集成阵列叉指电极介电泳芯片粒子分离北大核心

制备了用于粒子分离的集成阵列叉指电极介电泳微流控芯片,该芯片由以玻璃为基底的氧化铟锡(ITO)电极以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流通道构成。采用该芯片测定了聚苯乙烯微球在电导率为1μS/cm的悬浮溶液中在不同频率下的介电泳响应。聚苯乙烯微球产生正负介电泳响应的临界频率为20 kHz。当交流电压和频率分别为8Vp-p(峰峰值)和2 MHz时获得最优的粒子分离条件,在此条件下对聚苯乙烯微球和酵母菌细胞进行分离实验。实验结果表明,酵母菌细胞受到正介电泳力的作用,被富集到电极的边缘,而聚苯乙烯微球受到负介电泳力的作用被排斥而远离电极,其分离效率能够达到90%。     

基于微流控芯片的图案化ZnO纳米材料阵列的合成

设计并制备了集成微液滴阵列的微流控芯片,通过微腔室捕获液滴形成稳定的液滴阵列,用于图案化ZnO纳米材料的合成。利用液滴诱导和两相流体剪切的模式分别在两种不同的芯片结构中构建微液滴阵列,探究了不同表面活性剂质量分数和不同流体体积流量条件下微液滴阵列的稳定性,并以稳定的微液滴阵列合成单元制备氧化锌纳米材料,分析反应物更新对ZnO纳米材料的形貌和晶体结构的影响。结果表明,两相流体剪切模式芯片中形成的微液滴阵列更为稳定,不需要在矿物油中添加表面活性剂就可以成功构建微液滴阵列,但油相体积流量过大(1 600μL/h)或者过小(5μL/h)会导致微液滴阵列不能成功构建。两相流体剪切模式芯片二在生长时间2 h、更新间隔时间10 min条件下合成的ZnO纳米棒形貌均一,有望实现高效的微液滴阵列构建,并应用于纳米材料的原位合成和分析。     

TiO2纳米线阵列形成机理及其光致发光特性

采用电化学诱导sol-gel法制备了锐钛矿型TiO2纳米线阵列,初步研究了形成机理和不同沉积时间对其光致发光强度的影响。结果表明:TiO2的生长包括:在含有Ti前驱体的电解质溶液中电沉积钛的羟基氧化物和热处理过程生成TiO2纳米线阵列两个步骤。电化学沉积时间为60min的TiO2纳米线阵列光致发光强度最大,这可能是TiO2与多孔氧化铝模板之间,以及TiO2纳米线的表面与内部之间的相互作用,使得表面氧空位浓度变化的结果。     

微流控芯片技术在细胞生物学研究中的应用进展

微流控芯片作为生物学研究平台的一种,优势显著,如：集成化、低消耗、高通量等,其所提供的细胞研究条件不仅具有较强的可控性,同时也十分精细,因此,该平台得到了细胞生物学学者的广泛关注。本文介绍了微流控芯片技术的概况,重点阐述了其在细胞生物学研究中的应用。     

基于介电泳微流控芯片实现amol级分子量检测

设计并制作了一种快速检测宫颈癌细胞C4II的微流控芯片。制作的微芯片结构是采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺制备的硅模具为核心的复合结构,微芯片中包含一个10×10的微腔室阵列,单个微腔室底面半径40μm,高度500μm,整个微腔室的理论溶液体积达到250 pL。荧光检测系统采用波长(340±15)nm的激发光滤波片和波长(480±30)nm的接收光滤波片的最佳滤光类型,同时利用介电泳(DEP)法浓缩核酸以及采用硅烷偶联法固定核酸探针OMU-opy2来增加荧光强度。实验结果表示,该微流控芯片能检测到有效荧光的样品溶液最低浓度可低至7.8 nmol/L,从而微芯片的RNA分子量检测极限提升至1.9 amol。     

基于ZnO纳米线阵列和P3HT的混合光电二极管特性

为了发展低成本、大面积和高性能光电二极管,采用简单的化学浴沉积方法,在氧化铟锡(I TO) 玻璃基底上生长良好取向的ZnO纳米线阵列(ZNWA),然后在生长的ZNWA上旋涂规整的聚3-己 基噻吩(P3HT)层,形成结构为ITO/ZNWA/P3HT/Ag的光电二极管。系统研究了此光电二极管在 暗态和在太阳模拟器的光照下的电流-电压 (I-V)特性。实验结果表明,器件在暗态和光照下都表现出良好 的二极管特性。暗态下,在偏压±2V处的整流 率为3211, 理想因子为1.8、低开启电压为0.5V和反偏饱和电流为1．13×10－7 A。在20mW/cm²光照下,在偏压±2V处的整流率为39.1、开启电压为0.3V。器件中产生了大量的光生载流子,根据器件的能级结构图和光生载流子的 输运过程对此光电二极管的光响应机理进行了解释。     

Cu3N@ ZnAl-LDH纳米线阵列材料的制备及其电化学特性

以泡沫铜为原料,通过碱性氧化蚀刻、氨气退火、交替沾蘸法制备Cu₃N纳米线阵列为核、ZnAl层状双氢氧化物(ZnAlLDH)为壳的纳米线阵列材料,研究制备工艺对纳米线阵列及其中间产物形貌的影响,以及Cu₃N@ZnAl-LDH纳米线阵列的电化学特性。结果表明,Cu₃N@ZnAl-LDH纳米线阵列集合了多孔、超薄的二维LDH壳层、高导电性的一维Cu₃N核的结构特征,展现出高单位面电容和高能量密度的电化学特性,未来有望用作高性能超级电容器的电极材料。     

基于ZnO纳米线阵列和P3HT的混合光电二极管特性

为了发展低成本、大面积和高性能光电二极管,采用简单的化学浴沉积方法,在氧化铟锡(ITO)玻璃基底上生长良好取向的ZnO纳米线阵列(ZNWA),然后在生长的ZNWA上旋涂规整的聚3-己基噻吩(P3HT)层,形成结构为ITO/ZNWA/P3HT/Ag的光电二极管。系统研究了此光电二极管在暗态和在太阳模拟器的光照下的电流-电压(I-V)特性。实验结果表明,器件在暗态和光照下都表现出良好的二极管特性。暗态下,在偏压±2V处的整流率为3 211,理想因子为1.8、低开启电压为0.5V和反偏饱和电流为1.13×10-7 A。在20mW/cm2光照下,在偏压±2V处的整流率为39.1、开启电压为0.3V。器件中产生了大量的光生载流子,根据器件的能级结构图和光生载流子的输运过程对此光电二极管的光响应机理进行了解释。     

阵列探测技术在激光测距中的应用

高精度的空间碎片观测数据对航天器碰撞预警具有重要意义,激光测距技术是目前空间目标距离测量中精度最高的一种技术,但大多数空间碎片上并未携带角反射器装置,激光测距回波信号较弱。阵列探测技术可以提高回波信号较弱的空间碎片激光测距探测成功概率,中国科学院云南天文台2015年开始开展基于阵列探测技术的激光测距试验,2017年成功将阵列超导纳米线单光子探测器和多通道事件计时器等阵列探测技术应用于激光测距试验系统中,分别在2017年3月和2018年3月的激光测距试验中,成功采集2×2和4×4阵列激光测距数据。其中探测到最小目标为轨道高度约1 000 km、大小为雷达截面（Radar Cross Section,RCS ） 0.045 m2的空间碎片;探测到最远目标为斜距约5 000 km、大小为RCS 18.25 m2的空间碎片。     

用于酵母细胞电阻抗检测的集成微电极阵列微流控芯片的有限元仿真研究

出芽酵母已经成为衰老、寿命研究的理想细胞模型。我们提出了一种集成微电极阵列微流控芯片的设计结构,该芯片结构具有阵列排布式捕获-剪切结构及与之对应的微电极阵列,用于对被捕获酵母单细胞进行高通量电阻抗检测,尤其是利用电阻抗信号检测酵母细胞每一个子细胞的剪切去除事件。在本文中,我们对该设计结构进行了有限元建模仿真研究,以优化用于电阻抗检测的集成微电极阵列的关键参数设置。通过有限元建模和仿真计算,我们分析了待测响应电流分布以及不同行列间距下邻近细胞对待测信号的影响。为了在减小邻近细胞的存在对待测信号干扰的同时,实现酵母子细胞剪切去除事件的高灵敏度电阻抗检测,我们依据仿真结果优化出微电极阵列的行列间距分别为125 μm、100 μm。本研究中的仿真分析结果对于优化集成微电极阵列微流控芯片的设计,提升电阻抗单细胞传感检测的灵敏度和集成度具有重要意义,我们提出的设计结构有望发展为基于电阻抗谱的高通量酵母复制衰老寿命监测平台。     

自组装制备硅纳米线阵列及其光致发光特性研究

用微电化学催化腐蚀法制备了硅纳米线阵列,通过扫描电镜(SEM)观察了样品的表面形貌.用荧光光谱仪测量了有序硅纳米线阵列的光致发光特性,发现当激发波长增加时,有序硅纳米线阵列的光致发光峰位单调红移,发光强度也单调增强.对比多孔硅的发光机理和现有实验条件,对有序硅纳米线阵列可能的发光机理进行了讨论.     

芯片上叉指电极介电电泳的模拟与实验研究

分析了影响常规介电电泳过程中粒子所受介电电泳力的因素和发生正、负向介电电泳的条件。经过合理的简化和假设,建立了一个芯片微通道中常规介电电泳的二维数学模型。数值计算结果给出了微通道中的电势和电场强度分布,并根据场强分布预测了粒子发生正向介电电泳时最容易被吸附的位置。利用微加工工艺,在硼硅酸(Pyrex)玻璃表面沉积了叉指型结构的复合金属电极,并用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作了具有微通道的盖片,两者键合形成芯片。以溶解有聚苯乙烯(polystyrene,PS)粒子的KCl溶液为操作悬浮溶液进行了粒子正向介电电泳实验,实验结果与理论分析具有较好的吻合。     

Fe掺杂TiO_2纳米线阵列的制备及光催化性能研究

用脉冲电磁场辅助水热合成法制备了Fe掺杂TiO_2纳米线阵列,利用SEM和XRD对其形貌和物相结构进行了分析,考察了Fe掺杂TiO_2纳米线阵列对甲基橙溶液的光催化性能。结果表明:所制备的TiO_2纳米线阵列生长完好,大小均匀,结构为金红石型,但衍射峰强度低而宽,晶格发生畸变,这样会提高光催化性能。当脉冲电压为500 V,脉冲时间为60 s,脉冲频率为3 Hz时,9%(质量分数)Fe掺杂的TiO_2纳米线阵列有最强的光催化降解能力,在紫外光下照射2 h,其对浓度为0.02 g·L~(–1)的甲基橙溶液的降解率可达50.28%。     

氧化钨纳米阵列的制备与紫外光电探测研究

采用真空热蒸发法在硅片上实现了大面积、形貌均匀氧化钨纳米阵列的合成。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果均表明,所合成的氧化钨为单斜结构的W18O49,纳米线的生长方向为(010)晶向。利用介电泳技术,在叉指电极上实现了氧化钨纳米线的准定向排列和电极接触。研究了氧化钨纳米线的紫外光探测性能,发现其对365 nm的紫外光具有良好的响应能力。在1 V偏压下,氧化钨纳米线的紫外光响应度为6.67 A/W,响应时间和恢复时间分别为0.17 s和0.15 s。研究结果表明,氧化钨纳米线在高性能光电探测器应用中展示良好前景。     

SHARC DSP芯片在阵列信号处理中的性能研究

从应用角度介绍了ADSP21160 DSP芯片的基本性能，并用ADSP21160实现了基本的阵列信号测向算法-MUSIC算法．着重讨论了如何利用ADSP21160的结构和开发环境来提高程序的执行效率，满足系统设计的要求。     

金量子点阵列在有序二氧化硅介孔薄膜中的束缚研究

Periodic disposed quantum dot arrays are very useful for the large scale integration of single electron devices. Gold quantum dot arrays were self-assembled inside pore channels of ordered amino-functionalized mesoporous silica thin films, employing the neutralization reaction between chloroauric acid and amino groups. The diameters of quantum dots are controlled via changing the aperture of pore channels from 2.3 to 8.3 nm, which are characterized by HRTEM, SEM and FT-IR. UV-vis absorption spectra of gold nanoparticle/mesoporous silica composite thin films exhibit a blue shift and intensity drop of the absorption peak as the aperture of mesopores decreases, which represents the energy level change of quantum dot arrays due to the quantum size effect.