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苄氧基苄醇

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苄氧基苄醇相关的资讯

  • 日立高新超高分辨率电子显微镜SU9000阳极氧化铝的观察实例
    日立2011年推出了SU9000超高分辨冷场发射扫描电镜,达到扫描电镜世界最高二次电子分辨率0.4nm和STEM分辨率0.34nm。日立SU9000采用了全新改进的真空系统和电子光学系统,不仅分辨率性能明显提升,而且作为一款冷场发射扫描电镜甚至不需要传统意义上的Flashing操作,可以高效率的快速获取样品超高分辨扫描电镜图像。 阳极氧化铝具有优异的耐腐蚀性和耐磨性,因而被广泛应用于家庭用品和工业用品上的薄膜中。 最近,其规则排列的二维细孔被期待用于制作纳米线的组建模具。 本例使用日立高新电子显微镜SU9000观察阳极氧化铝。 左图的SE图像可看出细孔是随机排列的,而从右图的SE图像可以确认到约0-30nm的细孔。提供样品方:关西大学 系统理工学部 新宮原 正三先生 更多信息请关注: http://www.instrument.com.cn/netshow/C136896.htm 关于日立高新技术公司:  日立高新技术公司是一家全球雇员超过10,000人,有百余处经营网点的跨国公司。企业发展目标是“成为独步全球的高新技术和解决方案提供商”,即兼有掌握最先进技术水准的开发、设计、制造能力和满足企业不同需求的解决方案提供商身份的综合性高新技术公司。日立高新技术公司的生命科学系统本部,通过提供高端的科学仪器,提高了分析技术和工作效率,有力推进了生命科学领域的研究开发。我们衷心地希望通过所有的努力,为实现人类光明的未来贡献力量。  更多信息请关注日立高新技术公司网站:http://www.hitachi-hitec.cn/
  • 【新案例】利用康宁微反应器实现苄位连续纯氧氧化工艺研究
    研究简介科学期刊OPRD在2021年7月16日这一期(第7期,第25卷)刊登了来自大连理工大学的孟庆伟教授课题组利用康宁反应器进行苄基催化氧化的最新连续流工艺研究成果,并将其作为封面文章进行了特别报道。本文将详细介绍本研究成果。[1]苄基的直接氧化已广泛应用于药物和精细化学品的合成,很多市售药物分子结构中含有一个或多个被氧化的苄基位置(图1)。传统工艺上,苄基氧化反应需要引入金属催化剂,如 Co、Ru、Ni、Mn 和 Cu。难以避免的金属杂质残留限制了这些体系在药物中的应用。近几年研究者希望能够通过应用非金属催化剂实现苄基的氧化,分子氧被认为是一种理想的氧化剂。有研究者采用O2作为氧化剂建立了从苄基化合物中获得酮的绿色方法[2-7]。但反应时间长,从几十小时到几天不等,效率相对较低。微通道反应器持液量低、高效传热特性可以降低纯氧气与易燃溶剂相互作用时发生局部过热而失控的风险。特别是康宁微反应器独特的内部结构,允许反应物连续分散并充分混合,从而消除了气液反应中的传质限制。传质和温度会影响反应动力学,温度升高反应时间缩短。图2. 反应体系示意图孟教授课题组的苄基催化氧化连续流工艺,选用非金属催化,停留时间54s,获得了高达90.3%的收率,且催化剂和溶剂均可实现循环利用(分别获得了92.6%和94.5%的回收率),且该方法具有很好的底物普适性,为奥卡西平等药物的合成,提供了易于放大的工艺。 研究过程实验以1,2,3,4-四氢萘(1a)的氧化反应为模型反应。对苯基sp3 C - H键进行选择性氧化生成相应的酮类化合物。N-羟基邻苯二甲酰亚胺 (NHPI) 作为催化剂,亚硝酸叔丁酯 (TBN) 作为自由基引发剂。一、反应条件优化研究者选择O2作为氧化剂对溶剂、反应温度、停留时间和物料比等进行了优化实验。1、研究者对溶剂体系进行了考察(图3)通过实验得出最佳溶剂为MeCN和DMK的混合溶剂,该体系仅在54s内便获得最高的收率75.1%(条目7)。图3. 溶剂系统筛选2、接下来分别对反应温度、物料比和停留时间做了优化实验,实验结果见下图:图4. 在微通道反应器中进行的温度和物料比条件优化实验 底物1a的转化率与温度的升高呈正相关。然而在高温条件下,副产物2,3-二氢萘-1,4-二酮(3a)的产率增加。 最佳反应温度为100℃(2a收率80.4%;图4(1))。 TBN的数量和1a的转换之间存在近似线性关系见图4(2).选择最佳1.5摩尔当量的TBN来优化反应选择性。 如图4(3)NHPI增加到0.75摩尔当量后继续增加对反应产率基本没有影响,故选择0.75摩尔当量NHPI。 此外,在间歇反应中NHPI的用量减少到0.2个当量时,反应收率仍可达到75.3%。同时,NHPI几乎可以完全回收而不被消耗。这些结果证明NHPI在反应中起到了催化剂的作用。 最佳的液体−气体流速比为1:20(图4条目1−3)。当液体流速(Vl)为1.0ml/min,氧气流速(Vg)为20ml/min,停留时间54s时收率最高。二、放大实验研究者应用康宁高通量微通道G1反应器进行了放大实验研究。实验显示连续运行28小时,产物2a的总收率为79.5%(1H-NMR),1小时可生产0.87g(图5)。图5:规模化连续流动苄基羰基化三、底物扩展实验结果最后,在优化条件下进行了底物扩展研究实验(图6)。由不同苄基化合物制备相应的各种酮,均获得了较高的收率。 图6. 苄基sp3 C的快速氧化−氢键得到相应的酮基 关于反应机理及催化剂的讨论为了进一步了解可能的反应机理,研究者进行了一系列平行反应(图7)。图8. 反应机理反应条件筛选和提出的自由基反应机理均表明NHPI不会在反应中被消耗。研究者在实验后收集NHPI,来验证其是否可用于回收(图10)。经过4个循环后,收率仍高于78%。本实验证实了NHPI作为自由基转运剂的作用,并进一步表明该工艺具有规模化商业回收的潜力,可有效降低成本。结果讨论 该研究描述了在 MeCN 和 DMK 的混合溶剂中,通过NHPI 和 TBN 催化苄型 sp3 C-H 键的选择性氧化生成相应的酮。反应时间仅为54s,远低于间歇工艺。 作为催化剂的NHPI可以回收利用。多次循环的收率变化在1%以内。 NHPI的回收率也在90%以上。 作者对连续流工艺进行了放大研究,结果显现,在相同的工艺条件下,该工艺可实现安全连续化生产。 通过拓展实验,作者从苄基亚甲基中获得了一系列有价值的酮,收率为 41.2%~90.3%。 利用康宁微反应器进行快速的开发,不但可以对反应机理进行研究,也便于拓展底物,建立化合物库。 康宁反应器无缝放大的技术优势使该工艺具有很大的商业化潜力,特别是对于氧气氧化这一类在釜式工艺中存在较多困难的反应。Reference:[1] Lei Yun, Jingnan Zhao, Xiaofei Tang, Cunfei Ma, Zongyi Yu, and QingWei Meng*. Selective Oxidation of Benzylic sp3 C–H Bonds using Molecular Oxygen in a Continuous-Flow Microreactor Org. Process Res. Dev. 2021, 7, 1612–1618.[2] Dobras, G. Kasperczyk, K. Jurczyk, S. Orlinska, B. NHydroxyphthalimide Supported on Silica Coated with Ionic Liquids Containing CoCl2 (SCILLs) as New Catalytic System for SolventFree Ethylbenzene Oxidation. Catalysts 2020, 10, 252−264.[3] Mukherjee, M. Dey, A. Electron Transfer Control of Reductase versus Monooxygenase: Catalytic C−H Bond Hydroxylation and Alkene Epoxidation by Molecular Oxygen. ACS Cent. Sci. 2019, 5,671−682.[4] Li, J. Bao, W. H. Tang, Z. C. Guo, B. D. Zhang, S. W. Liu, H. L. Huang, S. P. Zhang, Y. Rao, Y. J. Cercosporin-bioinspired selective photooxidation reactions under mild conditions. Green Chem. 2019, 21, 6073−6081.[5] Hwang, K. C. Sagadevan, A. Kundu, P. The sustainable room temperature conversion of p-xylene to terephthalic acid using ozone and UV irradiation. Green Chem. 2019, 21, 6082−6088.[6] Liu, K. J. Duan, Z. H. Zeng, X. L. Sun, M. Tang, Z. L. Jiang,S. Cao, Z. He, W. M. Clean Oxidation of (Hetero)benzylic Csp3−H Bonds with Molecular Oxygen. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7,10293−10298.[7] Li, S. L. Zhu, B. Lee, R. Qiao, B. K. Jiang, Z. Y. Visible lightinduced selective aerobic oxidative transposition of vinyl halides using a tetrahalogenoferrate(iii) complex catalyst. Org. Chem. Front. 2018, 5, 380−385.
  • 市场监管总局发布《动物源性食品中瓜尔胶的测定》等10项食品补充检验方法和《动物源性食品中甲氧苄啶的快速检测 胶体金免疫层析法》等9项食品快速检测方法
    根据《中华人民共和国食品安全法》及其实施条例有关规定,市场监管总局批准发布《动物源性食品中瓜尔胶的测定》等10项食品补充检验方法和《动物源性食品中甲氧苄啶的快速检测 胶体金免疫层析法》等9项食品快速检测方法。名称和编号如下:动物源性食品中瓜尔胶的测定(BJS 202301)冰乙酸假冒食醋的鉴别方法 气相色谱-稳定同位素比值质谱法(BJS 202302)食品中淫羊藿苷、金丝桃苷和补骨脂素的测定(BJS 202303)果汁中植物源性成分的测定(BJS 202304)麦卢卡蜂蜜中2-甲氧基苯甲酸、2'-甲氧基苯乙酮、4-羟基苯基乳酸和3-苯基乳酸的测定(BJS 202305)粮食加工品中噻二唑、苯并噻二唑、噻菌灵及福美双的测定(BJS 202306)蜂蜜中二羟基丙酮、甘露糖和蜜二糖的测定(BJS 202307)食品中溴酸盐的测定(BJS 202308)鸭血中鸭鸡鹅源性成分的测定(BJS 202309)豆芽、豆制品、火锅及麻辣烫底料中喹诺酮类、磺胺类、硝基咪唑类、四环素类化合物的测定(BJS 202310)动物源性食品中甲氧苄啶的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202301)动物肌肉组织中链霉素和庆大霉素的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202302)动物源性食品中四环素类药物的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202303)动物源性食品中红霉素、螺旋霉素、泰乐菌素、替米考星的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202304)豆芽中喹诺酮类药物的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202305)生鲜乳和畜肉中氨基糖苷类药物的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202306)蔬菜水果中丙环唑的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202307)乳及乳制品中玉米赤霉醇类物质的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202308)蔬菜水果中甲基异柳磷的快速检测 胶体金免疫层析法(KJ 202309)以上方法文本可在市场监管总局食品补充检验方法数据库(https://www.samr.gov.cn/spcjs/bcjyff/)和食品快速检测方法数据库(http://www.samr.gov.cn/spcjs/ksjcff/)中查询和下载。特此公告。市场监管总局2023年6月13日
  • 疫去春归 | 英诺德(INNOTEG)无接触免费样机试用计划
    在2020年这个战“疫”的春天,虽然由于防疫,人与人之间物理距离变远了,但因守望相助,让人与人的心贴得更近。尤其是,那些防护服背后的天使,那些奋战在一线的抗疫人员和科研工作者,那些口罩背后的陌生人,还有更多更多的凡人英雄,给这场战“疫”添上了温暖而动人的底色,我们有理由相信,这是一场必胜的战“疫”。无接触免费样机试用计划——————————●——————————在这春归的时节英诺德(INNOTEG)倾情推出“无接触免费样机试用计划”为您的科研工作保驾护航活动时间:即日起 - 2020年6月30日参与此次试用计划的样机包括INNOTEG ScienceOne系列和TCS-3实验室制冷循环器。每一个样机都将做好全面消毒和严密包装,它们会跨越山海,通过邮寄的方式安全无损地送达每一位试用客户的手中,确保样机试用无接触和操作人员的安全。01. ScienceOne Pett移液器系列- Vario● 标配三个把手,不同硬度实现*手感,呵护操作者的双手● 多功能旋钮,锁定移液体积,避免误操作● 可单手调节移液体积 + 便捷的退枪头功能 ● 可整支消毒灭菌,减少感染02. ScienceOne 磁力搅拌器系列- MR1 / MR5INNOTEG-ScienceOne MR 系列磁力搅拌器适用于粘稠度不是很大的液体或者固液混合物,可进行搅拌或者加热/搅拌同时进行的反应,提供强劲的搅拌和*的控温!该系列磁力搅拌器包括INNOTEG-ScienceOne MR 1和INNOTEG-ScienceOne MR 5。03. ScienceOne 顶置搅拌器系列- Tor M20A/M80AINNOTEG-ScienceOne Tor系列顶置搅拌器,适用于粘稠度较大的样品的连续搅拌反应,且可搭配多种多样的搅拌桨,可实现混匀,均质化等目的!该系列顶置搅拌器包括INNOTEG-ScienceOne Tor M20 A 和INNOTEG-ScienceOne Tor M80 A。04. 实验室制冷循环器- TCS-3INNOTEG最新推出的TCS-3第三代制冷恒温器。性能更优异、价格更实惠、 使用更灵活便捷,同时TCS-3对前两代恒温器的功能进行了补充。 TCS-3实验室制冷循环器是实验室的基础恒温设备,为实验室提供了经济环保的小型冷却器解决方案。它具备全新升级的压力/吸力泵,全密闭循环浴槽,免维护升级,节省维护成本。同时具有小体积,更加强劲的功率,智能调节等优点,可灵活配套多种仪器使用。TCS可应用于R&D实验室、制药工业、半导体工业、生物科技、化学反应、医疗技术等领域。——————————●——————————更多详情,烦请咨询德祥科技!英诺德(INNOTEG)四大产品免费试用,数量有限,先到先得,马上来体验英诺德产品的卓越性能吧!
  • QD中国建成高分辨率散射型近场光学显微镜(NeaSNOM)样机实验室
    2016年6月30日,Quantum Design中国子公司引进德国Neaspec公司的高分辨率散射型近场光学显微镜(NeaSNOM)样机并完成安装测试。该样机实验室可对相关领域科学 研究工作者提供真机体验服务,欢迎广大学者拨打010-85120280,或者致信neaspec@qd-china.com预约体验。Quantum Design中国子公司NeaSNOM近场光学显微镜样机实验室 Neaspec公司的NeaSNOM系统是市场一款散射型扫描近场光学显微镜。其化的散射式核心设计技术,打破了传统光学显微镜对入射激光波长的 依赖限制,大的提高了光学分辨率,在可见、红外和太赫兹光谱范围内实现了空间分辨率优于10nm的光谱和近场光学图像的测量。NeaSNOM系统中 化的照射、收集模块,确保了近场光学显微镜和谱图的可靠性和可重复性,使其成为了纳米光学领域等离子激元、FTIR和太赫兹等热点方向的科研设备。 NeaSNOM 典型应用案例: 1. 纳米结构等离子激元(Plasmonic)研究 2. Nano-FTIR对纳米结构不同材料组分分析 3. 太赫兹对单个晶体管中载体浓度分布成像 更多信息请点击:http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm 相关产品: 纳米傅里叶红外光谱仪 Nano-FTIR---具有10nm空间分辨率的纳米红外光谱仪
  • 高频熔样机和电热熔样机对比
    -高频感应加热熔样机认知误区在X射线荧光光谱分析中,玻璃熔融法制样技术由于完全消除了样品的矿物效应和粒度效应,样品被熔剂稀释后又能一定程度的降低共存元素引起的基体效应,自1956年被发现以后,该技术经过多年逐渐发展并成熟,现在已被全世界的大量实验室采用,成为X射线荧光光谱分析中的两大样品制备方法之一。早期玻璃熔融法制片常借助于燃气灯或马弗炉,现在已经有大量的专业性强,自动化程度高的熔样机所取代。目前常用的熔样机有按照加热方法分为三种:燃气加热、电阻辐射加热和高频感应加热三种。其中由于燃气加热式熔样机由于对实验室硬件要求过高(需要配套稳定的燃气线路),且高热值燃气具有一定的危险性,在此不做讨论。高频感应加热式熔样机(简称“高频熔样机”)原理是高频电流通过线圈产生的磁场使坩埚自身电阻产生焦耳热,从而使坩埚自身发热达到熔样的目的。电阻辐射加热式熔样机(简称“电热熔样机”)原理是采用镍铬钼电阻丝、硅碳棒或硅钼棒,靠电热辐射加热达到熔样的目的。由于高频熔样机当前使用相对较少,目前在认知上有以下几大误区,我们将对比电热熔样机做对应说明:一、温控精度不能满足要求:和电热熔样机(最高控温达±0.1℃)相比,高频熔样机在温控精度上的确不占优势。但是目前红外测温的应用,已经不需要再采用老式的接触测温,温控精度也越来越高,特别是瑞绅葆FHC-00型高频熔样机已能达到±1℃。在实际熔样温度普遍1000度以上的情况下,已经能够满足日常制样需要。二、每个工位温度不一致:这是由于部分厂家高频熔样机参照电热熔样机的加热及控温系统都采用串联方式,导致没有准确测量各个工位温度,目前瑞绅葆FHC-00型高频熔样机各个工位均采用独立加热,独立测温,真实反馈工位实际温度。三、不适合大批量制样:这是由于多工位会导致两头以上的高频熔样温度可能不一致,现有的高频熔样多是两工位,与电热熔样机的四工位甚至是六工位比是效率低。单实际上解决了工位温度控制问题,也就解决了这个问题,目前瑞绅葆FHC-00型高频熔样机最高能做到六工位,结合高频熔样本身升温速度快的优点,可以达到10min/批。四、坩埚易坏:高频加热坩埚易坏这种说法不正确,实际上坩埚损坏主要是被样品中氧化性物质腐蚀,可以提前熟悉样品性质,通过预氧化来减少氧化物的损坏,同时瑞绅葆FHC-00型高频熔样机采用浇筑法来尽可能的保护坩埚。五、支架掉渣:掉渣主要是合金支架氧化导致的,但是目前瑞绅葆FHC-00型高频熔样机和电热熔样机相比,已经在使用高温陶瓷替换高温合金来做为支架。完全可以避免合金支架氧化掉渣污染样品的情况出现。六、需要外循环水:和电热熔样机相比,高频熔样高频熔样需要配套循环水,但目前可以通过配套特制小型水冷机,一次加入纯净水可以长时间使用,完全不需要外接循环水。实际上,高频熔样机与电热熔样机相比效率更高、速度更快、无需预热、即开即用,自动化程度更高、操作更简单、制样速度更快、使用成本更低,完全符合目前提倡的节能、降耗、减排的环保要求,是应提倡的一种加热方式。 高频熔样机 电加热熔样机
  • 中国轻工业联合会发布《香柠檬、柠檬、苦橙和白柠檬精油(已全部除去或部分降低5-甲氧基补骨脂素)中5-甲氧基补骨脂素含量的测定 高效液相色谱法》征求意见稿
    国家标准计划《香柠檬、柠檬、苦橙和白柠檬精油(已全部除去或部分降低5-甲氧基补骨脂素)中5-甲氧基补骨脂素含量的测定 高效液相色谱法》由 TC257(全国香料香精化妆品标准化技术委员会)归口,TC257SC1(全国香料香精化妆品标准化技术委员会香料香精分会)执行 ,主管部门为中国轻工业联合会。主要起草单位 上海香料研究所有限公司等 。附件:征求意见稿编制说明
  • 瑞绅葆电热熔样机性能
    XRF 分析制样用的熔样机分为高频感应加热型、电热型、燃气加热型等几种类型,应用均较为普遍。其中电热型的特点是采用热电偶测温技术,温控准确,加热均匀,可同时熔解多个样品,制样速度快,无需供水、供气辅助设备。虽然对操作者的热辐射较大,但是由于其精确的温度控制功能,此类型熔样机是各类样品XRF 分析标准方法、仲裁分析和其它提供公证数据分析的首选制样设备。FSC-01型自动熔样机是瑞绅葆分析技术(上海)有限公司研制的一款XRF分析用玻璃熔片法制样设备,具有哪些性能及特点呢?1. 性能指标如下:1.1最大温升和使用温度FSC-01型自动熔样机设计高温度为1250 ℃。在实际使用过程中,对于碳酸盐、硅酸盐、铝土矿类样品,使用1050 ℃的熔样温度即可满足要求。1.2.功率和升温速度FSC-01型自动熔样机的额定功率为7. 5 kW,由可控硅调节对加热元件的输出功率。在加热元件输入电压时,当炉温升至1100 ℃进入正常熔样操作时,取放样后,炉温可在1 min 内回升至设定值。1.3.温控精度FSC-01型自动熔样机当炉温升至600 ℃以上,指示温度与设定温度之差不超过0.1 ℃,即温控精度为±0.1℃。2.技术特点如下:2.1.采用硅碳棒熔样方式,温度控制精度高,可为分析过程提供可靠的质量保证。2.2.可在15 min 内同时制备4-6个样品。2.3.样品混匀机构简单,轻松实现预热→氧化→熔融1→熔融2,各阶段时间可调。2.4.采用加热炉体和控制部件分体台式结构设计,整机组合布局合理,体积小,结构外形美观大方。2.5.采用高性能保温、隔热材料,熔样机总功率(7.5 kW) 远低于进口同类产品。2.6.纯中文操作界面,熔样条件设置灵活,操作简单、易学,能快速掌握。FSC-01型自动熔样机是一套完整的、可直接用于XRF 分析制样的设备。所制备出的样片平整、均匀、透明、无气泡,达到了XRF 分析制样要求。整体性能指标与国外同类产品相当,完全可以替代进口产品。
  • 【实验室动态】QD中国北京实验室引进美国PSC非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage样机
    2020年,QD中国迎来了公司的十六个年头。为满足国内日益增长的红外仪器测试需求,更好的为国内的科研工作者提供专业技术支持和服务,Quantum Design中国子公司北京总部的样机实验室迎来了一个新的面孔——美国PSC公司(Photothermal Spectroscopy Corp., 前身Anasys)非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage。 mIRage 红外拉曼同步测量系统是一个全新的光谱测试系统,基于的光热诱导共振(PTIR)技术, mIRage产品突破了传统红外光谱系统的两大难题:1. 无需接触式的ATR部件及AFM探针技术,即可实现亚微米空间分辨的红外光谱和成像分析;2. 非接触的反射测量模式,提供媲美透射模式的IR谱图质量和标准的谱图数据库,大大简化了样品制备和图谱分析过程,并支持厚样品和液体样品的测试。 图 1. mIRage系统及O-PTIR技术原理示意图mIRage采用可调脉冲式中红外激光器激发样品表面,产生光热诱导热膨胀效应,然后将可见光聚焦到样品上作为“探针”探测产生的光热效应,从而实现快速、简易的样品探测,且不接触样品。基于O-PTIR技术,mIRage可支持多种红外测量模式,包括反射模式下高速的单点(图2 A)和线性扫描红外谱图(图2 B)以及亚微米分辨的单一波长下的高光谱成像(图2 C和D),分析样品目标位置上的化学组成及分布。 图2. mIRage系统数据示例(A)单一纤维不同位置的O-PTIR谱图. (B)高分子薄膜红外线性扫描谱图.(C)多层薄膜单一波长下的高光谱红外成像及谱图. (D) 数据存储单元单一波长下的O-PTIR成像, 用于污染检测 另外mIRage可与拉曼联用,实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试(图3A),无荧光风险;且可选配透射模块(图3B),用于观察液体样品,满足科研工作者的不同测试需求。图3. 血红细胞的O-PTIR和Raman同步谱图测试及成像. (B) 透射模式下观察液体样品(上皮细胞) mIRage非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统,可以快速,准确的实现样品亚微米尺度的红外光谱和成像检测,被广泛应用于多层薄膜、高分子聚合物、生命科学(骨头,细胞,头发等)、医药、法医鉴定、缺陷分析、微电子污染、食品加工、地质学及考古和文物鉴定等多种应用领域。更多的应用仍在不断开发和探索中,我们期待与您早日合作,共同进步!
  • 李鬼李逵,实验结果辨真假!
    故事背景话说客户已经采购了某牌子山寨版的elsd,但检测的时候在关键位置出现基线波动大的问题,正好影响到用户关键物质的检测。怎么办?怎么办?这时候啊,客户最关注的就是物质的定量不准的问题,所以他们就想试试我们瑞士步琦的elsd3300。 接到这个情况后,我们迅速把buchi elsd33300样机发给用户,而我们的杨工也亲自飞到北京进行现场测试,并在现场连续测试了两天,同时也给客户做了elsd3300的操作和维护培训,客户对我们的产品非常感兴趣,说没有想到小小elsd3300还有这么多学问。两天测试和检测方法优化后,步琦elsd基线平稳,噪音小,漂移小,重现性高,当时又正好是酷暑季节,用户对我们的产品质量以及工作态度都非常肯定。目前最新的消息是用户已经将某山寨仪器退货,而瑞士步琦的elsd3300已经进入采购流程。不得不说,李鬼李逵,实验结果辩真假啊!另外还想说瑞士步琦不仅可以有专家现场实验指导,还可以到我们专业的实验室试样,这也是区别李鬼李逵的好方法!现在的我们为了更加的贴近客户,帮助大家排忧解难,在客户选购仪器之前,我们提供免费一天的试机机会,免费,免费哦,重要事情说三遍。详见上篇微信《免费!!真的吗?过完七夕还得约!》 专业应用磷脂酰胆碱(1,2-diacyl-sn-glycero-3-phosphocholine)是一种两性分子,由亲水的头部和疏水的尾部组成。亦称卵磷脂。磷脂酰胆碱是磷脂的主要成分之一,从植物中提取,磷脂酰胆碱将大脑的指令迅速传递,信息传递速度越快,记忆力越强,是健脑食物。它能增强婴儿智力,提高学习效率。尤其是胎儿,在生长发育中对磷脂酰胆碱的需求极大。卵磷脂在蛋黄和大豆中特别丰富,食品行业中广泛用作乳化剂,本文详细报告了用buchi公司elsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱的检测结果。图 1: elsd3300蒸发光散射检测器设备:elsd3300蒸发光散射检测器shimadzu lc-20 hplc(配pc55n)试剂及耗材:流动相a:甲醇:水:冰醋酸:三乙胺(85:15:0.45:0.05)流动相b:正己烷:异丙醇:流动相a (20:48:32)色谱柱:silica,4.6*250mml, 5um样品:磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱样品预处理:样品经流动相溶解后过0.22um滤膜过滤后待上样进样体积:20ul按照表1的梯度比例进行检测,运行时间为26min。时间/min流动相a流动相b0109020307035955361090411090表 1:buchi elsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱样品检测:样品配置好后置于自动进样器中,使用编辑好的方法进行自动进样分析 结果:buchi elsd3300蒸发光散射检测器检测磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱检测结果见表2 。表 2:磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱本次实验的难点是样品没有紫外吸收,流动相比较复杂,样品具有双亲特性,且elsd3300运行参数如气体流速和检测温度以及增益值必须优化。 结论本实验严格按照2010版药典方法使用elsd3300检测了磷脂酰胆碱及溶血磷脂酰胆碱。实现了低至0.8ug溶血磷脂酰胆碱的检测,从上述图谱来看elsd3300具有噪音小且基线漂移小和重现性高等特点。参考文献[1] 2010版药典步琦申明:针对市场上一些混淆市场,虚假宣传的行为,我们再次发出严正申明:瑞士步琦公司buchi是全球(包括港澳台等地)提供美国grace公司的flash chromatography (reveleris® prep和reveleris® x2), alltech® elsd蒸发光散射检测器(alltech® elsd 3300), 以及色谱柱等相关产品线的唯一合法供应商。步琦实验室设备贸易(上海)有限公司(作为瑞士步琦在中国的唯一分公司)有权针对任何混肴市场、虚假宣传等侵权行为,要求其停止侵权行为并将委托上海市海华永泰律师事务所追究其法律责任!
  • Sci. Adv.:中科院化学所韩布兴院士团队报道无金属和有氧条件下离子液体催化醇的自酯化和交叉酯化
    p style=" text-align: center " img width=" 400" height=" 195" title=" 化学所.png" style=" width: 400px height: 195px " alt=" 化学所.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/f2d2ecc8-105d-46ce-a22f-b10fa271353c.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p    strong 酯化反应 /strong 是有机合成和化学工业中最重要的反应之一。在实践中,酯通常由醇和羧酸或羧酸衍生物(例如酰氯或酸酐)在酸性条件下进行合成。虽然该方法已发展地很成熟,但依然存在一些不足,例如该方法需要处理腐蚀性的酸和(或)其衍生物以及大量副产物。因此,从科学和工业角度来看, strong 发展更简单、有效和经济的酯化方法是非常必要的。 /strong 将醇直接转化为酯可以避免使用有害酸及其衍生物,消除不良产物(如醛和羧酸)的产生,从而提高反应效率。醇到酯的转化可在Ru、Pd、Au、Ir等均相过渡金属催化剂或有毒氧化剂如碘、溴化物等条件下实现。近年来,氧化醇直接生成酯也可以使用钴的非均相催化剂。因此,发展绿色、简单、有效、分子氧作为氧化剂的无金属催化体系更加具有吸引力,但也十分具有挑战性。 /p p    strong 离子液体(Ionic Liquids, ILs) /strong 是一种环境友好的绿色溶剂,具有无蒸汽压、不燃、易回收等特点。在众多的ILs中, strong 咪唑类ILs /strong 如咪唑基乙酸酯在生物质溶解、化学催化和CO/SO sub 2 /sub 的吸收等方面已经具有诸多应用。 /p p    strong 近日,中国科学院化学研究所韩布兴院士团队首次发展了在无金属条件下O sub 2 /sub 作为氧化剂、ILs作为催化剂和溶剂的苄醇或脂肪醇的自酯化和交叉酯化。 /strong 机理研究表明离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([EMIM] OAc)的酸性质子阳离子和碱性乙酸根阴离子可以同时与醇的羟基形成多个氢键,从而有效地催化反应。这是首例无金属条件下进行这类型反应。该研究成果发表在Science Advances上(DOI: 10.1126/sciadv.aas9319)。 /p p   首先,作者以苄醇的自酯化为模型反应对反应条件进行了优化(Table 1)。通过对ILs进行筛选,作者发现碱性1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([EMIM] OAc)具有优异的催化性能,目标产物苯甲酸苄酯的产率高达94%。为了研究阴离子对反应的影响,作者使用含有不同阴离子的咪唑ILs进行反应,包括[EMIM](TFA)、[EMIM] HSO sub 4 /sub 、[EMIM] BF sub 4 /sub 和[EMIM] N(CN) sub 2 /sub ,但这些ILs均不能催化反应。上述结果表明乙酸根阴离子对该转化起关键作用。另一方面,1-辛基-3-甲基咪唑乙酸盐[(OMIM) OAc]或[N4,4,4,4] OAc也不能催化反应,说明[EMIM]阳离子对苯甲醇的自酯化也至关重要。另外,NH sub 4 /sub Ac/DMSO体系也没有显示出催化活性。这些结果充分说明 strong 由[EMIM]阳离子和乙酸根阴离子组成的[EMIM] OAc是反应的优异催化剂。 /strong /p p style=" text-align: center " img width=" 400" height=" 430" title=" table 1.png" style=" width: 400px height: 430px " alt=" table 1.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/1a78f6a8-aeda-4b79-9b28-cb0bfa94046c.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 表1 在不同种ILs中苯甲醇自酯化为苯甲酸苄酯的转化率 /strong /p p style=" text-align: left "   随后,作者研究了各种 strong 醇类自酯化的反应性 /strong (Table 2)。4-甲基苄醇可以有效地转化为相应的自酯化产物4-甲基苯甲酸4-甲基苄酯(2b),产率高达92%。具有吸电子基团(Cl和NO sub 2 /sub )和给电子基团(OCH sub 3 /sub )的苄醇也可以高产率获得相应酯(2c, 2d和2e)。值得注意的是,苯甲醇的氧化自酯化反应能以克级规模(200 mmol, 21.6 g)进行。具有不同链长的脂肪醇也可以在[EMIM] OAc中有效地转化成相应的自酯化酯,包括乙醇、丙醇、丁醇、己醇和辛醇。总体而言, strong 脂肪醇的反应性低于苄醇。 /strong 随着脂族醇碳链长度的增加,相应酯的产率降低,并且需要稍高的反应温度。 /p p style=" text-align: center " img width=" 400" height=" 567" title=" table 2.png" style=" width: 400px height: 567px " alt=" table 2.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/4e0190af-7d47-42d2-a173-4b27868cc98f.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 表2 在碱性1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([EMIM] OAc)中芳基-和烷基-醇的自酯化反应 /strong /p p   另外,作者还研究了 strong 苄基和脂肪醇的交叉酯化 /strong (Table 3)。在过量乙醇的存在下,苯甲醇可以反应得到苯甲酸乙酯(3a),产率高达94%。此外,甲基、氯、硝基和甲氧基取代的苄醇也可以高产率和高选择性转化为相应的苯甲酸乙酯。 strong 反应的高选择性主要归因于苄醇活性高于脂肪醇的活性 /strong 。此外,苯甲醇和其它长链脂肪醇如正丁醇、正己醇和正辛醇之间的交叉酯化也可顺利进行(3f-3h)。当两种不同的苄醇作为底物时,由于它们的活性相近,生成的产物为自酯化和交叉酯化的混合物。 /p p style=" text-align: center " img width=" 400" height=" 549" title=" table 3.png" style=" width: 400px height: 549px " alt=" table 3.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/9a41a4a7-6b57-44cd-a063-98fed500f7d1.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 表3 在碱性1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([EMIM] OAc)中苄醇和脂肪醇的交叉酯化反应 /strong /p p   另外,作者对氧化酯化的 strong 反应机制 /strong 进行了研究。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 反应不受自由基清除剂TEMPO或BHT的影响,排除了自由基反应途径。结合文献报道,作者推测了一种合理的反应途径(Fig. 1)。首先,[EMIM]阳离子和乙酸根阴离子形成氢键通过活化醇底物的羟基得到醇-IL络合物a。然后,O sub 2 /sub 氧化a得到水和相应的醛b。由于[EMIM] OAc中的卡宾平衡的存在,卡宾进攻醛b得到络合物c 其OH可与[EMIM]阳离子和乙酸根阴离子形成氢键,得到络合物d。最后,d转化为中间体e,并与醇发生取代反应释放所需的酯产物和卡宾。作者使用18O对苯甲醇进行同位素标记实验进一步证实了所提出的机制。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " img width=" 500" height=" 323" title=" figure 1.png" style=" width: 500px height: 323px " alt=" figure 1.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/e67ec3a0-52dd-4dc7-b6df-74453efa3446.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(38, 38, 38) " 图1 用于氧化自交联或交叉酯化反应的可能反应途径 /span /strong /p p   结语: strong 韩布兴院士团队首次发展了在有氧和无金属条件下[EMIM] OAc催化醇的自酯化和交叉酯化反应 /strong 。[EMIM]阳离子和乙酸根阴离子的协同作用对于引发和加速反应起关键作用。这项工作为无金属条件下的自酯化反应开辟了道路,作者预测这一简单、高效、无金属的反应路线将具有很大的应用潜力。 /p p & nbsp /p
  • 岛津水产品中三甲氧苄氨嘧啶残留的LCMSMS检测方案
    三甲氧苄氨嘧啶(TMP),是一种磺胺增效剂。常与多种抗生素合用,也可产生协同作用,增强疗效,可以成倍增加部分抗菌药的疗效。抗菌谱与磺胺药基本类似,但抗菌作用弱,且易产生耐药性。和磺胺类、四环素、青霉素、红霉素、庆大霉素、粘菌素等合用可以增强抗菌作用。 目前我国对磺胺类及其增效剂的使用有比较明确的规定。农业部NY 5034 - 2005中规定禽肉类产品中磺胺类总量不得超过100 &mu g/kg NY5070 - 2002 中规定磺胺类在水产品中总量不得超过100 &mu g/kg, 增效剂磺胺三甲氧苄氨嘧啶限量不得超过50 &mu g/kg 。日本肯定列表中将动物源性食品的最低限量定为20 &mu g/kg。《SN/T 2538-2010进出口动物源性食品中二甲氧苄氨嘧啶,三甲氧苄氨嘧啶和二甲氧甲基苄氨嘧啶残留量的检测方法液相色谱质谱/质谱法》规定,三甲氧苄氨嘧啶的检测低限为5.0 &mu g/kg。 本方案建立了一种使用岛津超高效液相色谱仪LC-30A和三重四极杆质谱仪LCMS-8040联用快速测定水产品中三甲氧苄氨嘧啶的方法,供检测人员参考。水产品经处理后,用超高效液相色谱LC-30A分离,三重四极杆质谱仪LCMS-8040进行分析。三甲氧苄氨嘧啶在0.1-100 µ g/L浓度范围内线性良好,标准曲线的相关系数为0.9993;对1 µ g/L、5 µ g/L和10 µ g/L三甲氧苄氨嘧啶标准溶液进行精密度实验,连续6次进样保留时间和峰面积相对标准偏差分别在0.31%和3.95%以下,系统精密度良好。 岛津三重四极杆质谱仪系列 了解详情,请点击《超高效液相色谱三重四极杆质谱联用法测定水产品中的三甲氧苄氨嘧啶残留》。 关于岛津 岛津企业管理(中国)有限公司是(株)岛津制作所为扩大中国事业的规模,于1999年100%出资,在中国设立的现地法人公司。 目前,岛津企业管理(中国)有限公司在中国全境拥有13个分公司,事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心;覆盖全国30个省的销售代理商网络;60多个技术服务站,构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地,已构筑起了不仅面向中国客户,同时也面向全世界的产品生产、供应体系,并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标,岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。
  • 欧盟拟放宽洋蓟中氟氯氰菊酯的最大残留限量
    5月13日,欧盟食品安全局就修订菠菜和甜菜叶中氟氯氰菊酯的最大残留限量发表科学意见。此前,西班牙作为评估成员国接受一份申请,建议根据西班牙氟氯氰菊酯的使用情况,放宽洋蓟中的氟氯氰菊酯的最大残留限量。欧盟专家小组经评估后建议将洋蓟中氟氯氰菊酯的最大残留限量由现行的0.02mg/kg放宽至0.2mg/kg,欧盟专家小组认为提高该限量不会对公众健康产生不良影响。
  • 乘风“碳中和”|变“废”为宝---二氧化碳还原反应产物分析方案
    乘风“碳中和”|变“废”为宝---二氧化碳还原反应产物分析方案王健二氧化碳Carbon Dioxide如何有效利用二氧化碳,使之转化为可利用的资源,是科技工作者研究的重要目标。其中二氧化碳的电催化、光催化、加氢还原等反应成为目前基础研究的热点,反应产物包括H2、O2、CO、C1-C4烃类、有机醇、酸、醛等,浓度范围随着反应机理不同变化比较大。气相色谱主要分析H2、O2、CO、CH4、C2-C4烃类,有机醇类。为了满足科研工作者的分析需求,赛默飞定制化气相色谱仪针对不同的反应流程,提供了多种解决方案。赛默飞定制化气相色谱仪应用于电催化反应装置赛默飞定制化气相色谱仪应用于光催化反应装置赛默飞定制化气相用于加氢催化反应装置 方案一 :单分流进样口,二阀三柱,单TCD,双FID及甲烷转化器,三检测器方案。 反应特点:CO2电催化还原反应,原料气体为CO2,反应气体正压流动,可以采用阀进样方式与反应装置连接。主要产物包括:H2、CO、CH4、C2-C4烃类。其中H2检出限在5ppm以下,CO检出限1ppm以下,CH4等烃类检出限在1ppm以下。 方案特点:三检测器彼此独立,检测灵敏度高,可以检测到C4以上烃类,适合组分比较复杂的样品。 色谱图: 方案二 :三阀三柱,TCD与FID串联及甲烷转化器,双检测器方案。 反应特点:CO2电催化还原反应,原料气体为CO2,反应气体正压流动,可以采用阀进样方式与反应装置连接。主要产物包括:H2、O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2,其中H2检出限在10ppm以下,O2、N2检出限在0.1%以下,CO检出限1ppm以下,CH4、C2检出限在1ppm以下。 方案特点:流路结构紧凑,同时分析包含C2的所有烃类组分和永久性气体,性价比高。如果样品量较少,可增加一个进样口实现注射器进样。 色谱图: 方案三 :双分流进样口,三阀三柱,单TCD,双FID及甲烷转化器,三检测器方案。 反应特点:CO2光催化还原反应,反应装置保持真空负压,装置自带缓冲阀。反应产物包括:H2、O2、N2、CH4、CO及C2-C4烃类。为了满足用户多种进样方式需求,此方案设计了包括正压自动阀进样功能、手动注射进样功能、和负压手动阀进样功能。 方案特点:三通道同时分析,除常规的H2、O2、N2、CH4、CO外,毛细柱通道可根据需要分析更高烃类和有机醇、酸类。进样方式灵活,可以满足正压进样、负压进样和手动注射进样多种方式。 色谱图: 方案四 :四阀四柱,单TCD,单FID,双检测器方案 反应特点:二氧化碳加氢还原反应,用于评价不同催化剂反应活性。原料气为CO2、H2,主要产物包括H2、O2、N2、CO、CO2、C1-C5烃类、醇类及苯系物,有机产物组成比较复杂。系统保持正压流动状态,可阀进样。 方案特点:双通道,通道1完成常规永久性气体分析,包括H2(可扩展)、O2、N2、CO,CO2。通道2完成烃类和醇类分析。系统流路紧凑,可实现无机气体、醇类、苯系物、烃类同时分析,性价比高。 色谱图: 结语:二氧化碳还原反应是当前的科研热点,分析需求大,不同的反应路线,产物和装置特点不同,同时用户对于仪器设备成本也有不同的要求。赛默飞定制化气相色谱仪可以根据用户不同分析需求,有针对性的做出多种配置方案,灵活多变,可靠耐用,是科研工作者可以信赖的分析伙伴。
  • 杨泽超:6年时间,研发高时空分辨变温扫描隧道显微镜
    在近日举行的首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛中,杭州师范大学物理学院杨泽超教授团队带来的项目“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”从来自美国、英国、德国等13个海外国家和北上广深等30余个城市的300多个青年博士后团队中脱颖而出,得到不少科研人员和投资者的关注。首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛现场要实现弯道超车、跨越发展,科学研究就要更具前瞻性一位创投公司高级投资总监表示:“我很看好这个项目,觉得这个产品应用范围很广,而且有较高的技术壁垒,他们把分辨率做到了原子级。同时,此仪器还能对原子的运动过程进行毫秒级的实时捕捉。”物理学院杨泽超教授据悉,扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具,它能使人类直接地观察到物质表面的单个原子及其排列状态,并且能够研究其相关的物理、化学性质,因此在表面科学、材料科学、生命科学等领域得到了广泛应用。杨泽超介绍,表面纳米结构在不同温度条件下表现出不同的物理化学性质,而扫描隧道显微镜因具有原子分辨率实空间成像能力,尤其适合用来研究这类材料的表面物性。但同时表面结构动力学过程通常发生在毫秒或微秒的时间尺度。因此,在变温条件下工作的同时具有高时间分辨率的扫描隧道显微镜已经成为世界上很多研究小组的研究项目。“目前基于超高真空环境的扫描隧道显微镜已经高度商品化,尤其是德国和日本公司的产品占据市场的统治地位。但是兼具高时空分辨的变温快速扫描隧道显微镜国内外尚未出现成熟商品化产品。”杨泽超瞄准了这个空白, 2016年在德国马普学会弗里茨-哈伯研究所开展博士后研究工作时,将精力和重心放在高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造上。他说,要实现弯道超车、跨越发展,科学研究就要更具前瞻性。“光搭建这个显微镜设备就花了2年时间,如果算上前期研发设计,总共花了6年。我们每周工作70个小时以上,无论酷暑还是严寒,我们都坚守在实验室内,紧盯测试过程,饿了就几顿并作一顿,累了就趴在桌子上休息。”回忆起研发历程,作为团队核心成员的杨泽超非常感慨,“六年磨一剑,不仅要坐得住冷板凳,还要有不惧困难的勇气。下一步我们将继续优化仪器的软硬件设计,提高仪器操作的便捷性。”个人价值和国家需要相结合,是很有成就感的事2021年,在德国求学生活已过十年的杨泽超,做出了一个决定,结束自己的海外生涯,正式归国。他带着“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”项目加入物理学院。“我们不仅针对性解决了传统扫描隧道显微镜在快速扫描时图像畸变和快速慢速扫描不易切换等硬件方面的问题,而且自主研发的扫描头和快速扫描控制系统,在保有原子分辨率的前提下可以达到120帧/秒的成像速率。可以系统地研究不同覆盖度下氧原子在 Ru(0001) 表面的扩散运动机制。仪器的工作温度范围也扩展到了(200-1000 K)。这套设备将成为研究纳米材料‘时间-结构-性质’构效关系的理想科研仪器,为表面物理和化学的研究提供更多的实验手段,在原位实时实空间研究表界面原子扩散、薄膜材料生长和化学反应等领域均具有重要意义。” 杨泽超自豪地介绍道,“作为杭师大的老师,我不仅想让这个项目在祖国落地,更想在我工作生活的杭州有所作为,能将个人价值和国家需要相结合,是很有成就感的事。”目前杨泽超已将他研发的高时空分辨变温扫描隧道显微镜放置在学校实验室内。“作为一名教师,除了基础的教学,我也想通过自己研发扫描隧道显微镜的经历引导学生了解前沿的技术动态和趋势,带给学生更多的启发。” 他动情地说,“物理学作为基础学科,对于国家的现代化建设和产业升级具有重要的推动作用,我愿为培养这样的基础学科人才而继续努力。”
  • 【新案例】产能700倍提升!不可不知的醇醛氧化新工艺!
    背景介绍酮类和醛类化合物在生物化学和香料工业中占有重要地位,通常是有机合成的关键中间体。最常见的是将醇直接氧化产生酮和酯。常用的氧化剂包括氯铬酸吡啶(PCC)、Jones试剂、重铬酸吡啶(PDC)、Swern、TEMPO、TPAP和Collins试剂。这些试剂或具有毒性或对环境不友好,与之相比,在相转移催化剂(PTC)作用下,使用次氯酸钠氧化醇类化合物具有以下优点:原料成本低;反应条件温和;能快速、高产地氧化伯、仲醇和醛;无重金属污染。应用该试剂氧化醇类的可行性很早之前就得到了证实,Lee和Freedman是最先利用次氯酸钠进行醇的两相催化氧化研究的人。该类反应使用间歇反应器进行放大有较多问题由于反应速率受反应器的大小、形状和搅拌速率等影响,通常收率较低;换热效率较低,局部的热量很容易导致氧化剂的热降解;氧化反应,存在安全隐患。缓解上述挑战的有效方法之一是使用连续流微反应器(图1a)连续流微反应器可以提供更好的传质和传热;无放大效应(康宁反应器具有);持液量相对较低,安全性高。Yanjie Zhang等人使用康宁微通道反应器,选择了三个PTC催化次氯酸盐氧化反应来验证该氧化反应从微量到中试级别的放大效果。结果显示:从流速每小时几微升的反应器放大到每分钟几十毫升的康宁反应器均能获得较好的反应效果;氧化反应的生产效率得到显著提高,得到一种安全有效的连续放大生产的方法 从螺旋微反应器优化条件通过康宁反应器放大通量提高了700倍,无明显放大效应。 一. 实验简介Yanjie Zhang等人使用康宁公司生产的低流量反应器(LFR)和高通量反应器G1(AFR)(图1b、c)进行实验.,选择了三个PTC催化次氯酸盐氧化反应来验证该氧化反应从微量到中试级别的放大效果。图1、 各种微反应结构(a)螺旋设计微反应器和螺旋反应器内丁醇/水的流动模式(b)康宁LFR套装(c)康宁AFR装置和AFR模块内正己烷/水的流动模式结果显示:在康宁微反应器中,从小试到中试其传质和传热效率并未发生明显改变 氧化反应的生产效率得到显著提高,得到一种安全有效的连续放大生产的方法  数据表明在从螺旋微反应器到LFR再到AFR的不同型号的反应器,生产效率提高了700倍,而没出现明显放大效应。关于传质传热的分析:在康宁微通道反应器独有的心形混合通道内反应物料快速流动,进行有效的非均相混合,有机相在水相中迅速分散成小液滴,从而产生较高的传质速率,所以其非均相流体的效率比螺旋盘管反应器更高(见图2)。图2、用水从正丁醇中提取丁二酸得到的液-液流动中单个模块停留时间与传质系数(kLa)的关系在这些反应模块中,反应区夹在两个玻璃传热板之间,传热路径变短,传热性能得到了很大的改善。图3. 康宁反应器反应模块结构 二、实验过程作者在小范围内进行了PTC催化的次氯酸钠溶液氧化反应的尝试(方案1),• 在螺旋微型反应器(图1a)中进行反应条件优化;• 随后将反应工艺条件在到康宁LFR和G1反应器中进行放大研究;图4. 方案1:(a)1-苯乙醇、(b)3-硝基苯甲醇、(c)苯甲醛氧化反应条件的优化1-苯基乙醇的氧化初步试验表明,最有效的加速反应的方法是将水相的pH值调整到9.3-9.5(图5a)。在该pH范围内,大多数次氯酸盐阴离子被质子化并形成次氯酸,然后用相转移催化剂将其萃取到含有次氯酸盐阴离子的有机相中,从而显著提高反应速率。使用14.6%次氯酸钠溶液与饱和碳酸氢钠,很容易获得pH 9.3~9.5的反应体系,这是一个比氢氯酸和乙酸效率更高的反应体系。饱和次氯酸钠溶液具有较高的离子强度,有助于有机盐从水相萃取到有机相 在相同的停留时间下,由于比表面积的增加,水相流速和有机相流速的比值(QA/QO)在控制整个反应速率方面也起着重要作用,因此随着QA/QO 的增加,传质速率有所提高(见图3b)。与螺旋反应器相比,康宁LFR系列具有更高的生产率,因为LRS持液体积较大,在相同的停留时间内,它的流量更高。图5. (a) 螺旋微反应器中1-苯乙醇在不同反应条件下的停留时间与转化率的关系(方案1a)。(b) 康宁AFR和螺旋微反应器中1-苯乙醇停留时间为1分钟的氧化转化率与流量比(QA/QO)的关系。1-苯乙醇浓度为0.8 M,NaOCl浓度为2 M。菱形,螺旋微反应器(pH 9,τ=1 M in);方块,康宁LFR(pH 9,τ=1 min)。3-硝基苄醇的氧化在甲醇存在下,3-硝基苄醇可以直接氧化成其甲酯(方案1b)。在此反应中,醇首先被氧化成相应的醛,醛与甲醇迅速形成半缩醛,并进一步氧化成相应的甲酯。 该反应受pH影响大,实验最优pH是9?9.5,最佳的水相与有机相比为2:1,浓度和停留时间分别为0.8M和1.5min。在康宁LRS和AFR反应器上,3-硝基苄醇氧化反应的停留时间在1min时产能达到最大,效率明显优于螺旋微反应器。图6. 不同反应物在康宁反应上的生产效率苯甲醛的氧化 在甲醇存在下,苯甲醛可以直接氧化为苯甲酸甲酯,而不需要经过酸的过渡态( 方案1c)。但Leduc和Jamison研究发现,一旦转化率达到60%,反应会停止。用甲醇取代乙酸乙酯作为溶剂,反应能够完全进行反应是均相,无需相转移催化剂苯甲醛的氧化在2.7min内在康宁反应器中可以100%转化,而在螺旋微反应器中3min后转化率仅为90%(图6c)图7. 螺旋微反应器与康宁LFR和AFR氧化(A)1-苯乙醇、(B)3-硝基苄醇和(C)苯甲醛的转化率和收率比较;蓝色,转化率(%);红色,产品收率(%)实验总结• 作者使用次氯酸钠溶液做了三种底物的氧化反应,从螺旋微反应器优化到康宁LFR和AFR系统均获得了较好的结果;• 这些物质的氧化反应为非均相反应,通过微反应器增强传质可以提高反应效果;• 工艺过程中替换溶剂或者使用传质更好的反应结构单元都可以起到提高传质的作用;• 和传统微反应器相比,康宁反应器可以实现更高的转化率且单台反应器可以获得更高的通量(生产效率);• 从螺旋微反应器到康宁G1反应器通量提高了700倍,同时保持了良好的传质传热效果。参考文献:dx.doi.org/10.1021/op500158h | Org. Process Res. Dev. 2014, 18, 1476?1481
  • 分辨率最高可达0.6 nm!国仪量子超高分辨场发射扫描电子显微镜SEM5000X
    分辨率最高可达0.6 nm!国仪量子超高分辨场发射扫描电子显微镜SEM5000X#NEWS超高分辨场发射电镜发布近日,国仪量子在2023全国电镜年会期间发布了全新的超高分辨场发射扫描电子显微镜SEM5000X,分辨率达到了突破性的0.6 nm@15 kV和1.0 nm@1 kV,进一步夯实了国产高端电镜发展的基础。深度挖掘用户需求 全新升级实现超强性能国仪量子在服务客户时发现,传统的场发射扫描电镜在拍摄一些特殊样品时会出现成像质量不佳的问题。例如,纳米材料的导电性较差,样品的粒径通常也非常小,观测难度较高。但随着科研水平不断进步,对材料的观测尺度也将不断缩小,观测难度愈发提高。为解决这一难题,国仪量子显微镜研发团队在调研用户需求后,基于深厚的技术储备与产品工程化能力,推出了“挑战极限”的超高分辨场发射扫描电子显微镜SEM5000X。SEM5000X如何“挑战极限”?极限挑战一:挑战超高分辨率SEM5000X在15 kV下分辨率优于0.6 nm,1 kV下分辨率优于1 nm,成功挑战了热场发射扫描电镜的极限分辨率。国仪量子对SEM5000X电子光学系统中的物镜部分做了特殊的改进优化,电透镜和磁透镜的重合度进一步提高,使得色差减小了12%、球差减小了20%,整体上提升了电镜的分辨率。极限挑战二:不惧高难样品在SEM5000X产品设计中,增加了样品台减速模块,采用了高压隧道和样品台减速的组合,实现双减速技术,能够挑战极限样品拍摄场景。极限挑战三:适应复杂环境此外,我们自研了高精度的优中心样品台,采用了超稳定的机架,还额外设计了可屏蔽环境干扰的全包围式屏蔽系统,使SEM5000X能够轻松适应各种复杂环境。产品优势SEM5000X01超高分辨率成像,达到了突破性的0.6 nm@15 kV和1.0 nm@1 kV02样品台减速和高压隧道技术组合的双减速技术,挑战极限样品拍摄场景03高精度机械优中心样品台、超稳定性的机架减震设计,可搭配整体罩壳设计,极大减弱环境对极限分辨率的影响04最大支持8寸晶圆(最大直径208 mm)的快速换样仓,满足半导体和科研应用需求如果您需要一台更高性能,更高分辨率的电镜,那您一定不能错过超高分辨场发射扫描电子显微镜SEM5000X。应用案例展示介孔二氧化硅/1kV(Dul-Dec)/lnlens阳极氧化铝板/10 kV/Inlens芯片/5 kV/BSED-COM肾脏切片/5 kV/BSED-COMP泡沫镍/2 kV/ETD-SE蓝宝石衬底/5 kV/ETD-SE金颗粒/1 kV/Inlens光刻胶/2 kV/ETD-SE磁性粉末/10 kV/Inlens二氧化硅球/3 kV/ETD-SE催化剂/1 kV/ETD-SE波导/1 kV/ETD-SE
  • 科技创新: 超高分辨率显微镜行业春林初盛
    光学显微镜至今已有三百多年的历史,从观察细胞的初代显微镜发展到如今打破分辨率极限的超分辨显微镜。近年来,生命科学领域蓬勃发展,对显微成像技术不断产生新的需求,光学显微镜不断向更高分辨率、快速成像、3D成像等高端技术方向发展。 我国高端光学显微镜市场长期处于被国外产品垄断的局面,许多关键核心部件依赖进口。令人欣喜的是,近五年来,市场上涌现出多种国产高端光学显微镜,包括超分辨显微镜、双光子显微镜、共聚焦显微镜、光片显微镜等,逐渐打破当前市场格局。基于此,仪器信息网特别制作“破局:国产高端光学显微镜技术‘多点开花’” 专题,并向国产光学显微镜企业广泛征稿(投稿邮箱:lizk@instrument.com.cn),了解各企业主要高端光学显微镜产品技术特点和发展进程。本篇为宁波力显智能科技有限公司供稿,公司主要产品为INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜,其采用的STORM技术是目前国内鲜少有的超分辨技术类型。撰稿人:宁波力显智能科技有限公司副总经理张猛博士人类的历史,也是一部工具的历史。人类发展的历程就是关于如何对世界了解的更多,将人类生活变的更好更先进的历程。从旧石器时代,原始人拿起第一块石头当作工具开始,就开启了用工具进行未知世界探索和创造性改变的历程。从古至今,人类都是工具发明和使用的种族,新工具的问世也反哺人类的成长和进步,让人类一次次突破原有认知边界看到更多的未知,解决更多的问题,取得更多的成就。显微镜,正是一项帮助人类认识微观世界从而改变世界的革命性工具,也是人类探索微观世界不可缺少的工具。显微镜问世之前,人类仅可用感官来把握世界,所能认识到最小世界就是“目所能及”的常规世界,人的肉眼仅能分辨约0.1毫米尺度的物体,因而相关科学的发展缓慢。当罗伯特胡克使用显微镜观察到软木塞上的“小室”,并将其命名为细胞时,可能还没有意识到他这次实践将为人类开启微观世界的大门。人类对未知领域无限的好奇心是推动科学技术前进的动力之一,为了解析关乎生命基本结构,回答有关物质与生命等基本问题,为此人类不断开发出更为精密、分辨率更高的显微镜来探寻这些问题的答案。经过400多年的发展,近几年国际上出现了超高分辨率显微镜这一工具,一经面世就引起了众多科学家的关注和极大兴趣。那么什么是超高分辨率显微镜,为什么它能让科学家如此感兴趣呢?我们一起往下看。超高分辨率显微镜的诞生,是生命科学史上的一座里程碑简单的讲,超高分辨率显微技术是通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限,把光学显微镜的分辨率提高了几十倍,使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界的技术,具有超高分辨成像技术和实现超高分辨率成像能力的显微镜就是“超高分辨率显微镜”。那么什么是光学衍射极限呢?所谓光学衍射极限,是1873年德国科学家恩斯特阿贝提出的,由于光是一种电磁波,存在衍射,一个被观测的点经过光学系统成像后,不可能得到理想的点,而是一个衍射像,每个物点就像一个弥散的斑,如果这两个点靠得很近(小于可见光波长大约一半,约200nm),弥散斑就叠加在一起,看到的就只能是一团模糊的图像,也就无法清晰观测到衍射极限以下物体的微观空间结构。并且光学衍射极限此前长期被认为是限制光学显微镜技术通向更微观的“拦路虎”和“绊脚石”,甚至被科学界一度认为是无法突破或绕开的。直到2000年,几位世界知名科学家先后发明了几种不同技术路线的的超高分辨率显微技术。其中,Stefan Hell、Eric Betzig和W.E. Moerner三位科学家就是因其在超高分辨率显微成像技术领域的突出贡献,获得了2014年诺贝尔化学奖。至此,人类才得以突破光学衍射极限这一横亘在前、不可逾越的“大山”,实现了200nm以下超高分辨率显微成像,以光学的方法观测到纳米尺度世界的真实样貌。超高分辨率显微镜可用来研究分子定位与空间分布、分子相互作用、分子复合物的构成,并可实现分子的计数。除具有200nm以下卓越分辨率性能外,对生命样品结构也可进行精准成像定位,还具备对活体细胞进行微观观察的可能性,对于生物、生命科学、医药、医学等的领域都有着重要意义,因此吸引了全球科学家的持续研究和关注。通常来说,超高分辨率显微镜主要有两大类技术策略,一类是通过特定模式照明对分子受激荧光差异化调制实现超高分辨率成像。代表产品有受激发射光耗损显微镜(Stimulated Emission Depletion, STED)和结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy, SIM)。另一类,是利用荧光分子的“开关”特性,使其随机闪烁,从而能够对单个分子分别记录,实现超高分辨率成像。随机光学重构显微镜(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM)就是这类技术路线的代表。第一大类中,STED及其衍生都是利用“甜甜圈”状的空心光束来修饰位于中间激发光的点扩散函数(Point Spread Function, PSF),从而达到直接超分辨成像的目的。而SIM则是利用了结构光照明,以获得包含样本的结构信息的干涉图案“摩尔条纹”,加上后期的图像重构,达到超分辨成像的目的。第二大类中,STORM是利用了荧光染料分子“光控开关”(photo-switchable)性质,达到在一个衍射极限空间内(200~300 nm)随机“点亮”单个荧光分子并进行高精度定位的目的。既然叫超高分辨率显微镜,最为重要的就是对空间分辨率的提升。其实无论哪一类技术,理论上空间分辨率都是可以实现无穷小,但是受限于样本、荧光染料特性、标记密度、激发光效率等原因,实际拍摄中能实现的空间分辨率是几十纳米。从遍地洋货到国货崛起众所周知,高端显微镜市场被“洋货”所长期垄断,不仅在国外如此,在中国也是如此,国货“芳踪难觅”,这对于我们这样一个大国来说可算是“一言难尽”。当然,也有令人感到振奋的信息,那就是在超高分辨率显微镜这个细分领域,除了“洋货”最近也已见到了国货产品的身影。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)的超高分辨率显微镜产品INVIEW iSTORM就是一款国产超高分辨率显微产品。宁波力显智能科技有限公司是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业,依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术,拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队,将2014年诺贝尔化学奖得奖技术产业化,推出了INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品,以帮助人类以前所未有的视角观察微观世界,突破极限,见所未见。INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜产品采用dSTORM技术路线,具有20nm超高分辨率、2-3通道同时成像、界面友好、简单易用、系统稳定性好、环境适应性高等的特点。技术先进,20nm超高分辨率,3D成像采用STORM随机光学重构技术,加入柱面镜设计,在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm,具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计,稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计,提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路,可保证通道间的光学路径相对独立,使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收,最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方,以多通道同时成像的方式,在几秒到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计,锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术,以实时物理补偿方式纠正样品漂移,无需预热,即开即用,操作简便,免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环对样品位置的影响,在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像,因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性,友好易用。 “傻瓜式”操作,易学易用软件集成了多种成像算法,并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数,“所见即所需”,操作流程化,简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外,经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手,经过简单的技术讲解,2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。以上,INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品所具备的综合特点和优势,使得它能够帮助到更多科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究。另外,值得一提的是,INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能,结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等,实现活细胞的超高分辨率成像,这将更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度,传统的科研手段已经不能完全胜任,没有高端科研仪器,要想做出重大原始创新科研成果很困难。力显智能科技将继续立足于超高分辨率显微镜技术研究及产品开发,不断推出新技术、新品,从而推动高端显微技术在中国的产业化和应用,努力为我国生命科学、医学、药学等领域的科学研究提供强大助力。INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品超高分辨率显微技术的未来可期作为一种新兴荧光显微成像技术,超高分辨率显微成像正受到科学家们的广泛关注,实验室中不断产生着振奋人心的数据。围绕着超高分辨率核心,主要研究方向为不断提高显微镜成像性能,使其分辨率更高,成像速度更快,成像深度更深,视野范围更大,及更低的光毒性光漂白。而我们也可以清晰的看到,由于不同的超高分辨率成像技术提升分辨率的技术路径差异,很难有“面面俱到”的技术可以满足差异化样品的全部成像需求,“精准成像”,也就是针对不同的样品特点,而选择最适合这类样品的显微成像技术,是进行生命科学等领域研究的最优解,这也促使生物,光学,算法,图像处理等领域的研究人员不断深入跨学科合作,共同探索生命的奥秘。即便有了更快、更高、更深、范围更大,更低光毒性光漂白的超高分辨率显微镜,扩展应用仍有诸多挑战。细胞内有成千上万的转录本,有数以万计的蛋白分子。超高分辨率显微镜能否用来实现组学水平的多分子检测?能够找到或开发出足够多样的荧光染料以匹配更多分子吗?或者能找到奇方妙法可以实现多重、多轮检测吗? 能否开发出新型的荧光染料,使其具有更高的光子预算,更好的光稳定性、光激活、光开关以及转换速率等特性;研制更快更灵敏的光子探测器、输出功率更高的激光器;更稳定、高效、智能的光学系统;更加高效的算法以及不同超高技术路线的联合应用;开发组学水平的多重检测方法等等,正有许多的科学家、研究者们正在进行着有益的尝试。相信未来超高分辨率技术应可应用于实现细胞内的原位测序、原位转录组与蛋白质组分析,并最终获得全景的、多组学、全时空细胞全部分子组织及相互作用图像,真正实现分子生物学与细胞生物学的新融合,让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制!超高分辨率技术和产品应用前景巨大,未来可期,令人振奋!
  • Quantum Design中国合作引进 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统
    磁畴是铁磁体材料在自发磁化的过程中,为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域。它的研究可将材料的基本物理性质、宏观性质和应用联系起来。近年来,由于材料的日益完善和器件的小型化,人们对磁畴分析的兴趣与日俱增。目前市面上主要的磁畴观测设备有磁光克尔显微镜、磁力显微镜、洛伦兹电镜、以及近兴起的NV色心超分辨磁学显微镜等,其中,磁光克尔显微镜可以灵活的结合外加磁场、电流及温度环境等来对材料进行面内、面外的动态磁畴观测,成为目前常用的磁畴观测设备,可用于多种磁性材料的研究,如铁磁或亚铁磁薄膜、钕铁硼等硬磁材料、硅钢等软磁材料。 2020年11月,Quantum Design中国与致真精密仪器(青岛)有限公司签署了中国区战略合作协议,合作推出多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统。通过此次战略合作,Quantum Design中国希望能够为磁学及自旋电子学等领域的研究提供更多的可能。图1 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统由北京航空航天大学集成电路学院张学莹老师带领团队,根据多年的磁畴动力学实验技巧积累和新的磁学及自旋电子学领域的热点课题研究需求研发。它采用先进的点阵LED光源技术,能够在不切换机械结构的情况下,同时进行向和纵向克尔成像,不仅能同时检测样品垂直方向和面内方向的磁性,成像分辨率还能够达到270 nm,逼近光学衍射限。与传统的磁光克尔显微镜相比,多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统配置了多功能磁铁探针台,能够在保证450 nm高分辨率的前提下,向被测样品同时施加面磁场、垂直磁场、电流和微波信号。 此外,多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统拥有专门的智能控制系统,用户界面友好,无需复杂设置,一键触发既能实现多维度磁场、电学信号与克尔图像的同步操控。该系统的另一亮点是配置了反应速度高达1 μs的超快磁场,为微米器件中磁畴的产生、磁畴的高速运动捕捉等提供了可能。 张学莹老师师从北航赵巍胜教授和法国巴黎萨克雷大学Nicolas Vernier教授,从2015年开始研究磁光克尔成像技术和磁畴动力学,其有关磁性材料性质的论文获得北京航空航天大学博士学位论文。经过3年潜心研究,该团队于2018年完成了台克尔显微镜样机的集成,并创立致真精密仪器(青岛)有限公司。至2020年初,在北航青岛研究院和北航集成电路学院经过两轮迭代和打磨,已经完成了产品的稳定性验证,目前,该设备已经被清华大学、中科院物理所、北京工业大学等多家单位采购。 产品磁畴成像照片案例图2 CoFeB(1.3 nm)/W(0.2)/CoFeB(0.5)薄膜中的迷宫畴图3 斯格明子磁畴观测 多重信号的叠加,能够满足客户多种前沿课题的实验需求面内磁场和垂直磁场的叠加可以进行Dzyaloshinskii-Moriya作用(DMI)的测试[1,2]图4 样品Pt(4 nm)/Co(1 nm)/MgO(t nm)/Pt(4 nm)DMI作用测量[1] 自旋轨道矩(spin-orbit torque,简称SOT)是近年来发展起来的新一代电流驱动磁化翻转技术,如何更好的表征SOT翻转,在当今自旋电子学领域具有重要的理论和应用价值。 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统配置的面内磁场和电学测试系统,不但可以实现这个过程的电学测试,还可以利用相机与信号采集卡同步的功能,逐点解析翻转曲线对应的磁畴状态 [3,4]。图5 面内磁场和电流的叠加用于sot驱动的磁性变化过程研究 在某些材料中,无法观测到纯电流驱动的磁畴壁运动。这时,可以利用多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统微秒别的超快磁场脉冲与电流同步,观测垂直磁场与电流共同驱动的畴壁运动,从而解析多种物理效应,如重金属/ 铁磁体系的自旋化率由于自旋散射降低的效应 [5]。图6 垂直磁场和电流的叠加可用于观测单磁场或者电流无法驱动的磁性动力学过程 克尔成像下磁场和微波的叠加则能够为自旋波和磁畴壁的相互作用研究提供可能[6]。图7 自旋波驱动的磁畴壁运动[6] 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统还可进行多种磁性参数的微区测量局部饱和磁化强度Ms表征[7]由于偶作用,磁畴壁在靠近时会相互排斥。通过观察不同磁场下磁畴壁的距离,可以提取局部区域的饱和磁化强度Ms。此方法由巴黎- 萨克雷大学Nicolas Vernier 教授(致真技术顾问)在2014 年先提出并验证,与VSM测量结果得到良好吻合。图8 局部饱和磁化强度Ms表征及与其他测试方法Ms结果对比 海森堡交换作用刚度[8]采用系统的磁场“自定义波形”功能,将样品震荡退磁,再将得到的迷宫畴图片进行傅里叶变换,能够得知磁畴宽度,从而提取海森堡交换作用刚度Aex。图9 海森堡交换作用刚度提取 自旋电子薄膜质量的表征、自旋电子器件的损坏检测等[9]图10 磁性薄膜质量检测 除此之外,该系统还开发了性价比超高的变温系统。针对永磁材料研究的用户,开发了能够兼容克尔成像的高温强磁场模块。针对硅钢等软磁材料研究用户,开发了大视野面内克尔显微镜。 动态磁畴成像案例图11 cofeb薄膜动态磁畴图12 sot磁场+电流驱动磁畴翻转图13 钕铁硼永磁动态磁畴观测图14 磁性材料内钉扎点的观测,可与巴克豪森噪声同步匹配 产品基本参数✔ 向和纵向克尔成像分辨率可达300 nm;✔ 配置二维磁场探针台,面内磁场高达1 t,垂直磁场高达0.3 t(配置磁场增强模块后可达1.5 t);✔ 快速磁场选件磁场反应速度可达1 μs;✔ 可根据需要选配直流/ 高频探针座及探针;✔ 可选配二次谐波、铁磁共振等输运测试;✔ 配置智能控制和图像处理系统,可同时施加面内磁场、垂直磁场和电学信号同步观测磁畴翻转;✔ 4k~800k,80k~500k 变温选件可选。 小结多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统除了拥有超高分辨的动态磁畴观测能力外,还能结合多功能磁场探针台提供的外加电流、面内/面外磁场等对多种磁学参数进行提取。 样机体验目前,致真精密仪器(青岛)有限公司可对相关领域感兴趣的科学工作者提供了测样体验,欢迎感兴趣的老师或同学拨打电话010-85120280或发送邮件至info@qd-china.com体验磁光克尔显微成像全新技术! 参考文献[1] A. Cao et al., Nanoscale 10, 12062 (2018).[2] A. Cao et al., Nanotechnology 31, 155705 (2020).[3] X. Zhao et al., Appl. Phys. Lett. 116, 242401 (2020).[4] G. Wang et al., IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap. 66, 215 (2019).[5] X. Zhang et al., Phys. Rev. Appl. 11, 054041 (2019).[6] J. Han et al., Science (80-. ). 366, 1121 (2019).[7] N. Vernier et al., Appl. Phys. Lett. 104, 122404 (2014).[8] M. Yamanouchi et al., IEEE Magn. Lett. 2, 3000304 (2011).[9] Y. Zhang et al., Phys. Rev. Appl. 9, 064027 (2018).
  • 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 作者按: /span /strong span style=" text-indent: 2em " 加速电压对扫描电镜分辨力的影响目前很难有定论。各电镜厂家所给出分辨率指标的指向是加速电压越高分辨率越好。实际检测过程中常常发现,加速电压越高我们所能获得的样品表面细节却越少。本文将尝试用自然辩证法的观点来分析产生这种现象的原因。 /span span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对于扫描电镜加速电压与分辨力关系的认识,存在着两种相互矛盾的观点。即“加速电压越低分辨力越好“、“加速电压越高分辨力越好”。形成这种相互矛盾表述的原因在于我们那种机械、单调的思维模式。在一次偶尔观看的综艺节目中,有嘉宾提到“两面性看问题”这种辩证法的观点对我触动很大,由此开始尝试将辩证法的观点引入到对扫描电镜的认识中来,从而获得许多有意思的结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于篇幅原因,本文将只探讨加速电压对扫描电镜分辨力的影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 一、 自然辩证法及其三大规律 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《自然辩证法》是德国哲学家弗里德里希· 恩格斯一部未完成的著作。在著作中对当时的自然科学成就用辩证唯物主义的方法进行了概括,提出了对事物认识中存在的“对立统一”、“否定之否定”、“量变到质变”三大规律。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这三大规律告诉我们:任何事物都存在着相互矛盾、相互否定的几个方面,而这些方面各自间的量变会导致事物整体发生质的变化。比如,我们人类一出生,每个个体就包含了“生、死”这两种相互矛盾、相互否定的因素。起先 “生”是主因,因此我们人类就处在一个成长的过程中。但是随着年岁的增长这个主因会做减速变化,而另一个主因“死”会做增速的变化。达到一定时候,也就是“人到中年”,我们将进入生命最旺盛的时期,同时我们也达到了“生、死”这两个主因的主导地位发生变化的关口。接下来 “死”这个因素将占据主导地位,生命个体也开始走入死亡阶段,由此发生质的变化。这就是 “量变到质变”,一切取决于“度”。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜测试条件的改变对结果影响也遵循这样的规律。任何一个条件的改变必然带来正、反两个方面效果。当正面效果是主导因素时,这个条件增加带来的结果就越好。但随着条件进一步增加反面效果必然占据主导地位,此时该条件继续增加,所带来的结果就会变差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 下面以扫描电镜加速电压这个因素的改变,来讨论其对图像细节分辨力这个结果的最终影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 二、扫描电镜加速电压与分辨力的基本认识 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.1几个相关名词: /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 分辨力、加速电压、电子束发射亮度、 span style=" text-indent: 2em " 电子枪本征亮度、样品的信号扩散 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.1分辨力: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “分辨力”指的是扫描电镜分辨细节的能力。分辨力越强我们获取的样品细节也就越多。许多时候我们喜欢用“分辨率”这个概念来描述,但是分辨率这个概念往往和某一确定的数值有关。扫描电镜分辨率的值到底是多少?其影响因素非常多,我们目前还无法找到合适的标样或公式来进行令人信服的科学验证。因此本人倾向用“分辨力”这个模糊的概念来代替。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.2 加速电压: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电镜的电子枪都设计为三级结构:钨灯丝为阴、栅,阳;场发射是阴、第一阳极、第二阳极。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子束是由阴极、栅极(钨灯丝)或阴极、第一阳极(场发射)形成。该电子束由加载在阴极、阳极或阴极、第二阳极上高压形成的电场加速,给电子束提供能量以形成高能电子束。该电压称为“加速电压”。加速电压越高,形成的电子束能量越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 2.1.3电子束的发射亮度: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子光学中的亮度定义基本延续光学中关于亮度的定义,只是将功率改成了电流强度。其定义为:单位立体角内的束流密度,量纲是A/cm2.sr。该值受加速电压影响,基本与加速电压成正比关系。但加速电压对其的调整必须在一个水平线上进行,这个水平线就是电子枪的本征亮度(或称为约化亮度)。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从电子束发射亮度的定义可以看到,发射亮度越大束流密度也越大、固体角越小。固体角小可以保证形成的信号范围小,高束流密度保证小范围产生大信号量。因此发射亮度大就保证样品在很小范围内产生更多的样品信息,有利于形成样品的高分辨像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.4电子枪的本征亮度: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子枪是电子显微镜的光源。对于显微镜来说光源系统是基础,决定着显微镜品质的高低。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 描述电子枪品质的参数就是其“本征亮度”或称为 “约化亮度”。量纲是A/cm2.sr.KV。这个值扣除了加速电压影响,反映的是电子枪品质高低。本征亮度越大电子枪品质越好,越有利于形成高分辨像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 不同类型电子枪的本征亮度是不同的。电子枪本征亮度是一个常数,一旦电子枪制作完成其本征亮度也就确定了。钨灯丝、六硼化镧、热场、冷场这些不同类型的电子枪,本征亮度依次增大,由其为基础所制造的扫描电镜分辨能力也依次增强。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.5样品信号的扩散: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子束与样品相互作用产生样品的各种信息。其中二次电子、背散射电子是扫描电镜表面形貌像的主要信息源。这些信息在样品中会有一定的扩散范围。扩散范围越大对图像的清晰度影响也越大,严重到一定程度就会影响到图像的细节分辨,从而降低图像的分辨力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 信号的扩散范围与加速电压、样品特性以及所选的信号能量大小有关。加速电压越大、样品密度越低以及所选的信号能量越强,信号的扩散范围也就越大。图像分辨力也就越差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压对样品信号扩散的影响如下图: span style=" text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 286px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/d9345286-9fa2-4321-a8a5-b7778aeeba5a.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).jpg" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).jpg" width=" 500" height=" 286" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 电子束与样品相互作用产生的二次电子信号及溢出范围示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上图所示,电子束轰击到样品后所形成的每一种类样品信息都包含两部分(以二次电子为例):一部分是电子束直接激发并溢出样品表面,称为SE1;另一部分是由样品内部的背散射电子所激发并溢出样品表面,称为SE2。SE1主要集结在电子束周围,因此其扩散范围小,对样品表面细节信息影响也小。SE2由内部背散射电子产生,因此它们离散在电子束周边较宽的范围,且加速电压越大离散范围就越大对图像细节影响也越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.2电子枪本征亮度、电子束发射亮度、加速电压之间的关系 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子枪本征亮度、电子束发射亮度、加速电压之间遵循着以下关系: /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 526px height: 76px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/1472813d-72df-437f-b19c-02bf1315466a.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈.png" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈.png" width=" 526" height=" 76" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于电子枪本征亮度是一个定值,由此公式可见:加速电压和电子束发射亮度成正比,加速电压越高发射亮度也就越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 三、 加速电压对扫描电镜分辨力的影响 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 任何仪器设备在测试过程中只做两件事:产生样品信息,接收及处理样品信息。因此对最终结果的影响,也必然是这两方面的综合效果。各种因素的叠加,起决定性的因素称为“最短板”,也就是影响最大的因素。最短板会随着测试条件的选择、样品的特性以及所需要的样品信息不同而发生改变。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜测试中需进行四大测试条件的选择:加速电压、束流、工作距离以及探头。其中加速电压和束流的选择主要影响的是信号产生,工作距离和探头的选择主要影响的是信号接收。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 自然辩证法的观点:任何一个条件的选择都会对最终结果形成正、反两个方面的影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压的选择也是一样,任何一次加速电压的改变都会带来电子束发射亮度以及信号扩散的变化。以加速电压的提升为例:升高加速电压会带来电子束发射亮度的提升,有利于我们获取样品高分辨像;同时会带来样品信息溢出区域的扩大,不利于我们获取样品高分辨像。加速电压的提升对最终结果影响是有利还是不利,取决于那个因素是“最短板”。信号扩散是最短板,加速电压越高则图像分辨能力越差。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 422px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/18861c0d-0bc8-4dce-b058-1a3670030c7f.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).png" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).png" width=" 500" height=" 422" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 上图为介孔材料在四个不同加速电压下的结果 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从上图可见,加速电压小于2KV时,SE1为信号主体,电子束发射亮度是“最短板”,此时,如上面两张图片所示,加速电压越高分辨力越好。当加速电压超过2KV时,SE2将变成信号主体,信号扩散将转变为“最短板”,我们看到下面两张图片的结果,加速电压越高细节分辨越差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此我们可以看到,任何条件的改变都会带来正、反两方面的结果,而最终结果取决于 “最短板”。 “最短板”也会随着测试条件的改变而发生变化。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压改变对分辨力的影响从电子束发射亮度的角度出发来分析,同样也是充满着自然辩证法的规律。想要获得高质量、高分辨的扫描电镜图像,电子束的发射亮度必须达到一定值,可以将这个值定义为:基本亮度。这个值就如同扫描电镜灯丝饱和点一样,在没有达到 “基本亮度”时,加速电压的改变对高分辨像影响的 “最短板”出现在电子束发射亮度上,此时加速电压越高分辨率越好。而电子束发射亮度超过这个值以后,电子束发射亮度提升对最终结果的影响将大大减少,加速电压提升形成的信号扩散将成为影响最终结果的“最短板”,此时加速电压越高仪器的分辨力将大大的减弱。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 通过2.2中给出的关系式,我们可以清晰的解释为啥钨灯丝必须选择较高的加速电压,而低加速电压测试是场发射电镜的优势所在,也是场发射电镜高分辨测试的基本保证。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 钨灯丝电子枪的本征亮度要大大低于场发射电子枪,因此要想获得高分辨所需的“基本亮度”,就必须提高加速电压来满足需求,提高加速电压带来的结果就是信号扩散的增加。钨灯丝扫描电镜需要加速电压高于10KV才能获得高分辨像所需的“基本亮度”值,而这个值往往会使得样品信号扩散成为影响最终结果的主要因素,这就是钨灯丝电镜分辨率低的主要原因。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜高分辨像对加速电压选择的要求:信号扩散尽可能的小,电子束发射亮度尽可能的大。只有提升电子枪的本征亮度才能满足这个要求,这也是电子枪本征亮度越大分辨力也越强的缘由。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 过高的电子枪本征亮度也会对样品形成热损伤,当热损伤成为对最终结果影响的主体时,分辨力也就无从谈起。He离子镜就是实例。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 四、 结 束 语 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 自然辨证法的精要在于:认识中的唯实践论,方法上的唯矛盾论。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 它以自然科学、人文科学、社会学等学科为基础,总结出了以“对立统一”、“否定之否定”、“量变到质变”三大规律为基础的世界观、认识论以及方法论。和我国传统哲学思想中的“中庸之道”、“过犹不及”等思维模式有着异曲同工之处。对我们认识事物,从事各种实践活动(科学、社会、人文等)都有着现实的指导意义。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 做任何事情、解决任何问题时都要正确认识到其所存在的两面性、矛盾性,避免单调的思维模式,正确把握适度性原则,将会使我们获得最佳的结果。& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp strong 安徽大学现代实验技术中心 /strong /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " strong & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 林中清 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 参考书籍: /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日& nbsp span style=" text-indent: 2em " 华南理工出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《微分析物理及其应用》 丁泽军等& nbsp & nbsp & nbsp 2009年1月 中科大出版社 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《自然辩证法》& nbsp 恩格斯& nbsp 于光远等译 1984年10月 人民出版社& nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 作者简介: /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 85px height: 132px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/6eed12e9-0e76-4aae-86bf-2d07a9410b00.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (3).jpg" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (3).jpg" width=" 85" height=" 132" border=" 0" vspace=" 0" / /strong 林中清,87年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累,渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论,使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案,在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破,其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。& nbsp & nbsp /p
  • 2022年度中国科学十大进展:曹云龙/谢晓亮团队新冠病毒突变逃逸预测研究入选
    第18届“中国科学十大进展”遴选活动由科学技术部高技术研究发展中心(科学技术部基础研究管理中心)牵头组织,《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》等5家编辑部参与推荐科学研究进展,邀请中国科学院院士、中国工程院院士、原国家重点实验室主任、原973计划顾问组和咨询组专家及项目首席科学家、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人等3000余位专家对30项候选科学进展进行网上投票,并邀请高水平专家对得票数排名前10位的科学进展进行审议,最终确定入选的2022年度中国科学十大进展。该项活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,开展基础研究科学普及,促进公众理解、关心和支持基础研究,在全社会营造良好的科学氛围。北京昌平实验室曹云龙/北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)谢晓亮等团队联合的新冠病毒突变逃逸预测研究入选。曹云龙、谢晓亮团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队率先揭示了新冠奥密克戎突变株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征,揭示奥密克戎BA.1中和抗体逃逸机制,及其与病毒刺突蛋白结构特征的联系;发现奥密克戎BA.4/BA.5变异可逃逸人体感染BA.1后所产生的中和抗体,证明了难以通过奥密克戎感染实现群体免疫以阻断新冠传播;基于自主研发的高通量突变扫描技术,成功预测了新冠病毒受体结合域免疫逃逸突变位点,并前瞻性筛选出广谱新冠中和抗体。相关研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导,为全球新冠疫情防控提供了重要参考。曹云龙也凭借该项研究成果入选《自然》2022年度科学影响“十大人物”。人物简介:(图片来源于北京大学官方网站)曹云龙,2014年毕业于浙江大学竺可桢学院物理学专业,2019年获得哈佛大学化学博士学位(师从谢晓亮院士)。在新冠疫情期间,他围绕新冠病毒B细胞免疫应答、特异性抗体的结构与功能等开展了系统性研究,其中新冠中和抗体药物研制、新冠体液免疫应答特征和新冠突变免疫逃逸机制的创新性研究结果为抗击疫情作出了重要贡献。他以第一作者、共同通讯作者在Nature、Cell、Lancet Infectious Diseases、Cell Host & Microbe、Cell Research等期刊上发表多篇相关研究文章。曹云龙曾获评《麻省理工科技评论》中国区“35岁以下科技创新35人”,获得国家优秀青年科学基金资助。(图片来源于北京大学官方网站)谢晓亮,生物物理化学家,北京大学李兆基讲席教授,单分子生物物理化学的奠基人之一、相干拉曼散射显微成像技术和单细胞基因组学的开拓者。谢晓亮团队发明的全基因组扩增技术已使数千个患有单基因遗传病的家庭成功避免了致病基因的后代传递。他是中国改革开放后大陆赴美学者中分别受聘哈佛大学终身教授(1999年)和讲席教授(2009年)的第一人,2018年全职回国工作,任北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)创始主任。他的学术荣誉包括美国生物医学最高奖之一“阿尔伯尼奖”、美国物理化学最高奖“Peter Debye奖”和美国生物物理最高奖“Founder奖”。2022年度中国科学十大进展1、祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构2、FAST精细刻画活跃重复快速射电暴3、全新原理实现海水直接电解制氢4、揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制5、实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件6、新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案7、实现超冷三原子分子的量子相干合成8、温和压力条件下实现乙二醇合成9、发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制10、实验证实超导态“分段费米面”1、祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构祝融号火星车在乌托邦平原进行原位雷达探测,首次揭示了乌托邦平原浅表精细分层结构(图片设计:中科院地质与地球所研究团队;图片绘制:武汉大学邓俊)祝融号火星车沿由北向南行进路径采集的低频雷达数据成像结果及解译详细的火星地下结构和物性信息是研究火星地质及其宜居性演化的关键,是火星探测的重要内容之一。中国科学院地质与地球物理研究所陈凌、张金海团队等对祝融号火星车行进约4个月、探测长达1171米的低频雷达数据进行了深入分析和精细成像,获得了乌托邦平原南部浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息,研究发现该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的沉积层序:第一套层序位于地下约10~30米,其形成可能与距今约16亿年以来短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用有关;第二套层序位于地下约30~80米,可能是距今35~32亿年前大型洪水事件沉积。现今该区域80米之上未发现液态水存在的证据,但不排除存在盐冰的可能性。该研究揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征,提供了火星长期存在水活动的观测证据,为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。2、FAST精细刻画活跃重复快速射电暴“中国天眼”发现重复快速射电暴快速射电暴(FRB)是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象,起源未知,是天文领域重大热点前沿之一。中国科学院国家天文台李菂团队联合北京大学、之江实验室和中国科学院上海天文台团队利用FAST发现了世界首例持续活跃的快速射电暴FRB20190520B,拥有已知最大的环境电子密度,有效推进了FRB多波段研究。通过监测活跃重复暴FRB20201124A,获得了迄今为止最大的FRB偏振样本,探测到FRB局域环境的磁场变化及其频率依赖的偏振振荡现象。针对FRB20190520B、FRB20201124A为代表的活跃重复暴,组织国际合作,特别是美国大型望远镜GBT协同FAST观测,揭示了描述FRB周边环境的单一参数即“RM弥散”,提出了重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制。FAST精细刻画活跃重复快速射电暴,构建统一图景,为最终揭示快速射电暴起源奠定了观测基础。3、全新原理实现海水直接电解制氢原理与技术样机图海水复杂组分引起的副反应和腐蚀性等问题一直是海水直接电解制氢难以破解的重大难题。深圳大学/四川大学谢和平团队通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合,开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术,建立了气液界面相变自迁移自驱动的海水直接电解制氢理论方法,形成了界面压力差海水自发相变传质的力学驱动机制,实现了无额外能耗的电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定海水直接电解制氢。自主研制的386 L/h H2原理样机在真实海水中稳定制氢超过3200小时,法拉第效率近乎100%,电解能耗约5.0 kWh/Nm3 H2,隔绝海水离子的同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢技术突破,为解决该领域长期困扰科技界和产业界的技术难题奠定了基础。4、揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制介导免疫逃逸的新冠病毒受体结合域突变位点的预测新冠病毒奥密克戎突变株及其变体持续涌现,及时地解析新冠突变株如何逃逸疫苗接种所建立的免疫屏障和病毒感染所产生的人体免疫力对于未来疫苗设计与疫情防控至关重要。北京大学、北京昌平实验室曹云龙、谢晓亮团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队率先揭示了新冠奥密克戎突变株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征,揭示奥密克戎BA.1中和抗体逃逸机制,及其与病毒刺突蛋白结构特征的联系;发现奥密克戎BA.4/BA.5变异可逃逸人体感染BA.1后所产生的中和抗体,证明了难以通过奥密克戎感染实现群体免疫以阻断新冠传播;基于自主研发的高通量突变扫描技术,成功预测了新冠病毒受体结合域免疫逃逸突变位点,并前瞻性筛选出广谱新冠中和抗体。相关研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导,为全球新冠疫情防控提供了重要参考。5、实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件创世界纪录效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件钙钛矿叠层太阳能电池具有低成本溶液处理的优势,在薄膜太阳能电池的大规模应用中显示出重要前景。但全钙钛矿叠层电池光电转换效率仍低于单结钙钛矿电池,其中窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷密度高,是制约提升叠层电池效率的关键瓶颈。南京大学谭海仁团队通过设计钝化分子的极性,提升其在窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷位点上的吸附强度,显著增强缺陷钝化,大幅提升全钙钛矿叠层电池的效率。经国际权威检测机构日本电器安全环境研究所(JET)独立测试,叠层电池效率达26.4%,创造了钙钛矿电池新的纪录并首次超越了单结钙钛矿电池,与市场主流的晶硅电池最高效率相当。该团队开发出大面积叠层光伏组件的可量产化制备技术,使用致密半导体保形层来阻隔组件互连区域钙钛矿与金属背电极的接触,显著地提升了组件的光伏性能和稳定性,实现了国际认证效率21.7%的叠层组件(面积20 cm2)。6、新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案新原理开关器件示意图高密度与海量存储是大数据时代信息技术与数字经济发展的关键瓶颈。中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏团队发明了一种基于单质碲和氮化钛电极界面效应的新型开关器件,充分发挥纳米尺度二维限定性结构中碲熔融—结晶速度快、功耗低的独特优势,“开态”碲处于熔融状态是类金属,和氮化钛电极形成欧姆接触,提供强大的电流驱动能力,“关态”半导体单质碲和氮化钛电极形成肖特基势垒,彻底夹断电流。该晶—液态转变的新型开关器件,组分简单,可克服双向阈值开关(OTS)复杂组分导致成分偏析问题;工艺与CMOS兼容且可极度微缩,易实现海量三维集成;开关综合性能优异,驱动电流达到11 MA/cm2,疲劳寿命108次,开关速度~15ns,尤其碲原子不丢失情况下开关寿命可大幅提升。该研究为发展海量存储和近存计算提供了新的技术方案。7、实现超冷三原子分子的量子相干合成从超冷双原子分子和原子混合气中利用射频场合成三原子分子的示意利用高度可控的超冷分子来模拟复杂的难于计算的化学反应,可以对复杂系统进行精确的全方位的研究。自从2003年美国科罗拉多大学Deborah Jin研究组从超冷原子气中合成了钾双原子分子以来,多种超冷双原子分子先后在其他实验室中被制备出来,并被广泛地应用于超冷化学和量子模拟研究中。三原子分子的能级结构理论上难以计算,实验操控也极其困难,因此制备超冷三原子分子一直是实验上的巨大挑战。中国科学技术大学潘建伟、赵博团队与中国科学院化学研究所白春礼团队合作,在钠钾基态分子和钾原子混合气中,在分子-原子Feshbach共振附近利用射频合成技术首次相干地合成了超冷三原子分子。该研究为超冷化学和量子模拟的研究开辟了新的方向。8、温和压力条件下实现乙二醇合成富勒烯改性铜催化煤/合成气常压制乙二醇技术目前乙二醇的全球年需求量达数千万吨级,主要来源于石油化工。为降低乙二醇的对外依存度,以中国科学院福建物质结构研究所为代表的科研机构与企业合作,在2009年发展了从煤或合成气经过酯加氢转化为乙二醇的万吨级非石油路线全套技术。但在该技术路线中,存在安全隐患和乙二醇产品的纯度质量不够稳定等问题。厦门大学谢素原团队与袁友珠团队,联合中国科学院福建物质结构研究所和厦门福纳新材料科技有限公司的研究人员将富勒烯C60作为“电子缓冲剂”用于改性铜—二氧化硅催化剂,研发了以C60电子缓冲来稳定亚铜的富勒烯—铜—二氧化硅催化剂,实现了富勒烯缓冲的铜催化草酸二甲酯在温和压力条件下数千克规模的乙二醇合成,有望降低对石油技术路线的依赖。9、发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制飞秒激光诱导带隙可控结构示意图以及三维图案化的实现当将飞秒激光聚焦到材料内部时,会产生各种高度非线性效应,这种极端条件下光与物质相互作用充满未知和挑战。浙江大学邱建荣团队及其合作者们发现了飞秒激光诱导复杂体系微纳结构形成的新机制。以含氯溴碘离子的氧化物玻璃体系为例,实现了玻璃中具有成分和带隙可控发光可调的钙钛矿纳米晶3D直接光刻,呈现红橙黄绿蓝等不同颜色的发光。形成的纳米晶在紫外线辐照、有机溶液浸泡和250℃高温环境中表现出显著的稳定性。并进一步演示了这种3D微纳结构在超大容量长寿命信息存储、高稳定的最小像素尺寸微米级的Micro-LED列阵,实现了1080p级别动态立体彩色全息显示。该成果揭示了飞秒激光诱导空间选择性介观尺度分相和离子交换的规律,开拓了飞秒激光三维极端制造新技术原理。10、实验证实超导态“分段费米面”超导“分段费米面”费米面决定了固体材料的电学、光学等多种物理性质。对费米面的人工调控,是材料物性调控的最重要途径。超导体因为在费米能级处有能隙,没有费米面。1965年Peter Fulde理论预言,让超导体中库珀对动起来,增加其动量,会导致库珀对破裂,能在超导能隙中产生出一种特殊的“分段费米面”。上海交通大学贾金锋、郑浩团队与麻省理工学院傅亮团队合作,设计制备了拓扑绝缘体/超导体(Bi2Te3/NbSe2)异质结体系,借助超导近邻效应在Bi2Te3中诱导出超导,并用水平磁场在体系中产生较小的库伯对动量,得益于Bi2Te3拓扑表面态的费米速度极高的独特优势,在拓扑表面态中库伯对已经破裂,最终实现并观察到了这种特殊的“分段费米面”,成功验证了58年前的理论预言。该研究开辟了调控物态、构筑新型拓扑超导的新方法。
  • 中国科大研制出勘探拖缆采集工程化样机
    据中国科学技术大学消息,该校已成功研制出海洋石油地震勘探拖缆采集工程化样机。在科技部组织的国家863重点项目“深水高精度地震勘探技术”验收会上,中国科大展示了该工程化样机探查得到的蓬莱19-3油田地震剖面图,获得了验收专家的充分肯定。样机由中国科大核探测与核电子学国家重点实验室宋克柱课题组自主研制完成。   地震勘探采集技术是地质勘探,尤其油气、煤田资源勘探领域的核心技术。科技部围绕该技术组织了数十项863课题,如高精度地震数字采集系统、地震勘探采集系统等。2002年,中国科大就承担了“十五”863子课题“时移地震数据采集与记录系统”,研制出具有自主知识产权的高分辨、高精度、大容量的海洋物探数据采集与记录系统的实验样机。作为该课题的延续,2007年,中国科大又承担了“十一五”863子课题“高精度地震拖缆采集系统工程化样机研制”。其任务是研制出具有自主知识产权的海上油藏地震监测系统,实现目标油田在开发过程中储层剩余油分布的动态监测,从而为优化油田开发方案和海洋油藏勘探提供准确数据。   经过多年努力,中国科大研制出了海洋石油地震勘探拖缆采集工程化样机,实现了具有我国自主知识产权的深水高分辨勘探的关键技术。该工程化样机于 2009年11月在渤海成功进行了三维海试,随后于2009年12月装配在中海油田服务股份有限公司的“滨海521”物探船上进行海上物探作业。   2011年蓬莱19-3油田漏油事故发生后,该工程化样机随“滨海521”物探船进行地质勘探,采集到了蓬莱19-3油田高精度、高分辨的地震资料,为准确定位漏油位置和分析事故原因提供了地质剖面关键数据,为挽回环境和经济的巨额损失做出了重要贡献。
  • 沈阳科晶海上平台项目顺利通过答辩
    沈阳科晶海上平台项目顺利通过答辩2018年10月18日沈阳科晶总经理带领公司研发团队前往中国地质科学院参加海上平台项目答辩并顺利通过考核。 参加此次答辩的有国家海洋局第二研究所、中国科学院海洋研究所、中国地质科学院地质研究所及沈阳科晶自动化设备有限公司的相关技术研究人员与专家。 我公司研发的海上平台项目与以往的以海底为固定基础的平台有所不同,我们所研发的平台主要应用于在海上运动的船只、潜艇等交通工具上。海上交通工具在运动时由于浪涌作用会发生一定的晃动,科学家在进行海上科研时会使用到许多先进的分析测试仪器,这些精密仪器的传动机构、锁紧机构和框架的重心也会随着船只姿态的变化而发生复杂的变化,变化过程中就会使仪器的精密部件产生微小的位移,反馈到仪器工作中心就会产生较大的偏差,对分析结果造成很大的干扰,得不到所要的检验结果,这也是长期困扰各位海上科考人员的难题,因此急需一款平台设备使这些科研仪器在工作过程中不随船只的晃动而晃动。 我公司历时半年时间,首先提出个人理念,然后构思设备基本框架,再逐渐增添设备细节,最后付诸实践,设计出设备的雏形,再对设备进行实践检验,现已取得喜人的成果。在答辩过程中,我公司的产品研发人员一一回答了各位高校及科研机构的专家、科学家们提出的问题,并阐述了个人的基本观点,得到了包括中国地质科学院、清华大学、中国航空航天大学等的各位科学家、专家们的一致好评,大家对科晶的成果感到惊叹,同时决定对科晶海上平台研究项目进行资助,希望科晶的研发团队继续努力,让此海上平台设备更完善,更能适应海上的恶劣科研环境,早日登上海上科考的船只。不久以后,沈阳科晶的海上平台设备及其它各种科研设备将会出现在各个海上科考调查船上。 科晶的设备,凝聚着科学技术的结晶,凝聚着每位科晶人的心血,我们一直致力于为中国的广大科研事业而服务,希望我们会随着我国的科研事业一起不断前行,走在科研事业的前端,我们相信我国的科研事业一定会蒸蒸日上,这也是我们科晶人的共同梦想!
  • 68岁老人研制出新型色谱仪器 年内出样机
    上海老人退休在家,日子一般都可以过得很滋润,和老邻居打打牌、下下棋,或是尽享天伦之乐。然而68岁的冯国利,似乎对这些都不感兴趣。他把大部分的退休时间,都投入了一个在国内逐渐边缘化甚至快要消失的行业&mdash &mdash 国产科学仪器的制造。2006年起,他和其他两位老工程师一起,拿出退休金和亲戚朋友资助的几十万元,开始研制一种新型的色谱分析仪器,现在已完成实验样机的试制,还申报了两项发明专利,年内将推出正式样机。   &ldquo 万一失败,我就当用多年的积蓄去旅游了。比起旅游,这项工作的意义总归更大些。&rdquo 冯国利说。   &ldquo 科研后勤兵&rdquo ,曾最引以为豪   冯国利说的&ldquo 这项工作&rdquo ,是指科学器材的供应服务。科学技术是第一生产力,科学器材就是最重要的生产资料之一。做好&ldquo 科研后勤兵&rdquo ,是他最引以为豪的事。   1989年,他来到刚成立的上海科学器材商场,负责采购各种稀缺的科学实验器材。那时没有网络、手机,国际、国内交流远不如现在这么便捷,加之国内对进出口管制较严,从事前沿科学技术研究的科学家,经常急缺各种新型实验器材。科学器材商场应运而生,这也是当时国家科委探索科学器材供应市场化的试点。1993年,中科院冶金所承担了一项&ldquo 863计划&rdquo 任务,急需进口砷烷、磷烷等高纯度有机化学试剂。由于这些试剂具有高压、剧毒、易燃易爆等特性,一般的进出口公司都不愿冒险进口。冯国利和同事们知道后,主动接下单子,积极联络国外生产厂商。半年后,装满&ldquo 危险气体&rdquo 的货船缓缓驶入黄浦江,商场专门派车到码头&ldquo 迎接&rdquo ,并小心翼翼一路&ldquo 护送&rdquo 到中科院。同年,这项科研任务顺利结题。   那时候,科学器材商场向几大主要科研机构定点发放的&ldquo 特供卡&rdquo ,成为科研工作者眼中的抢手货。每当有重要学术会议举办,科学器材商场在会场外设摊接受咨询,总是门庭若市&hellip &hellip 1994年,国家科委在北京举办科学器材供应服务经验交流会,冯国利代表上海发言。那份用老式中文打字机敲出来的发言稿,他珍藏至今。   50万欧元&ldquo 图纸费&rdquo 钱,决心自己做   几年后,科学器材商场与上海科学器材公司合并,冯国利继续热心为科研人员解决各种器材问题。不过,时代渐渐和以前&ldquo 不一样&rdquo 了。   随着中外科技交流的深入和频繁,进口实验器材变得越来越简单,&ldquo 科研后勤兵&rdquo 似乎已无存在必要。带着淡淡失落,冯国利2003年从科学器材公司退休。之后他专门对上海科学仪器市场进行了调查,发现这里几乎已成为外国科学仪器公司的天下,有100多家外资公司先后在全市设立经营和生产机构,有的还准备把研发中心搬到上海。而以前经常联系业务的国内器材厂商,几乎被挤到边缘,只能在中低档仪器方面进行低水平重复和低价格恶性竞争。   虽然做了20多年进口器材采购,冯国利始终觉得不妙,科学器材市场,不应全是进口货的天下。曾经有一位法国专家向他介绍过一种新型色谱分析仪器,和传统产品相比,检测效率更高。凭着多年科学器材工作的经验,他判断该仪器特别适用于中药成分的分析和质量控制。国家药监部门的试用效果证实了冯国利的判断。   但这一次,他没有直接进口仪器,而是提出了中法合作加工的设想。一来为降低成本,二来以此提升国内科学仪器行业的制造能力。没想到,谈判还没开始,外商就提出要先收50万欧元的&ldquo 图纸费&rdquo 。&ldquo 难道我们自己就做不出吗?&rdquo 冯国利越想越不服气,2006年,他拉上两位&ldquo 30后&rdquo 、&ldquo 40后&rdquo 工程师,准备自己研究一套国产化技术路径。   白手起家做仪器,没有资金、没有工厂。冯国利退休工资一个月才一千多元,手头不宽裕。好在家人和朋友都支持,大家一起凑了几十万元,合作者之一周海舫的儿子免费提供试验场地。考虑到项目的风险性,他坚决不要另外两位老工程师出钱凑份子。&ldquo 这么大风险,他们比我更承受不起,还是全让我来担。&rdquo 冯国利说。   这些年来,北京东路和虬江路,是冯国利去得最多的地方。在那里,他总能淘到既便宜又有用的东西。分析试纸需要专门薄膜,他从北京路买下一大卷原材料,拿回家剪开用熨斗一张张熨平 仪器减震需要弹簧,他买回大大小小一堆弹簧,逐一比试&hellip &hellip 凭着三位工程师多年积累的技术知识和实践经验,项目艰难而缓慢地推进着。   孤掌难鸣,盼科学家用&ldquo 中国制造&rdquo   2010年,在市科技创业中心&ldquo 创业苗圃&rdquo 的资助下,冯国利的团队获得一笔资助并成立了公司,样机试制得以开展。松江一家工厂的老板,看到一群六七十岁的老人如此执着,感动之下以成本价为他们加工样机。然而,一种孤掌难鸣的无奈情绪始终在他心头挥之不去。   许多样机零部件需要拿到高校、院所的实验室或是工厂委托加工,然而对方一听说加工难度较大,便纷纷摇头,再听到只加工一、两个,就更不乐意了。费尽心力画图纸,又不批量生产,成本高利润小,何苦做赔本买卖?有时候好不容易找到加工单位,产品拿回来一看,全都不合格。更让他伤心的是,拜访过不少实验室,对方一开口就是,&ldquo 我们这里200多台色谱仪,都是进口的!&rdquo 冯国利觉得&ldquo 道不同,不相与谋&rdquo ,立即退了出来。他不明白,为什么用进口器材就值得骄傲,国产科学器材,难道真的到了可有可无的地步?   冯国利说,历数诺奖历史上诸多获奖项目,都和某个特定的、新型实验仪器息息相关。在科学器材上完全依赖现有、进口的产品,也会对研究成果的原创性和突破性带来影响。从这个角度而言,国内科学器材行业,尤其是仪器制造业的萎缩,是一个值得警惕的信号。   还没退休的时候,冯国利曾经考察过美国一家著名的现代化科学器材制造销售公司。那里的产品销售目录比字典还厚,物流配送体系非常先进,供应链遍布全球,工作人员的专业素养也很高。他很想有朝一日,国内也能有这样的公司,把中国设计制造的仪器设备,第一时间送到科学家手上。   不过他也很清楚,对于这支从桑榆之年开始创业的团队来说,很可能等不到这一天的到来。目前他能做的,就是赶紧把正式样机做出来,交给科学家试用。让越来越多的人关注国产科学器材行业,至少,不要让它真的慢慢&ldquo 消失&rdquo 。
  • 材料变温电阻特性测试仪
    成果名称 材料变温电阻特性测试仪(EL RT-800) 单位名称 北京科大分析检验中心有限公司 联系人 王立锦 联系邮箱 13260325821@163.com 成果成熟度 □研发阶段 □原理样机 □通过小试 &radic 通过中试 &radic 可以量产 合作方式 □技术转让 &radic 技术入股 &radic 合作开发 □其他 成果简介: 本仪器专门为材料电阻特性变温测试而设计,采用专用高精度电阻和温度测量仪以及四端测量法减小接触电阻对测量的影响从而提高测量精度,样品采用氮气保护可连续测量-100℃~500 ℃条件下样品电阻随温度的变化。采用流行的USB接口将高精度的数据采集器与计算机相连,数据采集迅速准确;用户界面直观友好,能极大方便用户的使用。 主要技术参数: 一、信号源模式:大电流模式;小电流模式;脉冲电流模式。 二、电阻测量范围: 1&mu &Omega ~3M&Omega 。 三、电阻测量精度: ± 0.1%FS。 四、变温范围:液氮温度~900 ℃。 五、温度测量精度:热电阻0.1%± 0.1℃;热电偶0.5%± 0.5℃。 六、供电电源:220 VAC。 七、额定功率:500W。 八、数据采集软件在Windows XP、Windows 7操作系统均兼容。 应用前景: 本仪器可用于金属、合金及半导体材料的电阻变温测量。适合于高校科研院所科研测试及开设专业实验。 知识产权及项目获奖情况: 本仪器拥有完全自主知识产权和核心技术,曾在全国高校自制实验仪器设备评选活动中获得优秀奖。
  • 《细胞》突破!傅静远团队开发出肠道微生物指纹算法 能根据粪便微生物组成定位受试者
    北京时间2021年4月9日晚23时,荷兰格罗宁根大学医学中心傅静远(Jingyuan Fu)教授团队在Cell发表研究文章——“The long-term genetic stability and individual specificity of the human gut microbiome”。该团队陈连民(Lianmin Chen)、王道明(Daoming Wang)博士等通过Lifelines随访队列,探索了个体四年间肠道微生物组成的稳定性,发现部分肠道微生物的遗传构成具有个体特异性,并利用这一特征针对性地开发了高精度肠道微生物指纹算法,实现通过测定粪便样本中微生物的遗传构成便可辩别样本归属于哪位受试者,精确程度高达85-95%。该肠道微生物指纹算法可能在混淆样品重排、法医鉴定、个性化医疗等领域具有重要的应用价值。我们的肠道中定殖着与身体细胞数量相当的微生物,包括细菌、真菌等。不同个体肠道微生物组成存在着差异,且在诸如荷兰Lifelines、芬兰FINRISK、英国UKbiobank、比利时FGFP、美国HMP等大型人群队列研究中发现个体肠道微生物组成的差异与健康和疾病相关,包括心血管病、糖尿病、炎症性肠病、癌症等。然而个体间肠道微生物菌群组成及遗传结构可随着时间而变化,了解菌群个体特异性、稳定性或变异性将有助于了解菌群与人体自身健康状态的因果关系,为开发基于改善肠道微生物从而促进人体健康的个性化医疗手段提供直接依据。除此以外,该研究还鉴别出许多不稳定肠道微生物,且这些微生物在含量、遗传组成上的变化与宿主自身健康状况的变化相关(图1A)。例如:细菌丰度(图1B)、细菌代谢通路丰度(图1C)、细菌遗传组成的变异(图1D)、细菌遗传组成的缺失(图1E)等变化与宿主血压、糖尿病指标、免疫细胞及抑郁症等变化相关。图1 肠道微生物变化与宿主表型变化相关。为回答肠道微生物是如何影响宿主表型,研究人员认为肠道微生物可能通过其代谢功能产生众多代谢物,从而被肠道上皮吸收进入血液大循环,最终得以影响机体代谢健康。为此,研究人员利用非靶向代谢组技术在血浆样品中测定了一千多种代谢物的含量,发现近15%的代谢物可能由肠道微生物产生。进一步地,将肠道微生物变化与血浆代谢物相关联,发现一些个体肠道中细菌菌株的改变与血浆代谢物变化相关。例如,个体肠道中益生菌Faecalibacterium prausnitzii菌株的变化与其血浆中多种心血管病相关的代谢物浓度变化相关(图2)。图2 Faecalibacterium prausnitzii菌株改变与血浆心血管病相关代谢物浓度变化相关。除菌株层面变化外,肠道微生物的含量,特定遗传组成等变化也与血浆代谢物广泛相关,特别是与尿毒素及硫胺素等与心血管病及慢性肾病相关的代谢物(图3)。值得注意的是,22.6%的菌群-代谢物关联是在Blautia wexlerae的遗传组成变异中发现,而这些变异区域具有编码膜结构、氨基酸酶、尿酶和蛋白结合等功能。图3 多种微生物特征变化与血浆代谢物相关。研究人员进一步通过双向中介分析揭示了肠道微生物通过其代谢物影响宿主血压、血糖及血脂等心血管病指标(图4)。极大程度上丰富了我们对于肠道微生物代谢物在人类健康和疾病中的分子作用机制的认识。研究发现微生物通过介导硫胺素和乙酰基-N-甲酰基-5-甲氧基犬尿氨酸(AFMK)以影响人体血压。其中,硫胺素对人体心血管疾病的影响已经在临床随机对照试验中验证。AFMK是褪黑素的一种降解产物,可以通过抑制前列腺素合成来降低血压。中介分析发现多种肠道细菌可以参与到这些通路中。例如微生物硫酸盐还原生物通路可以通过提高血浆硫胺素的水平来降低血压(图4C);微生物脂多糖的合成也可以通过影响血浆AFMK来调节血压(图4D)。此外,研究者也发现了血液代谢物也介导了肠道菌群对人体血脂和血糖的影响。例如酪醇4-硫酸盐,一种尿毒症毒素,介导了球菌Ruminococcus的SV对人体低密度脂蛋白的影响(图4E)。图4 多种微生物特征变化与血浆代谢物相关。除此以外,该研究还系统性地测定了肠道微生物所携带的抗生素抗性及毒性物质合成基因含量,发现随着时间的推移肠道微生物所携带的抗生素抗性及基因含量有显著的富集,且该富集可能与肉蛋奶等摄入量有关。陈连民博士表示,研究肠道微生物的稳定性及其与宿主健康状态的关系极大地丰富了我们对于肠道微生物在人体健康与疾病中的作用的认识,一定程度揭开了肠道微生物在人体健康和疾病中的神秘面纱,为开发通过靶向肠道微生物进而改善人体健康状态的个性化精准医疗提供了重要资料参考。相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.024
  • 康师傅水祸调查:纯净水加点盐便成矿物质水
    核心提示:多一点,生活更健康!是康师傅名满天下的广告词,但康师傅矿物质水究竟多了一点什么?是氯离子、硫酸根离子,还是污染物?多的这一点真的能使消费者更健康吗?面对消费者铺天盖地的追问,康师傅厂方始终采取了避而不答的态度。   记者通过对众多受害消费者和康师傅矿物质水水源地的实地调查、矿物质水生产流程的揭示及业内专家的采访,发现不仅康师傅矿物质水本身存在很多问题,而且康师傅用来为自己辩护的四个国家标准亦存在移花接木、以未生效法规掩盖事实真相之嫌。   “多一点,生活更健康!”,但最近记者获悉的却是消费者对康师傅的投诉“多了一点”。透过康师傅产品质量屡受质疑和厂方一概不予回应的表面,记者看到了问题的诸多必然。   10月8日,新疆一消费者喝了一口“康师傅矿物质水”,被灼伤了嘴巴的事件经《新疆法制报》报道后,迅速被各大媒体及网络转载,成了康师傅“水源门”事件后的一个“质量门”,康师傅产品质量亦成了公众关注的目标。   而就在此时,湖北省荆州市一消费者饮用康师傅矿物质水后,当即被灼伤口腔,当场呕吐、哆嗦且伴有吐血。荆州市疾病预防控制中心的检验报告显示,被送检的康师傅矿物质水有效氯含量达 1.89g/ L,超过 GB19298-2003《瓶 (桶)装饮用水卫生标准》要求的 0.005mg/L近3800倍。   “质量门”突然成了套上康师傅脖子的一根绳索,如果挣扎,只会套得更紧。康师傅显然明白个中道理,至今仍然选择了沉默。   喝水喝得吐血   “想不到,喝一口水就被灼伤、吐血、被送进了医院,还被说成敲诈,举报到公安局。” 9月23日,荆州的消费者向建华告诉《中国财富》记者。   据向建华介绍, 2008年8月15日中午 ,在参加了朋友何先生儿子的状元宴后,与何先生的几位朋友在荆楚人家酒店的三楼包间打牌。期间,朋友吴韶山到酒店吧台买了 5瓶冰冻的“康师傅饮用矿物质水”。当时瓶子上布满了水雾,向建华拿起一瓶就喝了一大口,顿时感觉口腔里火燎燎的,烧得厉害,哇的一声吐了出来,然后就不停地呕吐、哆嗦,还伴有吐血。   何先生说,他看到向建华把水吐出来之后,就吐了一大口血,脸色发青,像中毒了一样,于是立刻找来酒店负责人,向建华随即被酒店送往荆州市中心医院,转入消化内科住院治疗。   据向建华回忆,他“中毒”之后,几个朋友立刻向荆州市卫生监督部门报了案了,他喝过的那瓶水经卫生监督人员现场初步鉴定 ,含有大量白色沉淀物 ,伴有刺鼻气味。当酒店要求何先生等人结账时,双方发生了争执。争执中,与引起向建华“中毒”的一连串的问题被提了出来。何先生质问:你们卖的康师傅矿物质水是真的还是假的?如果产品是真的,那喝水为什么会被水灼伤?这水中到底含有什么?而且扬言酒店不给出说法就不结账。   于是,酒店方找来了康师傅矿物质水的代表,在确认该瓶康师傅矿物质水是武汉顶津食品公司襄樊分公司生产的产品后,康师傅顶津食品有限公司的代表表示,愿意支付全部住院费用,但其他损失赔付不超过 1000元。   向建华没有接受康师傅代表的意见,坚持要对他饮用过的那瓶标有“康师傅矿物质水”标签的水送检后再做结论。最后经厂方、酒店、投诉者三方确定水样且签字后,从那瓶他用过的水中提取了 250毫升样品送荆州市疾病预防控制中心进行检测。同时,康师傅厂方亦拿走了 200毫升样品回厂检验。   8月28日,荆州市疾病预防控制中心返回的检测结果显示,被送检的“康师傅矿物质水”有效氯含量达 1.89g/L,超过 GB 19298-2003《瓶 (桶)装饮用水卫生标准》要求的 0.05mg/L近3800倍。   而就在此时,向建华从医生处得知,自己的病情是“胃黏膜充血水肿,呈花样性改变”。医生的解释是 ,胃黏膜上皮遇到各种致病因子,如药物、毒素等的侵袭就会发生胃黏膜充血水肿。如果液体中的氯液、强碱、酒精等含量过高就会变成腐蚀性液体,如被吸入,会引起嘴部、咽喉等处烧伤,局部会很快发生水肿,严重者还会引起发烧,甚至水肿遍及咽喉而阻塞气道,导致窒息死亡。   看着荆州市疾病预防控制中心的检测报告,向建华明白了他的“胃黏膜充血水肿”正是氯的刺激所引起的。于是,向建华就给康师傅的代表打电话,问厂方的检测结论如何?是不是与荆州市疾病预防控制中心的报告一致,但没有得到答复。截至记者发稿时的 10月17日,康师傅厂方仍没有向他出示检测结果。   但他得到的一个“好消息”是,康师傅厂方代表愿意将赔偿的价格翻一倍,提高到2000元钱。向建华没有接受,提出了 2万元的价码,包括误工费、营养费、精神损失费等。“重要的一点是,不这样就不能够引起康师傅的重视 ,不赔偿上万 ,他们以后还会这样对待消费者的。”向建华说。   但向建华没有等来 2万元的赔偿,却接到了荆州区刑警队李姓警官“你涉嫌敲诈,要了解情况”的电话。李姓警官告诉他:“只是涉嫌敲诈,现在还是了解阶段,并没有立案”。   9月22日,《中国财富》记者前往荆州市卫生局,见到了负责处理此次水“中毒”事件的刘姓科长。他告诉记者,这份检测报告是具有法律效力的。到现在为止,法律规定的 15天内,康师傅厂方并没有对此报告提出疑义,因而就视为同意检测结果。但康师傅矿物质水的厂房不在荆州的属地,故而他们无权处理此事,消费者只能依靠这个报告提起法律诉讼。   荆楚人家大酒店则表示,确定了水是康师傅厂方生产的产品而不是假货后,向建华的事情就与酒店没有关系了。实际上,酒店亦是受害者,现在酒店已经不敢再卖康师傅矿物质水了。   记者联系了负责此次事件的武汉顶津食品公司品质服务专员辛伟鹏。辛伟鹏强调他现在正在外地出差,什么事情电话里可以聊聊。   记者问,贵公司的水样检测是否与荆州市疾病预防控制中心检验报告一致?水中的氯为什么会超标如此严重?是哪个生产环节上的纰漏?如果是厂家生产线上出了问题,又有多少瓶水存在此类现象?   而辛伟鹏的答复是,现在媒体还是再对康师傅矿物质水水源问题进行炒作,而荆州市疾病预防控制中心检验报告的样品已经被开封了,不能确定该瓶水是武汉顶津食品公司襄樊分公司生产的。   当记者追问当初为什么承认水是厂方生产的,而且在送检样品采样记录上签字确认时?辛伟鹏没有回答,挂断了电话。   实际上,新疆消费者与湖北向建华的遭遇并不是孤立的巧合,此类事件以前就时有发生。比如, 2006年6月15日的《法制晚报》报道,北京黄先生向苹果园地铁站附近的流动商贩处购买了一瓶冰镇的“康师傅矿泉水”,“打开后刚喝一口嘴里就热辣辣的,虽然只咽了一小口,但胃里有些恶心”。   最后这瓶“喝一口嘴里就热辣辣的”康师傅矿物质水被确认为天津顶津食品有限公司北京分公司的产品,确定瓶内液体是工业酒精。但北京分公司的工作人员回应说:“瓶盖已经打开,我们不排除有人故意敲诈。   接连“撞门”   “多一点,生活更健康!”是康师傅矿物质水名满天下的广告词。但《中国财富》接到对康师傅矿物质水质量投诉的信息,也在不断地“多一点”。就在记者调查荆州矿物质水“中毒”事件时,襄樊市谷城县的康师傅矿物质水经销商王然,也在不断状告武汉顶津食品公司襄樊分公司生产的康师傅矿物质水。碰巧的是,荆州矿物质水“中毒”事件中,涉案矿物质水塑料瓶上标注的生产厂家也正好是武汉顶津食品公司襄樊分公司。   9月25日,记者前往襄樊市谷城县见到了王然。王然是襄樊市谷城县的个体户 ,做康师傅的批发。 2008年8月22日,王然在武汉顶津食品有限公司襄樊分公司拿了 1500多件康师傅矿物质水 ,可是这批水每件都有几瓶没有生产日期。 9月17日,谷城县新浪网吧的消费者在喝了康师傅矿物质水后,不断地拉肚子,然后向王然索赔。   于是,王然向武汉顶津食品有限公司襄樊生产公司要求赔偿,武汉顶津食品有限公司襄樊生产公司只答应“一瓶换一瓶”。但顾客不同意厂方提出的赔偿条件,天天有顾客来要求赔偿。“武汉顶津食品有限公司襄樊生产公司把我的声誉搞坏了,还让我赔了钱。”王然有些愤然。   王然开始通过互联网不断发布“武汉顶津食品有限公司襄樊生产公司生产的矿泉水没有生产日期”的帖子。此帖引起了很多网友的关注,更得到了康师傅方面的回复:“你在敲诈、诽谤,我们要到当地的公安机关告发你。”   据王然说,听到这种答复后,“自己也有些害怕”,就到一位在县城某局做局长的亲属家里求教。亲属告诉他,厂家不给处理,你就不算诽谤,也不违法。   于是,王然继续发帖子。最后,襄樊生产公司派人来给消费者赔偿了 800元。对王然,则用三瓶换一瓶的方式,换走了那些没有生产日期的水,但没有解释为什么会出现这种情况。   据王然说,他遇到的质量问题不是第一次了。就在今年 5月中旬,他卖出的康师傅绿茶,被消费者从瓶中喝出了霉块,结果花钱请消费者吃饭才了事。   投诉者并非王然一个,康师傅矿物质水的质量问题亦是五花八门。   10月11日,苏州市吴中区的赖先生投诉“康师傅矿物质水可能是用回收的瓶子罐装的”。赖先生称,他 9月买的两瓶杭州生产的康师傅矿物质水有问题,在未开封的一个瓶子里有很大的污点,不知道是什么东西,而另一个瓶子上有很多的杂质,就像是回收的瓶子没有刷干净一样。   但康师傅代表没有解释为什么会出现这种情况,只愿意一瓶换一瓶:“有问题的拿回来,我们给你换好的不就行了吗?”   赖先生没有同意:“我想知道瓶子里那么大的污点是什么,另一个瓶子上为什么杂质这么多,是不是用回收的旧瓶子灌装的,没刷干净就出厂了。”同样,赖先生没有得到康师傅代表的答复。   10月10日,赖先生给记者发来手机短信称,康师傅的业务员提出用 6箱水换取赖先生那两瓶有问题的水样,被他拒绝了。   然后,记者又通过百度搜索“康师傅索赔”字样,结果发现大量的投诉信息,其中不乏“冰红茶内惊现苍蝇,消费者向‘康师傅’索赔”、“冰红茶喝出电池导致中毒,‘康师傅’被索赔 10万”等惊人的新闻,然而却没有搜到有关康师傅解释为什么会出现这种情况的任何信息。   记者还发现,揭露康师傅存在问题的不仅仅来自民间。 2007年10月12日,卫生部发布的《卫生部办公厅关于查处不合格冷冻饮品和非碳酸饮料的通知》(卫办监督发 [2007]179号)中,顶新国际集团重庆顶津食品有限公司生产的康师傅茉莉清茶、茉莉花茶茶饮品因菌落总数超标、大肠菌群超标、食品添加剂超标等问题,位列不合格产品黑名单的榜首!   康师傅“水源门”成了揭发康师傅各种报料的开始,感觉到被“优质水源”欺骗的消费者开始更加理性地关注康师傅产品的质量了。不少消费者认为,“优质水源”原来是自来水,既然是自来水,人们买瓶装水干什么?饮用瓶装水,等于大量消费了多余的塑料瓶子。换言之,瓶装水从一定意义上说,是一种商家刻意制造的商业阴谋。这一阴谋,包含着愚弄顾客,操纵市场。   知名企业的无名生产厂   虽然面对出事消费者的一再追问,康师傅始终采取了不作答复的鸵鸟策略。但是按照涉案矿物质水瓶装上提供的厂家地址,《中国财富》记者找到了涉案矿物质水的生产地——湖北的历史名城襄樊。记者对康师傅矿物质水襄樊生产厂家取水环境的考察,或许能为康师傅为什么总是被指“不干净”提供部分答案。   襄樊被人们誉为汉江上的一颗明珠,长江最大的支流汉江从陕西省宁强县发源,穿过崇山峻岭,流入湖北,从丹江口以下流经襄樊境内 195公里,变成了一条能承载 300吨级船只的黄金水道,养育着这座“南船北马”、“七省通衢”的历史名城。   美丽的汉江从襄樊古城众多三国遗迹的历史烟云中穿过,但这个守着黄金水道的一方乐土,却是一个缺水且水污染较为严重的城市。   襄樊所属的谷城、保康、老河口和樊城区等地共有十几家黄姜加工水解物及提取皂素的企业,这些企业大部分建在汉江襄樊段和汉江主要支流南河上游,加工过程中会产生大量的木质纤维废渣(含水溶性皂甙、黄姜色素、姜黄油、单宁等废物)及高浓度、高色度的有机酸性废液和洗涤水等污染物,直接或间接排入汉江,给当地水环境和汉江水质造成严重污染。   汉江襄樊段共有五条支流,支流是襄樊段的主要血液。但这些支流水质污染都较严重,唐白河、滚河水质亦被列入劣五类,沿岸村庄多为疾病高发区。国内为媒体广为报道的“癌症村”——翟湾村,就地处唐白河的岸边。   这就襄樊真实的水资源环境——守着一江春水,却没有多少可饮之水。   但靠水掘金,专门生产矿物质饮用水、冰茶等系列水产品的武汉顶津食品有限公司,却在 2007年悄然落户襄樊,成立了武汉顶津食品有限公司襄樊分公司(以下简称襄樊分公司)。   据了解,襄樊分公司是在 2006年12月15日与襄城区营盘工业园区签订投资协议,独资生产康师傅饮用水、康师傅冰红茶的。 2007年1月18日,公司开始投入批量生产,年生能力为 500万箱 6000万瓶,可创产值 6000多万元人民币。   但与康师傅响亮的名头形成鲜明对照的是,襄樊分公司在襄樊颇为低调,很多当地人都不知道充斥街头店面、各种酒店中的康师傅矿物质水就产在自己的家门口。记者乘坐的出租车在营盘村辗转了四个来回也没有找到襄樊分公司,很多当地人也说没听说过这里有襄樊分公司。最后几经周折,记者才在一条胡同里找到襄樊分公司。   当地人不知道襄樊分公司的确很正常,因为就算记者到了分公司所在胡同的入口,亦只看到胡同深处有一排厂房,看不到企业的任何标识,就连走街串巷的出租车司机也颇感惊讶:“原来在这儿,这里是南渠,专门排放污水的,以后不能喝这里生产的水了。”   襄樊分公司收发室的女职员向记者确认了公司的真实性,告诉记者公司的经理等领导在二楼。当记者走进厂区刚要进入厂房的门口时被一领导模样的人拦住了。核实了记者的身份后,领导模样的人说自己就是襄樊分公司的李经理,但又申明,襄樊分公司只负责生产,接待媒体、质量投诉等都由武汉总公司品质部负责。   李姓经理当时就给武汉总公司品质部专员辛伟鹏通了电话,让辛伟鹏与记者交涉。电话里,辛伟鹏声称,不经过武汉总公司一把手同意,任何人都不能进入厂房,而关于荆州的水“中毒”事件正在处理中。   市场优先的建厂方针   记者终于没有真正进入襄樊分公司的生产区。   记者走出厂区的过程中问李姓经理:“这里不是南渠,专门排放污水的地方吗?”   李姓经理说:“我们用的是市政供水,和城市排放的污水没关系。而襄樊的汉江水是南水北调的水源,所以,消费者不用担心。”   事实果真如此吗?   一位不愿透露姓名的襄樊市政协常委告诉《中国财富》记者,南水北调是指在襄樊100多公里外的丹江水库调水,而非丹江水库下游汉江襄樊段的水。作为南水北调的水源地,丹江的水质很好,但襄樊的水污染就很严重。   目前襄樊水污染问题很突出,汉江干流虽然达到规定的水质类别,但支流中的蛮河、滚河、唐白河水质仍为劣五类,属重度污染 小清河出口断面为五类,为中度污染。群众反映,襄阳夫人城附近、米公、鱼梁洲大桥排污口排出的生活污水,未经处理,直接排入汉江,臭气熏天,污染严重。护城河、大李沟、南渠等地方的污染,到 2008年底才有可能基本消除劣五类水体,初步恢复生态。   既然水源污染如此严重,襄樊分公司为什么会选择落户这里?这位市政协常委说,襄樊是鄂、豫、渝、陕毗邻地区唯一的大城市和湖北省仅次于武汉的第二大城市。“一条汉江、两座机场、三条铁路、四通八达公路”是襄樊水、陆、空立体交通的写照,尤其是高速公路呈“十”字形与周边城市相联,可与 1000公里左右的大城市朝发夕至,是鄂西北及鄂豫陕渝毗邻地区的物流中心,居全国最佳商业城市第54位。   此外,襄樊的人力资源丰富,科研院所、大专院校、金融机构、涉外服务、医疗单位等比较完善,在鄂西北及毗邻地区堪称一流。所以,任何企业选择在这里设立分支机构,从商业角度出发是完全可以的。   该政协常委无不担忧地说,作为企业在这里发展无可厚非,但作为襄樊的百姓,是不欢迎以水为主要商业资源的企业来这里落户的。原因很简单,大量廉价的汉江水变成企业产品销售各地,变相成为让更多人喝本属于襄樊人的城市供水,这对缺水的襄樊来说,是雪上加霜!   襄樊不远处的丹江口市,坐落着另一个中国水行业的巨头——农夫山泉丹江口有限公司。农夫山泉丹江口基地 2004年 5月正式投产,生产“农夫山泉”、“农夫果园”、“农夫汽茶”、“农夫尖叫”和“维生素水”五大系列共 19个品项的饮品,年产量达 5亿瓶,产值达 3亿余元。   或许正是有了这样的市场诱惑,康师傅矿物质水才落户毗邻农夫山泉的襄樊,不为襄樊水而来,而是为了争夺华中这片市场。   纵观康师傅控股集团,其布局全国的水厂,只有长白山一家有天然矿泉水的水资源,其他都建在城市里,对水源要求很简单——有自来水就行,因此,靠近都市的它可以节约大量的物流费用,将成本降到最低的水平。   “而另一个专家称,其实,康师傅在全国共有 52家水生产点,其中一部分亦是不为人知的代工生产点。比如媒体报道的成都、上海小作坊加工的水却在标签上写重庆、杭州生产的事情就是例子。这样是很节约成本,但其产品质量亦难以保证不出纰漏。”   中国矿业联合会矿泉水专业委员会副秘书长廖雷说,国家只对天然矿泉水的水源地有严格的要求,但对天然水、矿物质水尚无国家标准。矿物质水只需在纯净水的基础上添加矿化液或人工矿粉即成,但提炼纯净水很浪费水资源,生产工艺高的公司的提炼比例是 2:1,但一般企业的提炼比例都在 3:1左右。从理论上讲,别说是自来水或者污水,就是尿液也能提炼出纯净水来。   “往纯净水中加一点食盐,纯净水就变成矿物质水了。”廖雷笑着说。
  • 初三学生发明便携式鸡蛋类型分辨仪
    好鸡蛋、坏鸡蛋怎么识别?土鸡蛋、洋鸡蛋、乌鸡蛋怎么分辨?大多数人的方法是看一看、摇一摇、闻一闻。   景炎学校初三学生谭德元,发明了一个便携式鸡蛋类型分辨仪,不用打破鸡蛋,就可分辨鸡蛋的好坏以及类别。该发明在2012年第七届国际发明展览会暨国际教学新仪器和新设备展览会上荣获银奖。   陪妈妈买蛋萌生发明念头   一次谭德元陪妈妈买鸡蛋,“看着新鲜、漂亮的鸡蛋,回家打开一看,发现有好几个是坏的。”妈妈心疼的表情,使得谭德元萌生了一个念头:发明一个可快速分辨“好蛋、坏蛋”的仪器。   “在买鸡蛋时,有经验的人会拿起鸡蛋,放在灯光明亮的地方照照,粗略地分辨鸡蛋好坏。”在科技老师彭向斌的指导下,他也想通过光照出鸡蛋的“原形”。   谭德元决定,通过用强光透射,了解不同鸡蛋内部结构的细微差别,进而判断鸡蛋好坏。这种便携式鸡蛋类型分辨仪有6个组成部分,包括外壳、鸡蛋放置筒、强光发射器、光电转换仪、数据显示器和鸡蛋检测对照表。   谭德元介绍,用强光透射鸡蛋,再利用光敏元件对透过鸡蛋的光进行分析,将光信号转换为电信号,最后由显示器显示出来,不同种类的鸡蛋显示的数据不一样。   为统计数据,他跑了多个市场买鸡蛋   经过数月的画图、设计,谭德元制作出了分辨仪器的基本模型。可等着他的,还有大量实验和数据统计。   期间,他和老师彭向斌选购多个市场的鸡蛋,将鸡蛋放入仪器一个又一个地试,记录不同类型鸡蛋的透光度。   反复试验后,谭德元用海绵塞住鸡蛋放置筒的漏光位置,挡住鸡蛋外面直射的光,改善了装置的不稳定性,统计并制定了一个“鸡蛋检测对照表”。   他介绍,根据显示屏上的数据,对照鸡蛋检测对照表,就可快速分辨出鸡蛋的好坏和类别。   分辨仪器,全都是“旧物改造”   强光发射器是一个充电式头灯改装而成,光电转换仪是自制的电路。显示器也是废旧万用表……打开仪器盖子,内部构造一目了然,除了这些电子部件,谭德元还用到了木片、纸片、海绵。   “这个仪器发明,是纯手工打造,虽然有点简陋,但在我心中,它堪比劳斯莱斯。”谭德元很是自信,他说,因为这些零部件都是旧物改造利用,仪器稳定性还不够。“如果能通过机械加工制作,稳定性会改善很多”。
  • 拒绝“入坑”,该如何选择合适的采样机?
    煤炭的采制输存化自动化、智能化、无人化建设是智慧电厂/智慧矿山建设的重要组成部分。业主可根据需要,选择一次性采制输存化全线建设或单环节分步实施。无论按哪种方式建设,采样机作为其中的第一个环节,选择合适的方案非常关键。目前,市场上部分采样机生产厂商提供的产品价格低廉,对购买方而言,具有一定的吸引力。但实际上,这些厂家或许从未实施过煤炭采制输存化整体项目的建设,实操经验为零。他们所生产的采样机仅支持单机版运行,不支持未来全自动化扩展(无法与后端的制输存环节进行有效对接)。如此这般,会给业主带来鸡肋般的烦恼:改造升级不支持,推倒重建太可惜。采样机由此成为采制输存化整体项目中的薄弱环节,存在人为干预的风险。为避免后续不必要的“折腾”,业主前期就应尽可能地去选择合适的采样机厂家及产品,未雨绸缪,防患于未然。不论如何选择,为适应智慧电厂/矿山的建设要求,一味的追求价格最低并非良策,而应从未来产品的可扩展性、投运率、厂家的长期稳定性综合考量,归纳总结如下:01采样机是否支持采制对接?采样机的集样器一般有普通分矿留样机、底开门分矿留样机和智能分矿封装机三种。单机版的采样机一般配置普通分矿留样机,用不锈钢的样桶人工换桶、搬运,其占地空间小;底开门分矿留样机适用于采制短距离对接,如自动制样室在采样机附近,则样品可通过底开门分矿留样机、提升机、密封式皮带输送机,自动对接到自动制样系统;智能分矿封装机适用于采制长距离对接,当自动制样室比较远时,样品通过密封式的密码桶封装、样桶上带芯片码,可通过小车自动转运到制样间。由于普通分矿留样机占地空间最小,一些厂家或为追求成本最低,或缺乏采制对接的建设经验,缩分皮带下方及采样机的制样间没有考虑未来升级为智能分矿封装机、底开门分矿留样机的空间及接口,无法与后端的自动制样系统对接,限制了采制一体化建设的可能。因此,业主需从长远发展的角度综合考虑,在早期招投标阶段,对各采样机厂家的方案提出要求:采样机建设方案需满足未来采制对接升级的要求。02采样机厂家是否具备接口设计能力?有的采样机厂家研发人员配置不齐全,甚至没有专职专业的软件、控制系统开发工程师。在采样机未来纳入到智慧工厂建设的过程中,不具备软件升级、改造、接口开发设计的能力,即使业主方愿意付改造费用,厂家也难以满足要求。因此,早期业主方应对采样机厂家的研发实力进行重点考察,甄别其是否有稳定的、人员配备充分的研发体系。03汽车采样机是否可无人值守、全自动、全断面采样?在现如今公转铁的大趋势下,汽车采样机相对越来越少,但对于没有水运、没有铁路线的电厂、化工厂、煤矿等企业,汽车采样机仍是其必备之选。汽车采样的全断面、全自动采样功能尤为重要。因为全断面采样一般采用螺旋采样头,其样品代表性最好;全自动采样要求采样机必须是随机选点,有效减少人为干预。此外,采样机应具备或未来可通过升级具备无人值守功能,能与汽车自动进出厂系统、编码与批次管理系统等有效对接,从而实现采样现场的全流程监管,进一步减少人为干预。04采样机厂家是否具备产品全生命周期服务的能力?采样机是一套系统,并非安装调试完成之后就能一劳永逸,亦非只用一天两天或者一次两次,其有效使用寿命在10年以上,这要求采样机厂家有足够的生命力。一是其生产的采样机,本身品质过硬,经得起时间的检验,在产品生命周期内可持续、有效运行;二是厂家在有效使用期内,可提供全面的运维、质保服务,避免因厂家破产倒闭,无法持续提供售后服务的现象发生。05采样机应具备全通采制样的能力。进入采样机的煤样,普遍存在颗粒度大、水分含量高、容易粘堵等问题,如何实现全通运行,顺利采制样,这是首当其冲要解决的技术难点。三德科技的采样机,采用了多项专利技术来确保采制样环节的通畅性。以最容易粘堵的破碎环节为例:若煤质较好,则配置带伞旋® 技术、自适应给料技术、格槽式筛板技术的破碎机;若煤质水分含量高、容易粘堵,则配置无筛板双环锤卧式破碎机,全方位确保系统运行通畅、样品代表性好。目前,行业内能实施采样机建设的厂家有很多,其输出的方案也是琳琅满目,但能完全满足上述要点的厂家,屈指可数。业主在选择采样机合作方的时候,需充分考虑以上因素,避免“入坑”。三德科技方案中心 杨勇来源:湖南三德科技股份有限公司编辑:湖南三德科技股份有限公司
  • 我国科研人员实现“原电池法超高纯氧化镁”技术突破
    p style=" text-indent: 2em " 12月2日,“原电池法超高纯氧化镁/电力联产项目技术成果发布会”在河北省唐山市海港经济开发区举行。由北京理工大学(唐山)转化研究中心自主研发的“原电池法超高纯氧化镁”技术实现突破。 /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 高纯度氧化镁是精细化工产品和高温耐火材料,大量用于航空航天电子等各个高端领域。目前,国内外获取氧化镁生产工艺主要为矿石煅烧法和海水/卤水提纯法,矿石煅烧法氧化镁纯度最高仅有98.5%,已无法完全满足我国冶金等高端制造产业需求 而日、美、欧洲海水合成法则长期处于垄断地位。 /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 12月1日,中国科学院唐山高新技术研究与转化中心组织相关专家,在唐山市对由唐山海港经济开发区北京理工大学机械与车辆学院转化研究中心完成的“原电池法超高纯氧化镁/电力联产的技术研究”项目举行了成果评价会。 /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 与会专家形成评价意见为:该项目基于电化学原理,开发了以纯镁材料为阳极、自主开发的纳米级碳/非贵金属基催化剂为复合阴极、中性溶液为电解液的化学原电池。通过外接储电介质、用电装置或并入电网,既实现了清洁电能的输出,又得到超高纯氢氧化镁产物。该氢氧化镁煅烧后可制得纯度高达99.95%的超高纯氧化镁。项目在电化学反应池构造、阴极高效催化加快电化学反应速率、电力和产物的高效联产等方面有鲜明的自主创新性。 /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 项目实现了超高纯氧化镁的高效和清洁生产,为超高纯氧化镁的获得提供了新技术途径,对氧化镁基和含氧化镁的合成原料以及高温材料的进一步高性能化和功能化有重要的现实意义。 /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 项目的工艺路线和生产方式已得到充分的实验室验证和一定规模的实际生产验证,产品质量稳定,技术先进、成熟,可以规模化生产。该成果具有良好的社会、经济和环保效益,应用前景广阔,对不同行业的联合互惠和融合发展有示范带动作用。 /p p br/ /p
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