摩尔浓定仪

导读 01 复旦大学生命科学学院唐惠儒教授团队在期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Detecting Submicromolar Analytes in Mixtures with a 5 min Acquisition on 600 MHz NMR Spectrometers”的研究论文，研究人员报告了一种新策略，通过结合探针诱导的灵敏度增强和基于NUS的1H-13C HSQC 2D NMR（PRISE-NUS-HSQC），在经济高效的常规600 MHz光谱仪上进行5分钟采集，即可同时检测复杂混合物中的亚微摩尔氨基化合物。研究背景 02 氨基化合物广泛存在于化学、生物学、医学、食品和环境科学等领域的复杂混合物中，涉及药物杂质、蛋白质代谢、生物系统中的生物胺、神经递质和嘧啶等。核磁共振（NMR）光谱是一种优秀的工具，可以同时鉴定和定量这些混合物中的化合物，但其检测限度（LOD）在几微摩尔以上（5 μM）。研究发现 03 研究人员开发了一种敏感而快速的方法，通过结合探针诱导的灵敏度增强和非均匀采样基于1H-13C HSQC 2D-NMR（PRISE-NUS-HSQC），引入了两个13CH3标记物，分别增加了每个分析物的1H和13C丰度，最多可增加6倍和200倍。这使得能够在5 mm试管中以5分钟采集时间在600 MHz光谱仪上高分辨率检测0.4-0.8μM的分析物混合物。该方法比传统的1H-13C HSQC方法（约50μM，10小时）更敏感且更快。此外，研究人员使用磺胺酸作为单一参考物，建立了一个数据库，涵盖了100多个化合物的化学位移和相对响应因子，从而实现了可靠的鉴定和定量。研究结果 04 综上所述，研究人员通过将探针诱导的灵敏度增强与基于NUS的1H-13C HSQC 2D-NMR相结合，开发出了一种同时定量复杂混合物中氨基化合物的新策略。该方法在多种生物基质中展示了良好的定量线性、准确性、精密度和适用性，为化学、药物、代谢组学、食品和其他混合物的大规模定量分析提供了一种快速而敏感的方法。

【科学背景】摩尔纹超晶格是指在两个二维材料或层状结构叠加时形成的周期性结构，能够引发出多种量子现象，如超导性和莫特绝缘体。然而，迄今为止，这些研究主要集中在范德华层材料上，其层间相互作用较弱，限制了能量调制的深度和在室温下的应用。具体而言，范德华层材料的摩尔图案受到其相对弱的范德华力的限制，这导致形成的平带对热波动和杂质非常敏感，因此在低温下观察到的平带物理现象远多于室温条件下的观察。为了克服这一限制，科学家们开始寻找更强的层间相互作用，以增加能量调制的深度，从而实现室温下的摩尔纹材料在此背景下，二维卤化物钙钛矿被提出作为一个潜在的解决方案，因其具有离子键合和更强的层间耦合能力。然而，要实现这一概念，必须克服多个技术难题。首先，传统的二维钙钛矿合成方法通常依赖于有机配体，这些配体太过庞大，阻碍了层间的电子耦合，从而不利于摩尔纹超晶格的构建。其次，控制二维钙钛矿的厚度和侧向尺寸，尤其是在特定扭角下的生长，是一项具有挑战性的工程任务。为了解决这些问题，美国普渡大学（Purdue University）Letian Dou & Libai Huang教授、中国科学技术大学张树辰，上海科技大学Yuan Lu等教授携手开发了一种新的合成方法，成功制备出无配体、超薄、大面积的二维卤化物钙钛矿晶体。这些人工扭曲的结构展现了清晰的方形摩尔纹图案，并在扭角约为10°时显示出局域的激子和电荷。通过高分辨透射电子显微镜和瞬态光致发光显微镜等技术手段，研究团队验证了这些摩尔纹超晶格的形成及其在平带物理方面的潜力。【科学亮点】（1）实验首次展示了利用超薄、无配体卤化物钙钛矿构建摩尔纹超晶格的成功尝试。此前，大面积的二维非范德华材料在控制厚度和扭角方面存在挑战，本研究通过合理的合成方法克服了这些难题，成功制备了具有方形摩尔纹图案的扭曲钙钛矿层。（2）实验通过高分辨透射电子显微镜清晰展示了这些超薄钙钛矿层的方形摩尔纹超晶格，这些结构在扭角约为10°时显现出局域的明亮激子和捕获的电荷。（3）通过扭角依赖的瞬态光致发光显微镜和电学特性表征，研究发现摩尔势阱引起的局域激子导致了显著增强的激子发射。这些结果不仅验证了理论预测的平带增加的振子强度，也展示了扭曲钙钛矿结构作为独特的室温摩尔材料平台的潜力。【科学图文】图1： 通过平衡溶液方法和表征，将RP-相二维2D钙钛矿转化为APbX3相。图2. 在钙钛矿转角层twisted perovskite layers，TPLs中的方形莫尔图案。图3. 在MAPbI3 钙钛矿转角层TPLs中，依赖于转角的激子输运和湮灭。图 4. 在MAPbI3 钙钛矿转角层TPLS中，依赖于扭转角的光致发光photoluminescence，PL发射。【科学结论】本研究揭示了扭曲的二维卤化物钙钛矿超晶格作为新兴的室温摩尔激子材料平台的潜力，通过引入超出传统范德华相互作用的离子层间耦合。这不仅拓展了摩尔材料的选择范围，还为光发射、光-物质相互作用等应用（如激子激光和激子极化子）提供了新的探索可能性。激子的增强振子强度不仅为设计能量和电荷传输功能提供了更多机会，还为太阳能电池和LED等领域的应用开发提供了潜在的技术路径。此外，通过调节阳离子和外部压力来控制层间距离，我们展示了钙钛矿结构的高度可调性，这为优化摩尔激子的定域和性质提供了有力工具。未来，进一步研究晶格松弛效应对摩尔平带稳定性的影响，并推动更完善的理论模型和改进的显微镜技术，将有助于深入理解这一新兴领域的基础物理与应用潜力。原文详情：hang, S., Jin, L., Lu, Y. et al. Moiré superlattices in twisted two-dimensional halide perovskites. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-01921-0

从“买不到”到“买不起”，自2020年底开始的全球范围内的“缺芯荒”，有着愈演愈烈之势，芯片价格飙涨至5倍仍不见停。全球性芯片荒似乎没有经过多少时日，就如多米诺骨牌一样，冲击着全球百余行业，从汽车、钢铁产品、混凝土生产到空调制造，甚至包括肥皂生产，都或多或少受之影响，多位业内专家表示，至少要到2022年全球芯片供应链才能恢复正常化。随着5G通讯、智能汽车及线上化办公的发展，仿佛一夜之间人们对芯片的需求就提升了数个级别。芯片产业的发展，对单晶晶圆及单晶硅材料的需求也一夜暴涨。众所周知，单晶晶圆及单晶硅材料是制造半导体芯片的基本材料，也是集成电路产业的基石。目前最广泛使用的半导体晶圆材料为单晶硅晶圆，此外还有以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料，以及以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代半导体材料。1975年，Intel创始人之一的戈登摩尔提出摩尔定律后，集成电路一直沿着“当价格不变，每18个月晶体管的密度增加一倍、性能提升一倍”的路径发展。单晶硅作为芯片产业中最为关键的基础材料已发展了数十年，在晶体管尺寸接近物理极限、经济成本越来越高的当下，集成电路发展遇到了挑战，产业发展进入“后摩尔时代”，如何在摩尔定律之外进行材料创新，更显得尤为重要。6月9日，世界半导体大会在南京召开，中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发在主题演讲中表示，集成电路的发展有可能会绕开摩尔定律，往异质集成电路上发展。所谓异质集成电路，即是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件（芯片）、硅基低成本高集成器件/芯片（都含光电子器件或芯片），与无源元件或天线，通过异质键合成或外延生长等方式集成而实现。而在这个过程中，单晶化石墨烯无论是作为外延生长衬底材料，还是新型器件材料，都拥有广阔的发展空间。石墨烯是由碳原子组成的六角蜂窝状二维原子晶体材料，具有线性色散的狄拉克锥形能带结构，载流子有效质量为零，迁移率极高，拥有非常优异的物理性能。而石墨烯薄膜材料又有单晶和多晶之分。与传统的多晶石墨烯相比，单晶化石墨烯具有多种优势。多晶石墨烯晶粒畴区小且不均一，晶粒尺寸通常为5-20 µm，但单晶的晶粒最大可达厘米级。单晶石墨烯的载流子迁移率室温下约为 300000 cm2/Vs，远高于多晶石墨烯由于存在晶界限制的1000-3000 cm2/Vs。此外，多晶石墨烯层数调控性差，且存在大量的本征缺陷，这导致了其电学、力学、热学等诸多优良性质的降低。相比之下，单晶石墨烯性能优异，可构筑高性能的电子器件或光电子器件，逐渐成为硅基电子学器件的有力竞争者和补充者。石墨烯材料想要进入芯片、光电等高精尖领域，类比于基于硅晶圆的硅电子器件，基础则是单晶化石墨烯材料的批量制备。图1 北京石墨烯研究院单晶石墨烯晶圆（左）与多晶石墨烯（右）光镜图像对比欧盟石墨烯旗舰计划（Graphene Flagship）提供了一种新颖的单晶石墨烯生长技术，即通过光刻技术在衬底表面打上用于石墨烯单晶晶体生长的“晶种”，随即通过调控生长技术，控制石墨烯晶体在指定位置的晶种上生长，最后形成约100 μm级的单晶石墨烯晶体。这种方法可以自由控制晶体生长位置，便于在制备光电子器件前期妥善排布材料空间，同时降低了各类生长耗材的使用。然而，这种制备方式虽然技术可控，但工艺难度较高，生长效率低，不便进行产业化放大，难以满足市场中日渐增长的产业需求。图2 a-d为欧盟旗舰计划“晶种”技术单晶石墨烯生长及转移过程；e为单晶石墨烯阵列SEM图像；f为单晶石墨烯在铜箔上的光镜图像；g为转移至SiO2/Si后的光镜图像高品质单晶石墨烯是目前全球范围内对石墨烯材料性能和品质最极致的追求。市场数据表明，欧盟石墨烯旗舰计划目前最大单晶石墨烯尺寸在4厘米级，且仍旧处于科研研发状态，欧洲最大CVD石墨烯生产商Graphenea也仅能产业化制备晶畴为20 μm的多晶石墨烯材料，远低于集成电路产业的要求。我国虽然是石墨烯制备的产业大国，无论在企业数量还是石墨烯产能上，都傲居全球榜首，但主要集中在粉体材料或低品质多晶薄膜材料，而高品质石墨烯薄膜的批量制备技术依然是当前石墨烯产业发展的瓶颈。根据CGIA公开数据显示，截至20年底，中国拥有约1.7万家石墨烯相关注册企业，但据统计，真正开展业务的仅3000余家，而粉体制备及相关应用企业占据绝大多数。同时，由于缺少稳定的生长工艺和可靠的制造装备等原因，传统CVD制备方式批量生产的单层石墨烯薄膜材料多为多晶石墨烯，从事高端单晶化CVD石墨烯薄膜的企业更是寥寥无几。毫无疑问，单晶石墨烯生长工艺更加复杂，处理技术更加困难，但单晶石墨烯没有晶界，具有更高的平整度、机械性能、均一性及光电性能，是石墨烯应用于高性能电子及光电器件集成的理想材料。尤其是在异质集成、生物传感器、第三代半导体及其外延材料的生长上，对单晶化石墨烯材料有着更高品质的要求。北京石墨烯研究院（BGI）及刘忠范院士团队深耕石墨烯产业十数年，在单晶化大尺寸石墨烯薄膜生长上突破了产业化的技术壁垒，通过特殊的衬底处理工艺，可实现A3尺寸衬底上高品质石墨烯薄膜的宏量制备，年产能15000片/年，以及10x10 cm2铜基单晶石墨烯薄膜的制备，年产能90000片/年。无论在产品尺寸、晶粒畴区还是质量上，北京石墨烯研究院单晶化石墨烯产品都拥有无可比拟的优势。表1 北京石墨烯研究院单晶石墨烯产品参数尺寸通过短短五个月的市场化试运行，北京石墨烯研究院的单晶石墨烯产品已收获包含军方、中车集团、新加坡国立大学等国内外50余家一流高校科研院所与企业的订单，其中超半成和异质结构、半导体材料、光电器件相关。北京石墨烯研究院的单晶化石墨烯产品，逐渐在异质集成领域崭露头角。基于强大的市场需求及核心基础地位，伴随疫情带给社会生活的巨大改变，全球都在加码发展半导体产业。“未来的变化是产业‘赛道’可能会变，新材料和新架构的颠覆性技术将成为后摩尔时代集成电路产业的主要选择。”赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂在2021世界半导体大会上如是表示。后摩尔时代，异质集成作为绕道摩尔定律创新的途径之一，结合石墨烯等新兴光电新材料，开辟石墨烯颠覆性应用技术，为我国早日实现“中国芯”具有重要意义。

摩尔定律曾指出，半导体市场的经济性完全基于晶体管密度，而很少考虑功率。然而，随着应用的发展，芯片生产商已将重点放在功率、性能和面积（PPA)）改进上，以继续稳步前进。在一次采访中，台积电业务开发资深副总裁、工艺技术负责人Kevin Zhang表示，只要整体进步继续，他就不关心摩尔定律的存亡。面对摩尔定律是否已死的提问，Kevin Zhang表示：“我简单的答案是：我不在乎，只要我们能继续驱动技术微缩，我不在乎摩尔定律是生是死。”事实上，台积电的优势在于它每年都能推出一种新的工艺技术，并提供客户寻求的性能、功率和面积（PPA）改进。大约十年来，苹果一直是台积电的最尝鲜客户，这就是为什么台积电工艺技术的演变与苹果处理器的演变非常吻合。然而，当研究台积电在苹果芯片之外的实力时，人们将注意到AMD的Instinct MI300X和Instinct MI300A芯片具有人工智能（AI）和HPC（高性能计算）功能。这两款产品都广泛使用台积电的2.5D和3D先进封装，或许是展现台积电能力的最佳范例。事实上，台积电及其客户专注于3D微缩技术。“观察人士基于平面微缩狭隘地定义了摩尔定律——现在情况已不再如此，我们实际上继续寻找不同的方法将更多功能和能力集成到更小的外形尺寸中。我们继续实现更高的性能和更高的能效。因此从这个角度来看，我认为摩尔定律或微缩技术将继续下去。”当被问及台积电在渐进式工艺节点改进方面的成功时，Kevin Zhang澄清说，我们的进步远非微不足道。台积电强调，该代工厂从5nm到3nm级工艺节点的过渡导致每代PPA改进幅度超过30%。台积电继续在主要节点之间进行较小但持续的增强，以使客户能够从每一代新技术中获益。

北京卓立汉光仪器有限公司（以下简称卓立汉光）于8月24日-25日在南京举办第四届“逐梦光电”国产光电分析仪器研制与应用研讨会。来自南京工业大学的王琳教授在会议期间接受卓立汉光《视点前沿》栏目的采访，奇思妙想探索二维光电材料制备与应用王琳教授课题组研究方向是二维光电材料与器件，主要分为三个子方向，即材料、物理、信息。*一个材料方向是关于二维光电材料本身的设计和制备，主要面向有化学材料背景的同学们，同学们可以根据自己的奇思妙想，利用一些比较新奇的制备方法去制备具有优异光物理特性和光电器件性能的材料，这些材料主要是以二维钙钛矿为代表的二维卤化物。第二个是物理方向，需要通过二维卤化物或者二维半导体与其他材料通过范德华异质结进行组装，从而研究由界面、电荷或能量传递引起的发光物理上的特性。这个方向适合具有良好物理知识背景的同学去从事。第三个是信息方向，当课题组制备出性能优异的光电材料并深入了解了其光物理特性之后，需要针对光电器件的应用去开发原型器件，包括存储器、晶体管和光电探测器等。目前王琳老师课题组的学生及老师一共有40余人。二维材料与后摩尔时代（Post-Moore Era）英特尔创始戈登摩尔在60多年前提出摩尔定律，描述电子器件在近几十年来的发展趋势。指的是每18-24个月，电子器件的集成密度会翻倍。随着器件的特征尺寸逐渐逼近了材料和器件的物理极限，大家发现这个摩尔定律失效了，由于后摩尔时代就出现了。王琳老师介绍道：“后摩尔时代有两条常规的发展路径。一是 “More Moore”(延续摩尔)，更多的是采用更加激进的方法将器件的特征尺寸更加微缩化，使得集成密度提升到更高水平，主要是从尺寸集成角度来讲，希望材料能有底层的创新。第二是超越摩尔，也就是“More than Moore”。更多的是强调单一的器件功能的丰富化，比如把传感、存储、计算等功能集成在一个单一器件，使得器件功能更加丰富，从而提升集成的密度。这样单位面积上的器件的数量和功能得到很大提升，满足大家对集成器件更高的要求。搭建在显微镜上的圆偏振发光（CPL）王琳老师近年部分研究聚焦在低维材料的圆偏振发光中。课题组近期《NANO LETTERS》上发表了一篇文章（Stimulating and Manipulating Robust Circularly Polarized Photoluminescence in Achiral Hybrid Perovskites），文章通过二维的范德华力把二维非手性钙钛矿和二维手性钙钛矿连接起来，制备得到的材料在室温下的CPL强度有了数量级的提升。王琳老师分享了课题组在圆偏振显微镜的搭建的经验：“圆偏振发光显微系统的搭建需要用到四分之一玻片，我们可以在谱仪的激发或者发射端通过四分之一玻片的加入实现CPL特性的测量。CPL特性有三种测量方法：激发侧起偏、发射侧检偏和二者的结合。CPL也是表征二维材料如二硫化钼、二硒化钼等材料的一种重要方法。CPL*大应用方向是自旋光电子器件，我们以前主要考虑电荷传输及电荷量，但是经研究发现自旋作为载流子另外一个维度的调控，可以进一步丰富器件的功能，出现很多新奇的特性，而圆偏振光在这个方面是很好的表征手段。”与卓立汉光一起成长的科研历程作为卓立汉光的老朋友，王琳老师提到，她们课题组的发展和卓立汉光是密不可分的。她回忆道：“我在2017年认识了卓立汉光的董磊副总经理，当时我们有一个很好的想法，那就是能不能去集成适合研究二维材料微纳光电系统的全国产化设备，包括荧光、拉曼、光吸收、微纳LED测量，包括低温和磁场环境等。我当年刚回国，怀揣对祖国的热情，对国产仪器也有别样的情怀。董总问我，你敢不敢做*一个吃螃蟹的人，我当时也没有什么犹豫，就和董总达成了这样的协议。”通过六年的发展，王琳老师说，她觉得当初的选择是对的。她在当初选择了国产品牌并与它一起成长，虽然并不是每一台国产仪器都是完美的，但是她也见证国产仪器从不完美或是比较稚嫩的状态走向一个逐渐完美强大的发展过程。“这个过程和我自身的科研经历相似，我也是从一个懵懵懂懂的科研工作者，慢慢看清楚自己想做什么。有些虽然没有做到，但是已经确定了一个非常坚定的目标，我也非常感谢和卓立汉光一起成长的过程。‘’结束语在采访中，王琳老师深入浅出为我们科普了后摩尔时代，也让我们看到了二维光电材料与器件的发展潜力。*后当王琳老师娓娓道来她与卓立汉光一起成长的故事的时候，我们也十分感动并非常荣幸能够参与到这个与科研工作者一起成长的历程中。非常感谢王琳老师对卓立汉光的信任，也希望能与王老师一起见证二维光电器件在后摩尔时代中的巨大魅力。王琳教授简介王琳，南京工业大学教授、博士生导师、国家海外高层次青年人才引进计划入选者。长期从事低维异质集成材料与器件的研究工作。目前已发表学术论文90余篇，以（共同）通讯作者身份在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、ACS Nano、Light Sci. Appl.、Nano Today等发表论文40余篇。曾荣获国际健康、科学与工程组织*佳研究员奖、国际先进材料学会奖章、欧洲材料学会青年科学家奖、江苏特聘教授、江苏省“六大人才高峰”高层次人才A类等荣誉。当选国际先进材料协会会员、欧洲先进材料大会科学顾问委员、柔性电子材料与器件工信部重点实验室学术委员会委员、InfoMat、中国激光杂志社、Frontier of Physics青年编委等。

近日, 中南大学物理与电子学院教授刘艳平、何军与美国加州州立大学北岭分校Gang Lu、澳大利亚悉尼大学刘宗文以及湖南大学潘安练、段曦东教授等国内外学者合作，在《先进材料》（Advanced Materials)上发表题为“TMDCs莫尔超晶格层间耦合效应的量子调制”的研究论文。中南大学物理与电子学院为该项研究成果的第一完成单位，博士后郑海红博士为论文第一作者，刘艳平教授为论文的通讯作者。在范德瓦尔斯材料中，层间扭曲或晶格失配可以形成莫尔超晶格(Moiré superlattices)，其周期随着扭曲角的变化而连续变化。莫尔超晶格可以产生空间周期性的莫尔势，改变材料的电子和能带结构，从而产生强相关联的量子现象，为研究多体系统的量子模拟提供了可能，促进了量子光学器件的发展。二维莫尔超晶格为探索新的强相关联的物理现象提供了一个强大的平台，这些现象都取决于界面层间耦合相关的莫尔势。目前，莫尔超晶格主要通过机械剥离技术和人工堆叠方法制备。然而，人工转移方法不可避免地造成由不纯界面引发的层间耦合在空间上的不均匀性，阻碍了对周期性莫尔超晶格物理性质及其应用的深入理解。因此，直接生长具有均匀的层间耦合和最小晶格重构的莫尔超晶格仍然是一个挑战，对莫尔超晶格的应用构成严重限制。针对这一难题，该研究创新性通过Sn原子辅助生长克服堆积自由能，并使用CVD生长技术直接制备了不同扭角的WSe2莫尔超晶格。利用低频拉曼散射光谱验证了其均匀性，证明了强的界面耦合。扭曲角为1.5°的CVD生长的莫尔结构的莫尔势比人工堆叠的更深(增加了155%)，表明界面耦合可以调节莫尔势的深度。第一性原理模拟揭示了莫尔超晶格中的平带现象，为莫尔激子的产生提供了理论基础。本研究成果提出了一种合成二维莫尔超晶格的新方法，并为设计和优化其莫尔性能提供了策略，这种新策略将有望用于量子计算、量子通讯、新型超导体等领域。研究者通过Sn原子辅助下克服堆积自由能，采用CVD生长技术制备了具有不同扭曲角的WSe2莫尔超晶格。受访者 供图据悉，“低维物理与量子器件”是中南大学物理与电子学院特色研究方向和“十四五”规划重点发展支持方向之一。此项研究得到了国家自然科学基金面上项目、湖南省自然科学基金杰出青年项目、湖南省重点研发项目、湖南省芙蓉学者特聘教授基金、中南大学创新驱动青年团队项目、中南大学高性能复杂制造国家重点实验室自主研究课题、澳大利亚ARC Discovery、博士后面上项目等多个项目的支持，并获得中南大学高性能计算公共平台在材料结构计算等方面提供的有力支持。

关于发布后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2023年度项目指南的通告国科金发计〔2023〕8号国家自然科学基金委员会现发布后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2023年度项目指南，请申请人及依托单位按项目指南中所述的要求和注意事项申请。国家自然科学基金委员会2023年2月10日后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2023年度项目指南本重大研究计划面向芯片自主发展的国家重大战略需求，以芯片的基础问题为核心，旨在发展后摩尔时代新器件和计算架构，突破芯片算力瓶颈，促进我国芯片研究水平的提升，支撑我国在芯片领域的科技创新。一、科学目标本重大研究计划面向未来芯片算力问题，聚焦芯片领域发展前沿，拟通过信息、数理、材料、工程、生命等多学科的交叉融合，在超低能耗信息处理新机理、载流子近似弹道输运新机理、具有高迁移率与高态密度的新材料、高密度集成新方法以及非冯计算新架构等方面取得突破，研制出1fJ以下开关能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS载流子输运速度极限的高性能器件，实现算力提升2个数量级以上的非冯架构芯片，发展变革型基础器件、集成方法和计算架构，培养一支有国际影响力的研究队伍，提升我国在芯片领域的自主创新能力和国际地位。二、核心科学问题针对后摩尔时代芯片技术的算力瓶颈，围绕以下三个核心科学问题展开研究：（一）CMOS器件能耗边界及突破机理。需要重点解决以下关键问题：探寻CMOS器件进行单次信息处理的能耗边界，研究突破该边界的新机理，实现超低能耗下数据的计算、存储和传输。（二）突破硅基速度极限的器件机制。需要重点解决以下关键问题：在探索同时具备载流子长自由程和高态密度的新材料体系基础上，研究近似弹道输运的器件机理，实现突破硅基载流子速度极限的高性能器件。（三）超越经典冯?诺依曼架构能效的机制。需要重点解决以下关键问题：探寻计算与存储融合的机制与方法，并结合新型信息编码范式，实现新型计算架构，突破冯?诺依曼架构的能效瓶颈。三、2023年度资助的研究方向（一）培育项目。围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，2023年度拟资助探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，研究方向如下：1.超低功耗器件的理论、材料与集成技术。针对1fJ以下的开关能耗目标，研究超越CMOS的新原理逻辑、存储、感知器件及其核心材料与集成技术；研究极端物理条件下的极低功耗信息处理与存储机制及模型。2.高速高性能器件的理论、材料与集成技术。探究弹道输运机制，寻求超越传统硅基沟道自由程和态密度的半导体材料，研究并实现高弹道输运系数的新型场效应器件；探索有限能耗下的信息高速处理、存取与传输新机制及其器件技术。3.高能效计算与存储架构。探寻突破冯?诺伊曼能效瓶颈的新型计算架构和存储架构，研究面向存内计算新架构的设计方法学。（二）重点支持项目。围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2023年拟资助前期研究成果积累较好、处于当前研究热点前沿、对总体科学目标有较大贡献的申请项目，研究方向如下：1.原子级沟道P型晶体管。研制高性能低功耗原子级沟道P型晶体管，沟道厚度小于1.5nm，迁移率大于100cm2/V?s，Vds = 1V时开态电流大于600μA/μm、关态电流小于100pA/μm。2.硅基新型神经突触器件。研制硅基新型神经突触器件，探索器件在电和近红外光刺激下多电导态产生的光电协同机理，阐明影响器件及其阵列波动性、重复性的物理机制和突触行为机理，并建立相关模型。实现阵列规模不小于4kbit，单次操作能耗低于1fJ、操作速度达到纳秒量级、权重精度达到3bit以上，并实现基于神经突触阵列的神经形态视觉。3.多元编码融合的张量处理架构。研究随机数、定点数、浮点数等两种或多种新型编码共融的编码机制，以及数字域、时间域、频率域多域融合的计算范式，数据精度可配置、数模计算异步协同的新型架构，探索编码可重构、硬件可复用的电路设计技术，研制高精度的张量处理器芯片，8bit等效精度下的计算密度大于5TOPS/mm2、能效大于50TOPS/W。4.异构融合的高能效存内搜索架构。研究非易失关联存储器及其集成技术、异构融合存内搜索架构以及混合精度能效提升技术，单比特搜索能耗低于1fJ，在多模态信息检索任务验证中实现与软件相当的搜索准确率，8bit等效精度下的能效大于50TOPS/W。四、项目遴选的基本原则（一）紧密围绕核心科学问题，鼓励有价值的前沿探索和创新研究。（二）优先资助能解决芯片中的实际难题、具有应用前景的研究项目。（三）鼓励多学科交叉研究。（四）重点资助具有良好研究基础和前期积累、对总体科学目标有直接贡献的研究项目。五、2023年度资助计划2023年度拟资助培育项目8项，资助直接费用约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2024年1月1日—2026年12月31日”；拟资助重点支持项目4项，资助直接费用约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2024年1月1日—2027年12月31日”。六、申请要求及注意事项（一）申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1.具有承担基础研究课题的经历；2.具有高级专业技术职务（职称）。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。（二）限项申请规定。执行《2023年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。（三）申请注意事项。申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2023年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2023年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。1.本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交时间为2023年3月15日－3月20日16时。（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统（以下简称信息系统）中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“后摩尔时代新器件基础研究”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当首先明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划总体科学目标的贡献。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。2.依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2023年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。3.其他注意事项。（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。4.本重大研究计划咨询方式：国家自然科学基金委员会信息科学部四处联系电话：010-62327351

近日，蒋尚义在回归中芯国际之后首次公开亮相，出席了第二届中国芯创年会，并发表演讲。据科创板日报报道，蒋尚义此次演讲提出了多个观点，如摩尔定律的进展已接近物理极限；后摩尔时代的发展趋势是研发先进封装和电路板技术，即集成芯片；半导体主要芯片已不再掌握在少数厂商；以及中芯国际先进工艺和先进封装都会发展、半导体产业需建立完整的生态环境才能在全球市场竞争中取胜等。蒋尚义指出，先进工艺研发是基石，因应摩尔定律的发展规律，先进工艺长期持续发展是毋庸置疑的。在此摩尔定律趋缓与后摩尔时代逼近的关键时刻，提前布局，先进工艺和先进封装双线并行的发展趋势显得尤为必要。而研发先进封装和电路板技术，目标是使芯片之间连接的紧密度和整体系统性能类似于单一芯片。蒋尚义表示，从系统层面看，重新规划各单元，包括特别情况下把目前极大型芯片折成多个单元，依据个别系统，针对各单元的特殊需求，选择合适的单元，分别制成小芯片，再经由先进封装和电路板技术重新整合，称之为集成芯片，这将是后摩尔时代的发展趋势。蒋尚义指出，要重新定义芯片与芯片间沟通的规格，必须先把整体生态环境和产业链建立起来，整合从设备原料到系统产品产业链，同时，还需要EDA Tools，Standard Cells，IP’s，Testing等配合。这些环节缺一不可，更重要的是，需要彼此之间的配合，保证一致性和完整性，以达到系统性能的最佳化，建立完整的生态环境，才能在全球市场竞争中取胜。2020年12月中旬，中芯国际发布公告，宣布蒋尚义博士获委任为中芯国际董事会副董事长、第二类执行董事及战略委员会成员。据了解，蒋尚义曾于2016年加入中芯国际并开始出任第三类独立非执行董事。不过2019年，中芯国际公告披露称，任期届满三年的蒋尚义因个人原因不再连任独立非执行董事。对于蒋尚义此次回归后，中芯国际未来发展方向成为了业界关注的焦点，对此，蒋尚义表示先进工艺一定会走下去，先进封装是为后摩尔时代布局的，中芯国际先进工艺和先进封装都会发展。此外，蒋尚义还指出，半导体应用市场从主要芯片掌握在少数供应商转变为主要芯片不再掌握在少数厂商。芯片供应链重整，不同的应用需要不同的芯片，芯片的需求成多元化。

【科学背景】莫尔材料是通过旋转或晶格错位设计的高度可调的强关联二维材料，因其在拓扑和电子关联效应方面的独特特性成为了研究热点。然而，其存在的主要挑战在于理解和控制这些材料中出现的复杂电子相行为。莫尔材料中的平坦能带结构极大地增强了库仑相互作用，导致一系列集体电子相的产生，包括相关绝缘体、非常规超导体和拓扑相。这些相的微观机制复杂多样，且往往对环境参数（如温度、外磁场和电场）非常敏感，使得实验研究和理论建模都面临巨大挑战。有鉴于此，美国普林斯顿大学Kevin P. Nuckolls & Ali Yazdani教授两人在“Nature Reviews Materials”期刊上发表了题为“A microscopic perspective on moiré materials”的研究论文。科学家们提出了多种局部探测技术以深入研究莫尔材料中的电子相行为。例如，局部光谱学、热力学和电磁探测技术被广泛应用于探测这些材料中的电子态和相变。具体而言，扫描隧道显微镜（STM）和扫描透射电镜（STEM）等局部探测工具能够直接观察到莫尔材料中的局部电子态和结构变化。这些技术帮助科学家揭示了莫尔材料中相关绝缘体、广义Wigner晶体、非常规超导体、莫尔铁电体和拓扑轨道铁磁体等多种电子相的形成机制。通过这些研究，科学家们不仅识别了莫尔材料中的基本物理机制，还发现了一些通过传统全局探测手段无法观察到的脆弱量子相。此外，新开发的局部电荷传感和量子干涉探针技术进一步揭示了莫尔材料中的新物理可观测量。【科学亮点】1. 实验首次通过旋转或晶格失配设计出莫尔材料，产生了高度可调的二维材料平台。&bull 莫尔材料通过相同二维原子晶体的旋转错位或不同二维原子晶体的晶格失配设计而成。&bull 这些材料形成了长波长的干涉图案，导致平坦的电子能带，非常有利于相关的集体物质相的形成。2. 实验揭示了莫尔材料中的电子关联效应和拓扑保护特性。&bull 莫尔材料中，电子之间的库仑相互作用主导系统的动力学，使得相关相得以形成。&bull 这些材料的低能带结构由与六方原子晶格相关的狄拉克物理描述，具有内在的自旋-轨道耦合，有利于拓扑特性。3. 实验通过局部光谱学、热力学和电磁探测技术，发现了多种奇异的电子相态。&bull 这些技术揭示了相关绝缘体、广义Wigner晶体、非常规超导体、莫尔铁电体和拓扑轨道铁磁体等奇异相的基本机制。&bull 局部探针技术，如局部电荷传感和量子干涉探针，揭示了新的物理可观测量，发现了脆弱的量子相态。4. 实验展示了旋转错位和晶格失配设计的多样性及其产生的丰富物理现象。&bull 旋转错位设计涵盖了多种莫尔同质双层和多层结构，包括扭曲单层、双层、三层、四层和五层石墨烯，以及扭曲的过渡金属二硫化物（如WSe2、WS2、WTe2和MoTe2）。&bull 晶格失配设计涵盖了对准的异质双层TMDs（如WSe2/WS2和MoTe2/WSe2）和对准的石墨烯/六方氮化硼（hBN）异质结构。【科学图文】图1：莫尔材料的相图。图2. 在双层魔角石墨烯中，电子跃迁的平坦电子带和级联。图3. 在莫尔石墨烯中的相关绝缘体。图 4：在莫尔过渡金属二硫属元素化物中，相关绝缘体的成像。图5：在莫尔石墨烯中，相关驱动拓扑相的局部传感。图6: 成像轨道铁磁性和莫尔铁电性。图7: 在莫尔石墨烯中，非常规超导电性的光谱探针。【科学结论】本文展示了莫尔材料作为一种新兴材料类别在量子材料领域中的引人注目的研究前景。通过对莫尔材料的局部探测和研究，揭示了其复杂的电子相态和奇异性质，为我们理解强关联量子系统提供了独特的视角。特别是，莫尔材料展现了拓扑和关联效应的独特结合，产生了许多未曾在自然界其他材料中观察到的新奇电子相。本文呼吁进一步发展新的局部探针技术，以解决现有技术的局限性，促进对莫尔材料的更深入理解。同时，强调了继续在莫尔材料中寻找和理解未实现的奇异量子相的重要性，特别是对零磁场下稳定的分数Chern绝缘体（FCIs）的研究。这将推动我们对莫尔材料及其潜在应用的全面认识，为未来量子材料研究和技术应用开辟新的可能性。原文详情：Nuckolls, K.P., Yazdani, A. A microscopic perspective on moiré materials. Nat Rev Mater (2024). https://doi.org/10.1038/s41578-024-00682-1

当两套空间频率相近的周期性条纹或点阵相互干涉，就可能形成莫尔条纹(moiré fringe)。莫尔条纹常被应用于光学、机械学等学科进行图像处理、滤波等。在常用的材料学表征方法，如原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)中，莫尔条纹亦被应用于材料的位错识别、晶格应变分析等。　　产生莫尔条纹的周期性结构可以是样品中的两套周期性晶格，也可以是扫描电子束遵循的周期性点阵与晶体的晶格。莫尔条纹概念应用于扫描透射电镜(STEM)，可以通过控制扫描电子束的空间频率(即扫描点阵)与被分析的晶格点阵发生干涉，利用这种可控差拍干涉分析材料微结构的方法叫做扫描透射莫尔条纹方法(STEM-moiré fringe，简写为STEM-MF)。该方法由苏东和朱溢眉于2010年最先提出，并得到电子显微学领域的关注与发展。该方法通过获取实空间的干涉图样研究材料微结构，有如下优点：1)具有较大的视野范围 2) 对晶格变化的敏感性高 3) 可显著降低电子束辐照剂量 4) 具有高度可调的扫描策略以适应不同的晶格点阵。　　最近，北京工业大学柯小行副教授课题组与中科院物理所苏东研究员课题组合作撰写综述文章，全面介绍了STEM-MF方法的相关理论，并进一步结合几何相位分析(GPA)、环形明场成像(ABF-STEM)、能量色散 X 射线光谱(EDX)和电子能量损失光谱(EELS)，深入讨论了该方法的发展。继而通过STEM-MF在应变分析、缺陷研究、二维材料结构分析和电子束敏感材料结构表征上的应用，总结分析了STEM-MF在解决材料表征问题中的优势。最后，文章对STEM-MF的发展趋势进行展望，为STEM-MF应用于材料结构表征提供了崭新的思路。　　　　文章提出STEM-MF方法的主要应用包括：　　(1)材料应变分析：莫尔条纹对两套晶格周期及相对旋转角度高度敏感，因此可以利用STEM-MF进行应变分析。该方法已被用于半导体、金属等材料的定量化应变分析，兼具高精度(可达0.05-0.02%)和大视野范围的优点。　　(2)材料缺陷研究：利用缺陷产生的应变可实现STEM-MF的缺陷识别，克服了常规 STEM 成像中高分辨条件下视野有限的缺点，能够在较低的放大倍数下快速定位缺陷，并在氧化物异质结、热电材料中得到了应用。　　(3) 二维材料的结构表征：STEM-MF方法在快速定位晶界、界面缺陷和晶格扭曲等方面具有独特优势，因此在石墨烯和过渡族金属二硫化物等二维材料的微结构分析中有巨大的应用潜力，已被用于分析二维材料同质结、异质结等结构。　　(4)电子束辐照敏感材料的低剂量表征：由于STEM-MF的扫描特点，能够在较大的扫描范围内调节步长，从而可减少高达99%的电子束辐照剂量。因此，该方法在研究电子束辐照敏感的材料方面有诱人的应用前景，目前已被初步应用于有机晶体和部分无机材料的结构表征。鉴于软物质结构表征的重要性，作者期望该方法能够在有机材料、生物材料、Mxenes 和MOF等更多的电子束辐照敏感材料的表征中发挥其应有的潜力。　　文章最后讨论了STEM-MF的挑战和机遇，并就样品漂移等STEM不稳定因素的影响、机器学习方法的融入、扫描点阵的设计策略等方面提供了方案和建议。　　论文信息：　　Moiré Fringe Method via Scanning Transmission Electron Microscopy　　Xiaoxing Ke*, Manchen Zhang, Kangning Zhao, Dong Su*　　Small Methods　　DOI: 10.1002/smtd.202101040

国家自然科学基金委员会现发布后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2022年度项目指南，请申请人及依托单位按项目指南中所述的要求和注意事项申请。 国家自然科学基金委员会 2022年2月17日 后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2022年度项目指南　　“后摩尔时代新器件基础研究”重大研究计划面向芯片自主发展的国家重大战略需求，以芯片的基础问题为核心，旨在发展后摩尔时代新器件和计算架构，突破芯片算力瓶颈，促进我国芯片研究水平的提升，支撑我国在芯片领域的发展与创新。　　一、科学目标本重大研究计划面向未来芯片算力问题，聚焦芯片领域发展前沿，拟通过信息、数理、工程材料、生命等多学科的交叉融合，在超低能耗信息处理新机理、载流子近似弹道输运新机理、具有高迁移率与高态密度的新材料、高密度集成新方法以及非冯计算新架构等方面取得突破，研制出1fJ以下开关能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS载流子输运速度极限的高性能器件，实现算力提升2个数量级以上的非冯∙诺伊曼架构芯片，发展变革型基础器件、集成方法和计算架构，培养一支有国际影响力的研究队伍，提升我国在芯片领域的自主创新能力和国际地位。　　二、核心科学问题　　本计划针对后摩尔时代芯片技术的算力瓶颈，围绕以下三个核心科学问题展开研究：　　（一）CMOS器件能耗边界及突破机理。需要重点解决以下关键问题：探寻CMOS器件进行单次信息处理的能耗边界，研究突破该边界的新机理，实现超低能耗下数据的计算、存储和传输。　　（二）突破硅基速度极限的器件机制。需要重点解决以下关键问题：在探索同时具备载流子长自由程和高态密度的新材料体系基础上，研究近似弹道输运的器件机理，实现突破硅基载流子速度极限的高性能器件。　　（三）超越经典冯∙诺依曼架构能效的机制。需要重点解决以下关键问题：探寻计算与存储融合的机制与方法，并结合新型信息编码范式，实现新型计算架构，突破冯∙诺依曼架构的能效瓶颈。　　三、2022年度资助的研究方向　　（一）培育项目。　　围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，2022年度拟资助探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，研究方向如下：　　1.新原理超低功耗器件。　　针对1fJ以下的开关能耗目标，研究超越CMOS的新原理逻辑、存储、感知器件及其材料、集成技术；研究高传输效率、低能量耗散的芯片级互连技术；研究极端物理条件下的极低功耗信息处理与存储机制及模型。　　2.具有长自由程与高态密度的半导体新材料和器件。 探究弹道输运机制，寻求超越传统硅基沟道自由程和高态密度的半导体材料，研究并实现高弹道输运系数的新型场效应器件。　　3.新型计算与存储架构。　　探寻突破冯∙诺伊曼能效瓶颈的新型计算架构和存储架构，研究面向存内计算新架构的设计方法学。　　（二）重点支持项目。　　围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2022年拟资助研究基础较好、对总体目标有较大贡献的申请项目，研究方向如下：　　1.低功耗新材料DRAM器件技术。　　研制出CMOS后道集成工艺兼容的高速低功耗无电容DRAM单元，读写时间小于10ns，动态保持时间1小时以上，实现多bit存储。　　2.基于新材料的近似弹道输运器件。　　研究超越单晶硅沟道平均自由程，同时具备高态密度的新沟道材料，实现与CMOS工艺兼容且逼近弹道输运极限的新沟道材料互补场效应晶体管。室温下，栅极过驱动电压和漏极电压小于0.75 V时，弹道输运系数大于0.5，注入速度大于5×106cm/s，驱动电流超过500μA/μm。　　3.可重构的混合编码计算架构及电路复用技术。　　研究包含随机数、时间域、频率域、模拟域等两种或多种新型编码机制、数据精度可配置的混合编码计算架构，以及编码可重构、硬件可复用的电路设计技术，研制基于CMOS或新型非易失器件的混合编码芯片，实现与数字电路相当的计算准确率，完整芯片的能效在低精度和高精度计算任务中分别达到50TOPS/W和5TOPS/W。　　4.单片三维集成的存算一体架构及关键技术。　　研究近存计算与存内计算融合的单片三维集成架构，高带宽的存储与计算层间数据流，以及硅基关键电路设计技术，实现堆叠3层以上、包含硅基CMOS和多种后段逻辑、存储器件的存算一体芯片，存储阵列规模不小于100Kb，完成复杂计算时的全系统能效大于10TOPS/W。　　四、项目遴选的基本原则　　围绕核心科学问题，本重大研究计划侧重：　　（一）紧密围绕核心科学问题，鼓励有价值的前沿探索和创新研究。　　（二）优先资助能解决芯片中的实际难题、具有应用前景的研究项目。　　（三）鼓励多学科交叉研究。　　（四）资助具有良好研究基础和前期积累、对总体目标有直接贡献的研究项目。　　五、2022年度资助计划　　2022年度拟资助培育项目8项左右，资助直接费用约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2023年1月1日－2025年12月31日”；拟资助重点支持项目4项左右，资助直接费用约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”。　　六、申请要求及注意事项　　（一）申请条件。　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：　　1.具有承担基础研究课题的经历；　　2.具有高级专业技术职务（职称）。　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。　　（二）限项申请规定。　　执行《2022年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。　　（三）申请注意事项。　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2022年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2022年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。　　1.本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2022年3月18日－3月20日16时。　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统(以下简称信息系统)中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“后摩尔时代新器件基础研究”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。　　（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当首先明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。　　2.依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2022年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。　　3.其他注意事项。　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。　　（四）咨询方式。　　国家自然科学基金委员会信息科学部四处　　联系电话：010-62327351

p 　　科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度(& lt 1纳米)的晶体管材料。 /p p 　　芯科技消息，半导体技术蓬勃发展，但面对集成电路微缩化的3纳米制程极限，科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度(& lt 1纳米)的晶体管材料。 /p p 　　成功大学、台湾“科技部”、同步辐射研究中心合作研发出仅有单原子层厚度(0.7纳米)且具优异的逻辑开关特性的二硒化钨(WSe sub 2 /sub )二极管，并在《自然通讯 Nature Communications》杂志上发表研究成果。 /p p style=" text-align: center " img width=" 447" height=" 500" title=" 1.jpg" style=" width: 447px height: 500px " alt=" 1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/23354494-092f-4f45-a23e-f3f6ab8d514a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　根据研究团对介绍，二维单原子层二极管的诞生，更轻薄，效率更高，除了可超越摩尔定律进行后硅时代电子元件的开发，以追求元件成本/耗能/速度最佳化的产业价值外，还可满足未来人工智能芯片与机器学习所需大量计算效能的需求。 /p p 　　二维材料具有许多独特的物理与化学性质，科学家相信这些性质能为计算机和通信等多方领域带来革命性冲击。成大与同步辐射研究中心团队说明，其中与石墨烯(Graphene)同属二维材料的二硒化钨(WSe2)，是一种过渡金属二硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides, 简称TMDs)，能在单化合原子层的厚度(约0.7纳米)内展现绝佳的半导体传输特性，比以往传统硅半导体材料，除了厚度上已超越3纳米的制程极限外，可完全满足次世代集成电路所需更薄、更小、更快的需求。 /p p 　　研究团队利用同时兼具高亮度/高能量解析/高显微力的台湾“三高”同步辐射光源，成功观察到可以利用搭载二维材料的铁酸铋(BiFeO3)铁电氧化物基板，能有效地在纳米尺度下改变单原子层二硒化钨半导体不同区域电性。 /p p 　　指导该计划的成大教授吴忠霖表示，相较以往只能利用元素参杂或加电压电极等改变电性方式，最新发表的研究无需金属电极的加入，是极重大的突破。 /p p 　　该研究团队也解释，这项研究利用单层二硒化钨半导体与铁酸铋氧化物所组成的二维复合材料，展示调控二维材料电性无需金属电极的加入，就能打开和关闭电流以产生1和0的逻辑信号，这样能大幅降低电路制程与设计的复杂度，以避免短路、漏电、或互相干扰的情况产生。 /p p 　　由于二维材料极薄，能如同现今先进的晶圆3D堆栈技术一样，透过堆栈不同类型的二维材料展现不同的功能性。研究团对认为，未来若能将此微缩到极限的单原子层二极管组合成各种集成电路，由于负责运算的传输电子被限定在单原子层内，因此能大幅地降低干扰并能增加运算速度。 /p p 　　研究团对期望，若这项技术持续精进，预期可超过现今计算机的千倍、万倍，而且所需的能量极少，大量运算时也不会耗费太多能量达到节能的效果，其各项优点将对现今数字科技发展带来重大影响，团队也举例，或许未来手机充电一次就能连续使用1个月，以现阶段最火的自动驾驶汽车来说，如果所有的感测、运算速度都比现在快上千、万倍，视频中的未来汽车可能再也不是梦想。 /p p & nbsp /p

背景介绍 载流子之间的相互作用是凝聚态物理学的热门研究和重点关注对象。调控这种相互作用的能力将有望调控复杂的电子相图。近年来，二维莫尔超晶格已经成为量子领域非常具体潜力的一个研发平台。莫尔系统通过调整层扭转角、电场、莫尔载流子浓度和层间耦合，可以实现其物理参数的高度可调。进展概述 近期，Xiaodong XU（美国华盛顿大学）的研究小组报道了光激发可以高度调整莫尔捕获载流子之间的自旋-自旋相互作用，从而产生WS2/WSe2莫尔超晶格中的铁磁有序。该研究中，作者使用了德国attocube公司提供的ANPxyz101系列兼容低温强磁场纳米精度位移台，以确保在低温强磁场环境中精确控制样品位置。文章以《Light-inducedferromagnetism in moirsuperlattices》为题，发表于Nature期刊。 图1显示了丰富的填充因子依赖的磁光响应，在填充因子为&minus 1时，RMCD显示出超顺磁样响应。当空穴掺杂明显减少（见图1e）时，一个磁滞回线开始出现, 这是铁磁性的标志。在&minus 1/3的填充因子（即每3个莫尔晶胞中有一个空穴）附近，随着激子共振激发功率的增加，在磁圆二色性信号中出现了一个明显的磁滞回线。图1. WS2/WSe2异质结中的磁圆二色性随填充因子变化。a) 器件示意图 b) PFM图像，标尺：20 nm c) 反射谱随偏置电压变化 d-e) 磁圆二色（RMCD）随填充因子变化 图2a显示了在1.6K温度与填充因子为-1/3时RMCD信号与激光功率的关系。当功率小于16 nW时，RMCD信号与磁场之间的关系消失，表现为一条无特征的直线。当功率增加到临界阈值以上时，出现一个滞回线。图2b中零磁场下RMCD信号的强度随激光功率的增加而增大，最终达到饱和。在低填充因子下，由于空穴距离更大固有磁相互作用明显较弱。因此，在分数填充因子为&minus 1/3处出现的功率依赖的RMCD响应表明，通过光学诱导的长程自旋-自旋相互作用，出现了铁磁序。磁滞回线宽度对光激发功率的依赖关系可以忽略不计，这意味着在温度远低于居里温度时，磁滞回线宽度主要由磁各向异性决定。如图2c-d所示，随着温度的升高磁滞回线宽度减小，有效的居里温度被确定为8K左右。图2. 在填充因子为-1/3的时候对光致铁磁性的观察。a-b）1.6K温度，不同激光功率下RMCD信号随磁场变化。c-d）磁滞回线宽度与温度的关系，激光功率103 nW 课题组进一步在填充因子为&minus 1/7下进行了温度与激光功率依赖性的RMCD测量（图3）。图3a显示了在不同的激光功率下的测量结果。作者定义了一个临界温度Tc，超过这个温度，RMCD的磁性响应（心跳线形状）就会消失。以253 nW光激发为例，心跳线形状保持强至约40K。为了进一步突出这一效应，图3b中绘制了提取的RMCD信号振幅与激发功率和温度的变化关系。这些数据表明，一旦光激发功率足够大，可以引入磁序，Tc可以从20K左右的调谐到45K。观察到的现象指出了一种机制，其中光激发激子促成了莫尔捕获空穴之间的交换耦合。这种激子促成的相互作用可能比莫尔捕获空穴之间的直接耦合范围更长程，因此即使在稀空穴体系中也会出现磁序。这一发现为莫尔量子物质的丰富的多体哈密顿量增加了一个动态调谐方案。图3. 利用光激发功率和填充因子调节磁态。a-d) RMCD信号强度与磁场、温度、填充因子的关系图 图a-b中填充因子为-1/7 值得指出的是，整个实验都是在低温及强磁场中进行的。这其中关键的设备就是德国attocube公司提供的ANPxyz101系列兼容低温强磁场纳米精度位移台，该位移台能够在极低温环境下提供纳米级的精确位移，成为整个变温及磁场调控过程中精确控制样品位置的关键设备。 attocube公司生产的位移器设计紧凑，体积小巧，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器，并以稳定而优异的性能，原子级定位精度，纳米位移步长和厘米级位移范围受到科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和极端环境中，包括超高真空环境(5E-11mbar)、极低温环境（10 mK）和强磁场中（31 T）。图4 attocube低温强磁场位移器，扫描器attocube低温位移台技术特点如下：参考文献：[1]. Xiaodong XU, et al. Light-induced ferromagnetism in moiré superlattices. Nature 604, 468–473 (2022)

◆第一作者：南鹏飞通讯作者：葛炳辉教授通讯单位：安徽大学论文DOI：10.1016/j.micron.2022.103230近日，安徽大学电镜中心南鹏飞同学关于利用扫描摩尔条纹测定样品厚度的工作被Micron杂志接收。样品厚度是透射电镜(TEM)成像中的重要参数，主要用于图像衬度的解释以及性能和微观结构之间的关系的研究。当前，透射电镜中常用的样品测厚方法主要包括电子能量损失谱(EELS)，会聚束电子衍射(CBED)和位置平均会聚束电子衍射 (PACBED)等技术。其中EELS是一种原位测厚技术，主要通过log-ratios方法或K-K求和法则来计算样品的相对厚度或绝对厚度。在准确测得非弹性平均自由程的情况下，EELS测厚的准确度可达± 10%。CBED测厚则主要借助模拟来实现，测厚准确度可达 ± 5%。PACBED是扫描透射模式(STEM)下的一种测厚方法，通过对多个位置的CBED花样取平均，最终获得的PACBED花样中只包含厚度、倾转和极化的影响，精确度优于± 10%。然而，实际使用时，EELS测厚需要昂贵的Gatan成像过滤系统(Gif)，而CBED和PACBED测厚则需要复杂且耗时的模拟工作。本工作介绍了一种STEM模式下快速测定样品厚度的方法，主要通过调节focus借助系列离焦的扫描莫尔条纹(SMF)成像来判断。通过将样品倾转至正带轴或强的双束衍射条件，并且适当调整放大倍数和电子束扫描方向就可以在中等放大倍数范围观察到SMF像。通过SMF的形成条件可知，只有电子探针和样品发生相互作用时才能观察到SMF。再通过改变离焦量，就可以控制电子探针相对于样品的位置，从而实现SMF的出现和消失。因此，实际在改变离焦值时电子探针的位置变化 ∆f 就反映了样品厚度。不过，要更准确的获得样品厚度 T 还需要考虑电子探针在深度方向的尺寸 δz 以及样品表面总的非晶层厚度 A, 即 T=∆f-δz+A ，其中δz=1.77λ/α^2，α 为会聚半角，λ 为电子波长。进一步地，本工作还结合EELS测厚方法验证了SMF测厚方法的正确性。该工作强调了系列离焦SMF在快速测定样品厚度方面的应用，能够有效避免STEM模式下的电子束损伤和积碳问题，尤其适用于不耐电子束辐照的样品。赞助国家自然科学基金项目 (Nos. 11874394) 安徽省高校协同创新计划项目 (No. GXXT-2020-003)。论文链接https://doi.org/10.1016/j.micron.2022.103230

光子晶体又称光子禁带材料。从结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，其物理思想可类比半导体晶体。通过设计，这类晶体中光场的分布和传播可以被调控，从而达到控制光子运动的目的，并使得某一频率范围的光子不能在其中传播，形成光子带隙。 光子晶体中介质折射率的周期性结构不仅能在光子色散能带中诱发形成完整的光子带隙，而且在特定条件下还可以产生一维（1D）手性边界态或具有Dirac（或Weyl）准粒子行为的奇异光子色散能带。原则上，光子晶体的概念也适用于控制“纳米光”的传播。该“纳米光”指的是限域在导电介质表面的光子和电子的一种耦合电磁振荡行为，即表面等离子体激元（SPPs）。该SPP的波长，λp，相比入射光λ0来说多可减少三个数量。如果要想构筑纳米光子晶体，我们需要在λp尺度上实现周期性介电结构，传统方法中采用top-down技术来构建纳米光子晶体，该方法在加工和制造方面具有较大的限制和挑战。 2018年12月，美国哥伦比亚大学D.N. Basov教授在Science上发表了题为Photonic crystals for nano-light in moiré graphene superlattices的全文文章。研究者利用存在于转角双层石墨烯结构（twisted bilayer grapheme, TBG）中的莫尔（moiré）超晶格结构，成功构筑了纳米光子晶体，并利用德国neaspec公司的neaSNOM纳米高分辨红外近场成像显微镜研究了其近场光导和SPP特性，证明了其作为纳米光子晶体对SPP传播的调控。 正常机械解理的双层石墨烯是AB堆叠方式，但是，当把其中的一层相对于另一层旋转一个角度，就会形成AB和BA堆叠方式相间排列的莫尔超晶格结构，AB畴区和BA畴区之间是AA堆叠方式的畴壁，如图例1A所示。如果通过门电压对该双层石墨烯施加一个垂直电场，会在AB畴区和BA畴区打开一个带隙，从AB畴区到BA畴区堆叠次序的反转连同能带结构的反转则会在畴壁上形成拓扑保护的一维边界态，如图例1C。一维边界态的存在会使得畴壁上光学跃迁更加容易，表现为畴壁上增强的光导能力。研究者通过德国neaspec公司的neaSNOM高分辨率散射式近场红外光学显微镜对样品进行近场纳米光学成像，在近场光学振幅成像中观察到了转角双层石墨烯上六重简并的周期性亮线图案，成功可视化了这种光导增强的孤子超晶格网络。从近场光学振幅成像上可以看到孤子超晶格周期长度大约为260nm，据此，研究者推断对应的转角大约为0.06°。 图例1：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）对转角双层石墨烯（TGB）进行近场纳米光学成像研究的结果。A:实验示意图（AB,BA,和AA表示石墨烯不同堆叠类型）；B：近场纳米光学振幅成像及TEM图；C:畴壁上电子能带结构。 不仅孤子超晶格的周期性和等离激元的波长相匹配，而且之前的研究表明，双层石墨烯中的孤子对SPP具有散射行为，转角双层石墨烯中规律的孤子结构所形成的周期性散射源恰好满足了作为纳米光子晶体的条件。接下来研究孤子超晶格对SPP的光子晶体效应，实验中研究者利用neaSNOM近场光学显微镜的针作为SPP发射源，并通过改变门电压和入射光波长改变SPP的波长，在该器件上同时得到了两组近场光学振幅图和相位图(如图例2B和2C)。从图中可以看到，λp=135 nm和λp=282 nm的情况下，近场光学振幅图和相位图表现出截然不同的周期性明暗图案，这种周期性明暗分布正是SPP在孤子超晶格传播过程中干涉效应的显现，近场光学振幅图、相位图和理论计算结果显示出的吻合性。对近场光学成像的傅里叶变换使得研究者可以进入动量空间研究其光子能带结构，结合模拟计算，对光子能带结构的研究表明，虽然孤子对SPP的散射较弱，还不足以形成纳米光学带隙，但是转角双层石墨烯中SPP的传播毫无疑问符合纳米光子能带色散行为。 图例2：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）研究石墨烯超晶格中等离激元（SPP）传播近场光学成像结果。A,C: 通过改变门电压和入射光波长，λp分别为135nm和282nm下近场光学成像结果（同时获得近场光学振幅成像和相位成像）；B,D: 模拟计算结果。 在该项工作中，研究者利用转角双层石墨烯设计实现了石墨烯SPP纳米光子晶体，并利用德国neaspec散射式近场光学显微镜从几个途径进行了研究。先，畴壁区域增强的光导响应来源于孤子的一维拓扑边界态，neaSNOM近场光学显微镜以高的分辨率可视化了孤子超晶格网络。其次，双层石墨烯纳米光子晶体的主要参数（周期性、能带结构）可以通过改变转角角度和静电场等实现连续调控，这可以突破标准top-down或光刻等技术来构筑纳米光子晶体的限制和挑战。在电中性点附近，孤子被预言具有拓扑保护的一维等离激元模式，此时，双层石墨烯纳米光子晶体作为一维等离激元的二维网络载体，可能会展现出很有意思的光学现象。 特别值得指出的两点是：1. 即使研究者通过0.06°的超小转角制造了高达260nm的孤子超晶格周期长度，如果没有neaSNOM近场光学显微镜高的空间分辨率（取决于针曲率半径，高可达10nm），清晰地看到孤子超晶格网络依然是非常困难的。2. neaSNOM近场光学显微镜具有的伪外差相位解调模块，可以同时实现高信噪比下的近场光学信号振幅成像和相位成像。该项工作中实验结果和模拟计算结果的吻合很好地证明了这一点。作为二维材料纳米光学领域为专业的研究工具，neaspec近场光学显微镜已经助力国际和国内多个研究机构在为的杂志发表了诸多研究成果。不仅是在纳米光学成像领域，neaspec开放兼容的设计使得它在纳米傅里叶红外光谱（nano-FTIR）、太赫兹（THz）、拉曼、荧光、超快、光诱导等多个领域均有广泛应用。

载流子之间的多体相互作用是相关物理学的核心。调控这种相互作用的能力将有望调控复杂的电子相图。近年来，二维莫尔超晶格已经成为量子工程的一个前景研发平台。莫尔系统的功能在于通过调整层扭转角、电场、莫尔载流子浓度和层间耦合，实现其物理参数的高可调性。由半导体过渡金属双卤化合物(TMDs)形成的莫尔超晶格是一个新兴的平台，可探索高可调性相关效应。结合强库仑相互作用、三角摩尔几何、强自旋轨道耦合和孤立的平坦电子带，TMD异质分子层是测试可调多体哈密顿数的理想平台。事实上，在整数和分数莫尔微带填充下的相关缘状态已经被实验证明了。理论上，TMD莫尔平台提供了一个机会来研究具有三角形或六边形几何形状的经典模型，以探索强相关的物理。通过改变现场库仑相互作用U和近邻跳变参数t，预测了具有各种缘态、金属态和奇异磁态和拓扑态的多体相图。图1. WS2/WSe2异质结中的磁圆二色性随填充因子变化。a) 器件示意图 b) PFM图像，标尺：20 nm c) 反射谱随偏置电压变化 d-e) 磁圆二色（RMCD）随填充因子变化 近期，Xiaodong XU（美国华盛顿大学）的研究小组报道了光激发可以高度调整莫尔捕获载流子之间的自旋-自旋相互作用，从而导致WS2/WSe2莫尔超晶格中的铁磁顺序。图1显示了丰富的填充因子依赖的磁光响应，在填充因子为−1时，RMCD显示出超顺磁样响应。当空穴掺杂明显减少（见图1e）时，一个磁滞回线开始出现, 这是铁磁性的标志。在−1/3的填充因子附近（即每3个莫尔晶胞中有一个空穴）附近，随着激子共振激发功率的增加，在磁圆二色性信号中出现了一个明显的磁滞回线。图2. 在填充因子为-1/3的时候对光致铁磁性的观察。a-b）1.6K温度，不同激光功率下RMCD信号随磁场变化。c-d）磁滞回线宽度与温度的关系，激光功率103 nW。图2a显示了在1.6K温度与填充因子为-1/3的时RMCD信号与激励光功率的关系。当功率小于16 nW时，RMCD信号与磁场之间的关系消失，表现为一条无特征的直线。当功率增加到临界阈值以上时，出现一个滞回线。图2b中零磁场下RMCD信号的强度随激光功率的增加而增大，终达到饱和。在低填充因子下，由于空穴距离更大固有磁相互作用明显较弱。因此，在分数填充因子为−1/3处出现的功率依赖的RMCD响应表明，通过光学诱导的长程自旋-自旋相互作用，出现了铁磁序。磁滞回线宽度对光激发功率的依赖关系可以忽略不计，这意味着在温度远低于居里温度时，磁回线宽度主要由磁各向异性决定。如图2c-d所示，随着温度的升高磁滞回线宽度减小，有效的居里温度被确定为8K左右。图3. 利用光激发功率和填充因子调节磁态。a-d) RMCD信号强度与磁场、温度、填充因子的关系图 图a-b中填充因子为-1/7. 课题组进一步在填充因子为−1/7下进行了温度与激光功率依赖性的RMCD测量（图3）。图3a显示了在不同的激光功率下的测量结果。 作者定义了一个临界温度Tc，超过这个温度，RMCD的磁性响应（心跳线形状）就会消失。以253 nW光激发为例，心跳线形状保持强至约40K。为了进一步突出这一效应，图3b中绘制了提取的RMCD信号振幅与激发功率和温度的变化关系。这些数据表明，一旦光激发功率足够大，可以引入磁序，Tc可以从20K左右的调谐到45K。观察到的现象指出了一种机制，其中光激发激子促成了莫尔捕获空穴之间的交换耦合。这种激子促成的相互作用可能比莫尔捕获空穴之间的直接耦合范围更长程，因此即使在稀空穴体系中也会出现磁序。这一发现为莫尔量子物质的丰富的多体哈密顿量增加了一个动态调谐旋钮。 以上的结果是借助于attoDRY2100低震动无液氦磁体恒温器获得的，该低温恒温器可以与拉曼光谱、磁圆二色性、磁光克尔效应和偏振荧光测量等多种实验技术结合使用。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。 attoDRY2100低恒温器温主要技术特点：☛ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman/RMCD/MOKE等光谱测量☛ 变温范围：1.8K - 300K☛ 空间分辨率：☛ 无液氦闭环恒温器☛ 工作磁场范围：0...9T (12T, 9T-3T，9T-1T-1T矢量磁体可选)☛ 低温消色差物镜NA=0.82☛ 精细定位范围： 5mm X 5mm X 5mm @ 4K☛ 精细扫描范围：30 μm X 30 μm@4K☛ 可进行电学测量，配备标准chip carrier☛ 可升到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能 参考文献：[1]. Xiaodong XU, et al. Light-induced ferromagnetism in moiré superlattices. Nature 604, 468–473 (2022)

在“二代测序”(NGS)尚未迎来投资热潮的情况下，技术突破捷报连连的“三代测序”(3GS)又进入到了投资人的视野中。1986年，第一台商用基因测序设备正式出现，到第二代测序设备出现，期间间隔了19年时间。而第二代设备问世，到第三代设备的诞生，仅仅用了5年，基因测序设备的更新换代速度正在不断加快。这就好比“2G”手机跳过“3G”，直接跨越到了“4G”时代。　　报告通过四个方面对第三代基因测试技术进行分析：　　1、第三代基因测试技术的发展现状 　　2、第三代基因测试方法原理 　　3、第三代极影测试技术优势和劣势 　　4、国内外布局第三代基因测试技术的公司情况。　　1、第三代基因测试技术的发展现状　　以Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术为代表的三代测序技术在经过了多年发展后，已经逐步趋于成熟。　　尽管当下该技术还有成本偏高、错误率较高、生物信息学分析软件不够丰富的问题，但其在读长、测序速度等方面都具有明显优势。　　三代测序设备已实现稳定性、小型化，未来随着准确度提升、平行测序能力和酶活性等问题的解决，第三代测序技术将成为未来发展的重要技术趋势，实现大规模商业化将是大势所趋。　　2、第三代基因测序方法原理　　Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术，被认为是第三代测序技术。　　与前两代技术相比，他们最大的特点是单分子测序，其中，Heliscope技术和SMRT技术利用荧光信号进行测序，而纳米孔单分子测序技术利用不同碱基产生的电信号进行测序。　　PacBio SMRT技术应用了边合成边测序的思想，并以SMRT芯片为测序载体，芯片上有很多小孔，每个孔中均有DNA聚合酶。　　测序基本原理是：DNA聚合酶和模板结合,4色荧光标记4种碱基(即是dNTP),在碱基配对阶段,不同碱基的加入,会发出不同光,根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。DNA聚合酶是实现超长读长的关键之一,读长主要跟酶的活性保持有关,它主要受激光对其造成的损伤所影响。　　另外，可以通过检测相邻两个碱基之间的测序时间，来检测一些碱基修饰情况，既如果碱基存在修饰，则通过聚合酶时的速度会减慢，相邻两峰之间的距离增大，可以通过这个来之间检测甲基化等信息。SMRT技术的测序速度很快，每秒约数个dNTP。　　但是，同时其测序错误率比较高(这几乎是目前单分子测序技术的通病)，达到15%。但好在它的出错是随机的，并不会像第二代测序技术那样存在测序错误的偏向，因而可以通过多次测序来进行有效的纠错(代价是重复测序，也就是成本会增加)。SMRT技术原理图　　Oxford Nanopore Technologies公司所开发的纳米单分子测序技术与以往的测序技术皆不同，它是基于电信号而不是光信号的测序技术。　　该技术的关键之一是，设计了一种特殊的纳米孔(只能容纳单分子通过)，孔内共价结合有分子接头。当DNA碱基通过纳米孔时，它们使电荷发生变化，从而短暂地影响流过纳米孔的电流强度(每种碱基所影响的电流变化幅度是不同的)，灵敏的电子设备检测到这些变化从而鉴定所通过的碱基。Nanopore技术原理图　　3、第三代基因测序技术的优势和劣势　　相比于二代测序，三代测序具有如下优势：　　1、第三代基因测序读长较长。如Pacific Biosciences公司的PACBIO RS II 的平均读长达到10kb，可以减少生物信息学中的拼接成本，也节省了内存和计算时间。　　2、直接对原始DNA样本进行测序，从作用原理上避免了PCR扩增带来的出错。　　3、拓展了测序技术的应用领域。二代测序技术大部分应用基于DNA，三代测序还有两个应用是二代测序所不具备的：第一个是直接测RNA的序列，RNA的直接测序，将大大降低体外逆转录产生的系统误差。第二个是直接测甲基化的DNA序列。实际上DNA聚合酶复制A、T、C、G的速度是不一样的。正常的C或者甲基化的C为模板，DNA聚合酶停顿的时间不同，根据这个不同的时间，可以判断模板的C是否甲基化。　　4、三代测序在ctDNA，单细胞测序中具有很大的优势：ctDNA含量非常低，三代测序技术灵敏度高，能够对于1ng以下做到监测 在单细胞级别：二代测序要把DNA提取出来打碎测序，三代测序直接对原始DNA测序，细胞裂解原位测序，是三代测序的杀手应用。　　同时，第三代基因测序也存在一定的缺陷：　　1、总体上单读长的错误率依然偏高，成为限制其商业应用开展的重要原因 第三代基因测序技术目前的错误率在15%-40%，极大地高于二代测序技术NGS的错误率(低于1%)。不过好在三代的错误是完全随机发生的，可以靠覆盖度来纠错(但这要增加测序成本)。　　2、三代测序技术依赖DNA聚合酶的活性。　　3、成本较高，二代Illumina的测序成本是每100万个碱基0.05-0.15美元，三代测序成本是每100万个碱基0.33-1.00美元。　　4、生信分析软件也不够丰富(如图所示)：一、二、三代基因测序技术对比图　　4、国内外布局三代测序的公司情况　　国外布局三代测序的主要有Pacific Biosciences、Oxford Nanopore Technologies等公司，2015年10月27日，国内公司瀚海基因(Direct Genomics)公布了基于Helicos技术研发的专门用于临床的第三代单分子测序仪GenoCare 原理样机。　　中科院北京基因组研究所与浪潮基因组科学也在共同研制国产第三代基因测序仪。在测序仪价格方面，PACBIO 2011年的第一台三代测序仪PacBioRS在美国价格80万美金，2015年生产的sequel测序仪价格35万美金，大幅下降。在测序成本方面，预计未来5年内三代测序能达到100美元全基因组测序的价格。国内外布局三代测序的公司　　第三代测序技术是大势所趋　　从兴证医药健康这份报告中可以看到：目前，第三代测序在技术上相对于二代在读长和测序速度等方面有明显优势，但在成本和准确率等方面还有待提升。目前国内只有瀚海基因在三代测序上有临床成果，而国外已经初步实现技术商业化。总体而言，第三代测序技术是未来发展趋势，实现大规模商业化将是大势所趋。　　本篇报告内容由动脉网整理自兴证医药健康投资报告

作者：孙丹宁 来源：中国科学报利用紫外激发产生特征荧光的原理，用于测试微量物质的含量与成分，是当前最灵敏的痕量检测方法之一，在生命科学、食品安全和环境监测中具有重要应用。但在这一领域，国产高端仪器仍是空白。大连理工大学黄辉教授课题组与范剑超教授、赵剑教授和刘蓬勃副教授合作，发明了一种小型高灵敏度的荧光光谱仪。相关成果发表在《分析化学》。小型荧光光谱仪示意图。大连理工大学供图该小型荧光光谱仪基于发明的导光金属毛细管技术，可大幅提高荧光检测的信噪比，因此能够采用便宜微型的LD或LED作为激发光源，以取代昂贵笨重的氩离子激光器或大功率氙灯。同时，合作团队还发明了荧光光谱的同步校准技术，可克服光源功率波动和样品吸收导致的干扰。目前，研制的光谱仪已通过国家计量院的鉴定，并在国家海洋环境监测中心（大连）进行测试和试用。检测精度超过国外主流高端产品，海洋溢油检测指标处于国际领先水平。其水体有机碳TOC的检测精度达4ng/mL，可媲美大型专业仪器。相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02200

FJA-2型微机控制自动滴定系统测定食品添加剂磷酸氢二钠 方建安 张振兴 （南京传滴仪器设备有限公司、徐州天嘉食用化工有限公司） 徐州天嘉食用化工有限公司携带样品与有关分析试剂前来我公司，利用FJA-2 型微机控制自动滴定系统对磷酸氢二钠含量的测定，对多个样品的测试结果表明，电位滴定法测定磷酸氢二钠含量，具有较高的灵敏度与好的测定精度，滴定图谱清晰。现将测试结果报告如下，供能考。 （一）磷酸氢二钠测定方法与结果 用天平称取样品溶液零点几克，精确到0.001g（视样品含量不同而不同）于100ml烧杯中，加c1mol/L盐酸10ml，加50 ml蒸馏水，待样品溶解后，以PH复合电极为指示电极，用NaOH［C(NaOH)＝0.9795mol/L］为滴定剂，在FJA-2微机控制自动滴定系统上进行自动滴定，叁个样品测量结果如下表。滴定曲线如图所示。 测量次数 样品号 样重（克） 滴定剂体积 终点1 (ml) 滴定剂体积 终点2(ml) 磷酸氢二钠含量 （%） NaN2 0.516 6.265 9.894 97.82 NaN2 0.526 6.047 9.750 97.92 NaN2 0.652 5.405 9.987 97.75 计算 磷酸氢二钠%=[C (V2-V1) 0.1420 100]/m 式中： C&mdash &mdash NaOH滴定剂的摩尔浓度； V&mdash &mdash 滴定剂NaOH的耗用量（ml）； m&mdash &mdash 试样重量； 0.1420&mdash &mdash 为磷酸氢二钠的毫摩尔质量。 （二）讨论 1、上述是连续3次测定结果，可以看出，几次测定结果的最大值减最小值的绝对差值都在于0.2% 以内。最后一个图谱为体积对pH滴定曲线。 2、为了保证测定的精度要注意下面几个重要环节： （1）、正确配置NaOH溶液也是控制滴定的精度的一个重要因素。要点是要用饱和NaOH溶液来配制滴定剂，不要固体称重来配制；要用新的去离子水（电导值小于5µ S）来配制滴定剂；滴定剂瓶上要装吸收二氧化碳的过滤器等。 （2）、pH复合电极要靠滴定池边，磁力搅拌要平稳，不要太剧烈，以防样液的损失。 参考文献 【1】 斯维拉。G著，高立译。自动电位滴定。北京。原子能出版社。1985 【2】 方建安，夏 权编著。电化学分析仪器。南京，东南大学出版社，1992 【3】 方建安，影响电位滴定精度的几个问题，分析仪器，（4），1993 【4】 方建安，方 晖等，一种微机控制的自动光度滴定系统，分析化学，（10）24，1233，1996

一、调味品简介 调味品，是指能增加菜肴的色、香、味，促进食欲，有益于人体健康的辅助食品。调味品按呈味感觉可分为咸味调味品、甜味调味品、苦味调味品、辣味调味品、酸味调味品等。除了单一味为主的调味品外，还有的是复合口味的调味品，如油咖喱、甜面酱、乳腐汁、花椒盐等。 食盐是调味品的本源，所有调味品包括复合口味都离不开食盐。食盐的主要成分是氯化钠，膳食中食盐摄入过多，可引起高血压。世界卫生组织(WHO) 建议每人每日摄入6g 以下食盐可预防冠心病和高血压。我国规定成人每日摄入6g食盐即可满足机体对钠的需要。 二、调味品中氯化钠的测定方法 目前，食品安全国家标准中测定食品中氯化物的方法有电位滴定法、佛尔哈德法（间接沉淀滴定法）、银量法（摩尔法或直接滴定法）。佛尔哈德法（间接沉淀滴定法）以及银量法（摩尔法或直接滴定法）均是采用颜色判断终点，复合口味的调味品（甜辣酱、番茄酱、油咖喱）本身具有颜色，会干扰终点的判断，故我们采用电位滴定法去测定复合口味调味品中氯离子含量。 ● 实时显示测试方法、滴定曲线和测量结果；

石油产品中硫化物的全分析包括总硫、硫化氢和其他有机硫化物形态和含量的分析。从安全生产、环境保护、提高生产效率和减缓设备腐蚀等各方面来说，硫化物的准确、有效和及时的监测起着重要作用。珀金埃尔默最新推出4125型和4128型微量硫分析仪，它们是专门针对分析硫化物而开发研制的带有双火焰光度检测器的气相色谱仪，具备以下特点： 1 适用于天然气、炼厂气、工艺气体、动力煤气等气体石油产品，以及石脑油、汽油等液体石油产品分析 2 采用对硫化合物有等摩尔响应的脉冲式火焰光度检测器 (PFPD)，碳干扰小，校准简单，检测限可低至 100 ppb 3 可检测的化合物包括硫化氢(H2S)、硫化羰(COS)、二氧化硫(SO2)、硫醇、芳香族硫化合物等 4 符合ASTM D5504、ASTM D6228、ASTM D5623、ISO 19739等要求 5 丰富的用户解决方案毛细管柱方案第二或第三通道进行额外分析在线分析和/或多流路系统渗透管校准腔室选装欲详细了解珀金埃尔默4125型和4128型微量硫分析仪，扫描下方二维码即刻获取珀金埃尔默GC-PFPD工程色谱解决方案——《4125型和4128型微量硫分析仪产品介绍》，或与珀金埃尔默当地销售人员联系。

微反应技术作为二十一世纪的一项颠覆性合成技术，在农药原药合成中的应用越来越广泛，今天就给大家介绍几个实用的案例。案例一：异丁草胺的连续合成异丁草胺(24353-58-0)的适用作物：玉米、马铃薯、甜菜、花生、大豆等。防治对象：一年生禾本科杂草和多种阔叶杂草，对稗草、马唐、狗尾草、稷属效果好。 使用传统反应釜合成异丁草胺，反应的时间比较长，而且物料的投加的摩尔当量比较大，工艺不环保，而采用微通道反应器，可以有效地避免这些缺陷，得到很好的结果。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：使用连续流反应器之后，可以采用一锅法对该反应进行反应，中间体不需要进行后处理就可以进行下一步，有效降低了后处理的难度；传统釜式需要使用6倍当量的碱，极大增加了废水和废盐的量，不利于环境保护，而使用微通道反应器，只需要2.2当量，极大减少了废碱的量；收率大幅度提升，两步总收率达到95%，含量达到96%； 使用微通道停留时间短、混合好、无反混，在反应中氯乙酰氯分解的比较少。分解少了之后，产生的盐酸少了，碱的用量可以大幅度减低。原料的摩尔当量，包括碱和氯乙酰氯都可以降低，极大提升了反应的竞争力； 参考文献：CN104262188 A案例二：噁霉灵连续化合成 噁霉灵，是新一代新型农药杀菌剂，内吸性杀菌剂、土壤消毒剂。绿色、环保、低毒、无公害产品，适合作物果树、蔬菜、小麦、棉花、水稻、豆类、瓜类等。属新型抗重茬产品。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：相较于传统的反应釜，连续流反应器依靠精准的控温、良好的换热和混合效率，不仅可以提高反应的效率，还能减少废液的排放，最重要的是可以保证安全。改成全连续合成后，产品收率由68%提高到86%，而主要副产物由22%减低到4%，且连续流工艺容易进行工业放大。参考文献：DOI10.1021 / acs.oprd.9b00047案例三：唑草胺关键中间体唑草胺是一个禾本科杂草除草剂，对稗草、异性莎草和其他一年生杂草药效尤佳。它可以与其他除草剂复配，作为一次性除草剂用于水稻田；其单剂主要用于草坪除草。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：研究结果显示，在两步连续的情况下，总反应停留时间为50秒，反应温度分别为10°C和25°C，反应收率可达85%，产物纯度98%。连续流工艺和釜式工艺相比，不仅提高了转化率、缩短了反应时间和产品的纯度也有所提高，而且很好地避免了副反应的产生，更重要的是大大提高了工艺的安全性。参考文献：DOI 10.1021/acs.oprd.8b00362案例四：杀虫剂和杀菌剂苯并噁唑-3-酮杀虫剂和杀菌剂苯并噁唑-3-酮化合物是结构新颖的杂环化合物，具有抗真菌活性，近年来开始受到了人们的广泛关注，在医药方面得到了广泛的应用。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比硝化结果：氢化结果：环化结果：使用连续流反应器收率得到大幅度的提升，三步的总收率从67%提升至83%，具有极大的经济效益。该工艺可以做成全连续，不仅反应可以连续，而且后处理也可以连续，极大节省了人工成本；康宁经销的Zaiput高效液液分离器不但可以用来连续萃取，还可以用来置换溶剂进行下一步的反应。该工艺过程中涉及有危险的硝化工艺、催化加氢工艺，尤其是硝化反应会生成不稳定的二硝基化合物，在传统间歇生产工艺中，存在较大的安全隐患。使用连续流技术之后，从根本上降低了安全风险，使整个过程连续化。连续流工艺中，原料现制现用，解决了不稳定中间体储存和运输问题。工艺中可以降低原料消耗，并提高产品质量。参考文献：DOI:10.1021 / acs. oprd. 6b00409

近年来中国在半导体领域的发展已经取得了一定的成就，想进一步的突破，仍面临着很大的挑战，限制中国半导体发展的关键因素集中在半导体设备和先进材料等方面。在材料方面，包括光刻胶、前驱体、硅材料、电子化学品等，是技术壁垒高的半导体关键材料，亟待广大科研单位及相关企业进行攻关。对这些关键材料的研发过程中，包括材料的优化开发、作用机理探究、定性定量分析、材料性能评估以及质量控制等，都需要使用各类分析手段。珀金埃尔默（PerkinElmer）作为分析仪器领先的全球供应商，广泛和深入的服务于全球研究机构和企业，助力半导体材料的研发。 珀金埃尔默分析技术在半导体材料研发中的应用 △点击查看大图 1 光刻胶 光刻胶是半导体制造和微电子制造中的关键材料之一，其研发和生产是半导体产业链中的关键环节，对于提升半导体制造工艺的精细度和效率具有重要意义。 光刻胶中金属元素杂质的存在会对其感光性能和成品质量产生影响，如降低分辨率、增加胶层的不均匀性等。光刻胶主要成分是树脂、光引发剂，单体等，主要成分都是有机物。在使用ICP-MS分析光刻胶中的金属杂质时，遇到的主要挑战是仪器对有机试剂的耐受能力以及反应池消除质谱干扰的能力。为了避免前处理可能带来的污染，通常采用有机溶剂稀释后直接进样的方式测试。珀金埃尔默NexION系列ICP-MS采用独有的34 MHz频率，使等离子体具有更强的趋附效应，中心通道更宽，有机类样品在经过等离子体时解离更完全，仪器测试有机样品时具有更好的稳定性。 NexION ICP-MS点炬状态直接进空气不熄炬， 体现出强大的基体耐受能力 △点击查看大图 同时，在进行ICP-MS分析时，光刻胶中大量的碳、作为等离子体的氩等会带来严重的质谱干扰，如12C12C+对24Mg+的干扰、12C15N+对27Al+的干扰，40Ar12C+对52Cr+的干扰、40Ar16O+对56Fe+的干扰等，NexION系列ICP-MS具有化学分辨能力，其核心就是采用具有专利技术的配备轴向加速电压的四极杆作为反应池，配合使用反应活性强的纯氨气作为反应气，在反应模式下能够彻底消除干扰，保证测试结果的准确度，达到精确评估光刻胶质量的目的。 光刻胶中受干扰元素典型检出能力 元素 检出限（DL/ppt） 背景等效浓度（BEC/ppt）Mg 0.05 0.20 Al 0.07 0.35 Cr 0.32 0.78 Fe 0.26 0.65 轴向加速四极杆通用池技术， 确保质谱干扰的去除 △点击查看大图 曝光动力学研究对于光刻胶的研发异常关键，因为其效能直接决定了制程良品率和生产效率。利用紫外光谱能够监测光刻胶在曝光过程中发生的光化学反应，通过跟踪特定化学键或官能团的变化，研究人员可以评估光刻胶的反应动力学和光化学稳定性。高性能紫外-可见-近红外分光光度计 （辅助建立DILL透光模型） △点击查看大图 为了更加准确原位模拟光刻胶在不同紫外-可见波段下的曝光历程，可采用差示扫描量热分析仪（DSC）和紫外光源联用进行分析，两者的联用，适合用于研究光刻胶的固化动力学过程，为研发更加稳定可靠的新一代无机金属氧化物复合光刻胶提供准确热力学数据支撑。 紫外光-差示扫描量热分析仪 △点击查看大图 在光刻胶配方开发过程中，出色的分析手段将极大帮助研究人员获取反馈信息。单独的手段往往具有局限性，比如热重（TG）没有结构定性能力，因此研究人员往往只能依靠个人的主观经验推测每个分解温度区间所产生组分的化学结构归属，这对于光刻胶配方逆向开发和性能优化等领域的应用存在较大的不确定性。而单独的红外（FTIR）或者气质（GC/MS）均存在单一温度维度测试的局限性，无法有效的还原温度维度或实现原位检测的要求。而采用分析技术的联用，就可以实现设备间的“协同效应，扬长避短”，比如热重引入的温度维度可以结合红外或气质的定性能力，赋予实时分析光刻胶组分随温度的动态逸出过程，做到原位监测、还原真实的反应/分解过程，应用于光刻胶配方开发和环境颗粒物的相互作用研究。 热重/红外/气质（TGA/IR/GC/MS） 联用逸出气体测试平台 △点击查看大图 2 前驱体前驱体是半导体薄膜沉积工艺的主要原材料，在薄膜、光刻、互连、掺杂等半导体制造过程中，前驱体主要应用于气相沉积(包括物理沉积PVD、化学气相沉积CVD和原子气相沉积ALD)，以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层。此外，前驱体也可用于半导体外延生长、刻蚀、离子注入掺杂和清洗等，是半导体制造的核心材料之一。 前驱体介绍 分类 示例 用途 硅前 驱体 TEOS（正硅酸乙酯）、DIPAS（二异丙胺硅烷）、4MS（四甲基硅烷）等 用于多晶硅/氧化硅/氮化硅薄膜沉积 金属 前驱体 TFMAT(四（二甲基胺基）钛)、TiCl4(四氯化钛)等 用于各类金属化合物薄膜沉积用ICP-MS对前驱体样品中金属杂质分析时，由于样品中的金属元素杂质含量低，稀释倍数受到限制，导致前处理后的溶液样品中总固体溶解含量（TDS）较高，对ICP-MS耐盐能力提出了很高的要求。珀金埃尔默NexION系列ICP-MS采用独特的大锥孔三锥设计（TCI）和90度四极杆离子偏转技术(QID)，配合全基体进样系统（AMS），具有更加优异的基体耐受能力，以及更加优异的长期稳定性。 （a）大锥孔三锥设计（TCI） 和90度四极杆离子偏转技术(QID) （b）NexION ICP-MS优异稳定性 （2000 ppm 硅中35元素100ppt） △点击查看大图 前驱体中高基体的硅（Si）或金属（如Ti）也会产生严重的质谱干扰，比如高硅会对磷（P）、钛（Ti）、镍（Ni）等。利用NexION 系列ICP-MS的化学分辨能力，可以很好的实现前驱体中痕量杂质分析。 （a）高硅基体中对相关元素的质谱干扰 （b）NexION ICP-MS 典型受硅基体干扰元素分析 △点击查看大图 3 硅基材料 半导体硅基材料的研发是半导体集成电路发展的核心，集成电路制造技术已进入了后摩尔时代，传统硅基材料在尺寸微缩极限下遇到的关键挑战，是造成集成电路工艺复杂性和系统设计难度显著提升的重要因素。发展新材料（如三代半导体SiC等），探索与硅基技术兼容的新材料、新结构器件集成制造技术，是未来集成电路的重要发展趋势，也是后摩尔时代集成电路发展的主要技术路线之一。 利用晶圆表面分解技术(VPD)与NexION 系列ICP-MS结合，不仅可以对晶圆表面金属杂质分析，也可以对晶圆进行剖面分析。得益于NexION系列ICP-MS出色的性能，每平方原子数检出能力可达105。 （a）硅片经VPD处理后照片 （b）硅片表面金属杂质 分析 （c）掺硼硅片剖面分析 △点击查看大图 配备 MappIR 晶圆分析系统的珀金埃尔默Spectrum 3，不仅可以快速和简易的实现硅基材料中的碳和氧的杂质分析，还可以对涂层、电介质以及外延膜进行测量。 （a）Spectrum 3 FT-IR 和 MappIR 系统 （b）不同工艺硅片 光谱差异比较 （c）硅片中碳和氧分析 △点击查看大图 4 NexION 系列ICP-MS 电子化学品标准操作方法 △点击查看大图

严重的疫情牵动人心如何更有效地防疫、治疫？2020年1月22日，国家卫健委发布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试行第三版），首次纳入中医药治疗方案。2020年1月27日，国家卫健委发布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试行第四版），修订中医药治疗方案。2020年2月5日，国家卫健委发布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试行第五版），继续建议使用中医药治疗方案。2020年 1 - 2月，根据国家卫健委建议，广东、安徽、江西、陕西、甘肃、四川、新疆等省区结合本地实际情况，对处方和中成用药加以调整，相继颁布新型冠状病毒感染肺炎中医治疗试行方案。2月12日，国家卫健委和国家中医药管理局联合发文，要求在防控新型冠状病毒肺炎等传染病防治工作中，建立健全中西医协作机制, 强化中西医联合会诊制度，提升临床救治效果。2月14日，国家中医医疗队正式整体接管武汉江宁方舱医院，全面以中医治疗为主。彰显中医在新型冠状病毒肺炎等传染病治疗中的重要作用！药材和饮片的安全性必须符合《中国药典》的要求，包括重金属及有害元素、禁用农药残留、黄曲霉毒素、二氧化硫残留等。珀金埃尔默中药安全检测解决方案 —中药材中重金属的消解和ICP-MS测定2015 版药典通则0212仅对人参、黄芪等17种中药中的5种重金属和有害元素的含量做了限定（mg/Kg）：Pb ≤ 5, Cd ≤ 0.3, As ≤ 2, Hg ≤ 0.2, Cu ≤ 20，检测方法为AAS、ICP-OES 或 ICP-MS。而即将颁布实施的2020版药典修订稿中虽然对重金属和有害元素种类、含量限定及检测方法保持不变，但除了冬虫夏草外，并没有特别指明哪些品种的中草药有限量要求。样品前处理（微波消解条件）Titan MPS 微波消解仪ICP-MS 检测条件NexION 系列 ICP-MS样品测定NexION ICP-MS 全方位的干扰消除技术，使得中药中重金属及有害元素的测定准确可靠。NexION ICP-MS 全方位干扰消除技术平台珀金埃尔默中药安全检测解决方案 —— 中药材中农药残留分析2015 版药典通则0212仅对人参/红参、西洋参、甘草、黄芪等4个品种的中药有农药残留检测要求，检测方法为GC，GC/MS和GC/MSMS，并没有列明禁用农药。而即将颁布实施的2020版药典在修订稿中增加了33类（55种）禁用农药，而且取消了品种限制，并明确使用LC/MSMS和GC/MSMS检测。样品前处理方法（根据药典通则2341 新增第五法公示稿）仪器方法 (LX50 UHPLC 和 QSight 210 三重四级杆质谱)QSight 三重四级杆液质联用仪采用30种农药化合物浓度为10.0 μg/L的总离子流色谱图，经色谱条件优化，各个化合物的峰型对称，获得优异的色谱分离效果。扫描下方二维码，即可下载珀金埃尔默中药安全检测解决方案相关资料。

前几年，新闻中出现太多关于生态环境的问题。譬如水土流失频发、温室效应明显、海平面上升等环境危机愈发严重，亚马逊和澳大利亚连续的两场大火，无疑再次给人类敲响了警钟。我国历经30多年的快速发展，积累的生态环境问题也日益凸显，重金属污染、水污染、土壤污染突出，全国多地频繁出现长时间雾霾、沙尘暴等恶劣天气。“绿水青山就是金山银山” 可以说生态文明建设是关系人民福祉、关乎民族未来的大计，同时具有很高的现实意义，与时代同步、与生活相关。我国火力发电占到全社会总用电量的70%，燃烧了大量的煤，石油和天然气，造成了上百亿吨的二氧化碳排放量。在国家大力倡导碳达峰、碳中和的大背景下，我国持续调整产业结构，加快产业绿色转型，大力发展非化石能源，增加生态系统碳汇，积极寻找和推广替代能源。近年来我国大力扶持氢能源，氢燃料电池的发展和建设。而在制取氢气的过程中，需要对氢气的质量进行分析和控制。根据GB/T37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢的分析标准，珀金埃尔默经过现场开发和验证，利用气相色谱对氢气中PPB级到PPM级浓度的杂质进行了测定，在这里重点讲述对氢气中的氩气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化物的测定。 燃料氢 的技术指标01氢气中CO、CO2、CH4、Ar、O2和N2的检测按GB/T37244-2018，对氢气中Ar、O2、N2、CO、CO2、CH4检测参考标准方法分别是GB/T3634.2-2011, GB/T8984-2008和非色谱方法GB/T6285-2016。在GB/T3634.2-2011中使用了脉冲放电氦离子化检测器（PDHID），来对这些PPB级的杂质检测。脉冲放电氦离子化检测器（PDHID）的原理：氦在高压脉冲激发下，发射出13.5-17.7eV的连续辐射光，其中亚稳态氦与待测组分反应电离产生信号，信号强度与组分浓度线性对应，经过放大调制和数据处理，形成被测定量的色谱峰。由于氦的第一电离能是24.587eV，是主族元素中最高的，故光子和亚稳态原子具有的高能量可使包括氖在内的一切分子电离，因此PDHID具有高灵敏性，高通用性。珀金埃尔默公司的Clarus GC-PDHID燃料电池氢中的痕量杂质分析系统采用柱心切割技术，放空氢气，使之减少对后面Ar峰和O2峰的影响。多阀设计，带有氦气保护阀箱，防止空气渗漏，随机带有高纯氦气纯化系统，确保除去干扰杂质，降低背景信号，提高灵敏度。最低检出限可以达到20ppb（S/N=3），CO的最低检出限可以达到50ppb（S/N=3）。由于需要检测CO2，所以对CO2的检测是单独一路，通过V3进样，最后并联到PDHID检测器上，所以如果不是在线分析，需要2次进样才能得到所有的检测组分浓度。气体流路图如下:参考色谱图（不含CO2通道）：如果是用钢瓶取样分析氢气，采用2次进样，需要的样品量较大，做过高纯气体的操作者都知道，气体越纯，置换的时间就越长。为了缩短我们的分析时间，所以我们也可以采用Clarus GC-PDHID-Ni-FID法来检测氢气中的杂质。该方法采用镍催化加氢，用FID检测器来检测CO和CO2，解决了PDHID检测CO灵敏度不高的问题，同时可以多通道同时进样，而不相互干扰出峰。在下面的阀图中，V3进样时分析CO2，V4进样可以同时分析氢气中的总烃。气体流路图如下:参考色谱图（FID通道）:02氢气中硫化物的检测按GB/T37244-2018，对氢气中总硫的检测参考标准方法是ASTM D7652,采用硫化学发光检测器（SCD）来测定氢气中的硫化物和总硫。由于氢气中总硫的限量非常低，要求小于4ppb，已经达到了SCD检测器的下限，所以目前市场上大多数厂家均采用预浓缩加GC-SCD方法。由于SCD是等摩尔响应的检测器，对所有硫化物响应因子是一样的，但在经过预浓缩以后，由于浓缩的效率不同，相同浓度的硫化物得到的色谱峰面积就会不同。SCD主要由燃烧室，控制器，脱硫过滤器，真空泵组成。如下图：SCD的主要工作原理：样品中的硫化物在燃烧室内氧化生成SO2.R-S + O2 → SO2 + CO2 + H2OSO2在H2的作用下，还原生成H2S.SO2 + H2 → H2S + Other Reduced Sulfur SpeciesH2S和O3发生反应形成SO2*的激发态，激发态是不稳定状态，会回到基态，同时产生一定波长的光，光经过光电倍增管放大输出产生信号。H2S + Other Reduced Species + O3 → SO2* → SO2 + hv

滴定基本概念原理知识——梅特勒-托利多滴定的定义，什么是滴定？滴定是一种分析技术，可以对样品中可溶解的特定物质（被测物）进行定量测定。 通过将准确浓度的试剂（滴定剂）滴加到被测物的溶液中，直到所滴加的滴定剂与被测物按化学计量关系定量反应为止：被测物+试剂（滴定剂）=反应产物常用的例子是用氢氧化钠NaOH滴定醋中的乙酸（CH3COOH）含量：CH3COOH + NaOH → CH3COO- + Na+ + H2O添加滴定剂直至反应完成。 为了适合于测定，滴定反应的终点必须容易被观察。 反应必需通过适当的技术监测（指示），例如电位法（通过电极测量电位）或使用指示剂。 通过测定滴定剂消耗的体积，根据化学计量法计算出被分析物的含量。 滴定反应必须是快速的、完全的、明确的、可观测的。 什么是滴定曲线？滴定曲线显示滴定的定性进程。 通过滴定曲线可快速评估滴定方法。 对数与线性滴定曲线之间存在区别。滴定曲线基本上包括两个变量：滴定剂的体积为自变量。 溶液的信号（例如：酸/碱滴定的 pH 值）为因变量，这取决于两种溶液的成分。滴定曲线可分为四种形态，应当使用适合的评估算法进行分析。 这四种形态分别是： 对称曲线、非对称曲线、最小/最大曲线以及分段曲线 什么是酸/碱滴定？酸碱滴定是一种定性分析法，通过添加体积已知的对被测物进行中和的已知酸碱滴定剂，测定未知酸碱溶液的浓度。在使用强碱（例如：NaOH）滴定HA酸的过程中，可产生下列两种化学平衡：酸碱反应速度很快，可极为快速地达到化学平衡。 因此，在水溶液中进行酸碱反应对于滴定非常适合。 如果使用的溶液不是过于稀释，则滴定曲线的形状仅取决于酸性常数Ka。如何计算摩尔浓度/摩尔浓度方程X溶液的物质量浓度（表示为c（X））为物质量n除以溶液的体积V。N表示体积V（以升表示）内存在的分子数，比率N/V表示浓度C，NA表示阿伏伽德罗常量，大约为6.022×1023 mol?1。分析时使用的常用单位为mol/L和mmol/L。 什么是返滴定？在返滴定中，我们使用两种试剂：一种试剂与原样（A）发生反应，另一种试剂与第一种试剂（B）发生反应。首先，将经过精确测得的多余试剂A加入样品中。 反应结束后，使用第二种试剂B对剩余的试剂A进行返滴定。然后，添加的第一种和第二种试剂量差得出被测物的当量。 返滴定主要用于直接滴定的反应速度过慢，或者等当点的直接指示无法令人满意的情况。 例如：测定钙含量时，使用试剂EDTA（A）与ZnSO4（B）滴定的优点是什么？1.传统知名的分析法2.快速3.非常精准的方法4.可实现高度自动化5.与更加先进的方法相比，具有出色的性价比6.可由技术能力一般和接受过培训的操作人员使用7.无需具备高度专业的化学知识

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员蒋长龙团队开发了一种新型且无酶的便携式传感平台（以下简称传感平台），2秒内检测出环境和食品中的草甘膦残留，最终浓度结果直接显示在智能手机上。相关研究成果发表于《危害物质杂志》。课题组人员用试纸现场检测草甘膦 课题组供图 现场2秒“看到”结果 “人们只需将瓜果蔬菜表面润湿，用检测试纸在表面轻轻擦拭，约2秒后，用紫外灯照射，通过试纸颜色变化就可以大致判断草甘膦残留浓度的高低。”蒋长龙向《中国科学报》介绍。如果试纸是蓝色，说明草甘膦残留浓度很低；试纸是粉色时，说明浓度较大；当试纸呈现橙红色时，说明浓度很高。 “这种方法属于初筛，适合人们居家自测。”蒋长龙说，若想得到更精确结果，需要将试纸放入传感平台的试纸槽内。通过传感平台自带的紫外灯照射，再用手机拍摄试纸照片，利用手机的颜色识别软件自动分析转换，显示最终农残浓度结果超标还是未超标。 蒋长龙介绍，传感平台包括传感器、可用于读取数据的智能手机、提供荧光检测环境的手机附件。“传感器是主要‘功臣’，由团队设计制备的蓝色碳点和金纳米团簇构成，能快速‘识别检测草甘膦’。”其原理是当草甘膦加入传感器后，与碳点反应，导致碳点的蓝色荧光快速猝灭，而金纳米团簇的橙色荧光保持不变。从视觉上来看，试纸荧光颜色变化从蓝色到粉色最终变为橙红色。团队对一些实际样品，比如沾有草甘膦残留的瓜果蔬菜、水样进行测试，其检测结果与实验室的检测结果基本一致。 蒋长龙表示，其团队研发的传感器更加快速便捷，没有经过专业培训的人也可操作使用，并且实现实验室检测无法做到的现场或实时检测，适用于基层环境监督部门、农贸市场及超市、个体消费者。比率荧光传感器快速可视化定量检测草甘膦残留示意图 课题组供图 “农药残留”不等于“农药残留超标” 草甘膦是目前国际上使用量最大的除草剂，在有机磷农药中占有重要位置。“这也是团队选择草甘膦做农残检测的重要原因。” 蒋长龙说。 草甘膦通过茎叶吸收后传导到植物各部位，抑制植物体内的烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化，使蛋白质合成受到干扰，从而导致植物死亡。 然而，较高的使用量及不合理的使用方法会造成农产品中草甘膦残留量超标。 随着生活水平的提高，人们的环保意识、安全意识与日俱增。蒋长龙说，“目前，人们通常采用实验室仪器或酶抑制法等方法检测农残，但这种检测多由专业人员完成，检测仪器昂贵，检测结果两至三天才能出来。” 因此，发展快速有效、现场检测草甘膦残留的方法，成为控制和处理有机磷农残污染与危害的关键环节。“需要指出的是，农药残留并不等同于农药残留超标。按照农残限量，中国拟定草甘膦残留最大限量为4.14 微摩尔。 ”蒋长龙说，如果农药残留不超过最大限量，即为安全，人们可以放心食用。 此外，值得注意的是，随着瓜果蔬菜等农产品在我国膳食中占比越来越大，其质量安全备受关注，残留限量标准也正向着“科学、严谨”的方向修改。基于智能手机的监测平台可视化定量检测草甘膦 课题组供图 构建多种目标分析物快速检测平台 “本文报道了一种用于草甘膦定量检测的快速可视化荧光传感平台。该方法的创新之处在于结合智能手机对荧光信号进行处理，方便、准确。此外，该传感体系使用两种荧光物质作为信号，而不是依赖于酶，在现场检测中具有一定应用潜力。” 一位审稿人如是说。 但蒋长龙坦言，此次研发的传感器仅针对草甘膦残留检测，“目前，团队正在探究与研发其他类农药的快检方法与器件，如菊酯类、氨基甲酸酯类等。“ 此外，传感器的检测信号依赖于宽光谱荧光色度的变化，而这种荧光色度可能会受到使用环境光的影响。蒋长龙说，“我们希望可以进一步升级检测平台的配件，或是研发其他检测方法并构建传感器，避免一切外界因素对检测结果的不良干扰。” 下一步，研究团队将着力探索多色发光纳米探针的制备，进一步构建对于多种目标分析物的快速检测平台，建立基于纳米光效应传感器件，用于环境中多种污染物检测的评价体系与技术标准，期望在人体健康预警可视化分析检测方面取得新进展。

十七世纪，最早的微生物学家安东尼.范.列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)利用聚光下的透镜看到了游动的细胞，并为之惊叹不已。自那时起，显微镜便开辟了新的研究前景。今年，诺贝尔化学奖授予了三位科学家。他们突破光学显微镜的极限，展现了活细胞分子级结构的清晰图像。 　　斯特凡.赫尔(Stefan Hell)、威廉姆.莫尔纳尔(William Moerner)和埃里克.白兹格(Eric Betzig)在上世纪九十年代与本世纪头十年内所取得的进展，意味着如今生物学家可以对蛋白质分散、进入细胞的过程进行实时观察。该技术可应用于研究神经元间如何连接，以及受精卵如何分裂成胚胎等问题。 　　&ldquo 这真是生命科学的革命，因为我们现在可以看到从前看不到的结构。&rdquo 斯特凡.赫尔说道。(斯特凡.赫尔在位于哥廷根的马克斯.普朗克学会生物物理化学研究所从事超分辨率技术的研究工作。)或如诺贝尔委员会所说：&ldquo 显微(微米)技术已然变为显纳(纳米)技术了。&rdquo 　　正如德国物理学家恩斯特.阿贝(Ernst Abbe)于1873年所意识到的那样，无论透镜有多干净，光学显微镜所呈现的细胞分子图像总是模糊不清的。物理定律决定：当物体间距小于约200纳米(约为可见光波长的一半)时，可见光将无法分辨不同物体，而这些物体将会呈现为一点。这称作阿布衍射极限。在这种分辨率下，人们可以看到细胞中的细胞器，却看不到细胞器的具体结构。电子显微镜比光学显微镜的分辨率高，但只限于真空条件下使用，故仅能用于研究已死的组织。 　　阿布极限是客观存在的，无法克服。于是，2014年的诺贝尔奖得主们转而运用荧光团(荧光分子)技术。所谓荧光团技术，即激光器发射出特定波长的激光，冲击荧光团使其发光。这一技术现常用于生物成像。 　　战胜模糊 威廉姆.莫尔纳尔现就职于加利福尼亚州斯坦福大学。他于1989年在位于圣荷西的IBM阿尔马登研究中心工作时，发现了单个分子会发出微弱的荧光。1997年，他在加利福尼亚大学圣地亚哥分校任职期间，又找到了控制荧光的办法，从而可以像开关灯一样改变分子。但仍旧需要这些单个分子间距大于200纳米才能分辨出来。 　　1995年，新泽西默里山贝尔工作室的埃里克.白兹格提议：如果使细胞中异种分子发出不同颜色的光，研究人员应当可以通过顺序拍摄红分子、绿分子、蓝分子的照片来提高分辨率。虽然同色荧光团仍需相距200纳米以上，但通过图层叠加的方法的确可以做出拥有更高分辨率的结构图。接下来，莫尔纳尔证明了各类同种分子可在不同时刻发光。这项发现最终将白兹格的想法变成了现实。 　　白兹格历经近十年才将他的想法付诸实践。他曾离开科学学术界，到他父亲在密歇根的医疗设备公司工作。2006年，他效力于弗吉尼亚州阿什本地区霍华德?休斯医学研究所珍妮利亚农业研究院。他运用这项技术拍摄了一张溶酶体蛋白的超分辨率照片，溶酶体蛋白上遍布着带有绿色荧光标记的分子。德国维尔茨堡大学超分辨率显微技术研究员马库斯.萨澳(Markus Sauer)说：这项技术现可达到20纳米的分辨率。 　　此时，正在芬兰图尔库大学工作的斯特凡.赫尔发现了一种可以避开阿布极限的技术。这项技术同样依赖于对荧光分子的控制。1994年，他提出：使用激光器制造有色荧光团，然后再次使用激光器使部分荧光团停止发光。其实早在1917年，爱因斯坦就描述了这一过程。 　　赫尔的方法是运用第二次激光照射冲击被照亮的荧光团，如此一来只剩下极少荧光点在发光。而由于无法战胜阿布极限，最后的图像还是模糊的。但有一点可以肯定，第二次照射后剩下的极少荧光点可以帮助研究人员确定光源。 　　将一系列这样的荧光点集合起来，就可以得到一幅高分辨率的图像。理论上，这些荧光点可以达到仅几纳米的间距。但在活细胞中，30纳米左右已然是极限了。萨澳说：这是由于现阶段第二次激光强度太大而常常破坏荧光团。 　　细胞的世界 　　&ldquo 至少在我看来，二十世纪那么多的物理发现一定能帮我们克服衍射难题。&rdquo 现就职于哥根廷马克斯?普朗克学会生物物理化学研究所的赫尔，在得知获奖消息时这样对诺贝尔委员会说道。 　　&ldquo 的确如此，赫尔运用的所有量子物理原理都在二十世纪二十年代末被发现。&rdquo 托马斯.卡拉尔指出。托马斯.卡拉尔(Thomas Klar)是奥地利约翰.开普勒林兹大学应用物理学研究所负责人，曾在2000年与赫尔合着原理论证的论文。 　　赫尔接到诺贝尔委员会打来的电话时正在读一篇科学论文。之后，他说：&ldquo 我读完了想看的那段，然后打电话给我的妻子和一些亲友。&rdquo 　　今年诺贝尔奖得主们的发明尚未成为常规技术，但已有许多生物学家运用此技术拍摄出了很好的细胞内部结构图。赫尔还发布了间距40纳米的小泡在神经元内游动的视频。庄小威是马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的一名化学家。她自己则另有发明&mdash &mdash 随机光学重建显微法。该显微法可用于展现肌动蛋白纤维如何沿轴突横截面周长呈环状包裹轴突。&ldquo 将来会出现许多新版的超分辨率显微镜。&rdquo 赫尔说道。

2022年11月7日，海能技术发布公告，公司参与修订的国家标准《GB/T 6488-2022液体化工产品 折光率的测定》获得批准，该标准将于2023年5月1日起实施。光线自一种透明介质进入另一透明介质的时候，由于两种介质的密度不同，光的进行速度发生变化，即发生折射现象，一般折光率系指光线在空气中进行的速度与测试样品中进行速度的比值。液体化工产品涉及的范围很广，例如，常见的化学试剂、添加剂、油脂、一部分香精香料等都属于液体化工产品。通过测定液体化工产品的折光率，可以定量分析样品的浓度，鉴定其纯度。同时，摩尔折射度、摩尔质量、密度、极性分子的偶极矩等也都与折光率相关，因此也可以获得其物质结构的相关信息。据了解，液体化工产品折光率测定的通用方法，是液体化工产品基础标准之一，在相关行业产品标准中被广泛引用。在关注到海能技术的这一则公告时，仪器信息网编辑及时联系到了海能技术营销总监金辉先生，就标准相关的情况进行了交流。海能技术营销总监 金辉分析技术进步“催生”标准创新《GB/T 6488-2022液体化工产品 折光率的测定》，描述了用阿贝折射仪和全自动折光率仪测定液体化工产品折光率的方法。本标准适用于透明或半透明、温度范围在 20℃-60℃、折光率范围在 1.300 0-1.700 0 的液体化工产品的测定。《GB/T 6488-2022液体化工产品 折光率的测定》（以下简称：2022版）主要修订了两方面。一是增加了全自动折光仪的检测方法，并对操作步骤作了详细说明。《GB/T 6488-2008 液体化工产品折光率的测定（20℃）》（以下简称：2008版）中只规定了阿贝折射仪一种方法。修订后的标准两种折射仪测定方法都可用。阿贝折射仪测定方法比较复杂，操作过程复杂且对人的要求比较高。近年来在国家政策的大力支持下，分析仪器得到了快速发展，其中仪器的自动化程度也大幅提升。因为减少了复杂的手动操作以及因此带来的误差，检测速度快而且结果准确，全自动折光率仪目前在石油工业、油脂工业、制药工业、食品工业、日用化工工业、制糖工业、食品、饮料、化学品及香精香料等行业获得了广泛应用，也是学校及相关科研单位的常用设备之一。金辉也表示，“全自动折光仪技术已经很成熟，使用客户也非常多，但是没有方法标准支撑，没有依据可依，已经严重限制了它的市场推广。这也是此次标准修订的最主要原因之一。”另外一个修订内容是，2022版的温度范围拓宽了，20-60℃，意即现在可以根据样品性质的不同，选择在不同的温度进行检测。而2008版标准中检测温度只有20℃，实际应用时一定程度上存在着局限。标准所带来是一个长期增长过程，其规模一定值得期待全自动折光仪的检测方法简单、分析速度快、准确度大幅提高，工作人员用这种方法的意愿也更强了。此外，全自动折光仪在设计上更加方便携带，可以拿到检测现场，应用场景更多。“虽然全自动折光仪的价格要比阿贝折射仪高，但相较于自动化带来的高效率、便捷性等好处，相信越来越多的客户愿意付出这个成本。“海能技术是国内比较早的研发全自动折光仪的企业之一，2011年第一代全自动折光仪推向了市场。谈到全自动折光仪国产产品与进口先进产品之间的差异，金辉说到，“全自动折光仪技术相对来说已经比较成熟了，国产与进口产品各有各的特点，主要的差距还是在长期运行后的仪器可靠性和应用场景范围的开拓上，这也是国产仪器与进口先进仪器之间普遍存在的问题。”涉及到液体化工产品的企业很多，再加上产业链上下游的企业，其质检、研发都会应用到该标准方法，同时相关政府监管部门的实验室也会用到该标准方法。“当然，主要还是以企业用户为主，例如对海能技术来说，制药企业、化工企业就是我们全自动折光仪的最大的两个用户群体。”“2022版新标准的实施，一定会促使实验室折光仪的更新迭代，带来全自动折光仪市场需求的增长，短期看国标实施前后的一段时间内，会有不错的促进作用。”金辉指出，“不过，我们更看重的是，这个标准所带来的应用场景的拓宽和因此带来的长期需求增长，这是更值得期待和关注的。”双赢，仪器厂商应积极参与到标准制修订中去海能技术是国内较早开发全自动折光仪的企业之一，是用户从用手动阿贝折射仪到全自动折光仪的见证者，期间和大量客户做过方法标准的沟通，收集了很多客户的意见反馈，积累了大量的客户使用过程中的经验和问题。在GB/T 6488标准修定的过程中，海能技术主要是提供技术支持工作，参与了大部分过程，例如，在起草阶段和征求意见阶段提供了一些建议和不同类型用户类型的应用案例，以及全自动折光仪技术方面的专业知识等。近年来，海能技术对参与各类标准制修订的意义认知越来越深，也更加积极参与其中。截至目前，海能技术及子公司已主导或参与起草及修订了4项国家标准和3项行业标准。“我们特别愿意参与到行业标准、国家标准的制修订工作当中去。我把它理解为既是一种责任，对行业有贡献，也对企业自身的发展有利，这是一件双赢的事情。”首先，作为仪器厂商，我们了解仪器技术、性能指标、功能作用，这些专业知识可以在标准制修订过程中给予强有力的支撑。另一个重要的作用是，我们直接面对客户群体，天天和客户打交道，了解客户真实迫切的需求，这是我们的优势。我们可以及时、全面的把客户关于仪器使用、方法应用、希望的发展方向等信息收集起来。标准制修订过程中，可以很好地利用这些信息，让标准更加的贴近用户、更加的“接地气”；在标准实施的时候,不会让标准“高高在上”，容易“落地”。我觉得这是仪器企业参与标准制修定的重要意义。此外，参与标准制修定还能帮助仪器厂商提升影响力和竞争力。同时，作为仪器厂商参与到标准制修订过程当中，也可以帮助我们理解客户的需求，理解标准制定者的诉求；标准制定的严要求、强规范性，对仪器厂商是一个提升自身水平的好机会。

Dynamics of ammonia volatilisation measured by eddy covariance during slurry spreading in north ItalyRossana Monica Ferraraa, Marco Carozzib,*, Paul Di Tommasic, David D. Nelsond, Gerardo Fratinie, Teresa Bertolinif, Vincenzo Magliuloc, Marco Acutisg, Gianfranco Ranaaa Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria—CREA, Research Unit for Cropping Systems in Dry Environments, via C. Ulpiani 5, 70125 Bari, Italy b INRA, INRA-AgroParisTech, UMR 1402 ECOSYS, Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes, 78850 Thiverval-Grignon, Francec National Research Council of Italy, Institute for Mediterranean Agriculture and Forest Systems (CNR-ISAFoM), 80056 Ercolano, Italy d Aerodyne Research Inc., Billerica, MA 01821, United States e LI-COR Biosciences GmbH, Siemens Str. 25a, 61352 Bad Homburg, Germany f Euro-Mediterranean Center on Climate Change (CMCC), Via Augusto Imperatore 16, 73100 Lecce, Italy g University of Milan, Department of Agricultural and Environmental Sciences, via G. Celoria 2, 20133Milan, Italy摘要2009和2011年春在意大利北部农田两次测量污泥施肥后氨气排放扩散试验，从施肥、耕地作业至排放现象结束用窝动相关法EC测量氨气通量变化。涡动相关法系统配备Aerodyne氨气快速测量仪能持续监测施肥后氨气挥发情况，分别在24h和30h后耕地作业监测到氨气挥发量突然降低。其中两次试验最大氨气排放为138.3和243.5ugm-2s-1，施肥7天后NH4-N总损失为19.4%和28.5%。试验发现涡动相关法和反向拉格朗日随机模型在动态排放量化结果一致，同时由于排放扩散和气象条件关系因素造成两次试验氨损失不同。结果表明为了提高施肥后氮效率耕地作业最好接近24h内进行，气候条件限制氨气排放（如多云、低温）。概述氨气在气候化学和许多与之相关排放和沉降环境问题扮演重要角色。在欧盟27个成员国中90%氨气来源农业肥料的储存和扩散，畜牧业和合成肥料使用。评估施肥作业中氨气损失与田野和农场氮平衡关系提高农业氮效率合适技术。试验地点试验地点时间为2009（SI-09）3.9ha和2011（SI-11）4.3位于意大利北部Po Valley，两块试验田相邻且农业管理相近。SI-09试验时间为2009.3.26-4.3污泥施肥为87m3/ha,8：00am开始，24h后耕地作业深25cm,持续时间分别为7和1.5h,氨态氮总量为95kg/ha NH4-N。SI-11试验时间为2011.4.6-4.13污泥施肥为75m3/ha,8：30am开始，30h后耕地作业深25cm,持续时间分别为5和2h,氨态氮总量为109kg/ha NH4-N。测量方法01两种氨气浓度测量方法ALPHA被动式扩散采样器位于逆风向距离试验田2.3km测量氨气环境背景值，柠檬酸滤纸捕获氨气比色法测量，。Aerodyne QC-TILDAS氨气快速分析仪监测分子在967cm-1处对辐射的吸收测量每摩尔湿空气摩尔氨气，为了保证数据可靠性每6h用标准化氨气罐进行自动校正。02涡动相关法(EC)测量氨气通量把垂直方向的瞬时风速和氨气浓度的协方差定义为氨气垂直方向通量，采样间隔为30分钟，并考虑到空气密度改变WPL对其结果的影响，WPL作用通常取决于气体背景浓度和通量的等级。EC系统放置在试验田中间，离边界SI-09为78m和SI-11为93m，配备Gill-R2 Sonic Anemometer三维声波风速仪和Aerodyne QC-TILDAS氨气浓度测量仪， 模拟信号从QC-TILDAS传导至Sonic Anemometer，通过EddySoft 软件同时将模拟信号和风速数据进行整合，使用EddyPro软件线下计算每半小时氨气通量。在湍流通量计算失效后系统对试验数据自动进行筛选，同时由于EC系统光谱衰减不可避免性使用频率响应修正系数法对通量损失进行校准。03分散模型反向拉格朗日随机模型（bLS）推测氨气的扩散，使用三维声波风速仪的湍流参数u*,L和Aerodyne QC-TILDAS测量的氨气浓度，ALPHA背景浓度值结合GPS记录排放源区进行建模。数据分析01气象数据对SI-09和SI-11气象数据和微气候数据进行整理（雨量、温度、湿度、风速、太阳辐射、摩擦速度u*和稳定参数z/L）对比，总体SI-09比SI-11气候条件更稳定不利于氨气扩散。02通量源区SI-09试验中白天和晚上89和87%通量来源于试验田中，在SI-11试验中白天和晚上96和94%通量来源于试验田中。SI-09白天(40m比61m)和晚上(76m比164m)的通量源区最大峰值都小于SI-11，主要归结于SI-11更高的大气稳定性。03氨气浓度和氨气通量氨气浓度分析：如图Fig.6由ALPHA被动式采样器和Aerodyne QC-TILDAS测量氨气浓度对比结果看出两种测量结果趋势相似，证实了采集数据的有效性，SI-09和SI-11的RMSE为114.3和102.5ugNH3m-3，R2为0.89和0.9，斜率为1.21和0.95，CRM为-0.04和-0.06。在SI-09中ALPHA和QC-TILDAS浓度有明显差别，周围环境条件是实质因素如高湿度97.7%、低温11.7℃和低风速0.88m/s。氨气通量分析：如图Fig7a-d显示两次试验氨气浓度值和通量表以及空气土表温度湿度总辐射和降雨量。两次试验氨气通量巨大差异主要由于天气条件，特别是SI-11空气温度比SI-09高有利于挥发，同时SI-09降雨和空气温度降低减少了氨气挥发；虽然两次试验耕地作业时间不同，但从标准化氨气累计损失看时间动态非常相似，天气条件是影响氨气浓度和通量主要因素。下图Fig.9显示EC系统和bLS对两次试验通量对比，bLS对于SI-09通量数值稍有高估，对于SI-11有些低估。但显出两种试验方法在两次试验的一致性。结论Aerodyne QC-TILDAS气体监测仪在测量粘性气体NH3优势原理：Aerodyne痕量温室气体&同位素气体监测仪使用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)，在中红红外波长段，来探测分子最显著的指纹跃迁频率。直接吸收光谱法，可以实现痕量气体浓度的快速测量（1s）；采用像散型多光程吸收池技术实现激光可控通道数大于200个,有效测量光程可达76m甚至更长，有效的提高氨气分子的测量精度。NH3、HONO等粘性分子测量优势：粘性气体NH3化学性质活跃，粘性非常大，易于附着在器壁或固体颗粒上，且其易于在气相和颗粒相之间相互转化，这些特性造成了其测量的困难性。★测量精度为ppt级 1S 100SNH3 50ppt 10pptHONO 210 ppt 75 ppt★活性钝化系统（Aerodyne Active Passivation system），提高粘性分子的响应时间，且对高频10HZ测量有着很小的损失量（如图）采用活性钝化系统后，NH3测量的时间常数和高频通量变化（时间常数更快，高频通量损失修正更少）★惰性颗粒分离装置（Aerodyne Inertial Inlet），有效减小颗粒对粘性分子的影响，保证进样口及内部镜片的整洁★特殊渗透管路（permeation tube），减小管路壁的黏着，并有效减小管路中的水凝结及压力★针对全自动动态箱测量，采用特殊telflon材料，具备critical orifice装置，多通路同时进气，并采取气压式控制方式，降低能耗。★采用全新中红外光谱范围，可以测量更多分子，并保证精度，如NH3、O3和CO2；HONO、N2O可在一个激光下测得，如果采用双激光，可测量更多的气体分子。★与普通气体分子具备一致的快速响应时间（10HZ）★适配于涡度协方差测量和全自动箱自动测量，并可通过独特采样系统实现自由切换。活性钝化系统 Aerodyne 双激光直接吸收法分析仪在N2O、NH3、HONO、COS等痕量温室气体及含N同位素气体δ15Nα /δ15Nβ /δ18O；含C同位素气体δ13C/δ18O、H16OH/H18OH/H16O；12C17O16O/13C18O16O 及δ13C/δD/CH4 的应用文献和观测方案，请来电垂询。