潜力。　　总编辑圈点　　没人不爱便携。所以电子元件抗拒不了“越缩越小”的命运。但对于碳纳米管晶体管，性能和尺寸却在“闹矛盾”：既往理论认为，如果缩到了15纳米以下的长度，那载体有效质量相对于其它半导体来说，就太小了，从而非常容易就隧穿和渗入设备——不受控制，这是身为电子元件所最不被看好的。不过，现在工程师们搞定了它，据其论文讲，问题发生在碳纳米管金属触点的物理模型有所不足，而此前的研究均忽视了这一点，没人仔细观察电子在通过那小小交界处时发生了什么。

在过去的十年中，开发“简单”的血液测试并为个性化治疗提供设计，且无需侵入性肿瘤活检取样，使癌症筛查、诊断或监测成为可能，一直是癌症研究的核心目标。来自正在进行的生物标志物开发工作的数据表明，提高早期癌症检测分析的灵敏度和特异性需要多个标志物单独使用或作为多种方式的一部分。在血液中多个维度(基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组)的癌症相关分子改变以及整合所得的多组学数据有可能发现新的生物标志物并进一步阐明潜在的分子途径。在此，我们回顾了多组学液体活检方法的关键进展，并介绍了“纳米组学”标准模式：开发和利用纳米技术工具来富集并对血液循环癌组进行组学分析。　　论文：Nano-omics: nanotechnology-based multidimensional harvesting of the blood-circulating cancerome译名：纳米组学：基于纳米技术的血液循环癌组的多维采集　　尽管癌症的治疗手段取得了日新月异的成果，但全球人口仍有六分之一的死亡是由癌症导致的。缺乏早期癌症检测工具是造成这种高死亡率的主要原因之一。能够在疾病早期检测血液中肿瘤特征的测试为癌症患者提供了巨大的、尚未开发的潜力，即在肿瘤变得无法治愈之前接受有效治疗。因此，液体活检技术正在迅速发展，不仅可以进行非侵入性肿瘤分析，还可以检测无症状个体的癌症发作。　　基于使用组合治疗方式治疗癌症相似的基本原理(例如，手术、放疗和化疗)，多种血液循环分析物作为“癌症指纹”的协同作用导致了在早期癌症检测中的范式转变。液体活检样本包含一系列蛋白质、核酸、循环肿瘤细胞(CTC)和细胞外囊泡(EV)，它们从多个肿瘤部位进入血液循环，共同反映肿瘤生物学的空间和时间异质性。尽管关于分泌和循环肿瘤材料的动力学仍有待了解，但连续液体活检提供了纵向捕获系统性生物分子变化的可能性，因为它们在肿瘤进展的进化轨迹中动态发展。　　检查各种血液成分中的多维分子变化(基因组、表观基因组、蛋白质组和其他)并整合由此产生的多组学数据集，不仅有可能阐明癌症特异性分子机制和潜在的治疗靶点，而且还可以发现新的用于早期癌症检测的生物标志物组合(图1)。迄今为止，由于液体活检分析物的浓度极低，尤其是在非转移性疾病患者中，对癌症组的综合分析范围上收到了限制，。事实上，基于血液的多组学生物标志物发现的主要瓶颈之一是单独富集和提取不同类型的液体活检分析物所需的大样本量(通常10-15 ml)。此外，多种分析物提取方案影响了所得组学数据集的分析重现性和可比性。　　在此，我们评估了过去十年在早期癌症检测的多组学方法方面取得的进展。我们还介绍了“纳米组学”的概念，这是一种使用纳米技术来解决当前与血液循环癌组的富集和分析相关的技术限制的新兴范式。具体来说，纳米组学利用生物流体培养的纳米材料作为清除平台，在组学分析之前富集和分离癌症衍生的分析物，最终目标是识别用于早期癌症检测的新型多组学生物标志物组。　　图1 多组学液体活检的转化潜力可以通过基于血液的液体活检捕获的肿瘤特异性信息的多个生物分子层的示意图。血液中存在的复杂生物分子特征突出了开发能够从单个血液样本中检测肿瘤特异性多组学特征的方法的机会。确定的多组学特征在癌症生物标志物和药物开发中具有潜在应用。　　1.多组学生物标志物　　目前，大多数液体活检测试基于蛋白质或游离DNA (cfDNA)分析物，临床上用于检测预后和预测性生物标志物主要是帮助选择最佳治疗策略。例如，血清癌抗原15-3常用于监测晚期乳腺癌患者的治疗反应，血浆cfDNA的EGFR突变检测可用于预测非小细胞肺癌患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂的反应性。随着此类检测在临床上的普及，正在进行的生物标志物发现工作正逐渐朝着开发用于癌症筛查和早期检测的多分析物检测方向发展。尽管评估单一蛋白质(例如，用于前列腺癌筛查的前列腺特异性抗原)或多种蛋白质(例如在已知盆腔肿块的女性的术前检查中用于卵巢癌检测的OVA1组)的分析已经成功应用于临床，(表观)基因组学方法目前仍在早期癌症检测领域占据主导地位。　　循环肿瘤DNA (ctDNA)由封闭在CTC内或由于肿瘤细胞凋亡或坏死而释放到血流中，正在成为早期癌症检测的最有希望的生物标志物之一。尽管ctDNA仅占总cfDNA的一小部分，但下一代测序(NGS)方法能够放大ctDNA信号，因此优于基于质谱(MS)的蛋白质生物标志物发现方法。目前，超过30项正在进行的大型队列临床试验正在评估血液中基于ctDNA的生物标志物。单基因分析已逐渐演变为多基因NGS分析，最近又演变为多模式液体活检方法。不同类别的生物标志物分子的整合不仅有可能提高癌症检测的灵敏度和特异性，还可以将肿瘤定位在特定的解剖部位。　　作为多癌症早期检测液体活检发展的领军技术，两种不同的多重生物标志物特征平台目前正在前瞻性临床研究中进行测试：CancerSEEK和GRAIL测试。 CancerSEEK测试使用蛋白质基因组生物标志物组，并在一项回顾性研究中进行了初步临床评估后，首次在通过基于选择性突变的血液采集和测试(DETECT-A)早期检测癌症研究中对没有癌症病史的患者进行了前瞻性评估。1005名临床检测到8种不同类型的非转移性癌症患者。最初的概念验证回顾性研究评估了一个包含16个基因和8种蛋白质的多分析物组，并证明了70%的中位测试灵敏度(在8种不同癌症类型之间以及疾病阶段之间存在相当大的差异)和超过99%的特异性。此外，监督机器学习算法的应用正确识别了63%的CancerSEEK测试呈阳性的患者的起源器官。随后的DETECT-A研究是第一个评估多分析物(16种基因和9种蛋白质)和多癌症血液检测的前瞻性和介入性试验，涉及10006名无已知癌症的女性(年龄65-75岁)报名时。研究期间共进行了96例癌症诊断，其中26例仅使用CancerSEEK血液检测，24例通过标准护理筛查检测，其余46例根据症状或其他方式检测。据报道，单独使用CancerSEEK测试对所有癌症类型的敏感性为27.1%，与标准护理测试结合使用时为52.1%。然而，应该注意的是，CancerSEEK测试依赖于诊断性PET-CT扫描来确认所有阳性病例并将癌症定位到特定的解剖部位。尽管如此，该试验表明，多分析物血液检测与PET-CT和标准癌症筛查方案相结合，不仅可以有效地纳入常规临床护理，还可以促进旨在治愈的手术。最新版本CancerSEEK的验证目前正在一项前瞻性观察研究中进行，该研究对1000名已知或疑似癌症患者和2000名未患癌症的人进行，命名为ASCEND(Detecting Cancers Earlier Through Elective Plasma-based CancerSEEK Testing–Ascertaining Serial Cancer Patients to Enable New Diagnostic)。　　GRAIL测试使用基于血浆cfDNA中DNA甲基化模式的替代检测方法，该模式通过对超过100000个信息甲基化区域进行亚硫酸氢盐测序确定。该平台目前正在一项雄心勃勃的临床计划中进行多癌症筛查测试，其中包括五项前瞻性试验：循环无细胞基因组图谱(CCGA)研究(NCT02889978)、STRIVE (NCT03085888)、SUMMIT(NCT03934866)、PATHFINDER(NCT04241796)和PATHFINDER2 (NCT05155605)。基础CCGA研究表明，这种靶向DNA甲基化检测可以检测50多种癌症类型，同时还能以93%的准确度预测癌症信号起源的组织。在所有疾病阶段都检测到癌症(I-III期敏感性：43.9% I-IV期敏感性：54.9%)，特异性超过99%。通过与英国国家卫生服务局的合作，最新版的GRAIL测试(Galleri)的临床和经济性能将在一项包括140000名50-77岁参与者的试点筛选研究中进行前瞻性评估。值得注意的是，CancerSEEK和GRAIL测试都被授予FDA突破性设备状态，突出了多分析物测试在早期检测多种癌症类型方面的巨大潜力。　　除了无细胞基因组和蛋白质组癌症生物标志物之外，研究人员还尝试从血液中纯化和表征CTC和肿瘤衍生的EV用于实时监测治疗反应。CELLSEARCH系统是第一个获得FDA批准的平台，旨在捕获、纯化和枚举上皮来源的CTC，以预测转移性乳腺癌、结直肠癌或前列腺癌患者的预后。目前，计数极少的CTC(转移性疾病患者每毫升血液中通常为1-10个)是基于上皮标志物的表达，例如上皮细胞粘附分子(EpCAM)和细胞角蛋白8、18或19，并依赖于无法维持CTC活力的基于抗体的细胞捕获和染色方法。目前，CTC的临床效用仅基于计数，并且仅限于预测临床结果而不是实现癌症检测。然而，大量的CTC富集技术正在开发中，以实现异质CTC种群的顺序采样和分子谱分析。从散装细胞策略到对可行和完整的患者衍生CTC进行单细胞分析的转变推动了具有集成下游分子分析功能的微流体技术的发展，包括ClearCell FX1系统。　　肿瘤分泌的EV不仅与肿瘤生长和转移有关，而且还可能稳定地封存癌症相关蛋白质、核酸和脂质的宝库。与CTCs相比，EVs在生物体液中的含量更高，尽管从生物体液的背景分子成分中重复分离和富集EVs仍然是众所周知的困难。 DNA条形码标记、3D纳米图案微流控芯片和无标记纯化平台(例如，通过超快分离系统(EXODUS)检测外泌体)只是目前正在开发的克服与传统超速离心相关在纯化效率、产量、速度和稳定性方面限制的基于抗体的EV纯化方案的几个例子。将生物分子或生物物理富集与在单个微流控平台(例如，外泌体模板等离子体技术TPEX)内对EV封存的生物标志物(例如蛋白质和microRNA)的多重检测相结合，在分离EV方面显示出来自非囊泡生物流体成分巨大的前景。　　还尝试使用基于免疫亲和的微流体接口从单个样品中对CTC和EV进行双重隔离和分析。例如，双重用途的OncoBean (DUO)微流体装置已被证明能够从黑色素瘤患者的血液样本中同时分离CTC和EV，并使用多重实时定量逆转录 PCR (RT-qPCR) 测试对这些分析物进行分子分析，检测一组96个黑色素瘤相关基因的表达模式。使用单个设备或平台富集多种癌症分析物被认为是多组学液体活检领域的下一个前沿。　　2.数据分析与整合　　尽管组学数据集的可用性越来越高，但由于需要对多组学数据集进行计算操作和解释，所以将生物标志物发现转化为临床试验仍然具有挑战性。大规模的国际研究网络开始意识到在癌组整合层上捕获数据的巨大潜力。癌症基因组图谱 (TCGA)是2005年发起的泛癌基因组学联盟，现已扩展到多组学，包括超过2.5 PB的基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据。美国国家癌症研究所的临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)是多机构倡议的另一个例子，旨在利用蛋白质组数据集的互补性，为不同癌症类型提供新的分子见解。　　从单个患者样本中生成的多组学数据集的集成为发现血液中疾病特异性分子特征提供了巨大的潜力。然而，多组学数据分析比“单组学”分析更具挑战性，以下六个关键问题仍有待解决：(1)命名差异(例如，以基因为中心的与以蛋白质为中心的)和标识符弃用可能会无意中合并不同的分子种类 (2)每种数据模式都受制于其自身特定的噪声和分布特征，这需要在分析工作流程中使用大量相互依赖的软件工具 (3)开发和执行多组学工作流程需要广泛的领域知识 (4)工作流程复杂，难以优化，容易出错 (5)结果可能高度依赖于分析工作流程的设计 (6)复制和比较结果可能会因工作流程的细微变化而变得复杂。　　目前已经开发了许多工作流程解决方案以实现多组学数据的关联，例如 GalaxyP和WINGS。但目前对于从此类数据集中选择关键生物标志物尚无共识。用于多组学数据分析和整合的可用工具和方法已在其他地方进行了彻底审查。　　3.癌组的纳米富集　　MS和NGS的技术进步极大地推进了血液中蛋白质组学特征的分析，但只有少数基于血液的癌症生物标志物测定已获得FDA批准。从血液中提取和纯化癌症相关分析物仍然是限制液体活检进入常规临床实践的主要瓶颈。　　对新型早期检测生物标志物的探索引起了基于纳米技术平台的开发，这些平台旨在丰富血液癌组的不同成分(包括蛋白质、ctDNA、CTC和EV)。这些“纳米富集”策略中的大多数依赖于纳米粒子的高表面体积比以及它们的表面工程和功能化能力。所有这些利用纳米级技术或材料特性的策略都包含在纳米组学范式中。在这里，我们讨论了当前阻碍液体活检临床转化的技术挑战，并重点介绍了已用于克服这些挑战的纳米组学平台示例(表1)。　　靶向纳米组学基于纳米颗粒表面的功能化，靶向部分作为特定癌症相关分析物的识别元素。相比之下，“非靶向纳米组学”方法依赖于癌症相关分析物在与生物流体孵育后非特异性吸附到纳米颗粒表面(图2)。已经开发了许多靶向纳米组学方法，主要用于富集EV和CTC(图2和3)，而癌症分析物在生物流体孵育的纳米粒子表面的自发吸附仅在过去5年有使用，主要用于蛋白质和cfDNA的富集和分析(表1)。我们强调，尽管在免疫测定和生物传感器中加入基于纳米颗粒的探针经过广泛研究，但其不属于纳米组学方法的范围。这种生物传感器的输出信号是基于纳米颗粒-分析物复合物独特的光学和电化学特性，而不是基于纳米颗粒富集分析物的下游组学分析。　　图2 纳米组学范式概述“纳米组学”方法的示意图，其中纳米材料被用作清除平台，以从生物体液中捕获、富集和分离癌症相关分析物以进行下游组学分析。“靶向纳米组学”需要使用靶向部分对纳米材料表面进行功能化捕获特定的癌症分析物，而“非靶向纳米组学”依赖于癌症分析物非特异性、自发吸附到纳米颗粒表面(称为生物分子电晕形成)。基于纳米材料的采集平台可以同时从单个外周血样本(以及可能的其他生物体液)中丰富癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组特征。纳米组学方法旨在应用生物-纳米界面获得的知识，以实现复杂生物流体的多组学分析，最终目标是推出用于早期癌症检测的新型多分析物生物标志物。cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 EV，细胞外囊泡。　　表1 使用纳米组学方法分析液体活检分析物的示例研究　　ASGPR1，去唾液酸糖蛋白受体1 cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 ddPCR，微滴数字PCR ELISA，酶联免疫吸附试验 EpCAM，上皮细胞粘附分子 EV，细胞外囊泡 ICC，免疫细胞化学 IHC，免疫组化 LC-MS/MS，液相色谱和串联质谱 nano-HB，纳米人字形结构 NP-HBCTC-chip，纳米颗粒人字形循环肿瘤细胞芯片 NSCLC，非小细胞肺癌 PEDOT，聚(3,4-乙撑二氧噻吩) PEG，聚乙二醇 PEI，聚乙烯亚胺 PIPAAm，聚N-异丙基丙烯酰胺 PLGA，聚乳酸共乙醇酸 PL，磷脂 qPCR，定量PCR RT-ddPCR，逆转录微滴数字PCR RT-qPCR，实时定量逆转录PCR SWATH-MS，连续窗口全理论碎片采集质谱 TROP2，肿瘤相关钙信号传感器2。　　3.1 蛋白和ctDNA采集　　在血液循环的生物分子中，蛋白质是细胞过程的生物学终点。因此，蛋白质在历史上作为最受关注的分子生物标志物。然而，直接从血液中发现新的蛋白质生物标志物由于高丰度蛋白(例如，白蛋白约占总蛋白质含量的50%)的压倒性掩蔽效应而变得错综复杂。尽管基于无标记MS的蛋白质组学取得了相当大的进步，但这种信噪比问题极大地阻碍了血液中疾病特异性蛋白质特征的识别。血浆免疫亲和消耗柱被广泛用于克服白蛋白掩蔽的问题，但会导致低分子量(LMW)蛋白质组(例如，60 kDa的蛋白质)以及高丰度载体蛋白的大量损失。　　2003年首次提出使用富集纳米粒子来增强血液中LMW癌症蛋白质组的蛋白质组学分析，但这一概念仅在过去十年中才引起纳米科学界的兴趣(表1)。由 Liotta、Petricoin及其团队开发的Nanotrap技术使用核壳亲和诱饵水凝胶纳米粒子作为蛋白质收集器。与上述免疫亲和柱类似，Nanotrap技术能够将高丰度的高分子量(HMW)蛋白与LMW蛋白分离。具体来说，纳米颗粒的多孔外壳阻止HMW但不阻止LMW蛋白的进入，而内核包含共价连接的化学亲和诱饵，可捕获LMW蛋白以进行收获和后续分析。值得注意的是，虽然初步可行性研究证明了Nanotrap颗粒作为蛋白质生物标志物发现平台的潜在用途，但该技术主要用于捕获和富集已知的生物标志物蛋白质。　　蛋白质在与生物体液一起孵育后自发且非靶向吸附到纳米颗粒表面，称为“蛋白冠”(框1)，也已被用于蛋白质生物标志物的发现。在过去的十年中，我们了解到复杂的蛋白质电晕会在所有纳米级材料的表面上以不同程度迅速形成，这取决于它们的物理化学性质和表面特性。事实上，纳米粒子对血液蛋白的结合亲和力已被证明是由许多不同的因素决定的，包括它们的大小、表面电荷和功能化以及纳米粒子-生物流体的孵育条件(框1)。　　对低丰度蛋白质的纳米颗粒电晕富集和分析进行体内研究，首先需要通过将脂质纳米颗粒静脉注射到荷瘤小鼠和卵巢癌患者体内。随后通过尺寸排阻色谱法从血液中回收电晕包被的纳米颗粒并从高丰度背景分子(没有诊断价值)中纯化纳米颗粒结合的蛋白，从而能够对血浆蛋白质组的LMW部分进行高分辨率分析。这项最初的范式转变工作引发了人们对体外形成的蛋白质电晕指纹作为一种新工具的临床开发的兴趣，该工具用于对从癌症患者队列中获得的血浆样本进行蛋白质组学分析。通过无标记蛋白质组学技术对“健康”和“患病”纳米颗粒电晕样本进行全面比较，可以识别多种以前未被识别的候选生物标志物蛋白(表1)。　　在这些原理的基础上，Proteograph平台已被开发用于深度分析等离子体蛋白质组，该平台使用具有不同表面特性的有不同的电晕轮廓的磁性纳米粒子组合。由于2D和3D纳米材料是过量的，因此需要做更多的工作来研究各种类型的纳米颗粒的组合是否能在MS分析中显著“扩大”血液蛋白质组的覆盖范围。还存在从血浆样品中纯化和回收电晕涂层纳米颗粒、纳米颗粒制剂的合成和稳定性以及所需的样品量是可能阻碍此类生物流体预处理方案开发的一些亟需解决的技术挑战。　　最近，纳米颗粒蛋白冠的形成在概念上已经转变为由蛋白质、脂质、多糖和核酸组成的多层分子自组装，称为“生物分子冠”(框1)。例如，我们展示了cfDNA与基于脂质的纳米颗粒在与人类血浆样本孵育时的相互作用。这一额外组学维度的发现以及在患有晚期卵巢癌的女性(与年龄匹配的未患癌症的女性相比)样本中发现的显著更高丰度的纳米粒子冠状cfDNA为进一步研究卵巢癌铺平了道路。有趣的是，对相同纳米颗粒电晕样本的蛋白质组学分析揭示了组蛋白中的癌症特异性升高，表明核小体介导的纳米颗粒cfDNA相互作用。虽然 microRNA(在蛋白质复合物中或封存在EV中)的纳米颗粒表面吸附仍有待研究，但这些发现突出了开发能够同时富集和纯化血浆蛋白和无细胞游离核酸的纳米蛋白质组收获平台技术的机会。　　使用纳米粒子从血液中纯化cfDNA的替代方法只有少数正在探索中，包括阳离子磁性纳米线系统的开发。在一项原理验证研究中，这种纳米纯化方法在收集cfDNA以通过液滴数字PCR检测EGFR突变方面优于金标准QIAamp循环核酸试剂盒。此外，从非小细胞肺癌患者的血液中共同分离CTC和cfDNA证明使用单个纳米颗粒平台有富集多种分析物的潜力。其他证明金纳米粒子与甲基化DNA相互作用的研究也为利用生物纳米界面检测cfDNA中癌症特异性甲基化模式奠定了基础。　　3.2 CTC和EV分离　　将CTC和EV从癌症患者的血液中高效提取和纯化是液体活检分析物进行临床转化的关键，这给纳米技术人员带来了工程创新挑战。基于金标准CTC免疫捕获的方法无法收获功能上可行的CTC的异质群体。因此，目前CTC的临床应用只是基于它们在大量造血细胞中的检测和计数，并且仅在高负担、转移性疾病患者中进行。尽管血液中的EV数量更多，但它们的小尺寸和低密度带来了一系列独特的技术挑战。传统的台式EV纯化技术(如超速离心、聚合物诱导沉淀等)主要依赖于它们的物理特性，需要几个小时并无法区分癌症衍生的EV和非恶性细胞释放的EV。　　已经进行了许多利用CTC和某些EV子集的癌症特异性的尝试，以使用纳米组学方法增强血液CTC和EV及其基因组、转录组和蛋白质组的捕获和分离。这些收获策略中的大多数需要用针对众所周知的CTC和EV表面抗原(如 EpCAM、HER2、CD9、CD81和CD63)的抗体涂覆纳米颗粒表面。已经开发了广泛的纳米技术来捕获血液CTC和EV(表1和图3)，包括磁性、金、硅、二氧化钛(TiO2)和碳纳米材料平台，具有不同程度的设计复杂性和成功率。为了解决与CTC固有异质性相关的问题并提高捕获效率，还使用了不同抗体的混合物对相同的纳米颗粒平台进行功能化。例如，用抗体混合物标记的磁性纳米线已被证明能以100%的效率(29名患者中的29名)从250 µl血液样本中有效分离早期非转移性乳腺癌衍生的CTC。　　抗体靶向纳米颗粒也已集成到微流体装置中，与标准的CTC或EV分离方法相比，该装置需要更少的样品量并具有更高的检测灵敏度，并且可以设计成多步功能(例如，分析物分离、鉴定和检测)。这种基于纳米颗粒的平台的例子包括Poudineh等人设计的基于磁性排序流式细胞仪的微流控芯片，以根据其表面蛋白表达表型分析CTC，以及Zhang等人开发的具有自组装3D人字形纳米图案的Nano-HB微流控芯片，用于检测卵巢癌患者血浆中低水平的肿瘤相关外泌体。结合纳米颗粒分离CTC或EV以及下游细胞内或囊泡组学分析的微流控芯片也在开发中，并逐渐演变为综合多物种分析平台。　　纳米材料提供的多模态工程能力使其能够从复杂的生物流体中同时捕获和可视化癌症分析物，以及对捕获的分析物进行刺激响应分离和取样以进行进一步分析。多功能纳米颗粒平台的一个例子是由Zhou等人开发的发光聚乙二醇功能化免疫磁性纳米球，用于对从EpCAM+上皮癌患者的外周血样本中分离的CTC进行高分辨率可视化。量子点沉积在这些磁响应Fe3O4纳米颗粒上，除了与血液进行磁分离外，还可以实时监测CTC的回收过程。最后，使用含二硫键的接头将抗EpCAM抗体连接到这些纳米颗粒构建体的表面，使谷胱甘肽介导释放活化的CTC。　　除了这些上皮标记依赖技术之外，还有研究利用CTC对裸碳基纳米颗粒表面的高亲和力的不依赖标记的方法，并有望捕获更广泛的CTC亚型，从而能够表征其独特的转移潜力。例如，在概念验证研究中，Loeian等人开发了一种碳纳米管CTC芯片，能够从4毫升或8.5毫升血液样本中根据细胞角蛋白8或 18、EGFR和HER2成功捕获具有各种表型的异质CTC，血液样本来自7名I-IV期乳腺癌患者获得的每毫升血液中0.5-28个CTC。从污染的白细胞中纯化并将粘附的CTC从纳米管CTC芯片中释放出来需要进行更多的优化工作，用于后续的组学分析。　　因此，大量证据表明纳米技术解决方案可以增强血液循环癌组的采样。尽管如此，还需要对收获的CTC和EV进行下游蛋白质组学分析，以便在早期癌症检测的背景下充分实现纳米组学方法的承诺。　　4.纳米组学的愿景和挑战　　多组学液体活检分析的兴起正在逐渐改变我们捕获癌组复杂的方式。基于血液的癌症多组学分析有可能最终涵盖基因组学、表观基因组学、蛋白质组学、脂质组学和代谢组学特征，从而更深入地了解肿瘤发生并提高早期检测的敏感性(图1)。血液中液体活检分析物的含量极低，这要求开发新技术以使癌组富集，同时最大限度地减少所需的样本量。　　本文介绍了纳米组学方法并将其定义为利用纳米技术从生物体液中分离分析物以进行后续(多)组学分析(图2)。纳米组学寻求应用在生物与纳米界面获得的知识，对血液和其他生物体液中存在的疾病特异性分析物或分析物特征进行全面分析。纳米组学的最终目标是产生具有高信息能力的综合多组学知识，并揭示新的分子生物标志物组。　　基于纳米技术的平台在从血液中富集CTC和EV方面以及揭示过去隐藏的血液蛋白质组方面显示出了巨大的潜力。虽然靶向纳米组学方法(通过具有靶向部分的纳米颗粒的功能化)主要用于捕获血液CTC和EV，但最近利用纳米颗粒进行血液蛋白质组学分析的努力是基于蛋白质电晕形成的非靶向自发现象(框1)。根据这一策略，纳米颗粒充当捕获LMW血液蛋白质组的“纳米网”，从而解决了迄今为止困扰无标记蛋白质组学分析的信噪比挑战。　　纳米技术界已经开始将目光投向明确表征的蛋白质冠之外，现在正在研究纳米粒子与共同构成所谓的生物分子冠的其他生物分子种类的自发相互作用，包括脂质、代谢物和cfDNA。生物分子电晕提供的复杂分子指纹为纳米技术人员提供了一个令人兴奋的机会，可以开发用于血液多组学分析的纳米级平台。尽管还有很多工作要做，但我们设想未来基于纳米颗粒的清除平台将同时从单个生物流体样本中捕获癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组信息(图2)。　　纳米颗粒生物分子电晕作为在多个组学层发现生物标志物的有效工具可以部署在一系列生物标志物应用和紧迫的临床中。特别是对于早期疾病检测，纳米组学提供了一种综合解决方案：通过单次抽血分析整个循环癌组，同时还探索了在癌症中知之甚少的替代循环生物分子(如脂质和代谢物)的作用。与其他旨在捕获和量化已知癌症相关分析物的基于纳米颗粒的生物传感技术不同，纳米组学“采血”方法有可能加速生物标志物开发程序的发现阶段。为了推动这种基于血液的纳米级清除平台的发展，纳米科学界需要关注可供他们使用的大量纳米材料的转化潜力。　　虽然纳米组学可以解决与液体活检分析相关的一些技术障碍，但其他方面的挑战正在成为阻碍癌症生物标志物临床转化的限制因素。这些障碍包括需要基于高维机器学习的生物信息学方法来整合从单个样本的多组学分析中获得的大型且不同的数据集，以及开发适用于临床使用的多分析物设备。事实上，英国癌症研究中心早期癌症检测路线图强调了在基础和分子生物学、分析技术和机器学习的交叉研究领域需要一种整体方法。从实验室过渡到临床需要合并包括学术研究、工业、研究资助者、监管机构和医疗保健专业人员在内的多部门网络。生物标志物开发的发现阶段通常在学术实验室中启动，并引导多个候选生物标志物的识别。将这些发现转化为具有多路复用能力的临床试验需要在大量患者中进行的分析和临床验证研究中投入大量资源。　　最后但并非最不重要的一点是，生物标志物程序的验证阶段在很大程度上取决于样本的可用性，由于血液样本不是从患有此类癌症的患者身上常规收集，因而可能对早期癌症的研究提出特别的挑战。样本收集、处理和储存过程对验证阶段的分析重现性提出了额外的挑战。最后，癌症筛查方法的一个重要考虑因素是将液体活检分析与标准的基于成像的筛查实践相结合的价值。这种多模式早期检测方法最有可能提供有关肿瘤定位和大小的精确信息，并解决过度诊断的问题。　　框1 纳米颗粒生物分子电晕“生物分子电晕”是指各种生物分子在与生物液体一起孵育时，在纳米颗粒表面上的自发吸附和自组装分层。蛋白质在纳米颗粒上的吸附被称为“蛋白质电晕”。生物分子电晕的组成受多种因素影响。具体而言，组成由纳米颗粒的各种物理化学性质以及纳米颗粒在生物流体中的孵育条件定义(图)。cfDNA，无细胞DNA。　　　　图3 基于纳米材料的血液EV和CTC分离为促进血液样本中细胞外囊泡(EV)和循环肿瘤细胞(CTC)富集而开发的几种纳米技术的示意图摘要。大多数EV和CTC富集策略是基于具有特定靶向部分(通常是抗体)的纳米颗粒或纳米线的表面功能化 然而，也有人提出了无标记富集方法。针对CTC和EV的特定表面配体包括上皮细胞粘附分子(EpCAM)、HER2、CD9、CD63和CD81。PLGA，聚乳酸-羟基乙酸共聚物。　　结论　　我们可以清晰地看到来自液体活检样本的综合多组学特征是精准医学和早期癌症检测的未来。由于组学分析工具和基于机器学习的生物信息学方法的重大进步，液体活检有可能克服与组织活检取样相关的许多限制，包括更好地捕获和反映肿瘤异质性。使用纳米技术发现癌症生物标志物仍处于起步阶段，但使用纳米粒子作为血液循环癌组(蛋白质、ctDNA、CTC、EV等)的收获剂提供了巨大的潜力，并可能重新定义早期癌症检测的未来。我们在此定义的纳米组学方法利用生物-纳米界面处的靶向和非靶向相互作用来揭示潜在的新型多组学生物标志物组并破译嵌入组学数据中的多维信息。综合生物信息学数据分析工具的开发以及生物标志物程序验证阶段所需的人体生物样本和多分析物测试的可用性将是这种纳米组学范式临床转化的关键。　　原文链接：　　https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35739399/