贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS研究进展

由于贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底可为喇曼光谱分析技术提供灵敏度高、稳定性好、生物相容性好的基底而备受关注。首先从电磁原理和化学原理两个角度出发,系统地探讨了贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底表面增强喇曼散射(SERS)的机理,进而概述了石墨烯及贵金属纳米颗粒的制备方法及其性能特征,并详细介绍了化学气相沉积法制备石墨烯和物理法制备贵金属纳米颗粒的过程。在此基础上,对不同贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS的国内外研究进展进行了综合的阐述和分析,主要介绍了贵金属Ag,Au和Pt的纳米颗粒复合体系,最后对贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS技术在各个领域的应用及其发展前景进行了展望。     

Ag纳米粒子修饰多模光纤的拉曼增强特性实验

为了分析研究光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针 的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰 光纤SERS探针,采用罗丹明6G(R6G,Rhodamine 6G)作为探针分子进行了不同浓度R6G溶 液(10－7~10－9M)的拉曼测试实 验和浓度为10－6M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤 SER S探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS 探针样品检测R6G的极限浓度低至10－9M;在Time-course SE RS Mapping实验中,分 析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤 SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑 制作用,导致所测得探针分子 的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时(浸泡状态),所测 光谱信号荧光噪声与有效拉曼光 谱信号都比较大;在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少, 但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。     

树枝状Ag基底的制备及其SERS活性研究

研究了一种表面增强拉曼散射(SERS)活性Ag基底的制备新方法。通过电化学方法和液相生长方法相结合在金属Al表面制备SERS活性Ag膜。用扫描电子显微镜(SEM)表征Ag膜的表面形貌,以结晶紫(C25 H30N3Cl·H2O)为拉曼探针分子,研究了基底的SERS增强效果。研究表明:结晶紫分子吸附在Ag膜表面的SERS强度随电沉积时间的增加呈现先增强后减弱的趋势;进一步的Ag增强剂和引发剂的混合溶液对电沉积Ag膜的浸泡处理可以调节基底Ag膜的结构形态,增强电沉积基底Ag膜的SERS活性。     

基于金银合金纳米线SERS活性基底的制备

首先采用液相软模板方法合成银纳米线,然后采用静电吸附法将带负电荷的银纳米线和带正电荷的金纳米颗粒组装形成金银合金纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱分析仪(EDS)对材料的形貌和成分进行表征,结果表明金纳米颗粒被均匀吸附在银纳米线的表面。之后将金银合金纳米线偶联到氨基化处理后的硅片抛光面上,组装得到均匀、致密排列的金银合金纳米线表面增强喇曼散射(SERS)基底,该基底具有良好的重现性、均一性和SERS活性。使用尼罗蓝A (NBA)作为喇曼信号分子,SERS基底的最低检测浓度为7.93×10~(-10)mol/L,其分析增强因子(AEF)为6.31×10~7,SERS增强效应很高。此外金银合金纳米线具有高稳定性和良好的生物相容性,因此该基底在SERS生物传感方面具有广阔的应用前景。     

激光烧蚀Ag表面的结构表征及纳米产物的光谱应用

用Nd：YAG激光器对Ag片在二次去离子水中进行烧蚀,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对Ag表面形态进行测量,发现其表面呈现具有nm量级的粗糙度。同时,在Ag片所处的液体中制备出了具有nm尺度“化学纯净”的Ag胶体系。此体系中,Ag纳米颗粒尺度分布均匀,并且具有很好的稳定性。通过用对羟基苯甲酸(PHBA)作为探针分子,对这种纯净Ag胶体系中的表面增强拉曼散射(SERS)进行研究测试发现,这种Ag胶体系是一种非常高效的SERS活性增强基底,对其原因进行了分析。     

基于R6G探针表面增强拉曼散射的pH传感

用金纳米粒子(Au NPs)作为基底,基于罗丹明6G(R6G)探针分子拉曼特征峰随pH的变化,构建了一种具有表面增强拉曼散射(SERS)信号输出的pH传感器。由于(闭)开环形式下存在的(去)质子化R6G分子吸附于增强基底表面的倾斜度取向不同,R6G在不同pH下表现出了不同的SERS活性。根据寻找到的R6G在1363 cm-1和1314 cm-1位置处的SERS光谱峰面积比与pH的线性关系,设计出pH传感器。实验结果表明:R6G的SERS信号在室温下可以稳定2 h以上;当样品溶液pH在7和3之间转换时,传感器表现出了较好的恢复性。在pH检测过程中引入其他金属阳离子后,该探针表现出了对H+较好的选择性。通过检测实际样品的pH发现,该探针的分析性能良好,适于在酸性介质中检测pH。     

金颗粒为活性基底的裸鼠血清表面增强拉曼散射光谱分析

对肿瘤裸鼠血清进行显微共聚焦拉曼光谱测量,并将血清的普通拉曼光谱与以金纳米颗粒为基底的表面增强拉曼散射(SERS)光谱进行对比,结果表明金纳米粒子作为活性基底对裸鼠血清具有显著的拉曼增强作用,在很多常规拉曼光谱中未能检测出的信息在SERS光谱中得以体现。这源于血清中的物质与金纳米颗粒之间的化学吸附和相互作用,使得微量样品也能够通过SERS光谱来反映出血清中各种蛋白质、脂类、糖类、核酸以及其他成分的分子结构等信息。血清中各种成分的信息可以反映体内各种细胞和组织的生理代谢及病理变化,血清的SERS光谱将为疾病的诊断和治疗提供一种有效手段。     

食管癌患者血红蛋白表面增强拉曼散射光谱的统计分析

应用表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术,以Ag纳米粒子为基底,对24例食管癌患者及20例健康人的血红蛋白样本进行了检测,并采用主成分分析(PCA)与判别分析方法对检测到的光谱数据进行分析。实验得到食管癌患者与健康人血红蛋白SERS光谱存在的区别反映了两组血红蛋白内部物质的含量差异,结果显示,与健康人相比,食管癌患者的血红蛋白中有更多的亚铁离子处于低自旋态。统计分析方法所得的光谱峰值PC得分的三维散点图对食管癌患者与健康人区别也较明显。本文方法的总准确率为91%,诊断灵敏度为96%,诊断特异性为85%。结果表明,通过血红蛋白SERS光谱的检测和统计分析,可为早期食管癌的诊断提供依据。     

Ag、Au纳米颗粒的激光表面修饰

通过用Nd：YAG激光（λ=1064nm）对氧化还原法制备的Ag、Au纳米颗粒的修饰,使Ag、Au纳米颗粒的尺寸均匀性得到更好的改善。用透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见表面等离于体吸收（SPA）光谱对激光修饰后的Ag、Au纳米颗粒进行了测量和表征,结果表明,这些被修饰过的Ag、Au纳米颗粒由于自身体系发生了改变,可以作为更高效表面增强拉曼光谱（SERS）的增强基底。     

应用置换反应制备高效SERS活性基底研究

利用预处理的铝片和铜片还原硝酸银溶液的方法获得了具有不同表面形貌的银纳米结构.扫描电子显微镜(SEM)图表明反应产物分别为花样和树枝状的银纳米结构.以对羟基苯甲酸(PHBA)作为探针分子,对这种新体系的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行了研究,发现该体系是一种非常高效的SERS活性增强基底,并且其SERS活性优于用化学方法制备的银胶.本文对这种新型SERS活性基底的增强机制进行了讨论.     

多孔氧化铝薄膜中罗丹明6G光学特性随光照时问的变化

实现了有机染料-无机载体复合材料中J聚合物向H聚合物的转变,并且证明了泵浦激光能够导致复合材料的荧光淬灭效应.研究了多孔氧化铝(AAO)薄膜中的罗丹明6G(Rh6G)分子在激光泵浦下的吸收谱和荧光谱随照射时间不同而产生的变化.结果显示,随着照射时间的增加,吸收谱和荧光谱的峰位均发生了不可逆的蓝移,并且发生了荧光淬灭现象...     

Intent-based networks for 6G: Insights and challenges

Intent-Based Networks (IBNs), which are originally proposed to introduce Artificial Intelligence (AI) into the sixth-generation (6G) wireless networks, can effectively solve the challenges of traditional networks in terms of efficiency, flexibility, and security. IBNs are mainly used to transform users’ business intent into network configuration, operation, and maintenance strategies, which are prominent for designing the AI-enabled 6G networks. In particular, in order to meet the massive, intelligent service demands and overcome the time-varying radio propagation, IBNs can continuously learn and adapt to the time-varying network environment based on the massive collected network data in real-time. From the aspects of both the core network and radio access network, this article comprehensively surveys the architectures and key techniques of IBNs for 6G. In particular, the demonstration platforms of IBNs, such as the Apstra Operating System, Forward Networks Verification Platform, and One Convergence Service Interaction Platform, are presented. Moreover, the industrial development of IBNs is elaborated, including the emerging new products and startups to solve the problems of open data platforms, automated network operations, and preemptive network fault diagnosis. Finally, several open issues and challenges are identified as well to spur future researches.     

大规模无人机协助的多层异构网络设计及性能研究

针对B5G/6G中的热点场景,为满足其超大网络容量的需求,该文构建了多无人机(UAV)协助的毫米波异构网络模型,将地面基站(G-BS)的分布建模为泊松点过程,UAV的分布建模为泊松簇过程,且UAV在地面上的投影以及地面用户设备(GUE)分布在G-BS的周围。为了探讨簇间级联的贡献和簇间干扰的影响,将该2层网络模型扩展为由簇间和簇内基站(BS)共同构成的4层网络模型,并提出了GUE同时与簇内(间)BS级联的4层级联方案。首先,通过传播模型分析了各层级联距离的路径损耗。其次,采用随机几何的方法,结合GUE在下行链路中受到的干扰,推导出GUE可实现的信号与干扰加噪声比(SINR)覆盖概率表达式。最后,仿真结果表明,UAV的高度和簇成员平均数对SINR覆盖概率会产生非单调的影响。同时,当UAV高度较小时,该文所提出的4层级联方案可实现的SINR覆盖概率性能优于仅考虑GUE与簇内BS级联的2层级联方案。     

5G无线通信系统信道建模的现状和挑战

为支撑B5G、6G通信产业发展和系统转型升级,将数字孪生技术与B5G、6G通信信道模拟的关键环节、关键场景、关键对象紧密结合,提出了数字孪生信道的技术内涵. 在此基础上,面向B5G和6G通信场景,建立了数字孪生信道的应用体系、功能体系、技术体系和标准体系,并从全生命周期视角对数字孪生信道在B5G和6G通信系统论证设计、研制生产、测试试验、运维管理等环境的应用进行了探讨. 上述研究有望为B5G、6G通信系统的产业发展和工程建设提供有益参考,推动数字孪生信道在B5G、6G通信领域和行业中应用,为实现B5G、6G通信信道数字化、智能化、服务化、绿色可持续化提供技术支撑.     

面向6G的高分辨率无线信道频域仿真方法及定位技术研究

为了应对6G无线信道中的小数时延和同步误差给定位系统带来的挑战,该文提出基于频域等效的高分辨率信道方法仿真以及基于到达角(AOA)信息的高分辨率定位技术。前者通过将信道抽头时延转换到频域处理,在降低时域方法带来的高复杂度的同时实现了高分辨率仿真,为时延定位信息的实现提供基础;后者则通过将迭代信道估计、基于首到达径检测的AOA估计算法与基于AOA信息的位置估计算法结合起来,在同步误差下实现高精度定位。数值仿真结果表明,二者均在相应的实际场景下实现了高分辨率特性。     

Interfacial reaction and shear strength of SnAgCu-xNi/Ni solder joints during aging at 150 °C

The interfacial microstructure and shear strength of Sn3.8Ag0.7Cu-xNi (SAC-xNi, x = 0.5, 1, and 2) composite solders on Ni/Au finished Cu pads were investigated in detail after aging at 150 °C for up to 1000 h. The interfacial characteristics of composite solder joints were affected significantly by the weight percentages of added Ni micro-particles and aging time. After aging for 200 h, the solder joints of SAC, SAC-0.5Ni and -1Ni presented duplex intermetallic compound (IMC) layers regardless of the initial interfacial structure on as-reflowed joints, whose upper and lower IMC layers were comprised of (CuNi)₆Sn₅ and (NiCu)₃Sn₄, respectively. Only a single (NiCu)₃Sn₄ IMC layer was ever observed at the SAC-2Ni/Ni interface on whole aging process. Based on the compositional analysis, the amount of Ni within the IMC regions increased as the proportion of Ni addition increased. The IMC (NiCu)₃Sn₄ layer thickness on the interface of SAC and SAC-0.5Ni grew more slowly when compared to that of SAC-1Ni and -2Ni, while for the (CuNi)₆Sn₅ layer the reverse is true. Except the IMCs sizes are increased with increased aging time, the interfacial IMCs tended to transfer their morphologies to polyhedra. In all composite joints testing, the shear strengths were approximately equal to non-composite joints. The fracturing observed during shear testing of composite joints occurred in the bulk solder, indicating that the SAC-xNi/Ni solder joints had a desirable joint reliability.     

用Nd∶YAG激光器泵浦Rh6G染料溶液的实验研究

报道了用 Nd∶ YAG倍频绿光 ( 532 nm)激光器泵浦 Rh6G染料溶液的实验过程。得到了最高 7%的光 -光转换效率。给出了 532 nm绿光泵浦不同浓度 Rh6G溶液所得到的染料激光峰值波长。同时分析比较了 Nd∶ YAG绿光激光及其泵浦的染料激光器输出激光光束的空间和时间特性。     

Service-aware 6G: An intelligent and open network based on the convergence of communication,computing and caching

With the proliferation of the Internet of Things (IoT), various services are emerging with totally different features and requirements, which cannot be supported by the current fifth generation of mobile cellular networks (5G). The future sixth generation of mobile cellular networks (6G) is expected to have the capability to support new and unknown services with changing requirements. Hence, in addition to enhancing its capability by 10–100 times compared with 5G, 6G should also be intelligent and open to adapt to the ever-changing services in the IoT, which requires a convergence of Communication, Computing and Caching (3C). Based on the analysis of the requirements of new services for 6G, this paper identifies key enabling technologies for an intelligent and open 6G network, all featured with 3C convergence. These technologies cover fundamental and emerging topics, including 3C-based spectrum management, radio channel construction, delay-aware transmission, wireless distributed computing, and network self-evolution. From the detailed analysis of these 3C-based technologies presented in this paper, we can see that although they are promising to enable an intelligent and open 6G, more efforts are needed to realize the expected 6G network.     

基于联盟的6G无人机通信网络优化概述

随着6G网络和无人机(UAV)技术的迅猛发展,无人机通信网络将成为6G空天地一体化网络融合的关键组成部分,在战场侦查、野外救援和物联网信息传输等民用和军用领域发挥重要作用。针对无人机群大规模、高动态和自组织等特性,以6G网络任务驱动为出发点,该文提出基于联盟的6G无人机通信网络优化框架。围绕联盟形成、联盟任务实施和联盟资源管理对无人机联盟工作原理展开论述。结合博弈论、机器学习和在线决策,给出了无人机通信网络资源优化方法和仿真示例。最后,对6G无人机通信网络的应用前景和亟需解决的问题进行了开放性讨论。     

稀疏码多址接入多用户检测算法综述

稀疏码多址接入(SCMA)是一种非正交多址接入技术,具备高频谱效率和大连接特性。多用户检测是SCMA系统的关键问题,而如何降低检测算法的复杂度成为多址接入领域的研究热点。该文从影响算法复杂度的不同因素入手,分类综述了现有多用户检测算法并对几种典型算法进行了原理剖析和性能对比。同时,指出了SCMA多用户检测算法的改进思路。最后总结并探讨了SCMA检测算法未来的发展趋势和面临的挑战。