门禁发卡器

蔡司测量技术为新能源汽车批量生产提供关键解决方案蔡司与大众汽车正携手应对这些挑战大众汽车位于萨尔茨基特的零部件工厂为驱动电机APP 310生产重要部件。自今年起，这款驱动电机有望使新能源汽车惠及更广泛的消费者群体。发卡式定子体现了驱动电机的创新设计概念，但却为质量保证工作带来前所未有的全新挑战。为攻克这一难题，蔡司工业质量解决方案部门提供了测量解决方案。现在，驱动电机得以顺利地大规模批量生产。蔡司与大众汽车携手合作，以解决驱动电机质量保证领域所面临的挑战“最大扭矩可达310牛米最大功率为204马力，续航里程达550公里” - 以上数据均为大众汽车集团首款纯电动汽车VW ID.3的基本规格。大众汽车集团此次发布的VW ID.3紧凑型轿车是集团电动汽车系列推出的首款产品。大众汽车集团始终不遗余力地推广电动汽车技术，其他汽车制造商的力度均不及大众汽车。而大众集团制定的电动汽车的蓝图即将成为现实：在不远的将来，光是德国预计就有50万辆ID.3轿车从组装厂下线。集团将在电动汽车需求量较高的国家（例如中国）增设生产厂，产量进一步提升指日可待。APP 310驱动电机的主要部件是大众汽车模块化电驱动矩阵（MEB）平台的重要组成部分，由位于萨尔茨基特的大众汽车集团零部件公司生产。这些部件包括转子和定子。对于电机定子，大众汽车选择采用一种发卡创新型技术设计。这有助于使定子与内燃机保持相似的制造周期，除此之外，它还有其他优势：“发卡式发动机明显比标准驱动电机功率更高，而且明显更加轻盈。”萨尔茨基特零部件工厂发动机设计和测试部负责人Philip Kurz解释道。对此，Kurz表示：“发卡电机是众多制造商正在致力研究的一项技术，但毫无疑问，我们是第一个实现该技术大规模批量生产的制造商。”但质量保证作为生产难题中重要的难题，最初给工厂带来了挑战。在发动机制造过程中，通常采用传统的接触式或光学技术测量方法，但由于发卡的特殊性质，无法用传统测量方法对其进行测量。为此，在过去一年多来，蔡司一直与大众汽车密切合作并开发出满足大众汽车所有需求的测量解决方案，使汽车制造商能够如期实现电动汽车的大规模批量生产。来源：蔡司

前不久，纳米孔技术的一项重要突破在《科学》期刊发表，引起业内关注。在这项研究中，科学家们首次展示了，使用纳米孔技术不仅可以测出DNA分子的碱基序列，还可以直接读出蛋白质分子的氨基酸序列。短短一个月不到，纳米孔技术领域的科学家又带来一项突破性的进展。研究人员以“从头设计”（de-novo）的方式，也就是通过人为设计氨基酸排列，合成出一种人造纳米孔。这种人造纳米孔可以稳定组装在双层脂质膜中，根据应用目的调整孔径的大小，服务于检测DNA和蛋白质分子的需求。研究成果日前发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）期刊上。“纳米孔传感技术是一种强大的工具，无需标记就可进行单分子检测。”该研究通讯作者、东京农业技术大学（Tokyo University of Agriculture and Technology）的Ryuji Kawano教授指出，“这是首次用从头设计的纳米孔检测DNA和多肽分子。”生物纳米孔技术通常以天然成孔蛋白为基础，成孔蛋白形成的通道可供DNA长链或多肽链分子穿过，由于碱基或氨基酸的不同，会产生相应的电流变化，仪器通过识别电信号的变化，就可以推断出通过纳米孔的碱基或氨基酸顺序。根据纳米孔测序的这个基本原理，不难看出通道的孔径大小和化学性质，对适用于检测什么分子是重要的限制。相比有限的天然成孔蛋白，研究人员决定“无中生有”地设计人工蛋白纳米孔，既能模拟天然蛋白的性质，又能更好地满足检测蛋白质分子的需求。▲SV28的氨基酸序列和它形成的发卡结构（图片来源：参考资料[1]）为此，这支研究团队设计并合成了一种自然界原本不存在的肽，由28个氨基酸组成，命名为SV28。这种肽经过弯折，形成一个发卡结构，插入脂质膜。用SV28组装成的纳米孔结构，可以形成几种不同的孔径，从1.7纳米到6.3纳米，适用于检测DNA分子。研究人员介绍，对SV28的氨基酸进行微调，还可以改变它的弯折方式，由此组装形成均匀分散的孔道，每个孔径1.7纳米，适用于检测单根多肽链。接下来，研究团队还计划设计和构建更多类型的纳米孔，助力蛋白质测序、制造分子机器人等。▲“从头设计”的人工纳米孔效果图（图片来源：参考资料[2]；Credit: Ryuji Kawano/Tokyo University of Agriculture and Technology）研究人员指出，之所以他们要以“从头设计”方式构建的人工纳米孔，一个重要目标就是希望制造出分子机器，用于更广泛地检测不同类型的分子，尤其是用于阐明蛋白质结构和功能的关系。“蛋白质的折叠结构取决于多肽的线性序列，并产生了蛋白质的特定功能。”Kawano教授说道，“独特的氨基酸序列，来自结构的演变，包括氨基酸残基随时间产生的突变和选择。揭示出序列信息与蛋白质结构之间的关系是科学的最终目标之一。”参考资料：[1] Shimizu, K. et al., (2021) De novo design of a nanopore for single-molecule detection that incorporates a β-hairpin peptide. Nature Nanotechnology. Doi: https://doi.org/10.1038/s41565-021-01008-w[2] For the first time, DNA and proteins sensed by de novo-designed nanopore. Retrieved Nov. 25, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/935907

超大规模集成电路（ULSI）产业直接关系到国家的经济发展、信息安全和国防建设，是衡量一个国家综合实力的重要标志之一。在半导体芯片制备过程中，约有三分之一的工序要使用等离子体技术，因此配备等离子体工艺腔室的材料刻蚀和薄膜沉积设备是ULSI制造工艺的核心。目前，半导体工艺中最常用的两种等离子体源是CCP（容性耦合等离子体）和ICP（感应耦合等离子体）。等离子体工艺腔室制造过程极为复杂，不仅涉及精密机械加工技术，还要统筹考虑电源、气体、材料等外部参数的优化，以及与晶圆处理工艺的兼容性。如果采用传统的“实验试错法”，不仅成本巨大，而且延长了设备的研发周期，将严重制约我国ULSI产业的快速发展。因此，采用建模仿真与实验诊断相结合的方式、为等离子体工艺腔室的研发与优化提供方案，成为一种必然趋势。等离子体放电过程是极其复杂的，受到多种外界参数的控制，如电源功率与频率、气体成分与压强、腔室尺寸及材料属性等。此外，等离子体系统还包含了多空间尺度和多时间尺度的变化，以及多物理化学场的耦合过程。例如等离子体、鞘层、表面微槽等空间特征尺度相差10个量级；电磁场、带电粒子、中性气体及化学反应等时间特征尺度相差9个量级。如此复杂的等离子体工艺环境，给物理建模和数值仿真都带来了巨大挑战。物理学院PSEG团队在王友年教授的带领下，自2005年开始，历经近二十年时间，在国内率先研发出具有自主知识产权的等离子体工艺腔室仿真软件——MAPS（Multi-Physics Analysis of Plasma Sources）。通过采用物理建模、数值仿真与实验诊断相结合的方法，解决了制约等离子体工艺腔室设计和制造中的一些关键技术难题，为我国研发具有自主知识产权的等离子体工艺腔室提供了技术支撑。MAPS是一款专门面向等离子体工艺腔室的数值模拟软件平台，可以同时为等离子体工艺腔室的参数设计和表面处理工艺（材料刻蚀和薄膜沉积）的结果预测提供模拟服务。基于不同的等离子体模型，MAPS包含不同的数值模拟方法，如粒子/蒙特卡洛碰撞模拟方法、流体力学模拟方法、流体力学/蒙特卡洛碰撞混合模拟方法、整体模型模拟方法等。软件平台包含输入部分、输出部分以及七大模块，分别是等离子体模块、中性气体模块、电磁模块、鞘层模块、化学反应模块、表面模块及实验验证模块。此外，PSEG团队研制了结构可变的大面积、多功能等离子体实验平台和多套CCP和ICP放电平台，并自主研发了射频磁探针、微波发卡探针、光探针、吸收光谱诊断系统、布拉格光栅测温系统、悬浮双探针等诊断工具和集成了商用的Langmuir探针、质谱仪、离子能量分析仪、光谱仪、ICCD及光致解离负离子诊断系统等。这些诊断手段为等离子体源多参数诊断提供条件。大量研究表明，MAPS的模拟结果与实验测量结果在量级和变化趋势上达到一致，证明了MAPS仿真软件的可靠性。近期，针对工业中常用的CCP源，MAPS仿真软件提供了一种新的快速仿真算法：基于多时间步长、泊松方程的半隐式修正、超松弛迭代等，可以将模拟速度提高几十倍。此外，针对ICP源，PSEG团队也建立了一种新的双极扩散近似模型，可以对带有射频偏压的感性耦合放电过程进行仿真。该方法不仅模拟速度快，还适用于低气压放电。MAPS仿真软件具有外界控制参数多、耦合物理场多、数值求解器多、数值仿真模型多等优势，能够对ICP刻蚀机、CCP刻蚀机、PECVD（等离子体增强化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）工艺腔室进行仿真，支持对优化工艺过程参数的进一步探索，受到了国内的多家半导体设备制造企业的青睐。近十年中，MAPS仿真软件已分别为北方华创、中微半导体设备（上海）、拓荆科技、苏州迈为、武汉长江存储及理想能源设备（上海）等多家企业提供仿真服务。未来，PSEG团队将继续专注于对MAPS仿真软件的完善和升级，希望可以为半导体、光伏及平板显示等产业的创新与发展注入源源不断的强劲动力。