光束笔尖阵列光刻系统

微透镜阵列是由微米级或亚毫米级透镜按一定规律排列而成的阵列，被广泛应用于光学和光子学领域，包括立体显示、光均匀化、光束整形和三维成像等。与单个透镜相比，微透镜阵列可以收集每一点上的信息，如入射光线的强度和角度。在集成成像系统中，微透镜阵列上的透镜从不同的观察角度在不同的空间位置捕捉一组子图像，而这些图像可以被重建在一起以提供一个伪视觉。此外，在光场成像系统中，位于物镜和图像传感器之间的微透镜阵列能够在单次摄影曝光下收集空间和方向信息，无需聚焦于3D物体。大多数的微透镜阵列中，所有透镜的焦距都是相同的，这导致景深狭窄、深度感知能力有限。因此，这些微透镜阵列不能直接获取距离不同的物体的清晰图像。近日，上海理工大学张大伟教授课题组提出了一种多焦距微透镜阵列的制作方法。该微透镜阵列制造过程具体如下：首先，利用摩方精密面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制备出孔壁呈不同倾斜角度的微孔阵列，再采用旋涂的方法使微孔中残留部分光敏树脂并得到不同曲率的液面，最后经过PDMS翻模即可得到多焦距微透镜阵列。该多焦距透镜阵列能够扩展成像景深，具有感知物体深度的能力。该成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls”为题发表在光学期刊Optics Express上。图一 多焦距微透镜阵列制作原理图图二 (a) 多焦距微透镜阵列设计，(b) 3D打印的微孔阵列，(c) 复刻的多焦距微透镜阵列，(d) 多焦距微透镜阵列局部显微图。图三 利用多焦距微透镜阵列拍摄不同物距情况下的物体，物距为(a) 14.3mm，(b) 28.5mm，(c) 45.5mm时拍摄的图像。当物距为14.3mm时，中心区域的透镜可呈现清晰图像；当物体移离微透镜阵列时，外圈的透镜可以呈现清晰的图像。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.425333官网：https://www.bmftec.cn/links/10

微透镜阵列是由微米级或亚毫米级透镜按一定规律排列而成的阵列，被广泛应用于光学和光子学领域，包括立体显示、光均匀化、光束整形和三维成像等。与单个透镜相比，微透镜阵列可以收集每一点上的信息，如入射光线的强度和角度。在集成成像系统中，微透镜阵列上的透镜从不同的观察角度在不同的空间位置捕捉一组子图像，而这些图像可以被重建在一起以提供一个伪视觉。此外，在光场成像系统中，位于物镜和图像传感器之间的微透镜阵列能够在单次摄影曝光下收集空间和方向信息，无需聚焦于3D物体。大多数的微透镜阵列中，所有透镜的焦距都是相同的，这导致景深狭窄、深度感知能力有限。因此，这些微透镜阵列不能直接获取距离不同的物体的清晰图像。近日，上海理工大学张大伟教授课题组提出了一种多焦距微透镜阵列的制作方法。该微透镜阵列制造过程具体如下：首先，利用摩方精密面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制备出孔壁呈不同倾斜角度的微孔阵列，再采用旋涂的方法使微孔中残留部分光敏树脂并得到不同曲率的液面，最后经过PDMS翻模即可得到多焦距微透镜阵列。该多焦距透镜阵列能够扩展成像景深，具有感知物体深度的能力。该成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls”为题发表在光学期刊Optics Express上。图一 多焦距微透镜阵列制作原理图图二 (a) 多焦距微透镜阵列设计，(b) 3D打印的微孔阵列，(c) 复刻的多焦距微透镜阵列，(d) 多焦距微透镜阵列局部显微图。图三 利用多焦距微透镜阵列拍摄不同物距情况下的物体，物距为(a) 14.3mm，(b) 28.5mm，(c) 45.5mm时拍摄的图像。当物距为14.3mm时，中心区域的透镜可呈现清晰图像；当物体移离微透镜阵列时，外圈的透镜可以呈现清晰的图像。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.425333官网：https://www.bmftec.cn/links/10

仪器信息网讯 8月29日，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会第四届微光刻分委会年会暨第十三届微光刻技术交流会在青岛成功召开。本届会议由全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分会秘书处和青岛市城阳区人民政府主办，青岛天仁微纳科技有限责任公司承办。会议吸引了业界三百余位资深专家及企业代表参会。 会议现场大会开幕式由微光刻分技术委员会主任委员冯稷主持，青岛轨道交通产业示范区工委委员、管委副主任矫鲲，青岛轨道交通产业示范区管委招商部部长刘新歧，青岛天仁微纳科技有限责任公司董事长冀然，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分会秘书长陈宝钦分别致辞。微光刻分技术委员会主任委员 冯稷 主持开幕式青岛轨道交通产业示范区工委委员、管委副主任 矫鲲 致辞青岛轨道交通产业示范区管委招商部部长 刘新歧 致辞青岛天仁微纳科技有限责任公司董事长 冀然 致辞全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分会秘书长 陈宝钦 致辞致辞结束后，大会进入2023年度微光刻技术交流会环节。大会首日交流会环节邀请了21位业界专家依次分享报告，对微光刻技术及应用、微光刻设备和材料技术的发展趋势、最新研究成果及进展等展开深入的交流与探讨。报告人：湖南大学 陈艺勤副教授报告题目：《力学辅助光刻及其应用》面临极端加工要求，仅仅依靠常规的微光刻技术面临难加工材料、难加工结构、难加工基底等加工难题。针对于此，陈艺勤所在课题组提出力学辅助光刻技术，人为地通过结构设计或添加外场等方式放大微光刻工艺过程中结构内部或结构之间的相互作用；通过人为施加的力学手段来代替或者补充微光刻技术的某一个或某几个工艺环节。报告中，陈艺勤介绍了其所在课题组利用高分辨的力学辅助光刻技术，围绕材料、工艺、应用三个方面开展的系列工作。报告人：苏州大学 陈林森教授报告题目：《微纳光子制造：赋能创新的引擎》陈林森教授三十年来从全息光学到微纳光学迈向光子制造，先后获得3项国家科技进步二等奖；5项江苏省科技奖一等奖；6项中国专利优秀奖。21世纪是“追光”的世纪，谁率先攻克大面积微纳结构功能化难题，谁将在光子领域处于主动地位。但传统光刻技术难以解决大面积光子器件的制备难题，已有图形化技术难以加工复杂微纳结构。面向科技前沿与重大需求，需要确立“更好的解决方案”。自主可控光子技术，对新材料、新装备、新器件的可控性与安全性意义重大。针对于此，陈林森教授基于光场重构、智能计算、数字化光刻与柔性纳米压印，构成了“微纳光制造”底层关键技术，推出了一系列产业化的产品和设备。报告人：中国科学院上海高等研究院X射线光学技术实验室副主任 吴衍青研究员报告题目:《SSRF-XIL线站EUV光刻胶光刻性能检测技术进展》我国尚处于EUV光刻核心关键技术攻关阶段，国内EUV光刻胶的研发尚属于起步阶段。光刻胶的光刻性能检测是光刻胶研发的必要条件，而13.5nm在波长检测是衡量光刻胶曝光性能最准确的检测方法。曝光后可以获得光刻胶的三个主要参数：分辨率、灵敏度和边缘粗糙度。光刻胶研发过程中需多次迭代、检测，获得最佳曝光性能。吴衍青表示，同步辐射EUV干涉光刻是业界公认的检测方法。当前上海光源已为国内多所高校/研究所/企业单位提供光刻胶性能检测支持，取得了丰硕的成果。报告人：神光光学集团有限公司首席科学家 曹海平院长报告题目：《神光光学用于微光刻的玻璃材料和元件》高纯石英性能优良被称为“玻璃之王”，石英玻璃具有比其它以二氧化硅为骨架的如钠钙硅玻璃、硼硅玻璃、普通光学玻璃等混合物玻璃无法比拟的独特和优异性能，尤其透明石英玻璃的光学性能非常优异，在紫外到红外辐射的连续波长范围都有优良的透射比。曹海平在报告中对比了海内外主流厂商的工艺，并介绍了神光光学的六大特色生产工艺：国内首创立式单灯闭式沉积装置，集成原料预处理、反应合成和适应生长三大模块；超精准燃烧管控和液态物蒸发创造了恒定的流场，确保高纯度；优异的燃烧器热场匹配先进的沉积炉温场，形成最佳的合成界面和产品截面；先进的自动化控制的适应生长获得长度向一致性及轴对称性；首创通过槽沉热成型抑制横向延展后的缺陷分布和改善二次缺陷；自主研发多级精密退火工艺减少了应力影响。之后，曹海平介绍了神光光学石英玻璃的应用、产品关键指标等信息。报告人：青岛天仁微纳科技有限责任公司事业发展经理 Massimo Tormen报告题目：《Manufacturing advanced photonic devices needs reliable nanoimprinting lithography solutions》在可预见的未来，光子器件正在并将在我们的社会中大规模使用。纳米压印技术与其他技术相比具有竞争优势。Massimo Tormen 表示，与其他现有复制技术不同，纳米压印（NlL）技术结合了高分辨率、2.5D图案化能力的特点，吞吐量大，需要的投资和运行成本适中；与DUV和EUV光刻相比，因为NIL的缺陷率更高，目前电子工业不使用NIL技术，但光子学应用的缺陷容忍度略高，这使NlL有机会成为先进光子器件的首选制造技术，因为其他竞争先锋发挥着更大的作用（分辨率、吞吐量、成本、2.5D图案化能力等）；NIL可以在许多光子应用中赢得与投影光刻的竞争优势。目前天仁微纳的UV-NIL技术越来越成熟。报告人：海德堡仪器公司Nano AG 杨菲博士报告题目：《NanoFrazor—A versatile Nanopatterning Tools》海德堡仪器的杨菲博士在报告中介绍了一种可应用于纳米尺度科学研究的纳米制造技术—纳米扫描热探针直写技术。据介绍，海德堡的相关产品NanoFrazor具有高分辨率纳米光刻15 nm横向分辨率，报告题目：《Raith Nanofabracation Application Updates 2023》本次微光刻年会，锐时科技带来了超高性能电子束光刻系统EBPG Plus、VOYAGER 高性能电子束曝光系统、FIB-SEM系统VELION、CHIPSCANNER 高分辨率电子束曝光机和激光光刻解决方案PICOMASTER。由于时间关系，朱国先生主要介绍了超高性能电子束光刻系统EBPG Plus。据了解，EBPG Plus是一种超高性能电子束光刻系统，100kv写入模式和5 nm以下的高分辨率光刻，涵盖了各种纳米制造设备中直接写入纳米光刻、工业研发和批量生产的广泛前沿应用。新系统集稳定性，保真度和精度于一体，确保最佳的高分辨率光刻结果的所有性能参数之间的完美交互。报告人：Genlsys公司亚太总监 陈利奇先生报告题目：《GenlSys Update 2023》陈利奇主要介绍了GenlSys的五类产品。据了解，GenlSys的电子和激光束直接写入软件是高斯光束直写系统的市场领导者，安装在全球大多数主要的纳米制造中心，已成为先进电子束光刻的必备品；蒙特卡罗模拟软件可以进行电子束光刻建模与校正中电子分布的MC模拟，可完成过程校准、PSF可视化、提取和管理；3D光刻模拟和OPC软件覆盖了接触式光刻（掩模对准器）和投影光刻（步进器/扫描仪），电子束光刻和激光直写光刻（海德堡仪器激光系统）；SEM图像分析与计量是一款可用于基于SEM的计量和检验的计量软件；掩模版生产软件是用于掩模室的专用MDP，高性能（层次结构、并行处理、掩模过程校正…）等。报告人：清华大学 刘泽文教授报告题目：《光刻技术回顾与展望》刘泽文教授主要在报告中回顾了光刻技术的起源、发展与展望。刘泽文教授表示，微光刻技术不仅是人类科技文明的集大成，也是科学技术和现代企业、政府协同推进实现技术进步的典范。EUV光刻机设备本质上是一台基于物理原理的科学工具，而不是普通的机械设备，是高投入、多学科、多技术、多企业、有组织协同发展的结果。在中国这样的国家，有一家甚至两家以上的机构组织进行EUV光刻研发是很有必要的，不仅符合中国的国家利益，也符合人类利益。任何形式的垄断，总是不好的。在重视EUV光刻的同时，需要在新的方向上进行探索，保持创新力，寻找突破点。EUV微光刻技术值得微光刻技术标准化分委员会专家们关注。报告人：中国科学院微电子研究所 何萌报告题目：《集成电路产教融合实训装备与教学实践》集成电路是制造业的最高端，其多步工艺、精细加工、复杂、环境要求高、资金密度高；是精密光学、等离子体物理、磁学、精细化学、数学模型、材料科学等多种学科融合学科；也是精密机械、光学工程、电控技术、软件、温度控制技术等多种技术集成；其技术更新快，每18个月更新一代。但当前集成电路学科实验教学面临诸多难点。针对于此，夏洋等团队设计了系列课程，筹备建设了集成电路学科平台。何萌认为，产教融合需要高校和企业联合开设课程，定向培养高端专业工程性人才，形成集成电路产教融合教学联盟。报告人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 魏鸿达报告题目：《大幅面微纳结构的光学表面制造技术研究》据介绍，科技部某项目需研制600*300mm*40mm位相板，以此实现以3.1米主镜为基准，两次装调实现5镜共基准。由于600mm超过设备运动范围（400mm）限制，需要开发激光直写远距离高精度拼接曝光技术。报告中，魏鸿达介绍了拼接方案，第一步完成450*300mm图案加工，经显影、刻蚀、再次涂胶后，第二次曝光完成第二部分加工；两次摆放基板会造成坐标系破坏，产生拼接误差，需重构坐标系，降低误差，大尺度多范围设定靶标；精准提取十字刻线质心，数据拟合修正，以基板靶标重建坐标系，实现在同一坐标系下两次直写。此外，魏鸿达还介绍了离子束刻蚀技术以及相关应用拓展。报告人：中国科学院光电技术研究所 胡松研究员报告题目：《面向广义芯片的光刻技术与装备》广义芯片包括集成电路在内所有由光刻技术制造具体一定功能和集成度的系统，如第二代第三代化合半导体，传感器（应变，光栅，光电探测器，气体传感器等），显示器件，生物芯片，发光器件，MEMS，微光学元件，分立电子器件，通迅器件等。随着信息时代的发展，非IC广义芯片的应用十分广泛，需求量十分巨大；针对广义芯片的光刻机需要适应大量非IC标准要求，目前尚未形成垄断，国内具有实现自主可控的能力；国内相关单位需要把握当前窗口，形成面向广义芯片光刻设备的研发与应用链条，解决相关行业自主可控问题。报告人：江苏长进微电子材料有限公司总经理 王凯先生报告题目：《新型高分辨率电子束光刻胶（用于多层结构和灰度光刻）》江苏长进微电子材料有限公司成立于2021年，专业从事半导体光刻胶产品的研发、生产和销售。公司的产品系列完整，产品应用领域涵盖集成电路 (IC)、发光器件 (LED) 、分立器件 (Transistor) 、先进封装(WLCSP，Bumping，FO-WLP，Chiplet)、微机电系统 (MEMS) 、掩膜版 (Mask) 等。报告中，王凯介绍了长进微电子的产品分类、技术路线、电子束胶在多层结构和灰度光刻中的应用等。报告人：长飞石英技术 (武汉) 有限公司销售副总监 肖畅先生报告题目：《长飞石英-微光刻用合成石英材料开发进展与应用》长飞石英基于30余年的光纤预制棒合成石英沉积、热处理等工艺的深入研发与制备经验开发出多种石英制备技术，并建立了全面的石英材料检测平台。长飞合成石英材料，为光学、半导体、光通信等多个行业领域，提供高品质石英材料产品。依托于先进的检测设备与专业的检测能力，长飞石英检测中心可对石英材料的各类光学特性与参数，进行全方位深入测试，为产品研发与交付提供质量保障。报告人：矽万 (上海）半导体科技有限公司 陈硕先生报告题目：《基于3D光刻的曲面衬底非球面微透镜阵列》变焦复眼具有体积小、视场角大、灵敏度高等优点，非常适用于高性能的光电探测器、光场相机等。得益于3D光刻技术设计自由度高、幅面大、粗糙度低以及保真度高等优点制得了人工超复眼结构。该结构实现了信息共享功能：由于光敏单元的独特结构，能够实现不同光敏单元对物体信息的共同成像；变焦功能: 人工超复眼作为由五种不同焦距子眼组成的复眼，能够感知不同焦平面上的物体；大视场角: 由于在曲面上制备了大量的光敏单元，因此人工超复眼的视场角比在平面上制备的微透镜阵列更大，测试结果显示人工超复眼可工作范围视场角约为62°；超疏水微透镜阵列：在复眼结构中增加超疏水结构，使得在高湿度环境仍具有良好的成像功能。基于信息共享功能与变焦功能，人工超复眼不仅可以在曲面上实现变焦成像，也可以在平面上实现变焦成像。相信这种具有新颖结构的微光学元件为制造具有高光学性能的小型化设备提供了新思路。报告人：苏州锐材半导体有限公司销售经理 江茜女士报告题目：《SOI晶圆和其它晶圆键合新材料》SOI技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。被称为“二十一世纪的微电子技术”。目前全球制造SOl晶圆的技术主要有四种：注入氧分离技术 (Separation by lmplanted Oxygen，SIMOX)、键合回刻技术 (Bond and Etch-back SOl，BESOI)、智能剪切技术 (smart- Cut )和无研磨基台影响CMP技术 (GCIF: Grinding Chuck Impact Free)。江茜女士在报告中介绍了苏州锐材 SOI核心技术产品、新的晶圆键合材料、SOI主要应用等内容。报告人：深圳清力技术有限公司实验平台负责人 潘旭捷先生报告题目：《深圳超滑技术实验平台微纳米工艺介绍》结构超滑是指两个固体表面直接接触做相对滑移运动时，摩擦极低、磨损为零的状态。结构超滑的初步概念最早可追溯到上世纪八九十年代。之后，郑泉水课题组于2002年预言第一个超滑器件，荷兰Frenken院士于2004年第一次在极端条件下观测到纳米尺度的超滑现象。2012年，郑泉水课题组首次在大气环境下实现了微米尺度的结构超滑，标志着结构超滑技术的诞生。报告中，潘旭捷介绍了结构超滑技术的原理、在微纳米器件中的应用和深圳结构超滑技术实验平台。报告人：纳糯三维科技 (上海) 有限公司总经理 崔万银博士报告题目：《双光子灰度光刻技术在微光学器件中的应用》Nanoscribe的双光子灰度光刻激光直写技术(2GL ®)可用于工业领域2.5D微纳米结构原型母版制作。2GL通过创新的设计重新定义了典型复杂结构微纳光学元件的微纳加工制造。该技术结合了灰度光刻的出色性能，以及双光子聚合的亚微米级分辨率和灵活性。报告中，崔万银介绍了相关技术在硅片上3D加工、光纤端面加工和硅光芯片上的3D加工的应用。报告人：苏州美图半导体技术有限公司总经理 王云翔先生报告题目：《美图&研材工艺介绍》王云翔是美图半导体和研材微纳的创始人。报告中，王云翔介绍了美图&研材的业务架构，键合机、喷胶机、光刻机等产品及其在纳米森林、深结构刻蚀、金属微结构、薄膜器件、生物芯片、量产芯片等方面的应用。报告人：福建省水电科学研究院 刘辉文报告题目：《电位限制式电子束投影光刻技术的新进展》刘辉文在去年报告成果的基础上进行了进一步的研究，电位限制式电子束投影光刻技术进行了分辨率为20nm图形的仿真曝光，并在新型掩模下方0.8um处汇聚形成图形，图形中心线条粒子分布呈类高斯分布。通过增加带电层与原来静电场共同形成柱状透镜，使穿过掩蔽层图形缝隙的电子束汇聚。解决了电子散射问题，使电子能够在远离掩蔽层的位置曝光，解决了采用电位限制式电子束投影光刻技术实用化的问题。电位限制式电子束投影光刻技术能够解决原有电子束投影光刻技术的问题，结合其他技术能够解决电子束投影光刻技术实用化问题。通过本次电磁仿真和计算，从理论上验证了新型电位限制式电子束投影光刻技术的可行性和实用性，为以后实物验证做了前期准备，朝着制造高分辨率的电子束投影光刻系统又前进了一步。

微芯片电化学检测系统（microchip-based electrochemical detection system, μEDS），是一种基于电化学方法与微流控技术的检测平台，其具有高灵敏度、极少试剂消耗、快速检测、可适性高、自动化等优点，常用于现场实时应用场景，比如床边检测等。此类芯片中核心组件是微电极，其检测性能尤为关键。传统的微电极主要是二维或平面式的结构，如环状、带状、平板式。另一方面，具有三维结构的微电极因其更大的反应面积和优异的检测灵敏度已获得越来越多研究学者的关注。微尺度3D打印技术的出现，使得三维微柱阵列电极的实现变得更加便捷、快速、高效。PμSL（Projection Micro Stereolithography，面投影微立体光刻）是一种面投影微尺度超高精度光固化增材制造技术，使用高精度紫外光刻投影系统，将需要打印的三维模型分层投影至树脂液面，分层光固化成型并逐层累加，最终从数字模型直接加工得到立体样件。该技术具有打印精度高、跨尺度加工、成型效率高、制造成本低等突出优势，被认为是目前最具有前景的三维微细结构加工技术之一。图1：PμSL技术原理示意图通过结合软光刻以及金属沉积技术，PμSL微尺度 3D打印技术近期在电化学检测领域取得系列成果。其中的微电极的制备过程大致为：通过PμSL微尺度3D打印技术打印得到三维微柱阵列模具，然后通过PDMS二次翻模得到PDMS材质的三维微柱阵列，最后再经过磁控溅射等金属沉积方式将金属比如金沉积在三维微柱结构的表面作为导电层以形成最终的微柱电极。此外，还可选择性地在电极表面修饰Pt-Pd/多层碳纳米管等其他改性物质以提高电化学检测性能。研究一：基于微柱阵列电极的生物标记物高灵敏度检测研究摘要：微柱阵列电极因其高质量运输、低检测极限以及微型化的特点被广泛用于电化学检测领域。该研究工作阐述了表面镀金的PDMS基微柱阵列电极的制备、数值仿真、表面改性以及表征。9×10的微柱阵列排布在0.09cm2的区域内，其中微柱的高度分别为100 μm，300 μm 和500 μm。微柱阵列电极是使用PμSL微尺度3D打印技术与软光刻相结合的方法制备而得，通过SEM和循环伏安法进行表征测试。实验结果显示，无论扫描速率的高低，高度值更大的微柱有利于提高电流密度。Pt-Pd/多层碳纳米管材料涂覆可进一步提高微柱阵列电极的电化学检测性能。相较于平板式电极，微柱阵列电极的电化学检测灵敏度是前者的1.5倍。高度500 μm的Pt-Pd/多层碳纳米管改性的微柱阵列电极可用于检测肌氨酸（一种前列腺癌的生物标记物），其线性范围和检测极限分别是5-60 μM 和1.28 μM。这个检测范围覆盖了肌氨酸在人体组织的浓度区间（0-60 μM）。因其更高的微柱高度和更大的比表面积，微柱阵列电极比平板式电极获得了更好的检测性能。该研究工作为高检测灵敏度的微柱阵列电极在低丰度分析物的检测应用提供了有效的指导。图2：微柱阵列电极的制备过程示意图及改性电极和电化学检测中典型的三电极式简易传感装置论文信息：DOI: 10.1039/d0ra07694e.研究二：动态微流体中微柱阵列电极的电化学检测研究摘要：高集成度、高灵敏度、快速分析、极小的试剂消耗等优点促使μEDS备受学术界的关注。微小化的工作电极是μEDS的核心部件，其性能决定了整个μEDS的检测表现。相比于传统的微电极形貌，如带状、环状、圆片状，三维微柱阵列电极因其更大的反应面积，具有更高的响应电流和更低的检测极限。在该研究工作中，采用数值仿真研究了μEDS的检测性能以及三维微柱的形貌和流体的动力学参数，包括微柱的形状、高度以及排列方式和反应溶剂的流速。μEDS的尾端效应在基于预设的电流密度参数下也进行了定量分析。此外，通过结合PμSL微尺度3D打印技术与软刻蚀的方法制备的PDMS基三维微柱阵列电极与微通道集成，用于研究电化学检测。循环伏安法和计时电流法测试的结果表明，实验数据与模拟数据吻合较好。此研究为μEDS的参数设计提供了指导性建议，所使用的方案亦可适用或借鉴于分析和优化基于纳米芯片的电化学检测系统（nanochip-based electrochemical detection system, nEDS）。图3：μEDS和微柱阵列的示意图以及微柱阵列的形貌参数论文信息：DOI:10.3390/mi11090858.上述研究中微柱电极结构模具均采用PμSL微尺度3D打印技术加工，所采用的加工设备均为摩方精密（BMF, Boston Micro Fabrication）公司10 μm光学精度设备P140，其最大打印尺寸为19.2mm (L)×10.8mm (W)×45mm (H)，打印层厚为 10~40 μm。图4：BMF公司10微米系列精度设备P140/S140

微芯片电化学检测系统（microchip-based electrochemical detection system, µEDS），是一种基于电化学方法与微流控技术的检测平台，其具有高灵敏度、极少试剂消耗、快速检测、可适性高、自动化等优点，常用于现场实时应用场景，比如床边检测等。此类芯片中核心组件是微电极，其检测性能尤为关键。传统的微电极主要是二维或平面式的结构，如环状、带状、平板式。另一方面，具有三维结构的微电极因其更大的反应面积和优异的检测灵敏度已获得越来越多研究学者的关注。微尺度3D打印技术的出现，使得三维微柱阵列电极的实现变得更加便捷、快速、高效。PμSL（Projection Micro Stereolithography，面投影微立体光刻）是一种面投影微尺度超高精度光固化增材制造技术，使用高精度紫外光刻投影系统，将需要打印的三维模型分层投影至树脂液面，分层光固化成型并逐层累加，最终从数字模型直接加工得到立体样件。该技术具有打印精度高、跨尺度加工、成型效率高、制造成本低等突出优势，被认为是目前最具有前景的三维微细结构加工技术之一。图1：PμSL技术原理示意图通过结合软光刻以及金属沉积技术，PμSL微尺度 3D打印技术近期在电化学检测领域取得系列成果。其中的微电极的制备过程大致为：通过PμSL微尺度3D打印技术打印得到三维微柱阵列模具，然后通过PDMS二次翻模得到PDMS材质的三维微柱阵列，最后再经过磁控溅射等金属沉积方式将金属比如金沉积在三维微柱结构的表面作为导电层以形成最终的微柱电极。此外，还可选择性地在电极表面修饰Pt-Pd/多层碳纳米管等其他改性物质以提高电化学检测性能。研究一：基于微柱阵列电极的生物标记物高灵敏度检测研究摘要：微柱阵列电极因其高质量运输、低检测极限以及微型化的特点被广泛用于电化学检测领域。该研究工作阐述了表面镀金的PDMS基微柱阵列电极的制备、数值仿真、表面改性以及表征。9×10的微柱阵列排布在0.09cm2的区域内，其中微柱的高度分别为100 μm，300 μm 和500 μm。微柱阵列电极是使用PμSL微尺度3D打印技术与软光刻相结合的方法制备而得，通过SEM和循环伏安法进行表征测试。实验结果显示，无论扫描速率的高低，高度值更大的微柱有利于提高电流密度。Pt-Pd/多层碳纳米管材料涂覆可进一步提高微柱阵列电极的电化学检测性能。相较于平板式电极，微柱阵列电极的电化学检测灵敏度是前者的1.5倍。高度500 μm的Pt-Pd/多层碳纳米管改性的微柱阵列电极可用于检测肌氨酸（一种前列腺癌的生物标记物），其线性范围和检测极限分别是5-60 μM 和1.28 μM。这个检测范围覆盖了肌氨酸在人体组织的浓度区间（0-60 μM）。因其更高的微柱高度和更大的比表面积，微柱阵列电极比平板式电极获得了更好的检测性能。该研究工作为高检测灵敏度的微柱阵列电极在低丰度分析物的检测应用提供了有效的指导。图2：微柱阵列电极的制备过程示意图及改性电极和电化学检测中典型的三电极式简易传感装置研究二：动态微流体中微柱阵列电极的电化学检测研究摘要：高集成度、高灵敏度、快速分析、极小的试剂消耗等优点促使µEDS备受学术界的关注。微小化的工作电极是µEDS的核心部件，其性能决定了整个µEDS的检测表现。相比于传统的微电极形貌，如带状、环状、圆片状，三维微柱阵列电极因其更大的反应面积，具有更高的响应电流和更低的检测极限。在该研究工作中，采用数值仿真研究了µEDS的检测性能以及三维微柱的形貌和流体的动力学参数，包括微柱的形状、高度以及排列方式和反应溶剂的流速。µEDS的尾端效应在基于预设的电流密度参数下也进行了定量分析。此外，通过结合PμSL微尺度3D打印技术与软刻蚀的方法制备的PDMS基三维微柱阵列电极与微通道集成，用于研究电化学检测。循环伏安法和计时电流法测试的结果表明，实验数据与模拟数据吻合较好。此研究为µEDS的参数设计提供了指导性建议，所使用的方案亦可适用或借鉴于分析和优化基于纳米芯片的电化学检测系统（nanochip-based electrochemical detection system, nEDS）。图3：μEDS和微柱阵列的示意图以及微柱阵列的形貌参数上述研究中微柱电极结构模具均采用PμSL微尺度3D打印技术加工，所采用的加工设备均为摩方精密（BMF, Boston Micro Fabrication）公司10 μm光学精度设备P140，其最大打印尺寸为19.2mm (L)×10.8mm (W)×45mm (H)，打印层厚为 10~40 μm。图4：BMF公司10微米系列精度设备P140/S140官网：https://www.bmftec.cn/links/10

通过对光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）原理样机在2013年加蓬日全食期间取得的观测资料处理和分析，中国科学院云南天文台FASOT团组在弱偏振信号测量方面取得了科学和技术两项关键性进展，为正在研制的第一和第二代FASOT以及未来的大型日冕仪COMPASS打下了坚实的基础。常规获取太阳大气中磁场矢量三维结构精确信息的成功与否很大程度上取决于仪器对弱磁场产生的弱偏振信号的感知（灵敏度）和精确测量（准确度）能力。因此弱偏振信号的灵敏且精准探测成为FASOT的关键技术。法国天文学家Donati等人于1990年(Astronomy and Astrophysics，1990，232，L1)首创了偏振光学开关技术来降低偏振测量噪声。这项技术通过交换由偏振分析器出射的双光束偏振态来最大程度降低影响偏振测量灵敏度和精确度的因素。屈中权等人在2017年（Solar Physics, 2017,292:37）提出了简化偏振光学开关（RPOS）技术方法。它不再需要在常规偏振观测时在每个偏振调制态都进行双光束偏振态互换，只需进行一组可以将望远镜各光路以及此时视宁度等消光信息精确传递下去的偏振光学开关模式的测量，将其与常规偏振观测数据进行交叉对比就可提高偏振测量的灵敏度和准确度。这也确定了新的观测模式以及简化了偏振分析器结构。在12月1日发表的题目为“由日食偏振光谱测量揭示的太阳高层大气的复杂性”论文（the Astrophysical Journal, 2022, 940:150）中，研究人员对5种实现RPOS的方法产生的结果进行了精确度的检验。这一技术不仅克服了传统偏振光学开关的三大缺点（时间分辨率低，存储空间大，结构复杂），还提高了测量的灵敏度和工作效率。通过2013年加蓬日全食观测，FASOT原理样机在国际上首次同时获得同一视场内516-532nm波段中日冕、过渡区和色球发射谱线的辐射强度I和归一化的线偏振光谱Q/I观测资料（见附图）。应用以上技术，分析了这些形成于不同高度的谱线I和Q/I空间和色散方向的分布特征，发现不同谱线线偏振面旋转速率不一致，在不同空间点会产生超过一个量级的偏振大小变化，日冕禁线与其他谱线的偏振存在很大的差别，Q/I轮廓呈现多样性。在对这些现象做出相应的解释之后得出结论：高光谱分辨率和对两条或者以上的谱线同时进行全斯托克斯光谱测量成为日冕磁场矢量测量仪器如COMPASS必备的功能。该工作得到国家基金委国家重大科研仪器研制项目11527804与国家基金委和中国科学院天文联合基金重点项目U1931206支持。论文链接图1.谱线强度和归一化线偏振强度随高度的变化

光刻是将掩模版上的图形转移到涂有光致抗蚀剂（或称光刻胶）的硅片上，通过一系列生产步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移技术。光刻技术是借用照相技术、平板印刷技术的基础上发展起来的半导体关键工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。随着技术的发展，光刻技术不断推陈出新，出现了很多针对某几种用途的专门技术，在此特为大家盘点介绍一些光刻技术。掩模光刻掩膜光刻由光源发出的光束，经掩膜版在感光材料上成像，具体可分为接近、接触式光刻以及投影光刻。相较于接触式光刻和接近式光刻技术，投影式光刻技术更加先进，通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例的图像，从而实现更精细的成像。目前，投影式光刻在最小线宽、对位精度、产能等核心指标方面能够满足各种不同制程泛半导体产品大规模制造的需要，成为当前 IC 前道制造、IC 后道封装以及 FPD 制造等泛半导体领域的主流光刻技术。根据光源不同，掩模光刻机还可以分为紫外光源（UV）、深紫外光源(DUV)、极紫外光源（EUV）。为了提供波长更短的光源，极紫外光源（EUV）为业界采用。目前主要采用的办法是将二氧化碳激光照射在锡等靶材上，激发出13.5 nm的光子，作为光刻机光源。目前仅有由荷兰飞利浦公司发展而来的ASML（阿斯麦）一家可提供可供量产用的EUV光刻机。这是目前最先进的光刻技术。X射线光刻X射线因为波长很短，所以几乎没有衍射效应，所以很早就进入了光刻技术研发的视野内，并且在八十年代就有了X射线光刻。九十年代，IBM在美国佛蒙特州建了一条采用同步辐射光源的X射线光刻机为主力的高频IC生产线，美国军方为主要客户。而当年X射线光刻技术，是当时的下一代光刻技术的强有力竞争者。后来随着准分子激光和GaF透镜技术的成熟，深紫外光刻技术延续了下去，在分辨率和经济性上都打败了X射线光刻。X射线光刻就退出了主流光刻技术的竞争。现在用X射线光刻的，主要是LIGA技术，用来制造高深宽比结构的一种技术，可以制造出100:1的深宽比，应用于MEMS技术当中。由于X射线准直性非常好，传统的X射线光刻，是1:1复制的。掩模版使用的是硅梁支撑的低应力氮化硅薄膜，上面有一层图形化的金，作为掩蔽层。曝光方式采用扫描的方式，效率不高。X射线光源最大的优势在于他可以做出高深宽比的图形，但是最大的问题也是由于他的穿透性太强导致了无法用透镜进行放大和缩小，因此图形尺寸和掩模版的尺寸相同，所以X射线光刻过分依赖电子束光刻掩模版的精度，故目前没有大量普及。离子束光刻离子束投影曝光系统的结构和工作原理与光学投影曝光的结构与原理类似，所不同的是曝光粒子是离子、光学系统采用离子光学系统，而掩模版则由可通过和吸收离子的材料制备。离子束曝光掩模版通常采用Si材料制成投射/散射式的二相掩模版技术。离子束投射光学系统一般也采用4：1缩小的投射方式，透镜实际上是一个可对离子进行聚焦作用的多电极静电系统。常见的离子束光刻技术包括聚焦离子束光刻（FIB）和离子投影光刻（IPL）。FIB系统采用液态金属离子源，加热同时伴随着一定的拔出电压获得金属离子束，通过质量选择器来选择离子，通过电子透镜精细聚焦的金属离子，在偏转线圈的作用下，形成扫描光栅。离子束可通过溅射对样品进行表面成像。聚焦式离子束技术是利用静电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸(与电子束直写光刻技术类似。不需要掩膜板，应用高能粒子朿直写。离子投影曝光( lPL)是将平行的离子束穿过掩膜，将缩小的招膜图形投射到基底上，使用PMMA光刻胶。当具有一定能量的离子撞击靶材表面时两者之间会发生一系列的交互作用,其中包括膨胀、刻蚀、沉积、铣削、注入、背散射和形核反应等。主要用于制作修复掩膜版和对晶直接光刻。但离子束光刻存在离子源制备，掩膜板畸变，衬底工艺损伤，效率低等问题，很难在生产中作为曝光工具应用，目前主要用作VISI中的掩模修补工具和特殊器件的修整。电子束曝光电子束曝光（EBL）始于上世纪60年代，是在电子显微镜的基础上发展起来的用于微电路研究和制造的曝光技术，是半导体微电子制造及纳米科技的关键设备、基础设备。电子束曝光是由高能量电子束和光刻胶相互作用，使胶由长（短）链变成断（长）链，实现曝光，相比于光刻机具有更高的分辨率，主要用于制作光刻掩模版、硅片直写和纳米科学技术研究。电子束曝光主要有可变矩形电子束曝光系统、电子束投影光刻技术、大规模平行电子束成像三种技术。电子束曝光是电子光学、机械、电子技术、计算机及半导体工艺集成，包含了检测与定位、环境控制、超高真空、计算机控制、系统控制软件、多功能图形发生器、激光定位工件台和电子光学柱8个子系统，其中电子光柱体、图形发生器和激光工件台是关键部件。纳米压印技术纳米压印技术是一种新型的微纳加工技术。该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。纳米压印技术，是通过光刻胶辅助，将模板上的微纳结构转移到待加工材料上的技术。报道的加工精度已经达到2纳米，超过了传统光刻技术达到的分辨率。这项技术最初由美国普林斯顿大学的Stephen. Y. Chou（周郁）教授在20世纪90年代中期发明。由于纳米压印技术的加工过程不使用可见光或紫外光加工图案，而是使用机械手段进行图案转移，这种方法能达到很高的分辨率。报道的最高分辨率可达2纳米。此外，模板可以反复使用，无疑大大降低了加工成本，也有效缩短了加工时间。因此，纳米压印技术具有超高分辨率、易量产、低成本、一致性高的技术优点，被认为是一种有望代替现有光刻技术的加工手段。热探针扫描技术热扫描探针光刻（t-SPL）是近年来新开发出的一种光刻技术，其与当今的电子束光刻（EBL）相比具有更多的优势：首先，热光刻显改善了二维晶体管的质量，抵消了肖特基势垒，阻碍了金属与二维衬底交界处的电子流动；与电子束光刻（EBL）不同，热光刻技术使芯片设计人员能够轻松地对二维半导体进行成像，之后在需要的地方对电极进行图案化； 此外，热扫描探针光刻（t-SPL）制造系统有望在初期节省成本；最后，通过使用平行热探针，能够轻松地将该热制造方法推广到批量的工业生产当中。成本更低，有望成为当今电子束光刻的替代品。激光直写技术激光直写技术是一种近年来应用广泛的超精密加工技术。激光直写是利用强度可变的激光束对基片表面的抗蚀材料实施变剂量曝光，显影后在抗蚀层表面形成所要求的浮雕轮廓。激光直写系统的基本工作原理是由计算机控制高精度激光束扫描，在光刻胶上直接曝光写出所设计的任意图形，从而把设计图形直接转移到掩模上。激光直写技术主要用于制作平面计算全图、掩模、微透镜、微透镜阵列、Fresnel微透镜、Fresnel波带板、连续位相浮雕的闪耀光学元件等，制作工艺己经逐渐成熟。激光直写技术的发展趋势是从直角坐标写入系统到极坐标写入系统，直至多功能写入系统；从基片小尺寸到大尺寸，从平面写入到球面、柱面以及曲面；从利用光刻胶材料到聚合物以及其他特殊工艺材料；写入元件的特征尺寸从几百微米到亚微米；元件制作时间从几天到几小时甚至几分钟；从制作二值图样到写入连续浮雕轮廓 从光学元件到微电子、集成电路、集成光学器件等；从发达的国家到发展中国家，并己经应用到空间光学、光通讯、光学显示等领域，为DOE和微电子、微光学、微机械器件的制作提供了一种新的制作设备。多光子聚合光刻技术双光子聚合是物质在发生双光子吸收后所引发的光聚合过程。双光子吸收是指物质的一个分子同时吸收两个光子的过程，只能在强激光作用下发生，是一种强激光下光与物质相互作用的现象，属于三阶非线性效应的一种。双光子吸收的发生主要在脉冲激光所产生的超强激光的焦点处，光路上其他地方的激光强度不足以产生双光子吸收，而由于所用光波长较长，能量较低，相应的单光子过程不能发生，因此，双光子过程具有良好的空间选择性。一般利用双光子聚合制造3D打印机，可以实现突破传统光学衍射极限的增材制造。不过，华中科技大学的甘棕松教授发明的超分辨纳米光刻技术利用光刻胶双光子吸收特性，采用双束光进行光刻，一束为飞秒脉冲激光，经过扩束整形进入到物镜，聚焦成一个很小的光斑，光刻胶通过双光子过程吸收该飞秒光的能量，发生光物理化学反应引发光刻胶发生固化；另外一束为连续激光，同样经过扩束整形后，进入到同一个物镜里，聚焦形成一个中心为零的空心状光斑，与飞秒激光光斑的中心空间重合，光刻胶吸收该连续光的能量，发生光物理化学反应，阻止光刻胶发生固化。两束光同时作用，最终只有连续光空心光斑中心部位的地方被固化。甘棕松教授目前已经把空心光斑中心部位最小做到9nm，至此突破光学衍射极限的超分辨光刻技术在常规光刻胶上得以完美实现。光刻机国产化现状虽然各种光刻技术不断涌现，但相比于传统的紫外掩模光刻技术而言，大都在工业量产中都无法完全克服生产效率低、对准精度低、分辨率低等缺点。目前，应用较多的光刻技术主要为EUV、DUV等掩模光刻技术，用于工业量产，也是最受关注的光刻技术。公开资料显示，中国最强的光刻机生产商是上海微电子装备公司（SMEE），主要研发DUV光刻机，目前其最先进的SSA600/20光刻机分辨率可达90nm。上海微电子是国内唯一从事研发、生产以及销售高端光刻机的公司，也是全球第四家生产IC前道光刻机的公司。在2020年，金融局走访调研上海微电子时，上海微电子预计将于2022年交付首台28nm工艺国产沉浸式光刻机，国产光刻机将从此前的90nm制程一举突破到28nm制程。上海微电子在中端先进封装光刻机和LED光刻机领域技术领先，先进封装光刻机国内市场占有率高达80%、全球市场占有率达40%，LED光刻机市场占有率第一。实际上，02专项要求实现半导体设备28nm制程的国产化，目前国望光学的物镜、科益虹源的光源、华卓精科的双工件台、启尔机电的浸液系统等零部件都已实现突破，只差上海微电子光刻机集成。位于北京亦庄的国产验证28nm产线也预计明年投产，届时上海微电子的28nm光刻机有望导入产线，实现28nm光刻设备的国产化替代。此外，国产EUV量产型光刻机目前仍在开发中，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在2016年验收了原理技术样机，合工大已开发出DPP-EUV光源，但功率较低。电子束光刻目前国内主要由电工所在开发，但相比于国际厂商还存在差距。而纳米压印技术国内的主要厂商为青岛天仁微纳，现已成为纳米压印领域市场占有额超过95%的头部企业，建立了自主知识产权的核心技术与专利壁垒，设备销售遍布国内知名大学科研院所和企业。激光直写光刻设备主要国产厂商包括江苏速影、合肥芯碁等，与国际巨头Heidelberg、矽万等相比，技术差距正逐渐缩小。光刻设备的国产化不仅推动了半导体产业的进步，同时也推动了国产仪器市场的发展。笔者从其他渠道了解到，上海微电子也采购了某国产双频激光干涉仪。由于最早国产的先进前道光刻机由国企上海微电子（SMEE）开启研制，2007年上海微电子大量采用外国关键零部件集成了90 nm干式投影光刻机。后因《瓦森纳协定》的限制，关键部件被国外“卡脖子”而失败。随着国内仪器设备的技术进步，上海微电子通过采购国产零部件集成先进的光刻机，促进了国产仪器市场发展。目前，主流光刻设备厂商包括，ASML、Nikon、Canon、上海微电子、合肥芯碁、Heidelberg、江苏速影、矽万、SUSS、苏大维格、Veeco、光机所、EVG、ABM、苏州源卓、合肥芯硕、长春长光中天、中国电科、大族激光、中山新诺等。更多仪器请查看以下专场【光刻机】【电子束刻蚀】。

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

当前，在全球范围内科技与产业革新的浪潮中，信息光电子、激光加工、激光全息、光电传感等技术正在快速发展。光电产业与能源、信息、医疗等领域的结合和渗透也在加速，推动着新技术、新产品和新商业模式的不断涌现，全球光电产业的竞争格局经历重大重塑。据Market Research Future预测，到2032年，光电市场的规模将从2024年的381.9亿美元增长至845亿美元。预计在2024至2032年期间，该市场的年复合增长率为10.44%，其中光电子在多个不同领域的应用增加以及红外元件利用率的提高是促进市场增长的关键市场驱动力。随着光电子技术的进步和规模化生产，社会生产对光电子相关器件的需求日益增加，互联网与光电产业深度融合。作为高新技术产业基础的光电元件，正快速朝着微型化、精密化、轻薄化以及集成化的方向发展。然而，由于其发展历程相对较短，仍面临诸多挑战和问题需要逐步解决。其中，高能射线成像是一种利用高能射线（如X射线、伽马射线等）进行成像的技术，主要用于医学、工业检测、安全检查和科学研究等领域。但该技术受到的主要限制因素在于厚层闪烁体材料内部存在的自吸收和散射现象。近年来，钙钛矿纳米闪烁体已直接集成到电荷耦合器件中以实现X射线成像。然而，为了有效吸收高能射线，钙钛矿闪烁体层必须达到毫米至厘米的厚度。但由于横向光子散射和固有的自吸收，毫米厚度的钙钛矿闪烁体的光穿透和空间分辨率仍将受到限制。基于此，新加坡国立大学（NUS）化学系的刘小钢教授研究团队开发了一种用于提高射线成像性能的像素化双锥形光纤阵列。该阵列通过双锥面设计可以有效地吸收传递闪烁体层激发的光子，降低闪烁体材料内部的散射和自吸收，从而有效提高射线成像的空间分辨率和成像性能。相关成果以“A double-tapered fibre array for pixel-dense gamma-ray imaging”为题，发表在《Nature Photonics》期刊上。光纤可以增强光耦合，执行光信号传输，并实现具有低损耗接口的光子集成电路。此外，理论研究表明，锥形或双锥形光纤可以通过促进倏逝波在锥形区域的基模上的传播来充当高功率放大器。在这里，研究人员扩展了理论分析，并通过实验验证了使用柔性双锥形光纤阵列和钙钛矿纳米晶闪烁体实现高灵敏度伽马射线成像的可能性。图1. 用于定向光收集的透明双锥形光纤阵列的结构特性研究人员对光收集特性进行了表征，并优化了锥形光纤的几何形状，以最大限度地提高光收集效率和传输效率。研究团队通过成型和层压聚氨酯和有机硅弹性体制造双锥形纤维阵列，首先采用摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）3D打印技术制作出光纤阵列模具(nanoArch® S130，精度：2μm)，并结合PDMS翻模技术得到双锥形纤维阵列。钙钛矿纳米晶充当闪烁体，通过测量其激发光谱对钙钛矿纳米晶进行表征，其表示作为波长的函数的相对发光强度。钙钛矿闪烁体表现出相对较小的斯托克斯位移和较高的量子产率，导致发射光子的大量重吸收。图2. 用于光子回收和高分辨率X射线成像的双锥形光纤阵列的光学特性双锥形光纤阵列系统的一个关键特征是它适用于发光穿透深度不足的所有情况，例如，具有上转换材料的近红外探测器、具有钙钛矿闪烁体的X射线或伽马射线探测器以及电激发发光二极管。通过将光纤阵列和钙钛矿纳米晶相结合，在实验中实现了输出信号增加了三倍，并通过4 mm厚的闪烁体层实现了6 MeV和10 MeV的伽马射线成像。伽马射线成像对于测量放射治疗、医学诊断和工业三维伽马射线断层扫描期间的皮肤剂量非常重要，因为这需要深度穿透。鉴于双锥形光纤阵列与硅技术的兼容性以及材料的可延展性，有望被大规模生产用于制造超灵敏光子探测器和用于高能辐射的大面积柔性成像设备，在仿复眼学、光场成像、生物分子传感、光学放大器以及发光二极管等领域也有着潜在应用。

清华大学天文系教授蔡峥课题组通过观测发现，大质量星体的反馈作用对于早期宇宙重元素起源的影响力，比之前普遍认知的大得多。相关研究9月27日发表于《自然—天文学》。　　蔡峥告诉《中国科学报》，宇宙中，绝大部分物质不在星系里，而在星系间。这部分弥散在星系之间广袤空间里的物质被称为星系际介质。　　天文学家从距离大爆炸仅10亿年的宇宙中确认了星系际介质中已存在较重的元素。　　这些早期宇宙中的重元素究竟从何而来？目前科学界比较公认的理论认为小质量星系的活动似乎是星际介质重元素起源的原因。但小质量星系本身亮度低，且可能被尘埃所遮蔽，传统光学观测不能有效支持上述理论。　　蔡峥课题组将观测手段转向了射电观测。他们利用国际上最大的射电望远镜——ALMA阵列，观测到宇宙早期某颗类星体所发射的光束，在途经距离地球125亿光年外的宇宙某区域时，出现了比较明显的氧吸收现象，导致课题组观测到的宇宙早期中性氧吸收线出现明显折叠。“这说明该片区域存在一个较强的氧元素吸收体，而该吸收体中存在的氧元素，便是周围星系通过自身的反馈作用‘抛’入宇宙中，进而富集于此的。”蔡峥说。　　在进行数据分析和处理后，团队发现一个位于这些宇宙早期星际介质中氧元素附近的候选星系，该星系与氧吸收体的距离约6万光年。这一发现表明，大质量星系的反馈作用可能比之前认为的重要。　　在进一步的观测中，课题组将该星系与理论上的数值模拟进行对比，并发现该候选星系的质量比通过现有理论预言的质量重1~2个数量级，且该星系与其吸收体的距离也超出理论预测1个量级。　　“这清晰地表明，宇宙早期星际介质中的重元素，也许并不全部起源于小质量星系的活动，大质量星系的贡献很可能比先前科学界所认为的重要得多。”蔡峥说，该研究对于目前科学界通行的星系反馈和大质量星系形成的理论构成了一定的挑战，对于理解大质量星系的形成与演化有关键意义。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-021-01471-4

p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i span style=" text-indent: 2em " 它被誉为改变世界的十项小发明之一 /span /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 曾经，它是国人之殇 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 如今已是中华崛起的添焰柴 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 可是一次抽检 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 却让它在华夏再度蒙尘 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 它就是圆珠笔 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 今天让我们来走近它的起起伏伏 /i /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/c953d3d9-8575-43d0-bfd8-597e164d73b9.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 从此圆珠笔有了真正的中国制造 /strong & nbsp /span & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 283px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/a74e46a7-89d8-4048-83b2-a726676cf9f0.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1.jpg" width=" 500" height=" 283" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 曾几何时，一个真实的笑话刺伤了中国制造业无数同仁的心：中国造得出高楼大厦，造得出飞机大炮，却被造不出一个小小的圆珠笔头。别看又小又常见，制造圆珠笔头却非常困难。圆珠笔头主要分为笔尖上的球珠和球座体。在球珠方面，我国已经有广泛的应用，但是球座体的生产则需要苛刻的材料选择和超高的加工精度。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 500px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/c4ca6f0f-9a67-4311-85b2-f04e08282e49.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？2.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？2.jpg" width=" 500" height=" 500" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在材料方面，用于生产笔头的钢料各元素含量哪怕偏差零点一个百分点，钢材的性质就会不同，而在加工方面，球座体上面有五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。由于技术复杂且利润率低，因此，长期以来这项技术一直被瑞士和日本垄断，其他国家包括美国在内都只能依靠进口。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 279px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/7913edb3-6be5-4078-9f50-d484f19de40a.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？3.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？3.jpg" width=" 500" height=" 279" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 然而，2016年9月，圆珠笔尖在中国峰回路转，太原钢铁集团公司经过近六年的厚积薄发终于自主研发出可供应市场的笔尖钢材料。首批直径2.3毫米的不锈钢钢丝，甫一出世，在中国的销量就呈指数级上升，就此圆珠笔头写上了中国制造的名字。中国也成为了继瑞士和日本后，世界上第三个可以生产圆珠笔头的国家。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 蒙尘的中国骄傲：抽检不合格率连番超两成 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 时间来到2019年，近日，上海市市场监督管理局近期抽查了来自浙江、上海、广东等9个地区、46批次的笔尖产品。令人大跌眼镜的是，整体不合格检出率竟然高达22%。不合格的类型包括书写性能不合格如字迹变淡、断线、安全性能差等。 /p p style=" text-align: center " img style=" width: 500px height: 255px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/97e5e80c-8ca9-42f9-96d6-d874b232a391.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？4.jpg" width=" 500" height=" 255" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？4.jpg" / /p p style=" text-align: center " img style=" width: 500px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ac3a382a-8f54-4698-b6b4-8fa0acdf26eb.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？5.jpg" width=" 500" height=" 253" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？5.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这样的事件已经不是第一次发生，在2018年，浙江省质监局对市场销售的圆珠笔产品进行了买样检测，批次的不合格率也高达20.8%。在尖端技术上有了重大突破，却在抽检的过程中接连滑铁卢，说好的笔尖上的大国崛起，却接连蒙尘& #8230 & #8230 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 警钟长鸣，想要发展真正的科技，除了尖端技术研发外，能够保证产品可靠性和市场应用的检测手段也必不可少。仪器信息网特汇总了一些与圆珠笔相关的检测方法，与读者共享。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 浅析圆珠笔检测药方 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （1）压力检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 压力检测，对于是圆珠笔来说至关重要，笔尖在多大压力范围内可以正常写字？不能正常出墨？多重会损坏笔尖或纸张？& nbsp 笔壳又能在多大压力范围内正常使用，不会掰坏？这些都需要进行压力检测。进行压力检测，可以使用带自动显示的拉压试验机（或万能试验机），在整个试验过程中，实时显示试验力、峰值、试验状态等信息。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 558px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/b5c092f5-09cc-4d1f-b7dc-4ec7239f2059.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？6.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？6.jpg" width=" 500" height=" 558" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （2）抗泄漏性检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 圆珠笔的笔管和笔芯是墨水泄露的重灾区，相信在求学路上，我们都曾深受其害，笔废了也就罢了，手心、糊口、指甲缝变色就比较愁人，几滴墨水坏了几层纸的“杯具”也时有发生，要是一不小心泄露的墨水光顾到衣服上，那更是满心的羊驼飞奔。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 239px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/8f98dbd7-bce9-4c5c-ac3e-c92f93a0e47f.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1000.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1000.jpg" width=" 300" height=" 239" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此圆珠笔的抗泄漏性检测至关重要，而根据我国行标QB/T 1655-2006，该项检测需要用到密封试验仪（减压仪）。该仪器采用减压原理检测水性圆珠笔和笔芯的抗泄漏性能，仪器可自动恒压补气，自动反吹卸载和自动结束试验，操作十分方便。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 327px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/918f2b0d-8c08-4e93-bd04-cf9ae2d715c5.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？7.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？7.jpg" width=" 500" height=" 327" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 使用该种方法检测需要将储墨容器中储有占容量1/2的笔作为试样，仅需按照国标调整真空度和真空保持时间，仪器就会自动测量试样笔的抗泄漏性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （3）字迹检测 /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 212px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ce8179d9-63e3-408e-a2a3-7e2c8529b177.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？8.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？8.jpg" width=" 300" height=" 212" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 推理剧场时间：李老太突发脑溢血不幸去世，老人有两个儿子，据说曾在今年年初立遗嘱将自己在北京三环的大房子留给其中最更孝顺的一个。可不曾想，两个儿子竟然都拿出了声明自己有继承权的遗嘱，最后闹上了法庭。李鬼李逵，孰假孰真？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 聪明的法官发现两份遗嘱都是用圆珠笔写的，于是当机立断：“先去做个字迹真伪及形成时间的检测吧”！是的，这就是圆珠笔检测中又一个非常重要的检测类别——字迹检测。字迹真伪及形成时间检测，常发生在帐目、收据、契约、遗嘱等内容相关的刑事和经济案件中。在法庭科学中常需要对使用圆珠笔添加、涂改和伪造的文件内容及圆珠笔油墨进行分析。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 335px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/d0f108a0-b289-4b94-b47d-c59aa0cabe6e.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？9_看图王.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？9_看图王.jpg" width=" 500" height=" 335" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 常用的检测方法有两大类，非破坏性方法和破坏性方法： br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 非破坏性分析方法 /span /strong 主要有紫外-可见光谱法、FTIR法、显微分光光度法和各种发光光谱法等。例如，利用FITR显微镜的Micro-ATR采样技术，就可以无损探测纸张上的笔记色痕，区别不同种类的油墨，真实地表现了书写在纸张表面油墨的结构信息。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 破坏性分析方法 /span /strong 主要有薄层色谱法、高效液相色谱法、气相色谱法和毛细管电泳法等。例如采用高效液相色谱法，就能够依据圆珠笔油墨字迹中染料成分随时间的变化规律，鉴别圆珠笔油墨字迹的相对形成时间是否相同，并判断先后次序。现在，还有用 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱 /span /strong 进行圆珠笔书写字痕检测的方法。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其实不仅仅是在案件调查中，字迹检测本身就是决定日常决定一支圆珠笔质量的核心， /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其书写字迹的油墨种类、字迹深浅（字痕）、在不同纸张上的字迹，都是重要的检测指标。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （4）挥发性苯系物质检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 小小的圆珠笔也可能有大大的危害。苯、甲苯、二甲苯，等苯系物质可以让圆珠笔的油性笔芯，不晕染、书写流利，且成本低易挥发，因此曾被很多商家使用。但由于苯含有毒性，在圆珠笔中被过量使用，容易对人体造成伤害，长期使用这类圆珠笔，会造成慢性苯中毒，引起造血和免疫机能损伤，甚至引起白血病。因此圆珠笔油墨成份中是否含有苯，苯的含量多少也是非常重要的检测项。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/0e964325-fe4b-4ea8-bf00-aa2501889b63.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？10.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？10.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 利用气相色谱-质谱法可以对圆珠笔中的挥发性苯系物含量进行分析。根据保留时间和离子丰度比定性，即可检测样品中是否含有苯系物并计算出每千克样品中苯系物含量的质量范围。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （5）封胶检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 新买的圆珠笔，笔尖经常有个红色的乳胶状小圆点，抠掉小圆点，才可以正常地用圆珠笔写字。这个小圆点的学名叫做密封胶，顾名思义，是用来对圆珠笔进行密封保护的，常采用合成树脂为原材料。一方面可以隔绝笔头内墨水与外界接触，以免墨水溶剂挥发及被空气氧化变质，延长产品在仓库及货架存放期，另一方面，也可以保护笔尖在产品储运过程中因碰撞变形产生品质不良。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 500px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/789a1598-2996-4ced-9a34-d09a3949c916.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？11.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？11.jpg" width=" 500" height=" 500" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 别看密封胶小，一个合格的密封胶在出厂前至少需要进行7大检测试验：安全性测试、涂膜百格试验、封胶笔芯跌落试验、封胶笔芯高低温试验与冷热循环试验、封胶笔芯加速老化测试试验、脱胶后笔头显微检测、封胶笔芯初写性能试验等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其他试验根据字面意思就很好理解，这里对百格实验简单介绍下：该实验室检测涂层或镀层附着力的国标检测方式，可以在一定程度上反应涂层柔韧性的优劣。操作步骤如下：在涂层上划出大小相等的方格，随后用专用胶带拉拔，根据涂层脱落情况，在进行附着力判断。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 小小圆珠笔，检测真不少，以上也只是圆珠笔所需检测项中的一部分，更多有关圆珠笔的检测类别欢迎读者朋友们在评论区补充。 span style=" text-indent: 2em " 圆珠笔尖的自研成功，是我们大国崛起的骄傲，而现在是时候拿起“检测”的武器，捍卫属于我们中华民族的科技荣耀！！！ /span /p

自然界中的生物视觉系统因其多样化的功能引人注目，尤其是具有非凡视觉能力的复眼系统，如宽阔的视场角和强大的运动跟踪能力，在机器视觉的实际应用中具有巨大的潜力。当前制造复眼系统通常采用可变形电子技术，然而该技术面临包括全局形变的复杂性、应力稳定性、几何限制、以及光学组件与探测器单元之间不匹配的潜在问题，因此开发一体化的人工复眼系统并将其集成到自主平台如机器人或无人机上实现特定的视觉功能极具挑战性。近期，香港科技大学范智勇教授团队开发了一种独特的针孔复眼（PHCE）系统，该系统集成了3D打印的蜂窝状光学结构和半球形的全固态高密度钙钛矿纳米线（PNA）光电探测器阵列。这种无透镜的针孔结构（PHA）可以根据底层图像传感器的需求，设计制备出任意布局。该团队通过对比光学模拟和成像结果验证了该视觉系统的关键特性和功能，包括超宽视场、精准的目标定位和运动跟踪能力。该团队进一步演示了PHCE系统在无人机上的功能集成，使其能够跟踪地面上的四足机器人。这种独特的空中-地面协作机器人互动展示了PHCE系统在未来多机器人协作和机器人群技术开发中的潜在应用前景。相关工作以“An ultrawide field-of-view pinhole compound eye using hemispherical nanowire array for robot vision”为题发表于国际顶级学术期刊《Science Robotics》，并当选当月封面文章。香港科技大学电子与计算机工程系博士后周宇、孙梽博和博士研究生丁宇宬为文章共同第一作者，香港科技大学电子与计算机工程系讲席教授范智勇为文章通讯作者。该工作得到了香港研究资助局项目、粤港澳联合实验室项目、科学探索奖以及中银香港科技创新奖的大力支持。图1. PHCE及其集成组件的示意图和图像。(A)PHCE整体结构示意图。(B)PHCE系统的剖视图。(C)半球形多孔氧化铝膜中钙钛矿纳米线的横截面电镜图像和宏观照片。(D)强盗蝇眼的宏观照片。(E)安装在印刷电路板上的PHCE系统的侧视照片。(F)相邻针孔单元的横截面示意图。(G) 不同小眼间角下针孔像素数量与整体视场角的相对关系。(H)单个针孔和针孔阵列角度依赖的归一化强度分布。要点：研究者受到昆虫（例如强盗蝇）复眼独特几何结构的启发，设计了蜂窝状的针孔阵列，通过光学计算和模拟仿真优化了有限像素数下的接受角Δφ、小眼间角ΔΦ，确定了对应针孔的最佳长度直径比，可以消除相邻小眼之间的盲区并减少光效率损失。研究者使用摩方精密面投影微立体（PμSL）光刻3D打印技术（nanoArch® P140，精度：10 μm）制备了对应几何参数的针孔阵列，并与半球壳的凸面共形，原料为光敏树脂。由于高打印自由度和简化的结构，上述针孔阵列的参数可以很好地设计和协调，以满足对应图像传感器的需求。图2. 钙钛矿纳米线光电探测器的性能。(A)多孔氧化铝膜中不同钙钛矿纳米线的光致发光光谱。(B)不同组分钙钛矿纳米线的X射线衍射光谱。(C)单像素纳米线光电探测器各部分能级关系。(D)单像素探测器的时间依赖开/关光响应。(E)单像素光电探测器的光强依赖光电流密度和响应度。(F)未封装单像素光电探测器的工作稳定性。要点：钙钛矿纳米线是在氧化铝纳米通道内以铅纳米线作为前驱体之一生长的，未完全消耗的铅与钙钛矿形成接触，在除去基底后，通过热蒸镀的方式制备凹球面的铟电极，研究者使用PμSL 3D打印技术制备了与半球壳凹面共形的掩膜版。氧化铝多孔结构为钙钛矿材料提供了天然的封装，提高了器件的工作性能。通过调节钙钛矿中的卤素和金属元素，PNA光电探测器感测区域可以从可见拓展到近红外。在弱光下，探测器的响应度可达到2.9 A/W，随着光照强度的增加，光电流增加而响应度减小。此外，未封装的器件在常规环境中存放 10 个月后，仍保持超过80%的原始光电流数值。图3. PHCE系统的成像能力。(A)测量装置的示意图。(B)半球形成像系统的视场测量。(C)捕获的圆形图案图像。(D)捕获的十字和三角图案图像。要点：研究者集成了由121个小眼构成的单目复眼系统，半球形的几何结构赋予整个系统约140°的大视场角。PHCE系统能够在广阔的视场内成像。由聚光灯生成的圆形、十字和三角图案可以被PHCE系统准确捕获并成功识别。上述实验成像效果与模拟仿真结果高度吻合。图4. PHCE系统的目标定位和无人机运动跟踪。(A)包含两个 PHCE 的双目视觉系统照片。(B)双目视觉系统的工作原理。(C)在3D空间中移动点光源的空间位置和生成的移动路径。(D)无人机运动跟踪的工作原理。(E)安装在无人机上的PHCE照片。(F)-(H)光源和无人机移动期间的相对位置照片以及由无人机上的PHCE捕获的相应图像。要点：为了精确定位点光源在3D空间移动轨迹，研究者进一步构建了基于一对PHCE（分别具有37个小眼）的双目复眼系统，其中两个PHCE之间的角度固定为60°，整体视场增加到220°。双目系统可将整个区域可以分为三部分，即盲区、运动检测区和精确定位区。双目复眼捕获运动光源在不同位置的图像，研究者可以解析这些位置并重建其在3D空间中的运动轨迹。由于PHCE系统出色的角度选择性，研究者进一步将其安装在可编程的商业无人机上，实现了对载有点光源的四足机器人运动的实时定位和追踪。综上所述，受到昆虫复眼系统的启发，研究者设计并制造了一种独特的针孔复眼系统，具有广阔的视场、精确的目标定位和动态运动跟踪能力。通过进一步改进和技术升级，包括缩小设备尺寸、增加小眼数量、提高成像分辨率和响应速度，该复眼系统有望实现在智能光电传感和机器人技术领域的广泛应用。

飞博盖德为双子南座天文望远镜制造光纤阵列。2016年2月18日，美国新泽西州的斯特灵市传来消息，英国豪迈的定制光纤品牌“飞博盖德”（www.fiberguide.com.cn）已经在新双子南座天文望远镜（GHOST）中制造光纤阵列。澳洲天文台（AAO）是该项目的建造商和领导机构。飞博盖德的光纤阵列采用了最先进的制造技术，此次项目中的光纤阵列采用的就是这项技术。由飞博盖德生产的高质量、高性能的光纤阵列成为该项目成功的关键。届时，双子南座天文望远镜将配备双目标大面积全波长光谱望远镜，其覆盖范围介于363~950 nm，分辨率介于50000~75000。新的双子南座天文望远镜由澳洲天文台建造。每根飞博盖德的光纤均携带一部分来自星体的光束，从而尽量减少了因大气模糊造成的损失。通过采用飞博盖德专有的制造技术，以及其在天文学、安全和数据通信类型光纤阵列的丰富经验，可以减少传统光纤的指向误差和插入损耗等问题。新的天文观测仪器可使观察者更高效地观测夜空。双子南座天文望远镜的项目负责人安德鲁?舍伊尼斯说：“双子南座望远镜是世界上最大也是最成功的世界级双子望远镜仪器，而飞博盖德的光纤一直是澳洲天文台在望远镜科技发展中不可或缺的组成部分。一旦该项目交付，双子南座望远镜将为我们提供更多了解宇宙的机会，例如发现与研究太阳系外行星”。双子南座天文望远镜能够为了解双子南座天空提供无与伦比的便利，并进一步加强认识宇宙的机会。欲详细了解飞博盖德的应用于天文的产品，或光纤阵列和光纤束建设的专门知识，请访问飞博盖德的中文官方网站。关于飞博盖德和英国豪迈：美国飞博盖德工业有限公司（Fiberguide）生产多种工业标准的和按需定制的高传输光纤和超精密光阵列。公司经过美国食品和药品管理局登记注册，被确定为合同制造商和定制设备制造商。飞博盖德的光纤工厂位于美国新泽西州的斯特林（Stirling），同时在爱达荷州的卡德维尔（Caldwell）也有制造/装配厂。飞博盖德是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂。欲了解更多公司信息，请关注英国豪迈官方微博（www.weibo.com/halma）和官方微信（HALMACHINA）。业务合作联系人：谈理（Teddy Tan）飞博盖德大中华区销售经理电话：021 - 60167698邮箱：ttan@fiberguide.com媒体联络联系人：陆瑶 （Lucas Lu）英国豪迈中国区公关经理电话：021 - 60167667电邮：lucas.lu@halma.cn

新春伊始 ，万象更新。2024 年年初，继连续获得两项 " 前沿生物技术 " 重点专项后，由真迈生物牵头的科技部国家重点研发计划 " 基础科研条件与重大仪器设备研发 " 重点专项 " 高通量核酸片段分析仪研发 " 项目获得正式立项批复。这是在跨越新年的一个月里，真迈生物获批的第三项国家重点研发计划。就在不久前，真迈生物凭借其卓越的技术实力和市场表现，成功入选了 2023 年 Venture50 生命健康榜单，并荣获了 2023" 德勤中国明日之星 " 的殊荣。10 年的时光流转，足以见证一个蹒跚学步的婴儿蜕变为自信奔跑的少年；同样，这 10 载春秋也足以让一个深植于创新沃土的初创企业，成长为枝繁叶茂的参天大树。在时间的滋养下，真迈生物逐渐展现出其独特的生命力与活力。这是一家怎样的公司？在自主研发和国产替代上，它走过了怎样的成长道路？其技术产品有何创新成果和优势？它对于未来又有怎样的战略规划思考？带着一系列的问题，动脉网专访了真迈生物董事长颜钦博士。突破技术壁垒，打造解码生命信息的国之重器真迈生物成立伊始，正值国内基因测序服务迅猛发展时期。但在基因数据产出的上游核心设备领域，即基因测序仪方面，却处于真空地带。当时的测序仪主流市场被个别国外巨头制霸，高昂的价格，漫长的供应周期，严苛的使用条件，通过设备和技术壁垒，国外公司垄断着整个产业链条的话语权。" 基因测序仪就是基因测序行业的‘光刻机’，只有做出中国自己的基因测序仪，才能真正保障国家民生健康和民族基因信息安全。" 在这样的信念驱使下，2014 年真迈生物团队决定走向自主研发，打造国产测序仪。一边是测序仪制造对光、机、电、液、生化、芯片、算法等诸多前沿学科融合的技术高壁垒，另一边却是人才、资金、产业基础的紧缺，要实现产品的突破困难可想而知。" 当时国内没有哪家公司成功地把基因测序仪做出来，没有任何样板可以参考，对于基因测序仪的功能实现和核心技术，没有明晰的概念，相当于是在一个无人区里面探索。" 颜钦回忆道。和所有追求原始创新的企业一样，虽然起步艰难，但真迈生物却坚定地向前迈进。从在小黑屋手动测序开始，到首次观测到 DNA 分子荧光信号，到实现测序流程自动化、原理样机诞生，再到算法自动化、显微成像系统的自主研发，以及碱基的自主合成生产……在经历一系列从 0 到 1 的探索和攻坚克难后，2017 年 7 月，真迈生物成功发布首款自主研发的基因测序仪—— GenoCare 1600 单分子基因测序仪。通过持续创新，真迈生物已突破基因测序仪各项 " 卡脖子 " 技术和工艺难题，在高分辨率光学系统、精密流体控制系统、化学试剂、测序芯片、生信软件等测序系统的核心模块上已掌握了自主设计开发能力，形成了拥有自主知识产权的 "SURFseq" 测序技术体系，获得授权和申请中的国内外专利已超过 400 项，实现从方法学到关键工艺技术的全方位保护。科研生产齐步走，实现从 Gb 到 Tb 级通量产品阵列的国产替代在攻克研发难关的同时，真迈生物也坚持生产建设齐步走战略。自 2018 年落地首条国产单分子测序仪产线以来，到目前投入使用的研发、生产总面积超 10000 平米，建有测序仪生产基地、试剂盒 GMP 产线、芯片实验室、有机合成实验室、酶工程实验室，测序仪年产能可达 1000 台，试剂盒 240 万人份。基于自主研发和制造能力，真迈生物真正实现了 " 仪器 - 试剂 - 芯片 - 软件 " 全平台的自主可控和国产替代。自 GenoCare 1600 后，真迈生物测序设备布局日臻完善，又接连推出自主研发的GenoLab M 系列、FASTASeq 300 系列、SURFSeq 5000 系列高通量基因测序仪，形成了从 Gb 到 Tb 级通量全覆盖，满足从科研到临床需求的低中高通量测序产品阵列，可全力赋能基因测序应用。其中，GenoLab M 是一款精准、高效、灵活、开放的桌面型高通量基因测序仪，兼容市面上主流的 NGS 文库和数据分析流程，且兼具双芯片平台和滚动上机模式，可为 NGS 检测应用开发提供多元化选择。FASTASeq 300 主打靶向测序、全基因组低深度测序，加之其极致灵活、极简操作、极速交付的优点，可帮助用户轻松应对生育健康、病原检测、肿瘤检测和分子育种等领域应用需求。SURFSeq 5000 是真迈生物首款 Tb 级桌面型基因测序仪，其定位为 " 多快好省，广域全能 "，它突破了测序的仪器成本低、开机成本低、单位数据成本低 " 不可能三角 "，可以以一台桌面机的仪器成本，小样本数量的开机成本，实现与大型机满载运转相当的单 Gb 测序价格。构建产业生态，赋能前沿探索和精准医疗" 如果把基因测序产业生态比喻成一棵树，基因测序平台是产业的根基，临床和科研的各个领域就是这棵生态树的分枝，各个领域不同场景应用及解决方案便是树的果实。" 颜钦认为，无论是累累硕果还是行业生态的繁荣，都需要产业链伙伴紧密协同，形成合力。一直以来，真迈生物以基因测序仪为 " 基石 "，致力于推动国产测序仪的应用研究和落地，积极与合作伙伴开展联合开发、联合注册以及解决方案的整合，也在空间组学、蛋白组学、DNA 合成与存储等领域为合作伙伴提供深度赋能，共建健康多元的高质量行业生态。目前，真迈生物在生育健康、遗传病、肿瘤防控、传感染、法庭科学、分子育种等领域均实现与行业领先企业的合作，其测序仪在合作伙伴的实验室中稳定运行，发挥着底层 " 基建 " 作用，赋能基因测序应用，助力行业价值实现。例如在关乎国家种业安全的分子育种领域，真迈生物携手中芯种业，推动以 NGS 技术为基础的基因组学在农业分子育种领域的应用和发展，助力种业振兴，传递基因价值。在深层创新方面，真迈生物与中国科学院生物物理研究所、深圳市环境科学研究院等科研伙伴携手，合作开发直接 RNA 测序、共建藻类基因组数据库，强链补链，共拓国产化基因测序新生态。真迈生物不仅在国内取得了显著成就，还积极向世界展示中国的科技实力。其产品广销欧洲、亚洲等多个国家和地区，累计在超过 200 家海内外客户装机 300 余台套测序仪。" 如今，中国制造的质量和口碑在国际市场上与 10 年前已不可同日而语。" 颜钦深有感触地说道，" 拥抱全球市场是我们战略规划中不可或缺的一部分，未来我们将继续加大投入，为全球用户提供更多元化、高性能的设备选择，让生命可读，让健康可塑。"基于自主底层技术的开放合作，真迈生物的国产测序平台正在从 " 进口替代 " 走向 " 深层创新 "，从 " 用起来 " 走向 " 用得好 "，从 " 国产国用 " 走向 " 国产全球用 "。关于产业生态构建的愿景，颜钦表示：" 我们希望以基因测序仪为核心工具，通过聚焦产业最底层软硬件，提供生命科学领域的基础平台，让万千伙伴的内容、技术在上面得以拓展和应用，形成丰富场景，赋能前沿探索和精准医疗，让技术加速惠及百姓健康。"联动政产学研医战略力量，助力基因测序产业更高层次发展从启动自主研发到形成自主知识产权的技术体系；从实验室创新到产品转化再到产品阵列化；从 " 仪器 - 试剂 - 芯片 - 软件 " 全平台自主生产到产业生态的构建，真迈生物已成为全球少数拥有测序仪产品阵列及商业化交付能力的测序系统制造商之一。身处关乎民众健康和国家生物经济发展的战略新兴产业，着眼未来，真迈生物正全面联动 " 政产学研医 " 战略力量，聚焦生命科学仪器核心技术研发与应用开发，全力攻坚关键核心技术，加快创新突破，打造生命科学领域的大国重器，助力基因测序产业更高层次发展。在面向未来发展的人才力量方面，真迈生物建立起了一支业内少有的兼具产研经验与坚定信念的顶尖团队。测序仪的量产和商业化之所以难，在于从实验室到落地用户端，不仅要将所有零部件集成为一台可稳定运行且能够规模化生产的精密仪器，还需要很多的学科融合、数据积累、场景开发。颜钦表示：" 人才及其科研、创新的精神，是产品和应用持续创新的不竭动力。"作为中国领先的基因测序设备自主品牌、国家级专精特新 " 小巨人 " 企业，在推进科技成果创新方面，真迈生物与中国科学院陈润生院士合作建立了基因测序仪领域首个广东省院士工作站、深圳市院士工作站。此外，还获批建有广东省工程技术研究中心、深圳市单分子测序平台及应用工程研究中心等多个高层次创新平台，凝聚产学研一体化力量，源源不断为测序仪核心技术研发与成果转化注入新动能。围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，真迈生物联合国内产、学、研、医机构，分别牵头承担和积极参与多项科技部国家重点研发计划，通过 " 基础科研条件与重大仪器设备研发 "、" 前沿生物技术 " 等重点专项项目，在高端科学仪器和生命科学平台领域持续推出新的创新技术和产品。真迈生物的历程是国产测序仪自立自强发展之路的缩影。中国科技力量与生命健康事业高质量融合发展正当时，动脉网相信，打造生命科学领域的大国重器，引领生命科学新时代，中国科技企业有能力肩负起时代使命。

二极管阵列检测器——从现象到本质看木犀草素沈国滨 施磊 金燕 01紫外检测器的进阶版本——二极管阵列检测器(Diode Array Detector, DAD)紫外检测器(Ultraviolet Detector, UV)是目前HPLC应用最广泛的检测器，其工作原理是朗伯-比尔定律。紫外检测要求被检测样品组分具有紫外吸收，通常选择在被分析物有最大吸收的波长处进行检测，以获得最大灵敏度和抗干扰能力。可惜这会导致其它组分在该通道下的吸收变弱甚至无紫外吸收。因此，单通道紫外检测器在对目标化合物，特别是未知化合物进行纯度及定量分析时，结果可能会产生严重的偏差。图1 朗伯-比尔定律（A=lg(1/T)=Klc） 二极管阵列检测器(Diode Array Detector, DAD)是一种新型的光吸收检测器，它采用光电二极管阵列作为检测元件，形成多通道并行工作，可对光栅分离的所有波长的光信号进行检测，从而迅速决定具有最佳选择性和灵敏度的波长。可得任意波长的色谱图及任意时间的光谱图，具有色谱峰纯度鉴定、光谱图检索等功能，为定性、定量分析提供更丰富的信息。图2 二极管阵列检测器 02 DAD在天然产物构型变化监测时的妙用独一味（学名：Lamiophlomis rotata）是唇形科独一味属植物，有活血祛瘀，消肿止痛的功效，是青藏高原特有的一种重要药用植物。木犀草素是独一味叶中的主要成分 (Luteolin, CAS No. 491-70-3 )，是一种天然弱酸性的黄酮类化合物。木犀草素具有抗炎、抗过敏等作用，可用于治疗COPD、支气管哮喘以及慢性咽炎、变应性鼻炎等引起的慢性咳嗽。图3 木犀草素结构式本文基于赛默飞液相色谱系统和二极管阵列检测器，开发了一种可用于检测中药独一味胶囊提取液中木犀草素含量的方法。通过DAD检测器不仅可以实现定量分析，也可以用于色谱峰的定性分析。同时利用DAD全波长扫描的结果以证实木犀草素在流动相pH变化时会发生最大吸收波长红移，从而影响其在C18色谱中的保留等现象进行解释。 03 实验部分色谱条件流动相pH值对色谱行为的影响图4 流动相不同pH对于保留时间和吸收波长的影响 实验结合文献表明木犀草素对于流动相的pH敏感，依据计算模拟表明木犀草素的pKa 为 6.5±0.4。即在中性时，部分木犀草素可能以极性较强的离子形式存在，保留较弱；当调节pH为酸性时，抑制了电离，使得该分子以分子形式存在。借助二极管阵列检测器（DAD），可以实现全波长扫描，可以获得更全面的紫外光谱信息。木犀草素的紫外吸收波谱也对流动相的pH敏感，不仅保留时间产生了较大的差异，且随着碱性增强，最大吸收波长产生红移。表明该物质会在不同pH条件下产生不同的构象，且构象的变化会引起共轭结构的变化。 样品分析结果图5 标准品与样品对照色谱图（蓝色：标准品，黑色：样品） 图6 样品DAD三维色谱图（插图：8.640分钟的紫外吸收光谱图） 木犀草素保留良好，色谱峰形对称，无杂质干扰，可用于定性和定量分析。在0.3~100 μM 的范围内线性良好，相关系数R2达0.9999。进样精密度良好，标准品和样品的保留时间RSD均小于为0.2 %，峰面积RSD均小于为0.9 %。根据分析标准品保留时间的紫外吸收光谱，可见样品中对应色谱峰的最大吸收波长与木犀草素一致，推断该物质为木犀草素。根据校正曲线计算可得独一味胶囊提取液中木犀草素的摩尔浓度为27.4 μM。通过在样品中加入已知浓度的标准品来判断方法的准确性，该方法的回收率在95.9~103.0%之间。 04 结论本文基于赛默飞液相系统和二极管阵列检测器，开发了一种可用于检测中药独一味胶囊提取液中木犀草素含量的方法。通过DAD检测器不仅可以实现定量分析，也可以用于色谱峰的定性分析。利用DAD全波长扫描结合其它有关计算，验证了木犀草素在不同pH条件下最大吸收波长产生了红移，从而影响其在C18色谱中的保留。本文报道的方法能为极性小分子检测方法的开发提供定性和定量分析实验基础，为阐明色谱柱中的保留机理提供了理论依据，凸出了全波长扫描DAD检测器在分析物质变化过程和监测反应过程时的优势。

微流体合成作为一种绿色的合成方法，进一步实现了最小消耗、最少污染以及按需精准合成的目标。高通量液滴阵列合成平台不仅可以实现多种材料的批量绿色合成，还可以通过多个并行的微液滴反应器完成多合成参数的分析和优化。然而，微流体合成系统也面临一些挑战。特别是在这种微系统中如何实现多种反应物的快速和可控混合。不均匀混合会影响材料的成核、生长，进而影响材料的形貌及其一系列性质。将超声波与微流体合成系统相结合，可以实现多种反应物的快速高效的混合。由于更快的传质过程，集成化的合成系统有助于实现材料形貌的精确调控，同时具有消耗少、污染小、易于调节、效率高等优势。最近，超声辅助微流体系统的材料合成的研究大多停留在单组分材料形貌或者尺寸分布等方面。然而通过成本和污染更低的集成化平台进行自动化复合材料合成和高通量性能筛选的报道较少，特别是将贵金属纳米粒子与金属有机框架材料相结合。高效准确地负载可以显著降低应用成本，同时可以有效避免纯纳米粒子的自团聚和氧化，从而显著提高稳定性，进一步扩大应用范围。深圳大学张学记、许太林团队报道了一种将超声与高通量液滴阵列相结合的微流体合成平台实现了绿色、低成本、高通量的多种类型复合材料制备及其拉曼增强性能筛选。集成超声模块可以很好地解决液滴合成系统中的快速微混合的问题，而且可以加速材料的形成并提高Cu-MOF对多种贵金属纳米粒子的封装效果。上述制备的多种复合材料的拉曼增强性能可以一次性地通过微柱基阵列进行高通量、低消耗和低污染的筛选和评估。该平台未来有潜力可以通过与机器人平台和人工智能技术相结合扩展到多个应用领域。图1 集成化微阵列系统复合材料合成与拉曼增强性能筛选示意图图2 探究超声对材料形成速度及形貌的影响。A图是没有超声存在的情况下，记录了Cu-MOF的生长情况；B图是存在超声的情况下，记录了Cu-MOF的生长速度；C图是存在超声的情况下，AgNPs@Cu-MOF的生长情况分析。D-F分别对应三种材料在不同时间点下沉淀物颜色分析。G-I分别对应最后沉淀物的SEM结果及其产物照片。图3 材料表征及超声对封装效果的探究。A-C分别是AuNPs，AgNPs和PtNPs纳米颗粒的TEM表征。D-F是AuNPs@Cu-MOF的TEM，元素分布及其紫外表征。G-I是AgNPs@Cu-MOF的TEM，元素分布及其紫外表征。J-L是PtNPs@Cu-MOF的TEM，元素分布及其紫外表征。M-O对比了有无超声的情况下，相同面积内Cu-MOF对不同纳米颗粒封装数量的统计对比结果。图4 超声存在下，材料生长演化过程示意图及其时间序列TEM图像。B1-B3是Cu-MOF；C1-C3是AuNPs@Cu-MOF；D1-D3是AgNPs@Cu-MOF；E1-E3是PtNPs@Cu-MOF。图5 材料吸收性能考察以及多类型材料的拉曼增强性能的评估和筛选

目前光刻技术存在被美国“卡脖子”，不只是工业用的，包括科研用的电子束曝光机也只能购买到落后国外两三代的产品。而电子束曝光是由高能量电子束和光刻胶相互作用，使胶由长（短）链变成断（长）链，实现曝光，相比于光刻机具有更高的分辨率，主要用于制作光刻掩模版、硅片直写和纳米科学技术研究，是半导体微电子制造及纳米科技的关键设备、基础设备。3D纳米结构高速直写机的技术起源光刻技术严重制约着我国半导体工业及科研领域的发展。近年来，一种基于热扫描探针光刻技术的产品3D纳米结构高速直写机有望替代电子束曝光机。3D纳米结构高速直写机（NanoFrazor）的主要技术起源于上世纪九十年代，由诺贝尔奖获得者Binnig教授在IBM Zurich实验室所主导的千足虫计划。该计划原本的目标是用类似原子力显微镜探针的热探针达到1Gb/s的高速数据存储读写。图1为千足虫计划中，制备的热探针的扫描电子显微图像。[1]图1. 千足虫计划所制备的热探针的扫描电子显微图像。[1]2010年后，研究团队逐渐把研究热点从数据的高速读写逐渐转向了扫描热探针用于高精度灰度光刻技术（t-SPL）。随着t-SPL技术的逐渐成熟，2014年推出了首款商业化高精度3D纳米结构高速直写机，NanoFrazor Explore 图2b)。为满足市场的不同需求，2017年推出台式系统NanoFrazor Scholar，图2a)。[2]图2 不同型号的NanoFrazor。a)为台式NanoFrazor Scholar系统，b)为旗舰型NanoFrazor Explore。[2]随后，于2019年无掩模激光直写系统被成功地整合到了旗舰型NanoFrazor Explore系统中，实现了在NanoFrazor中从微米加工到纳米加工的无缝衔接。有望替代电子束光刻技术目前NanoFrazor的技术主要用于科研院所的高端纳米器件制备，已有集成激光直写的系统以加快大尺寸大面积微纳米结构的刻写。由10根探针组成的探针阵列已经在Beta客户端测试中。在和IBM苏黎世的合作项目中已经开始了用于工业批量生产的全自动系统的原型设计。。NanoFrazor的优势体现在以下几个方面。首先，NanoFrazor是首款实现3D纳米结构直写的光刻设备，其垂直分辨率可高达1nm。因此，此设备不仅可以制备在2D方向上高分辨率复杂图案的无掩模刻写，还可以制备3D复杂纳米结构，例如复杂的光学傅里叶表面结构，图3所示。[3]图3，用NanoFrazor制备的光学傅里叶表面结构。[3]第二，由于NanoFrazor的光刻原理是通过热探针直接在热敏胶上进行刻写，与热探针接触的胶体部分被直接分解，与电子束曝光（EBL）技术相比所制备的图案不会被临近场效应所影响。因此使用t-SPL技术制备的器件，光刻胶可以被去除的非常干净，从而改善半导体材料和金属电极的接触情况，提高电子器件的性能。图4为NanoFrazor工艺中所用的热敏胶和EBL工艺中所用的光敏胶在去胶工艺后的光刻胶表面残留情况。[4]图4 采用t-SPL技术和EBL技术去胶后光刻胶表面残留对比，图中比例尺为500nm。[4]第三， 由于NanoFrazor所采用的的t-SPL光刻技术，避免了电子注入对材料的损伤，特别适合电子敏感类材料相关器件的制备。与此同时NanoFrazor针尖虽然温度很高，但是和样品的接触面积只有纳米尺度，所以样品表面不会受到高温影响，样品表面温度升高小于50度。第四，传统光刻技术中，需要通过显影才能观察到光刻图案。而使用t-SPL技术进行光刻时，热敏胶直接被热探针分解，然后再通过同步成像系统可以立即得到刻蚀图案的形貌。同时使用闭环控制刻写深度，保证纵向1nm的刻写精度。在实际使用中，可以对样品表面已有的微结构成像，实时设计套刻图案进行刻写，非常适合科学科研和新品研发。此外，相比于传统的电子束刻蚀等技术产品，NanoFrazor可以在常温常压环境中使用，维护简单费用低。其主要耗材为热探针，耗材费用将低于目前通用的电子束刻蚀系统的耗材维护费用。科研领域的得力干将目前情况来看，国内和国外的主要用户都集中在科研院所。这一特点在推广尚属早期的国内市场尤为突出。QD中国正在尽全力把NanoFrazor和相关技术介绍给中国区的用户。NanoFrazor在国内的高精度3D光刻领域暂无竞争对手，在2D光刻领域与EBL存在着某些重叠。NanoFrazor产于中立国瑞士，受国际政治影响较小。热敏胶由德国AllResist公司生产销售，热探针目前仍然由IBM苏黎世供应，计划明年由德国IMS公司生产提供，不存在卡脖子问题。凭借强大的性能，NanoFrazor帮助科研人员在多领域中取得了一系列优秀成果。在光学方面，苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline等人使用NanoFrazor制备了周期性和非周期性的光学表面结构。[3] 制备的多元线性光栅允许利用傅里叶光谱工程精确调控光信号。实验表面，使用NanoFrazor制备的任意3D表面的方法，将为光学设备（生物传感器，激光器，超表面和调制器）以及光子学的新兴区域（拓扑结构，转换光学器件和半导体谷电子学）带来新的机遇。该论文已于2020年经发表于Nature。在电子学方面，纽约城市大学的Xiaorui Zheng等人利用NanoFrazor制备了基于MoS2的场效应管。[4] 他们的研究结果表明，使用t-SPL技术制备的器件很好地解决了困扰EBL工艺的非欧姆接触和高肖脱基势垒等问题。器件的综合电子学性能也远优于传统工艺所制备的器件。该论文于2019年发表于Nature Electronics。在3D微纳加工方面，IBM使用NanoFrazor制备的纳米微流控系统控制纳米颗粒的输运方向，并成功分离不同大小尺寸的纳米颗粒，直径相差1nm的纳米颗粒可以用此方法进行分离[6]。该方法可以用于分离样品中的病毒等纳米物体。该论文于2018年发表于Science。IBM苏黎世研究院的Pires等人利用NanoFrazor的3D加工工艺，成功地制备出了高度仅为25nm的瑞士最高峰马特宏峰，如图5所示。[5] 后经吉尼斯世界纪录认证为世界上最小的马特宏峰。优于新颖的加工工艺和优异的3D加工精度，该论文与2010年发表于Science。图5 利用NanoFrazor制备的高度仅有25nm的世界最小马特宏峰。[5]在二维材料研究方面，NanoFrazor的热探针可以直接用于二维材料的掺杂[7]，切割[8]和应力调制[9]，开创了二维材料器件制备的新方法。论文于2020年发表于Nature Communications, Advanced Materials和NanoLetters等期刊上。目前国内用户对NanoFrazor在实验上的表现十分满意，已有国内用户在Advanced Materials等顶级期刊发表文章。关于QUANTUM量子科学仪器QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）有限公司（以下简称QDC）是世界知名的科学仪器制造商——美国 Quantum Design International 公司（以下简称QD Inc.）在全世界设立的诸多子公司之一。QD Inc.生产的 SQUID 磁学测量系统 (MPMS) 和材料综合物理性质测量系统 (PPMS) 已经成为世界公认的顶级测量平台，广泛的分布于世界上几乎所有材料、物理、化学、纳米等研究领域尖端的实验室。同时QD Inc.还利用自己遍布世界的专业营销和售后队伍打造一个代理分销网络，与世界其他领先的设备制造商合作，为其提供遍布全球的专业产品销售和售后服务网络，2007 年QD Inc.并购了欧洲最大的仪器分销商德国 LOT 公司，使得QD Inc.全球代理分销和售后网络变得更加完整和强大。由于在华业务的不断发展，QD Inc.于2004年在中国注册成立了全资中国子公司QDC。经过10多年的耕耘发展，目前QDC拥有一支高素质的科学技术服务队伍，其中技术销售及售后技术支持团队全部由硕士学历以上人才组成（其中近70%为博士学历），多年来为中国的顶级实验室和科研机构提供专业科学仪器设备、技术支持、以及科技咨询服务。这些优秀的雇员都曾被派往美国总部及欧美日等尖端科研仪器厂家进行专业系统的培训，经过公司十多年的培养，成为具有丰富的科学实验仪器应用经验的专家。他们为中国的研究机构带来了最尖端的产品和最新的科技动态，为中国科研人员的研究工作提供了强有力的支持。QDC作为引进先进技术设备进入中国的桥梁，靠着过硬的尖端产品、坚实的技术实力、一流的服务质量赢得了中国广大科研客户的赞誉。Quantum Design中国子公司还积极致力于发展与中国本地科学家的合作，并将先进的实验室技术通过技术转移进行商业化。目前Quantum Design中国子公司正立足于公司本部产品，积极致力于材料物理、纳米表征和测量技术、生物及生命科学技术领域的新业务。Quantum Design中国子公司已逐渐成为中国与世界进行先进技术、先进仪器交流的一个重要桥头堡。引用文献1. Eleftheriou, E., et al., Millipede-a MEMS-based scanning-probe data-storage system. IEEE transactions on magnetics, 2003. 39(2): p. 938-945.2. https://heidelberg-instruments.com/product/nanofrazor-explore/ .3. Lassaline, N., et al., Optical fourier surfaces. Nature, 2020. 582(7813): p. 506-510.4. Zheng, X., et al., Patterning metal contacts on monolayer MoS 2 with vanishing Schottky barriers using thermal nanolithography. Nature Electronics, 2019. 2(1): p. 17-25.5. Pires, D., et al., Nanoscale three-dimensional patterning of molecular resists by scanning probes. Science, 2010. 328(5979): p. 732-735.6. Skaug et al., Nanofluidic rocking Brownian motors. Science, 2018. 359: p. 1505-1508.7. Zheng, X, et al., Spatial defects nanoengineering for bipolar conductivity in MoS2. Nature Communications, 2020. 11:3463.8. Liu, et al., Thermomechanical Nanocutting of 2D Materials. Advanced Materials.9. Liu, et al., Thermomechanical Nanostraining of Two-Dimensional Materials. NanoLetters.关注Quantum Design中国官方微信公众号，了解更多前沿资讯！（Quantum Design 中国 供稿）

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子旸研究员与国家纳米中心刘前研究员合作，在NanoLetters上发表了研究论文，报道了一种他们开发的新型5nm超高精度激光光刻加工方法。 　　 /p p 　　据悉，研究团队设计开发了一种新型三层堆叠薄膜结构。在无机钛膜光刻胶上，采用双激光束交叠技术，通过精确控制能量密度及步长，实现了1/55衍射极限的突破，达到了最小5nm的特征线宽。 /p p 　　此外，研究团队利用这种超分辨的激光直写技术，实现了纳米狭缝电极阵列结构的大规模制备。同时，该团队还利用发展的新技术制备出了纳米狭缝电极为基本结构的多维度可调的电控纳米SERS传感器。 /p p 　　值得一提的是，研究团队所开发的具有完全知识产权的激光直写设备，利用了激光与物质的非线性相互作用来提高加工分辨率，其有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技术路径；并打破了传统激光直写技术中受体材料为有机光刻胶的限制，可使用多种受体材料，极大地扩展了激光直写的应用场景。 /p p 　　目前，该工作得到了国家重点研究计划项目、国家自然科学基金、Eu-FP7项目、中国博士后科学基金的支持。 /p

随着国内各学科的发展和产业的升级，相关的科研院所和企事业单位对各种微纳器件光刻加工的需求日益增多。然而，这些微纳器件光刻需求很难被传统的掩模光刻设备所满足，主要是因为拥有这类的光刻需求的用户不仅需要制备出当前的样品，还需要对光刻结构进行够迅速迭代和优化。为了满足微纳器件对光刻的需求，Quantum Design中国推出了小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3作为微纳器件光刻的解决方案。与传统的掩模光刻相比，MicroWriter ML3根据用户计算机中设计的图形在光刻胶上制备出相应的结构，节省了制备光刻板所需要的时间和经费，可以实现用户对光刻结构快速迭代的需求。此外，MicroWriter ML3 可用于各类正性和负性光刻胶的曝光，最高光刻精度可达0.4 μm，套刻精度±0.5 μm，最高曝光速度可达180mm2/min。目前，MicroWriter ML3在国内的拥有量超过150台，被用于各类微纳器件的光刻加工。 人工智能领域器件制备人工智能相关的运算通常需要进行大量的连续矩阵计算。从芯片的角度来说，连续矩阵运算主要需求芯片具有良好的乘积累加运算（MAC）的能力。可以说，MAC运算能力决定了芯片在AI运算时的表现。高效MAC运算可以由内存内运算技术直接实现。然而，基于的冯诺依曼计算架构的芯片在内存和逻辑运算之间存在着瓶颈，限制了内存内的高速MAC运算。理想的AI芯片构架不仅要有高效的内存内运算能力，还需要具有非易失性，多比特存储，可反复擦写和易于读写等特点。复旦大学包文中教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于单层MoS2晶体管的两晶体管一电容（2T-1C）单元构架[1]。经过实验证明，该构架十分适用于AI计算。在该构架中，存储单元是一个类似1T-1C的动态随机存储器（DRAM），其继承了DRAM读写速度快和耐反复擦写的优点。此外，MoS2晶体管极低的漏电流使得多层级电压在电容中有更长的存留时间。单个MoS2的电学特性还允许利用电容中的电压对漏电压进行倍增，然后进行模拟计算。乘积累加结果可以通过汇合多个2T-1C单元的电流实现。实验结果证明，基于此构架的芯片所训练的神经网络识别手写数字可达到90.3%。展示出2T-1C单元构架在未来AI计算领域的潜力。相关工作发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。 图1. 两晶体管一电容（2T-1C）单元构架和使用晶圆尺寸的MoS2所制备的集成电路。（a）使用化学气相沉积法（CVD）批量制备的晶圆尺寸的MoS2。（b）CVD合成的MoS2在不同位置的Raman光谱。（c）在2英寸晶圆上使用MicroWriter ML3制备的24个MoS2晶体管的传输特性。（d）MicroWriter ML3制备的2T-1C单元显微照片。图中比例尺为100 μm。（e）2T-1C单元电路示意图，包括储存和计算模块。（f）2T-1C单元的三维示意图，其中包括两个MoS2晶体管和一个电容组件。（g）2T-1C单元阵列的电路图。（h）典型卷积运算矩阵。 生物微流控领域器件制备酿酒酵母菌是一种具有高工业附加值的菌种，其在真核和人类细胞研究等领域也有着非常重要的作用。酿酒酵母菌由于自身所在的细胞周期不同，遗传特性不同或是所处的环境不同可展现出球形单体，有芽双体或形成团簇等多种形貌。因此获得具有高纯度单一形貌的酿酒酵母菌无论是对生物学基础性研究还是对应用领域均有着非常重要的意义。澳大利亚麦考瑞大学Ming Li课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备了一系列矩形微流控通道[2]。在制备的微流控通道中，通过粘弹性流体和牛顿流体的共同作用对不同形貌的酿酒酵母菌进行了有效的分类和收集。借助MicroWirter ML3中所采用的无掩模技术，课题组可以轻易实现对微流控传输通道长度的调节，优化出对不同形貌酵母菌进行分类的最佳参数。相关工作结果在SCI期刊《Analytical Chemistry》（IF=8.08）上发表。图2.在MicroWriter ML3制备的微流控通道中利用粘弹性流体对不同形貌的酿酒酵母菌进行微流控连续筛选。图3.在MicroWriter ML3制备的微流控流道中对不同形貌的酿酒酵母菌的分类和收集效果。（a）为收集不同形貌酿酒酵母菌所设计的七个出口。（b）不同形貌酵母菌在通过MicroWriter ML3制备的流道后与入口处的对比。（c）MicroWriter ML3制备的微流控连续筛选器件对不同形貌的酵母菌的筛选效果。从不同出口处的收集结果可以看出，单体主要在O1出口，形成团簇的菌主要O4出口。（d）MicroWriter ML3制备的微流控器件对不同形貌的酿酒酵母菌的分类结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。（e）和（f）不同出口对不同形貌的酿酒酵母菌的分离和收集结果的柱状图。误差棒代表着三次实验的误差结果。 医学检测领域器件制备在新冠疫情大流行的背景下，从大量人群中快速筛查出受感染个体对于流行病学研究有着十分重要的意义。目前，新冠病毒诊断采用的普遍标准主要是基于分析逆转录聚合酶链反应，可是在检测中核酸提取和扩增程序耗时较长，很难满足对广泛人群进行筛查的要求。复旦大学魏大程教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于石墨烯场效应晶体管（g-FET）的生物传感器[3]。该传感器上拥有Y形DNA双探针（Y-双探针），可用于新冠病毒的核酸检测分析。该传感器中的双探针设计，可以同时靶向SARS-CoV-2核酸的ORF1ab和N基因，从而实现更高的识别率和更低的检出极限（0.03份μL&minus 1)。这一检出极限比现有的核酸分析低1-2个数量级。该传感器最快的核酸检测速度约为1分钟，并实现了直接的五合一混合测试。由于快速、超灵敏、易于操作的特点以及混合检测的能力，这一传感器在大规模范围内筛查新冠病毒和其他流行病感染者方面具有巨大的前景。该工作发表在《Journal of the American Chemical Society》（IF=16.383）。 图4. 利用MicroWriter ML3制备基于g-FET的Y形双探针生物传感器。（a）Y形双探针生物传感器进行SARS-CoV-2核酸检测的流程图。（b）选定的病毒序列和探针在检测SARS-CoV-2时所靶向的核酸。ORF1ab: 非结构多蛋白基因 S: 棘突糖蛋白基因 E: 包膜蛋白基因 M: 膜蛋白基因 N: 核衣壳蛋白基因。图中数字表示SARS-CoV-2 NC_045512在GenBank中基因组的位置。（c）经过MicroWriter ML3光刻制备的生物传感器的封装结果。图中的比例尺为1 cm。（d）通过MicroWriter ML3制备的石墨烯通道的光学照片。（e）在石墨烯上的Cy3共轭Y型双探针。图中的比例尺为250 μm。 二维材料场效应管器件制备石墨烯的发现为人类打开了二维材料的大门，经历十多年的研究，二维材料表现出的各种优良性能依然吸引着人们。然而，在工业上大规模应用二维材料仍然存在着很多问题，所制成的器件不能符合工业标准。近日，复旦大学包文中教授课题组通过利用机器学习 (ML) 算法来评估影响工艺的关键工艺参数MoS2顶栅场效应晶体管 (FET) 的电气特性[4]。晶圆尺寸的器件制备的优化是利用先利用机器学习指导制造过程，然后使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3进行制备，最终优化了迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅等性能。相关工作结果发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。图5. MoS2 FETs的逻辑电路图。（a），（b），（c）和（d）各类电压对器件的影响。（e）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的正反器和（f）相应实验结果（g）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的加法器和（h）相应的实验结果。图6. 利用MoS2 FETs制备的模拟，储存器和光电电路。（a）使用MicroWriter ML3无掩膜光刻机制备的环形振荡器和（b）相应的实验结果。（c）通过MicroWriter ML3制备的基于MoS2 FETs制备的存储阵列和（d-f）相应的实验结果。（g）利用MicroWriter ML3制备的光电电路和（h-i）相应的表现结果。图7. 使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3在晶圆上制备MoS2场效应管。（a）MicroWriter ML3在两寸晶圆上制备的基于MoS2场效应管的加法器。（b），（c）和（d）在晶圆上制备加法器的运算结果。 钙钛矿材料柔性器件制备质子束流的探测在光学基础物理实验和用于癌症治疗的强子疗法等领域是十分重要的一项技术。传统硅材料制备的场效应管装置由于价格昂贵很难被大规模用于质子束流的探测。塑料闪烁体和闪烁纤维也可以被用于质子束流的探测。可是基于上述材料的设备需要复杂的同步和校正过程，因此也很难被大规模推广应用。在最近十年间科学家把目光投向了新材料，为了找出一种同时具有出色的力学性能和造价低廉的材料，用以大规模制质子束流探测设备。钙钛矿材料近来被认为是制备质子束流探测器的理想材料。首先，钙钛矿材料可以通过低温沉积的方法制备到柔性基底上。第二，该材料的制造成本相对较低。钙钛矿材料已被用于探测高能光子，阿尔法粒子，快中子和热中子等领域。对于利用钙钛矿材料制备的探测器探测质子束的领域尚属空白。近日，意大利博洛尼亚大学Ilaria Fratelli教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出用于质子束探测的3D-2D混合钙钛矿柔性薄膜检测器[5]。在5MeV质子的条件下，探测器的探测束流范围为从4.5 × 105 到 1.4 × 109 H+ cm&minus 2 s&minus 1，可连续检测的辐射最高敏感度为290nCGy&minus 1mm&minus 3，检测下限为72 μGy s&minus 1。该工作结果发表在学术期刊《Advanced Science》（IF=17.521）。图8. MicroWriter ML3在PET柔性基板上制备的3D-2D钙钛矿薄膜器件。（A）MAPbBr3 (3D) 和(PEA)2PbBr4 (2D)钙钛矿材料的结构示意图。（B）通过MicroWriter ML3无掩模激光直写机制备出的检测器，图中标尺长度为500 μm。（c）3D-2D混合钙钛矿材料的低掠射角XRD结果。（d）3D-2D混合钙钛矿材料的AFM表面形貌图。图9. 3D-2D钙钛矿材料的电学和光电学方面的性能。（Ａ）由MicroWriter ML3无掩模光刻机制备柔性器件。（Ｂ）通过MicroWriter ML3制备的柔性器件在不同弯曲程度条件下的电流－电压曲线图。（Ｃ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的PL光谱结果。（Ｄ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的紫外－可见光光谱。参考文献[1] Y. Wang, et al. An in-memory computing architecture based on two-dimensional semiconductors for multiply-accumulate operations. Nature Communications, 12, 3347 (2021).[2] P. Liu, et al. Separation and Enrichment of Yeast Saccharomyces cerevisiae by Shape Using Viscoelastic Microfluidics. Analytical Chemistry, 2021, 93, 3, 1586–1595.[3] D. Kong, et al. Direct SARS-CoV-2 Nucleic Acid Detection by Y-Shaped DNA Dual-Probe Transistor Assay. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143, 41, 17004.[4] X. Chen, et al. Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning. Nature Communications, 12, 5953 (2021).[5] L. Basirico, et al. Mixed 3D–2D Perovskite Flexible Films for the Direct Detection of 5 MeV Protons. Advanced Science, 2023,10, 2204815. 小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3简介小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3由英国剑桥大学卡文迪许实验室主任/英国皇家科学院院士Cowburn教授根据其研究工作的需要而专门设计开发的科研及研发生产光刻利器。 图10. a)小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3。MicroWriter ML3 b)在正胶上制备线宽为400 nm的结构，c)正胶上制备的电极结构，d)在SU8负胶上制备的高深宽比结构和e)灰度微结构。 MicroWriter ML3的优势：☛ 实验成本低：相比于传统光刻机，该光刻系统无需掩膜板，同时它也可以用来加工掩膜板，年均可节省成本数万元；☛ 实验效率高：通过在计算机上设计图案就可轻松实现不同的微纳结构或器件的加工，同时具有多基片自动顺序加工功能；☛ 光刻精度高：系统具有多组不同分辨率的激光加工模块(0.4 μm，0.6 μm， 1 μm，2 μm, 5 μm)，且均可通过软件自由切换；☛ 加工速度快：最高可实现180 mm2/min的快速加工；☛ 具有3D加工能力：256级灰度，可实现Z方向的不同深浅的加工；☛ 适用范围广：可根据光刻需求的不同，配备365 nm，385 nm和405 nm波长光源或安装不同波长双光源；☛ 使用成本低：设备的采购，使用和维护成本低于常规的光刻系统。

安捷伦科技公司发布适用于人、小鼠和大鼠模型的新型基因表达微阵列芯片 安捷伦公司与根特大学合作在芯片中整合入了 LNCipedia 内容2015 年 6月 10 日，北京 — 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）近日宣布更新其新型 SurePrint 基因表达微阵列芯片用于人、小鼠和大鼠模型的信使 RNA 分析应用。此次更新改进了编码和非编码内容，为研究人员提供在常用平台上研究表达模式的最新工具。安捷伦公司与根特大学合作开发了最新款旗舰版 SurePrint G3 人基因表达 v3 微阵列芯片，其中完整包含的 LNCipedia 2.1 数据库能够对长链非编码 RNA (lncRNA) 转录物进行可靠分析。LncRNA（长度大于 200 个核苷酸的非编码 RNA）能够通过直接作用于 DNA、RNA 和蛋白质而改变基因调控，从而实现靶标特异性或系统范围内的调控。 通过 lncRNA 与癌症、心血管疾病和神经退行性疾病的关联不难看出其广范却至关重要的作用。经重新设计的安捷伦基因表达微阵列芯片是高质量的特征捕获工具，可实现目标基因或通路的有效分析，涉及从协助疾病危险分层到阐明药物作用机制的各种应用。根特大学的 Jo Vandesompele 教授说：“我们与安捷伦密切合作设计了一流的 mRNA 和 lncRNA 表达分析方法。在单次分析中对这两种类型的RNA进行的同时测定有助于从相对基因表达水平深入探究mRNA与lncRNA之间的生物学联系。 其中的关键在于实现编码和长链非编码特征的良好平衡，而LNCipedia 2.1 则是与安捷伦基因表达内容配对的最佳数据源。微阵列芯片的最终设计经优化后可快速给出大量有价值的信息。”最新的微阵列芯片采用能够实现寡核苷酸精确合成的 SurePrint 技术制造。 SurePrint 微阵列芯片的灵敏度处于业内领先水平，具有5 个数量级以上的动态范围以及 5% 的阵列间变异系数中值，且在 R20.95 时与外部 RNA 对照联盟 (External RNA Controls Consortium) 的加标 RNA 对照品相比具有出色的定量一致性。“我们的 SurePrint 基因表达微阵列芯片不仅包含 LNCipedia 的 lncRNA 等严谨的专业内容，还能够为专家级用户提供灵活的定制服务。”安捷伦基因组学高级总监 Alessandro Borsatti 博士谈道， “凭借基因表达微阵列芯片的出色性能和定量一致性以及 RNA 测序和靶向序列捕获产品，我们能够使研究人员在微阵列芯片的筛查应用与更深度的二代测序的发现性应用之间实现完美转换。”SurePrint 基因表达微阵列芯片属于 SurePrint 产品系列，该系列包括 microRNA 与比较基因组杂交微阵列芯片。 安捷伦基因组学工作流程包括用于质量控制的 2100 生物分析仪和 2200 Tapestation、用于数据采集的SureScan 扫描仪、用于数据分析的 GeneSpring 软件，以及用于进行实时聚合酶链反应的 AriaMX 系统。如需了解有关 SurePrint 基因表达微阵列芯片的更多信息，请访问 www.agilent.com/genomics/v3。关于安捷伦科技公司安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者，是致力打造美好世界的顶级实验室合作伙伴。安捷伦与全球 100 多个国家的客户进行合作，提供仪器、软件、服务和消耗品，产品可覆盖到整个实验室工作流程。在 2014 财年，安捷伦的净收入为 40 亿美元。全球员工数约为 12000 人。今年是安捷伦进军分析仪器领域的 50 周年纪念。如需了解安捷伦科技公司的详细信息，请访问 www.agilent.com.cn。编者注：更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻，请访问安捷伦新闻网站：www.agilent.com.cn/go/news。

新年伊始，大科学工程高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）传来喜讯。5日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，拉索水切伦科夫探测器阵列(WCDA)三号水池注水达到正常工作水位，这标志着WCDA探测器全部建成，全阵列投入科学运行。这是拉索四种类型的探测器阵列中最早完成的一个阵列。WCDA是拉索探测器阵列的重要组成部分之一，探测器总面积为78000平方米，由三个水池组成，内有3120个探测器单元，6240个光敏探头。WCDA水池采用了国内首创的“薄壁混凝土现浇边墙+软基土工膜防渗系统+大跨度轻钢屋面结构”设计，在没有国标可参考的情况下，满足了探测器对避光、防冻、防锈蚀和水位保持等的超高指标要求。“根据国际前沿发展动态，项目组在WCDA建设过程中进行了方案优化，在二号和三号水池中采用了我国自主研发的、具有国际上最大灵敏面积的新一代20寸光电倍增管，降低了探测器阈能，大幅增强了探测器在50-500 GeV能段的伽马射线探测能力。”拉索项目首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻说。曹臻表示，WCDA的有效探测面积是国际上最大同类型实验HAWC的4倍，能够对银河系内外的伽马暴、快速射电暴、引力波电磁对应体等具备瞬变特性的高能辐射信号进行探测，具备5-10年的国际领先优势，预期将获得一系列非常重要的观测与研究成果。拉索是国家重大科技基础设施项目，位于四川省稻城县海子山，由电磁粒子探测器阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列、广角切伦科夫望远镜阵列组成。

光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠，研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此，能生产高端光刻机的厂商非常少，到最先进的EUV光刻机就只剩下ASML。据ASML之前公布资料显示，ASML 是全世界唯一一家使用极紫外EUV光源的光刻机制造商。EUV光源波长只有13.5 nm（接近X射线水平），远大于DUV光刻机的193nm，目前用于台积电最先进的5 nm生产线。相比之下，国内光刻机厂商则显得非常寒酸，处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的最先进的SSA600/20型号前道光刻机采用了ArF准分子光源，即深紫外DUV光刻机，光刻分辨率只有90 nm。有消息称上海微电子即将于2021年，也就是几个月之后会交付首台国产的分辨率达28 nm的光刻机，目前国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。随着贸易战的愈演愈烈，美国对华为的打压也蔓延到了半导体领域，国内先进光刻机采购遭遇重大阻力。同时由于《瓦森纳协定》的限制，即使突破了技术，能够制造先进光刻机，其核心零部件的进口也可能会受到限制。针对于此，去年中科院院长白春礼接受采访时表示：“未来中科院将集结全院之力攻克光刻机、关键材料等重点技术，帮助国内科技企业摆脱被西方国家卡脖子的命运。”实际上此前我国已经对光刻机的零部件进行了大量的技术公关，去年小编也盘点了02专项中光刻机核心零部件研发进展【国产光刻机及关键核心零部件研发进展 】。而最近国内再次取得了新的技术进步，小编特对其进行盘点。中科院物理研究院国内第一台高能同步辐射光源设备问世6 月 28 日上午，由国家发展改革委立项支持、中国科学院高能物理研究所承建的高能同步辐射光源（HEPS）完成了加速器设备电子枪的安装，这是 HEPS 首台安装的科研设备，是加速电子产生的源头。为 HEPS 提供技术研发与测试支撑能力的先进光源技术研发与测试平台（PAPS）同期转入试运行，超导高频及低温、精密磁铁测量、X 射线光学检测等设备开机运转。接近光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速器上发现的，所以称为同步辐射。这种电子的自发辐射，强度高、覆盖的频谱范围广，可以任意选择所需要的波长且连续可调，因此成为一种科学研究的新光源。高能同步辐射光源将成为中国首个第四代同步加速器光源，它也将成为世界上仅有的几个此类装置之一。它将使用更先进的，被称为 “多弯消色差透镜” 的磁铁阵列，从而获得亮度更大的光束。同步辐射有可能被用作强X射线源和精细可调谐X射线源，进而用于衍射、光谱、成像以及其他用途,未来也可能用于光刻EUV光源的产生。国内首台光镜镀膜设备投用中科科仪旗下的中科科美也传来佳讯，其研制的直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置于2021年6月28日正式投入使用。据了解，中科科仪推出的镜镀膜装置可满足大多数物理镜头对膜层制备的工艺需求。诸如聚焦镜、单色镜、劳埃镜、纳米聚焦镜以及用于EUV光刻机当中的光镜头。与DUV不同，EUV用的是13.5nm的光波长，无法透过目前用的透镜材料，因此EUV系统为全反射。包括EUV的光罩（掩模）也是用反射结构。由于EUV光刻镜头是面向更高制程、更多数量的硅基晶体管芯片，EUV光刻机对镜头镜面光洁度的要求极高，即镜面光洁度不得超过50皮米。中科科仪投用的真空镀膜设备能够将膜厚精度控制在0.1纳米（100皮米）以内，实现高精度纳米量级万层镀膜工艺，适用于光刻机镜头的制备，一定程度上能够降低国产设备厂商在光刻镜头项目中面临的压力，加速国产半导体厂商在光刻镜头项目中的进展。上海微系统所实现片上亚纳米量级的超灵敏位移传感近日，中国科学院上海微系统所信息功能与材料国家重点实验室硅光子课题组研究员武爱民团队、深圳大学教授袁小聪、杜路平团队及英国伦敦国王学院教授Anatoly V. Zayats课题组合作，在硅衬底上提出了基于布洛赫表面光场的非对称传输特性实现超灵敏位移测量的方法，并实现了亚纳米级的位移传感。光学手段为精密位移测量提供了非接触的方案，可实现高灵敏度、高分辨率的位移检测，在纳米尺度位移传感、半导体技术及量子技术等领域具有重要应用。EUV光刻机由于光刻制程先进，其对对准精度的要求也非常高，而该工作利用纳米尺度的狭缝实现了布洛赫表面波的非对称传输，通过连续改变光与狭缝的相对位置，在实验上实现了对于位移的精确测量，灵敏度可达0.12 nm⁻¹，分辨率和量程达到8 nm和300 nm。该研究为纳米测量及超分辨显微提供了新的物理原理，并为超灵敏的位移测量提供了精巧的微型化方案。华卓精科双工件台可用于65nm以下制程此前，由北京华卓精科科技股份有限公司和清华大学联合研发的首台国产干式光刻机双工件台产品完成测试，移机交付整机单位进入光刻机联合调试阶段。工件台是光刻机产品平台的核心主体，搭载不同曝光光学系统和光源可形成全系列光刻机。华卓精科官网显示，其光刻机双工件台打破了ASML公司在工件台上的技术垄断，成为世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司。华卓精科作为我国在该领域的杰出代表企业，目前与清华大学的专业团队进行合作，共同研制出的双工件台，其技术水准完全可以与阿斯麦相提并论，实力不相上下，据了解，上海微电子制造的28nm光刻机，其中利用的就是华卓精科的双工件台。该双工件台的精度可以达到1.7nm，主要被应用在65nm以下的芯片制程，它的出现预示着我国在该领域技术的进步、打破西方国家的封锁，实现自主化生产。据业内媒体消息披露，上海微电子将于2022年前交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这意味着我国的先进光刻机已经实现了技术突破，但可以实现更高制程的EUV光刻机仍然任重而道远。而光刻机零部件的不断突破，为国产替代再填助力。“我们从古以来，就有埋头苦干的人，有拼命硬干的人，有为民请命的人，有舍身求法的人，……虽是等于为帝王将相作家谱的所谓"正史"，也往往掩不住他们的光耀，这就是中国的脊梁……”伴随着科研人员的“负重前行”，相信不久的将来必能继续传出好消息，完成半导体设备的拼图。扫描下方二维码，加入半导体行业交流群

迈克尔塞德尔（Michael Seidel）• 如果要在一个样品中测定多种分析物，分析微阵列是理想的解决方案。基于流的分析系统的优势在于它们可以在现场以自动化的形式快速、定量地分析样品。• 近年来，基于流式化学发光 (CL) 微阵列的微阵列芯片读取器 (MCR) 分析平台不断优化，其在各种生物分析应用中的实用性得到了证明。• GWK Präzisionstechnik 公司以原型开发的形式进一步优化了最新一代设备。该设备提供了使用泵和阀门控制实现全自动测定性能的可能性，并通过集成的高灵敏度 CCD 相机进行后续测量图像采集，非常适合长达 2 分钟的采集时间。由于要建立各种生物分析试验进行研究，该仪器被命名为 MCR-Research (R)（图 1）。• 在下文中，将简要描述各个微阵列检测类型以及应用程序。图 1：用于 SARS-CoV-2 抗体检测的基于流式 CL 微阵列的 MCR-R 微阵列分析平台示例。 检测血液中针对 SARS-CoV-2 的抗体检测针对 SARS-CoV-2 的抗体的问题是在大流行开始时提出的，由巴伐利亚研究基金会资助。重组抗原（SARS-CoV-2 蛋白，包括刺突蛋白 (S1) 和核衣壳 (N) 蛋白以及受体结合结构域 (RBD)）固定在微阵列芯片上。血液样本中的抗体可以与这些重组抗原结合。然后，带有辣根过氧化物酶 (HRP) 标记的抗人 IgG 抗体通过泵系统通过流通式微阵列芯片，在随后的步骤中通过添加鲁米诺和过氧化氢来观察结合的抗体。基于流动的微阵列免疫测定 (MIA) 原理的一个主要优点是使用间接非竞争性 MIA 非常快速和同时测定针对不同抗原的抗体（图 2）。因此，例如，可以将疫苗衍生抗体与 SARS-CoV-2 感染后的抗体区分开来。 图 2：血清和血液中 SARS-CoV-2 抗体的间接非竞争性 MIA 流程图。此外，可以确定针对不同 SARS-CoV-2 变体的抗体，或者可以通过其他呼吸道病原体扩展抗体组，例如，检测针对流感的抗体。此外，MCR 的多功能性与相关的流通微阵列芯片和程序选项也提供了建立的可能性，例如，通过竞争性 MIA 对中和抗体进行定量分析。在这里，可以确定哪些抗体实际上可以阻止病原体进入细胞，从而在预防感染方面特别有效。CL-MIA 只需不到 15 分钟，可用于现场分析，例如医疗实践。使用 CL-MIA 和 MCR 检测 SARS-CoV-2 抗体的第一个结果已经发表 [1,2]。 基于抗体的蒸发冷却系统嗜肺军团菌检测和亚型分析媒体多次报道军团菌爆发，通常可以追溯到蒸发冷却系统。这些系统可以产生含有军团菌的生物气溶胶，这取决于致病菌株，在吸入可吸入的嗜肺军团菌后，会在人体中引发轻度庞蒂亚克热或严重的肺炎，即军团病。为此，成立了第 42 届 BImSchV，负责规范蒸发冷却系统、冷却塔、湿式分离器的安全技术运行以及冷却水中军团菌的定期控制。如果超过测量值（冷却塔每 100 毫升 50,000 个军团菌，其他需要报告的系统每 100 毫升 10,000 个军团菌），则必须立即采取措施大幅降低病原体浓度。此外，必须进行血清分型。代替使用凝集试验（血清组 1 和血清组 1-15 之间的区别）对嗜肺军团菌进行常规血清分型，甚至使用大量 ELISA 微量滴定板对嗜肺军团菌血清组 1 进行亚型分型，也可以使用 MCR。根据该申请，原型设备被称为 Legiotyper。此外，在军团病爆发的情况下，尽快确定源头很重要。这也可以通过仪器实现。一组单克隆抗体固定在流通式微阵列芯片上。样品手动注入系统，然后是全自动 CL-SMIA（图 3）。单克隆抗体对L. pneumophila血清群 1的不同血清和亚群表现出不同的亲和力和选择性。图 3：CL-SMIA 示意图：(1) 样品注射，(2) L. pneumophila SG1 亚型与特异性捕获抗体的结合，(3) 抗 SG1 检测抗体与已经结合的军团菌的结合，(4 ) CL 反应和图像采集。细菌与流通式微阵列芯片上的相应单克隆抗体特异性结合。夹心是由对血清组 1 特异的生物素标记的多克隆抗体形成的。加入 CL 试剂后，进行 CL吸收。通过将单个菌落悬浮在缓冲液中并在大约 30 分钟内使用该仪器执行 CL-SMIA，在培养后的所有情况下都可以进行血清分型和亚型分型。在由德国联邦经济和技术部资助的 WIPANO 项目 LegioRapid 中，首次建立了用于蒸发冷却系统快速卫生评估的独立培养方法的标准化方法，该方法在测量后定量确定治疗成功率值已超过。除了 qPCR 和与免疫磁分离 (IMS) 相结合的流式细胞术之外，Legiotyper 被用作第三种方法。定量测量结果通过qPCR和IMS流式细胞仪从100 mL中100军团菌的浓度获得，其中100 mL水样通过聚碳酸酯过滤器（孔径=0.22µm）过滤，洗脱液直接用于定量测定。只有在样本中发现最低浓度为106个细胞/100 mL时，才能使用Legiotyper进行血清或亚型。对于培养样本，这个最低浓度不是问题。对于不依赖培养的方法，样品体积必须增加到至少 10 L 才能达到至少 10 4的浓缩系数。正在对合适的过滤方法进行研究 [3]。对于气溶胶中嗜肺军团菌的分析，可以使用相同的 CL-SMIA，但在样品制备方面存在差异。必须首先使用气溶胶收集器对气溶胶进行采样，科里奥利 µ 旋风收集器适用于该收集器。在这里，细菌以液体形式分离，其中可以直接取样和测量。在 AIF 项目 LegioAir 中，首次表明在生物气溶胶中进行血清分型是可能的。 使用 haRPA对军团菌进行分子生物学检测微阵列芯片阅读器不仅可用于基于抗体的检测，还可用于分子生物学。课题组开发了异质不对称重组酶聚合酶扩增（简称haRPA，图4）[4,5]，可用于军团菌属。通过在 39°C 下加热流通式微阵列芯片在系统上进行检测。对于 haRPA，军团 菌属特异性引物在空间上固定在 DNA 微阵列芯片上。图 4：可以在 MCR-R 上执行的 haRPA 原理。(1) 带有固定反向引物的 DNA 微阵列，(2) 添加 DNA 提取物后，重组酶打开双链靶 DNA，(3) 聚合酶延伸反向引物直到 (4) 单链结合蛋白分离, (5) 生物素化的正向引物与固定的双链结合，直到 (6) 第二条 DNA 链被聚合酶延伸。(7) 最后，固定化的扩增子通过链霉亲和素-HRP 进行标记，并使用 CL 进行可视化。 等温核酸扩增可扩增基因组 DNA 的靶序列。通过第二个生物素标记的引物，形成的扩增子被标记并用作链霉亲和素-HRP 的锚点，该链霉亲和素-HRP 通过流通式微阵列芯片。最后，与其他测定一样，通过使用集成 CCD 相机记录 CL 反应生成 CL 图像。信号的强度取决于样品中 DNA 的初始量。扩增允许对非常少量的初始 DNA 进行定量。haRPA 的原理还允许通过将不同的引物固定在微阵列表面上进行多重分析。这样，样品可以在 45 分钟内区分军团 菌。以及对人类最危险的军团菌属嗜肺军团菌，它可以更好地评估潜在的健康风险。 地表水中的藻类毒素的监测MCR-R 也用于环境监测。AIF-ZIM 项目 MARCA 关注为即将到来的藻华开发早期预警系统。它是基于云的监测系统的重要组成部分，可用于预测藻类大量繁殖和地表水中蓝藻毒素的形成等。由于水体富营养化和气候变化，被称为藻华的蓝藻大量繁殖变得越来越频繁。在这种现象期间，水变得非常浑浊，水中的蓝藻毒素含量急剧增加。其后果是水生大型植物的退化和对生物体、人类和动物的危害。为了预测藻华并在早期采取预防措施，正在开发一种预警系统，该系统能够使用 Triton 水传感器系统持续监测可能指示藻华的化学和物理参数。这些是温度、电导率、总溶解固体 (TDS) 和总悬浮固体 (TSS)、浊度、溶解氧、溶解硝酸盐和总硝酸盐。此外，该仪器还监测水中的蓝藻毒素浓度。这可以通过再生间接竞争 CL-MIA（图 5）实现，并且由系统在 7 分钟内完全自动执行。例如，微囊藻毒素-LR 的检测限为 4.8 µg/L，因此低于 WHO 的 10 µg/L（对于微囊藻毒素）的限值，低于该限值可假设对健康产生不利影响的可能性较低。图5：再生间接竞争性MIA的示意图：（1）样品（抗原）与一级抗体的孵育，（2）未结合的一级抗体与固定化毒素的结合，（3）检测抗体结合，（4）CL反应和图像采集，以及（5）下一次测量的再生。细菌亲和过滤用亲和粘结剂的筛选微阵列芯片阅读器可用于定量或定性检测，以及研究新的亲和性结合物及其对细菌的结合行为。例如，这些是抗菌多肽、酶或抗体。生物素化细菌通过流通微阵列芯片自动进入设备，在该芯片上固定待研究的亲和力粘合剂。随后，链霉亲和素HRP与结合的生物素结合并催化CL反应，这被捕获为图像。用适当的缓冲液洗脱细菌后，获得第二个CL图像。因此，细菌的结合和洗脱行为可以得到快速而全面的评估。与无标签生物传感器相比，生物素标签可以更精确地跟踪这种反应。这种筛选策略的另一个优点是可以同时固定多个亲和结合物。这为一次测试许多亲和结合物提供了一种快速的方法，也允许细菌、亲和结合剂和洗脱缓冲液之间的组合具有高度的多样性。总结这里描述的例子令人印象深刻地展示了MCR-R分析平台在仪器生物分析中的广泛应用。因此，各种高度相关的领域都可以受益于生物分析方法的使用，因此必须在未来继续推动其扩展。参考文献[1] Klüpfel, J. Koros, R.C. Dehne, K. Ungerer, M. Würstle, S. Mautner, J. Feuerherd, M. Protzer, U. Hayden, O. Elsner, M. Seidel, M. Automated, flow-based chemiluminescence microarray immunoassay for the rapid multiplex detection of IgG antibodies to SARS-CoV-2 in human serum and plasma (CoVRapid CL-MIA). Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2021, 413, 5619–5632. https://doi.org/10.1007/s00216-021-03315-6 .[2] Klüpfel, J Paßreiter, S. Weidlein, N. Knopp, M. Ungerer, M. Protzer, U. Knolle, P. Hayden, O. Elsner, M. Seidel, M. Fully automated chemiluminescence microarray analysis platform for rapid and multiplexed SARS-CoV-2 serodiagnostics. Analytical Chemistry, 2022, 94, 6, 2855-2864. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04672 .[3] Wunderlich, A. Torggler, C. Elsaesser, D. Lück, C. Niessner, R. Seidel, M. Rapid quantification method for Legionella pneumophila in surface water. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2016, 408(9), 2203-2213. https://doi.org/10.1007/s00216-016-9362-x .[4] Kunze, A. Dilcher, M. Abd El Wahed, A. Hufert, F. Niessner, R. and Seidel, M. On-chip isothermal nucleic acid amplification on flow-based chemiluminescence microarray analysis platform for the detection of viruses and bacteria. Analytical Chemistry, 2016, 88, 898-905. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b03540 .[5] Kober, C. Niessner, R. Seidel, M. Quantification of viable and non-viable Legionella spp. by heterogeneous asymmetric recombinase polymerase amplification (haRPA) on a flow-based chemiluminescence microarray. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 100, 49-55. https://doi.org/10.1016/j.bios.2017.08.053 . 关于作者Michael Seidel德国加钦慕尼黑工业大学水化学研究所分析化学和水化学系主任Michael Seidel在斯图加特大学学习技术生物学，并在图宾根大学获得物理化学博士学位。在Miltenyi Biotec GmbH担任项目负责人后，他在分析化学主席处成立了一个微阵列研究小组，由Reinhard Niessner教授领导。2014年，他以化学发光微阵列为主题，学习分析化学。直到现在，他还是由Martin Elsner教授领导的分析化学和水化学主席“生物分析和微分析系统”小组的负责人。他的研究兴趣在于建立创新的（生物）分析方法和仪器、生物传感器、分析微阵列、超顺磁性纳米颗粒、浓缩和分离方法，以快速或自动分析药物、毒素、生物标记物、蛋白质、病原菌和病毒，或在水质监测、食品分析或体外诊断领域的抗生素抗性基因。原文：Flow-based analytical microarraysQuantitative and qualitative determinations with selective biological probesWiley Analytical Science，2 September 2022供稿：符 斌

文章导读复旦大学微电子学院包文中教授课题组主要的研究领域包括二维层状材料的能带调控、器件工艺及应用，包括二硫化钼（MoS2），黑磷等。近日，其课题组利用小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）在新型二维层状材料MoS2的器件制备、转移和应用等方面取得了一系列瞩目的研究成果。 引言随着电子信息产业的高速发展，集成电路的需求出现了井喷式的增长。使得掩膜的需求急剧增加，目前制作掩膜的主要技术是电子束直写，但该制作效率非常低下，并且成本也不容小觑，在这种背景下人们把目光转移到了无掩膜光刻技术。英国Durham Magneto Optics公司致力于研发小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3），为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便高效的微加工方案。传统的光刻工艺中所使用的铬玻璃掩膜板需要由专业供应商提供，但是在研发过程中，掩膜板的设计通常需要根据实际情况多次改变。无掩膜光刻技术通过以软件设计电子掩膜板的方法，克服了这一问题。与通过物理掩膜板进行光照的传统工艺不同，激光直写是通过电脑控制DMD微镜矩阵开关，经过光学系统调制，在光刻胶上直接曝光绘出所要的图案。同时其还具备结构紧凑（70cm x 70cm x 70cm）、高直写速度，高分辨率（xy：正文包文中教授课题组利用小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）在新型二维层状材料MoS2的器件制备、转移和应用等方面取得了一系列瞩目的研究成果。（一） SMALL: 高性能的具备实际应用前景的晶圆MoS2晶体管 原子层的过渡金属二硫化物（TMD）被认为是下一代半导体器件的重要研究热点。然而，目前大部分的器件都是基于层间剥离来获取金属硫化物层，这样只能实现微米的制备。在本文中，作者提出一种利用化学气相沉积（CVD）制备多层MoS2薄层，进而改善所制备器件的相关性能。采用四探针法测量证明接触电阻降低一个数量。进一步，基于该法制备的连续大面积MoS2薄层，采用小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）构筑了栅场效应晶体管（FET）阵列。研究表明其阈值电压和场效应迁移率均有明显的提升，平均迁移率可以达到70 cm2v-1s-1，可与层间剥离法制备的MoS2 FET好结果相媲美。本工作创制了一种规模化制备二维tmd功能器件和集成电路应用的有效方法。 图1. (a-e) 利用CVD法制备大面积多层MoS2的原理示意及形貌结果。(g, h, i, j) 单层MoS2边界及多层MoS2片层岛的AFM测试结果，拉曼谱及光致发光谱结果 图2. 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）在MoS2薄层上制备的多探针（二探针/四探针）测量系统，以及在不同条件下测量的接触电阻和迁移率结果。证明所制多层mos2的平均迁移率可以达到70 cm2v-1s-1 图3. 利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）制备的大面积规模MoS2 FET阵列，及其场效应迁移率和阈值电压的分布性测量结果，证明该规模MoS2 FET阵列具备优异且稳定的均一特性 （二） Nanotechnology: 用于高性能场效应晶体管的晶圆可转移多层MoS2的制备 利用化学气相沉积（CVD）制备半导体型过渡金属二硫化物（TMD）是一种制备半导体器件的新途径，然而实现连续均匀的多层TMD薄膜制备仍然需要克服特殊的生长动力学问题。在本文中，作者利用多层堆叠（layer-by-layer）及转移工艺，制备出均匀、无缺陷的多层MoS2 薄膜。同时，利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）在其基础上制备场效应晶体管（FET）器件。分别实现1层、2层、3层和4层MoS2 FRT的制备，并深入研究不同条件下器件的迁移率变化，终发现随着MoS2 堆叠层数的增加，电子迁移率随之增加，但电流开关比反而减小。综合迁移率和电流开关变化，2层/3层MoS2 FET是优设计器件。此外，双栅结构也被证明可以改善对多层mos2通道的静电控制。 图4 (a) 多层MoS2 结构的制备/转移流程示意；(b) 单层/双层MoS2 薄膜的光学形貌；(c) 双层MoS2 薄膜的afm表面形貌结果；(d) 单层/双层MoS2 薄膜的拉曼谱结果 图5 (a) 背栅MoS2 FET阵列制备流程示意；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的MoS2 FET器件的表面光学形貌（利用MicroWriter特有的虚拟掩膜对准技术(VMA)，可以高效直观地在感兴趣区域实现图形曝光）；(c-f) 不同结构的MoS2 FET器件的输出特性及转移特性测量结果 图6 (a) 利用MicroWriter在Si/SiO2晶圆上制备的大范围MoS2 FET器件阵列，其中包含1层和2层MoS2；(b) 相应阵列区域的迁移率和阈值电压分布结果，证明其优异的均一特性图7 (a) 双栅MoS2器件的结构原理；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的大面积双栅MoS2器件的形貌结果；(c, d) 2层MoS2双栅器件的电学测量结果。相关参考：1. high-performance wafer-scale mos2 transistors toward practical application. small 2018, 18034652. wafer-scale transferred multilayer mos2 for high performance field effect transistors. nanotechnology, 2019, 30,174002

案例解读|基于朊病毒的肽阵列绘制背景解读大洋洲巴布亚新几内亚高原的一个叫Fore的部落还处在原始社会，他们一直沿袭着一种宗教性食尸习惯，所以我们也成功的入侵当地人的机体系统，几年后或者有的更久，食尸者中不少人会便出现了病症，抽搐，关节严重弯曲，后躯萎缩摇摆，而后发展成失语直至完全不能运动，不出一年被染者全部死亡。1996年那年春天，在英国迅速蔓延的“疯牛病”，一时间人们“谈牛色变“，英国的农场主将病死的牛制成“牛肉骨粉”（动物内脏制成的饲料）饲养原本吃植物的菜牛，也随着被变异而大范围的传播，而那些食用被疯牛病污染了的牛肉、牛脊髓的人，有可能染上致命的克罗伊茨费尔德—雅各布氏症（简称克－雅氏症），也就是所说的，人患上了“疯牛病”，其典型临床症状为出现痴呆或神经错乱，视觉模糊，平衡障碍，肌肉收缩等，病人便会“羊瘙痒症”：因精神错乱而死亡。其实，致病的原因便是因为我沿着脊椎潜入了大脑中，使脑部出现海绵状空洞，才引发了后来的一切。关于阮病毒朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的小的常规病毒还小得多（约30～50nm）；电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为危害人体健康的顽疾。朊病毒（prion virus）严格来说不是病毒，是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子。它的复制方式是（尚未明确）：1.“模板学说”：在特殊情况下，SC型PrP可作为模板，在特定酶参与下，降低转化所需能量，并催化C型PrP转变为SCPrP2型，形成二聚体，二聚体又会解离。2.“种子学说”：朊病毒（SC型PrP型蛋白）接触到了生物体内正常的C型PrP蛋白，导致C型的变成了SC型。朊病毒蛋白PrPC空间结构螺旋为主，溶解度高，PrPSC空间结构折叠为主，溶解度低，肽链氨基酸排列顺序相同朊病毒蛋白（PRION）是生物体正常基因编码的产物，本不具有感染性和致病性，但是遗传突变可以产生传染型朊病毒，可以将正常的朊病毒异构为传染型朊病毒，其因为结构特殊，无法被细胞内溶酶体中的蛋白酶分解，而在溶酶体中大量积累，涨破溶酶体，使其中的蛋白酶流出而对细胞造成破坏，使神经细胞大量死亡而产生海绵状空洞。疯牛病、羊瘙痒症、库鲁病都是由朊病毒引起。归根结底，朊粒是正常寄主的PrP基因编码的正常蛋白质PrP^c的异构体PrP^sc，它不是遗传信息的载体，不能自我复制，只是感染动物体内正常的PrP^c，导致动物患病。中心法则的正确性无可置疑。方法原理蛋白质-蛋白质的相互作用是活细胞中大多数（不是全部）生物过程的基础。因此，采用现有技术或开发新技术来研究蛋白质之间的相互作用对于阐明哪些氨基酸序列对这些相互作用起着重要作用。这些新的见解反过来可能导致对疾病潜在过程的更好理解，并可能为新的治疗方法提供基础。在这里，我们描述了一种通常用于确定朊病毒特异性抗体表位的羊朊病毒蛋白基肽阵列的新用途，并展望这将产生关于其PrP部分与羊朊蛋白衍生线性肽之间相互作用位点的信息。肽阵列的这种适应性应用表明，通过培养绵羊（ARQ）PrPC与麦芽糖结合蛋白（MBP）融合的成熟部分，PrP部分与绵羊朊病毒衍生肽之间发生了结合，并表明单个PrP分子之间可能发生一些特定的自相互作用；在此说明肽阵列的这种适应性应用是进一步明确哪些不同的氨基酸序列参与蛋白质-蛋白质相互作用的可行方法。中心法则及其补充内容告诉了我们遗传信息的流动方向：DNA的复制，遗传信息流动方向由DNA→DNA；DNA的转录，遗传信息流动方向由DNA→RNA；翻译，遗传信息流动方向由RNA→蛋白质；RNA的复制，遗传信息流动方向由RNA→RNA；RNA的逆转录，遗传信息流动方向由RNA→DNA；蛋白质的复制，遗传信息流动方向由蛋白质→蛋白质。但是究竟在生物体中遗传信息的传递应该包含其6点内容中的几种呢？不同类型的生物，遗传信息的传递过程也有所差异。实验方法传染性海绵状脑病（TSEs）或朊病毒疾病的常见事件是宿主编码的蛋白酶敏感细胞朊病毒蛋白（PrPC）转化为朊病毒蛋白（PrP）的羊瘙痒相关蛋白酶抵抗亚型（PrPSc）的菌株依赖性等位型。PrPSc的形成是一个翻译后的过程，包括将宿主编码的朊病毒蛋白（PrPC）重新折叠（转换）为部分蛋白酶抗性形式（PrPSc）（1）。 这些过程由PrP结构的相似性和应变依赖性变化决定（2-11）。PrP分子之间的选择性自相互作用是这些过程发生的可能的基础，可能受到chaper-one分子的影响；然而，这些过程背后的机制还远未被了解。在这里，我们描述了一个肽阵列的利用，该肽阵列系统地覆盖了细胞朊病毒蛋白的整个成熟部分，以阐明涉及PrPC（12）自身相互作用的相互作用域。为此，利用重组羊PrPC与麦芽糖结合蛋白（MBP-PrP）构建了羊PrP肽阵列。朊病毒肽阵列的基本设置。成熟的PrP-ORF（不包括N-和C-端信号序列）被分成15个mer重叠肽，形成一个网格，每个孔中的氨基酸序列都移动了一个氨基酸。基于ELISA的肽阵列分析检测原理。（A）用于确定抗体表位的肽阵列的标准检测装置；（B）本研究中用于测定肽-蛋白质相互作用的替代装置。实验结果PrPC二级结构和抗体表位与肽阵列结合模式和Kyte–Doolight亲水性图的概述。PrPC示意图，显示信号序列、b-片（S1、S2）、a-螺旋（H1、H2、H3）、二硫桥位点（S-S）和糖基化位点（CHO）。PrP序列与Kyte-Doolittle亲水性图（折线图；阴性为疏水性，阳性为亲水性）以及与绵羊朊病毒肽阵列的相对结合模式（柱状图）。方法解读抗原表位定位是鉴定，表征抗体，抗原和其他蛋白质结合位点的关键过程。 该信息使科学家能够开发出针对各种病毒病原体的新型疗法和疫苗，同时也是了解抗体如何针对不同条件（包括细胞毒素，过敏原，神经元或炎性反应）产生的有效方法。 然而，由于蛋白质和肽结构的复杂性，抗原表位的鉴定和定位可能很困难。当前的抗原表位定位方法，包括X射线共晶体学，低温电子显微镜（cryo-EM）和定点诱变作图，可能会非常耗时且昂贵。

微阵列是指基于固体基质上的二维阵列，是高通量测定生物分子（如DNA、RNA、蛋白质等）的重要环节，目前将样品固定在靶板上的点样操作一般由人工来完成，这种工作方式不仅效率低而且点样的精度不高，甚至影响最后的分析结果。自动化方案的出现，彻底解决了传统手动过程耗时费力问题，实现高通量、微型化处理，提高实验效率，避免人为误差。产品介绍Vitae SPOTTER生物芯片点样系统Vitae SPOTTER生物芯片点样系统是一款高效、经济的桌面型微阵列点样设备，可以将脱氧核糖核酸（DNA）、蛋白质、微生物培养液或者其它基质等化学试剂按照指定的阵列方式快速、准确的施加点样在靶板或载玻片等固相承载体上。该点样仪基于微液滴发生系统，专为nL及μL量级高值反应试剂的精密点样（100nL）需求而设计，可实现高精度微阵列打印，亦可进行灵活的定制化点样。此款点样设备应科研实验室及企业研发部门的需求而生，以高性价比为原则进行设计，满足研发的同时还能够进行小批量生产，可协助研究人员在PCR检测、细菌鉴定、微流体分配、药物输送、单细胞分离等领域进行探索，并可实现各种生物芯片和生物传感器产品的研究及制造。产品特点快速高效多种点样方式：接触式点样或非接触式点样智能点样：具有跳点功能，软件自定义点样工艺，同种样品可一次点出，节省样品量和点样时间高精度精密点样定点定位：定位精度±0.1mm，液滴滴落精度＜± 0.05μm定量准确：点样最小体积100nL，尺寸一致性误差率0.1%多基材适配点样基质不限：涵盖硅基底板、载玻片、柔性膜片（NC膜、PET膜等）以及孔板（96孔板等）等基材精巧灵活软件功能齐全，可执行任意点样目标，可按需定制钢针点样枪头点样应用方向生物芯片、抗体芯片、生物传感器、MALDI-TOF MS、Lab-On-A-Chip等DNA、RNA、多肽、蛋白质、多糖阵列、核酸质谱、微流体分配、单细胞分离等定制化解决方案

生物芯片是生物分子相互作用研究的主要高通量手段，生物芯片技术具有高通量、样品消耗量少、灵敏度较高、自动化等优势。生物芯片仪器系统通常包括芯片制作单元和检测单元两个独立部分。目前商品用生物芯片制作系统大多采用基于机械手的合成后点样法，因制备工艺复杂，价格非常昂贵，使用成本较高。　　中国科学院长春应用化学研究所王振新课题组聚焦这一研究方向，从科研实际需求出发，在国家自然科学基金委科学仪器研制项目的支持下，研制开发出基于低频振荡的微点阵阵列/图案化制备仪器系统。3月10日，该项目通过了国家自然科学基金委组织的专家现场验收。　　该仪器基于非接触式压电振荡技术，采用点样针与压电驱动分离的点样方式实现点样；使用的毛细管点样针便于更换、清洗，制作成本较低；通过振荡频率和振幅等参数来调控点样体积，实现了单个样品点直径在几十微米至几百微米尺度内、点样量在几百皮升至几十纳升之间的微阵列点阵制作；不仅适用于液体点样，还可以推广到粉体及固液混合物的微量分配应用中；不仅可以应用于间断性的非连续微点阵阵列制备，还可以推广到连续的微图化制备中。　　目前已研制工程样机3台，其中2台已在相关科研单位试用，效果良好。已申请和授权发明、实用新型专利6项。基于低频振荡的微点阵阵列/图案化制备仪器系统

如今，激光器已经广泛应用于通信、焊接和切割、增材制造、分析仪器、航空航天、军事国防以 及医疗等领域。激光的光束质量无论对于激光器制造客户还是激光器使用客户都是重要的核心指标之 一。许多客户依赖激光器的出厂报告，从而忽略了对于激光器光束质量测试的重要性，往往在后面激 光器使用过程中达不到理想的效果。通过下方的对比图可以看出，同样的功率情况下（100W），如果焦点产生微小的漂移，对于材 料加工处的功率密度足足变化了 72 倍！所以，激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测，如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等，都是非常必要的。我公司对于激光光束质量的测试有着丰富且**的经验，对于不同波长、不同功率、不同光斑大小的激光器都可以提供具有针对性的测试系统和方案。相机式光束分析仪相机式光束分析仪采用二维阵列光电传感器，直接将辐照在传感器上的光斑分布转换成图像，传输至电脑并进行分析。相机式光斑分析仪是目前使用*多的光斑分析仪，可以测试连续激光、脉冲激光、单个脉冲激光，可实时监控激光光斑的变化。完整的光束分析系统由三部分构成：（1）相机针对用户激光波长以及光斑大小不同的测量需求，SPIRICON 公司推出了如下几类面阵相机：● 硅基 CMOS 相机通常为 190nm ~ 1100nm；● InGaAs 面阵相机通常为 900 ~ 1700nm；● 热释电面阵相机则可覆盖13 ~ 355nm 及 1.06 ~ 3000μm。相机的芯片尺寸决定了能够测量的光斑的*大尺寸，而像素尺寸则决定了能够测量的*小光斑尺寸；通常需要 10 个像素体现一个光斑完整的信息。相机型号SP932ULT665SP504S波长范围190-1100nm340-1100nm芯片尺寸7.1×5.3mm12.5×10mm23×23mm像.大.3.45x3.45μm4.54×4.54μm4.5x4.5μm分.率2048x15362752×21925120×5120相机型号 XC-130 Pyrocam III HR Pyrocam IV波长范围900-1700nm13-355nm&1.06-3000µ m13-355nm&1.06-3000µ m芯片尺寸9.6*7.6mm12.8mm×12.8mm25.6mm×25.6mm像元大小30*30um75µ m×75µ m75µ m×75µ m分辨率320*256160×160320×320灵敏度64nw/pixel(CW)0.5nJ/pixel(Pulsed)64nw/pixel(CW) 0.5nJ/pixel(Pulsed)饱和度 1.3 μW/cm2 @ 1550 nm3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2（50Hz））3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2（50Hz）） （2）光束分析软件Spiricon 光斑分析软件BeamGage 界面人性化，操作便捷， 功能强大，其Ultra CAL**逐点背景扣除技术，可将测量环境中的杂散背景光完全扣除掉，使得测量结果真实，得到更精准的ISO 认证标准的光斑数据（详情见 ISO 11146-3-2004）。（3）附件针对用户的特殊要求或者激光的特殊参数设定，SPIRICON 公司推出了一系列光束分析仪的附件，如：分光器、衰减器、衰减器组、扩/缩束镜、宽光束成像仪、紫外转换模块等等。对于微米量级的光斑，传统面阵相机受到像素的制约，无法成像或者无法显示完整的光斑信息。我们有两类光束分析仪可供选择。狭缝扫描光束分析仪NanoScan 2s 系列狭缝扫描式光束分析仪，源自2010 年加入OPHIR 集团的PHOTON INC。PHOTON INC 自 1984 年开始研发生产扫描式光束分析仪，在光通讯、LD/LED 测试等领域享有盛名。扫描式与相机式光斑分析仪的互补联合使得OPHIR 可提供完备的光束分析解决方案。扫描式光束分析是一种经典的光斑测量技术，通过狭缝 / 小孔取样激光光束的一部分，将取样部分通过单点光电探测器测量强度，再通过扫描狭缝 / 小孔的位置，复原整个光斑的分布。扫描式光束分析仪的优点 :● 取样尺度可以到微米量级，远小于 CCD 像素，可获得较高的空间分辨率而无需放大；● 采用单点探测器，适应紫外 ~ 中远红外宽范围波段；● 适应弱光和强光分析；扫描式光束分析仪的缺点 :● 多次扫描重构光束分布，不适合输出不稳定的激光；● 不适合非典型分布的激光，近场光斑有热斑、有条纹等的状况。扫描式光束分析仪与相机式光束分析仪是互补关系而非替代关系；在很多应用，如小光斑测量（焦点测量）、红外高分辨率光束分析等方面，扫描式光束分析仪具备独特的优势。自研自产的焦斑分析仪系统及附件STD 型焦斑分析系统● 功率密度 / 能量密度较大，NA 小于 0.05（约 3°），且焦点之前可利用距离大于 100mm，应当考虑使用本型号。● L 型焦班分析系统的标准版，采用双楔，镜头在双楔之间。● 综合考虑了整体空间利用率、对镜头的保护等因素。● 可进一步升级成为双楔在前的型号，以应对特别大的功率密度 /● 能量密度。● 合适用户 : 科研和工业的传统激光用户，高功率高能量激光用户， 超长焦透镜用户，小 NA 客户。02 型焦班分析系统● 功率密度 / 能量密度较小，或 / 和 NA 大于 0.05（约 3°），或 / 和焦点之前可利用距离小于100mm，应当考虑使用本型号。● 比 STD 更好调节；物镜更容易打坏。● L 型焦班分析系统，采用双楔，镜头在双楔之前。如遇弱光，可定制将双楔换为双反射镜。● 02 型机架不用匹配镜头尺寸，通用，可按需选择镜头。● 非常方便对焦。● 合适用户 : 使用小于 100mm 透镜甚至显微镜头做物镜的用户（表面精密加工）；LD/ LED+ 微透镜的生产线做质检附件STA-C 系列 可堆叠 C 口衰减器&bull 18mm 大通光孔径。&bull 输入端为 C-Mount 内螺纹，输出端为 C-Mount 外螺纹。&bull 镜片有 1°倾角，因而可以堆叠使用。&bull 标称使用波段 350-1100nm。VAM-C-BB VAM-C-UV1 可切换式衰减模组&bull 18mm 通光孔径。&bull 标准品提供两组四片可推拉式切换的中性密度滤光片。&bull 用于需要快速改变衰减率的测量过程。&bull BB 表示宽波段，即 400-1100nm，提供 1+2、3+4 两组四片中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350-400nm，提供 0.1+0.2、0.3+0.7 两组四片中性密度滤光片镜组。LS-V1 单楔激光采样模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull 内置单片 JGS1 熔石英楔形镜采样片，易于拆卸和更换的楔形镜架。&bull 标称使用波段 190-1100nm。其他波段可定制。&bull 633nm 处 P 光采样率 0.6701%；S 光采样率 8.1858%。&bull 355nm 处 P 光采样率 0.7433%；S 光采样率 8.6216%。&bull 前端配模组母接口；后端配模组公接口及 C-Mount 外螺纹接口。DLS-BB 双楔激光采样模组&bull 15mm 通光孔径，体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片，无需考虑偏振方向。&bull 标称使用波段 190-1100nm，其他波段可定制。&bull 633nm 处采样率 0.05485%。&bull 355nm 处采样率 0.06408%。&bull 后端可配 C-Mount 外螺纹接口。SAM-BB-V1 SAM-UV1-V1 采样衰减模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull BB 表示宽波段，即 400-1100nm，提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350-400nm，提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 前端配模组母接口；后端配 C-Mount 外螺纹接口。DSAM-BB DSAM-UV1 双楔采样衰减模组&bull 15mm 通光孔径，体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片，633nm 处采样率 0.05485%；无需考虑偏振方向。&bull BB 表示宽波段，即 400——1100nm，提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段，即 350——400nm，提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 后端配 C-Mount 外螺纹接口对于大功率激光器客户，如增材制造应用以及光纤激光器客户，我们还有专门的光束分析仪系统BeamCheck 和 BeamPeek 集成 CCD 光束分析仪直接探测高功率激光的光斑，以及一台功率计用于实时监测测量激光的功率。特殊的分束系统使其可以直接用于高功率激光，极小部分功率被分配给光束分析仪进行光斑分析，而大部分功率由功率计直接探测激光功率。可在近场或焦点处测量。BeamCheck 可持续测量不大于600W 的增材加工激光，BeamPeek 体积更为小巧，可测量*大1000W 的增材加工激光不大于2 分钟，然后自然冷却后进行下一轮测试。 型号BeamCheck BeamPeek波长范围1060-1080nm532nm 1030-1080nm功率测试范围0.1-600W10-1000W可持续测试性持续测试焦点漂移准确度±50µ m接口方式GigE Ethernet仪器尺寸406.4mm×76.2mm×79.4mm

摘要本期推文，编译了François Bertaux等发表在 Nature Communications期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。结果测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士

摘要：拉曼光谱一直使用“点测量”的方式，简智仪器利用自身元器件级设计研发能力，率先推出“面测量”方式的便携式拉曼光谱产品，在不降低拉曼信号强度的情况下，实现厘米级检测范围。在检测区域内，激光能量均匀分布，不仅轻松实现非均匀混合物的准确检测，还彻底杜绝引燃引爆危险品、或灼烧损坏样品的风险。“点”到“面”的突破，将大幅扩大拉曼光谱技术的应用范围，助力拉曼技术更好的在应用实践中推广。拉曼光谱进入“面检测”新时代。简智仪器即将推出全球首款搭载MOEMS阵列光斑检测技术的手持式拉曼光谱仪。近年来，拉曼光谱在食品安全、公共安全、生物医药、材料化工、高价值物品鉴定等快速检测领域被广泛应用。拉曼光谱具备诸多优点，无损、便捷、快速、稳定、准确，因此拥有非常大的发展潜力和应用前景，很多厂家也先后推出了各种拉曼产品，实现了很多应用突破，但在拉曼底层原理上，一直没有太大的突破和进展。我们知道，拉曼光谱测量有一个显著特征就是“点测量”，即拉曼光谱的测量位置为一个直径在0.1毫米的“点”。这样的点测量方式可以保证最大的拉曼光谱收集效率，对于一些特定应用是非常方便的，比如需要对天然宝石中的包裹体进行研究，或者体积较小的物体（如20ct以下的钻石）。但在有些时候，高聚焦反而是一种缺陷，甚至变成阻碍拉曼光谱技术在应用中推广的障碍。 传统拉曼缺陷一：引燃引爆危险品、灼烧损坏样品由于单点聚焦方式下，激光功率过于集中，而深色样品又会吸收大部分的激光能量转化为热量，因此在测量深色样品时候，本来“无损”的拉曼光谱，反而变成了“引爆器”、“导火索”。以目前市面上常见的便携式/手持式拉曼光谱仪为例，为了保证测量效果，一般激光功率为250-500mw，焦斑直径约0.1mm。这样的功率密度，足以立刻引爆黑火药、烟火药等常见炸药，也可以引燃深色塑料、纺织品，甚至在测量贵重文物珠宝时，也会造成一些样品的损坏（如绿松石、珊瑚、字画等）。传统拉曼测量深色样品，样品灼烧冒烟3 Moems阵列光斑安全检测技术诞生我们知道，聚焦测量下拥有最高的拉曼光谱收集效率，而低功率密度和非均匀固体测量都需要有较大的检测面积，那么，在检测面积和光学效率上，是否可以二者兼得呢？简智仪器利用自身元器件级的设计研发能力，率先推出MOEMS阵列光斑检测技术，实现拉曼光谱测量方式“点”到“面”的重大突破！简智仪器研发人员的设计灵感来自于复眼昆虫，其拥有上百个“小眼睛”，每个小的眼睛均可独立成像，通过复眼结构，昆虫能获得了更高的视野和反应速度。如果像复眼一样，有无数个小透镜同时对激发光聚焦，我们就可以在透镜的焦平面将激发光平均分配为很多份。每个小的透镜都是一套独立的光学系统，光谱仪狭缝和样品激发位置构成物象共轭关系。由于小透镜位置不同，我们可以把检测点覆盖在一个很宽的范围同时检测，解决了拉曼检测实际上只能进行“点测量”的问题。 这就是简智仪器通过研究率先推出的MOEMS 阵列光斑检测技术，不止解决了拉曼光谱高聚焦容易引起样品的灼烧的问题，同时实现了拉曼检测技术从“点测量”到“面测量”的突破。简智仪器依托自身元器件级的研发设计能力，突破重重设计和工艺难点，将传统拉曼中使用的单一透镜，优化为阵列微透镜，然后再做对应的光路系统的优化，研发出来的复眼仿生的MOEMS拉曼探头，实现将检测范围扩大为厘米量级！而光点能量降低1-2个数量级，并且在检测范围内，均匀分布上百个聚焦光斑点；并且每个光斑点，保持了高数值孔径，在不显著降低接收效率的前提下，又均匀地分摊了激光照射功率，可以对样品进行大面积检测。 全球首款特别是在测量危险样品时，由于单点功率低于5mw，因此，绝 对 安 全。彻底杜绝拉曼光谱灼烧损坏样品，或者引燃引爆危险品的可能性！并且在均匀分摊激光功率的同时，保持超高拉曼接受效率，不会因为测量深色物体而导致信号恶化无法正确分辨。简智仪器有信心，MOEMS将成为下一代便携式拉曼光谱的常态性必配技术。 简智仪器在现场快检技术发展高峰论坛暨2019简智新品发布会上发布该项新科技，为拉曼光谱底层核心技术革新拉开了序幕，拉曼光谱进入“面检测”新时代。简智仪器即将推出全球首款搭载MOEMS阵列光斑检测技术的手持式拉曼光谱仪。敬请期待。全球首款MOEMS阵列光斑手持式拉曼光谱仪简智国家标准起草单位航天级产品供应商拉曼光谱技术变革推动者拉曼快检领军企业