增强三维

近期，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组研究员杨良保等人成功证实了滴于疏水界面的银溶胶在蒸发过程中能产生更多的三维热点，具有超高的表面增强拉曼散射效应。该研究成果对推动表面增强拉曼散射技术在实际检测中应用具有重要的意义。相关成果发表在英国皇家化学会Nanoscale 杂志上(Nanoscale,2015,7,6619-6626)。　　近年来，SERS技术由于可以进行无损、高灵敏的指纹识别检测被广泛应用于各大基础研究领域。然而传统意义上SERS 基底的热点是以零维点状、一维线状或二维面状的空间分布构型存在的，这与SERS装置中的激光共焦量三维空间不匹配，如何解决这一矛盾以提高SERS检测的灵敏性仍然是一个很大的挑战。　　针对以上问题，刘洪林等研究人员发现一滴纳米粒子溶胶随着溶剂的蒸发会形成一种独特的银纳米粒子三维结构。在这种三维结构中，粒子间距均一，且粒子间的作用以及平面上的静电吸附均会减弱，有助于产生大量的三维热点，增强SERS效应。研究人员还发现疏水界面上产生的三维热点比亲水界面拥有更高的灵敏性和更好的稳定性，并通过原位同步辐射小角X射线衍射(SR-SAXS)对这一不同检测结果的内在机理进行探索解释，有助于进一步推动表面增强拉曼散射技术成为一种实用的分析技术手段。　　该研究工作得到了国家重大科学仪器设备开发专项任务、国家重大科学研究计划纳米专项和国家自然科学基金等项目的支持。　　文章链接界面三维热点形成原理图

英格兰中部诺丁汉特伦特大学的专家们近日表示，他们正在研究世界上第一台分散增强三维X射线安全扫描仪，这种设备能够提供视频图像，对之前不可视的物体可进行详细扫描。该技术将有助于机场安全方面更快、更有效识别可疑包裹。 　　目前，机场采用的阴影技术不能对物体的前面、背面和中间进行检查。而计算机化轴向层面X射线摄影法(CAT)扫描仪能够形成物体的三维模型，但其体积过大、速度慢，而且维护费用昂贵。 　　该新型高科技扫描仪使用分散的X射线信号和高分辨率的三维X射线图像来对物体进行深度扫描，而且还能部分地围绕着物体旋转，从而看到它的周围及背后。扫描仪生成的彩色图像可以表示射线穿过物体的材料类型，进一步增加了探测及确定可能存在威胁物体的几率。 　　该大学科学技术学院的研究人员已经与英格兰南部贝德福德的格连菲尔德大学合作研发这个扫描仪项目，并联合申请了专利。研究小组还与英国内政部科技发展办公室和美国国土安全部就这一项目进行密切合作，因此又获得近100万英镑的研究经费。 　　诺丁汉特伦特大学应用图像科学教授保罗埃文斯说，这是一个能比目前使用的元素色彩集合技术更准确地识别某种物质的系统。每年，英国机场的机器操作人员要检查数百万的包裹，而这个信号增强后的扫描仪将极大地加快安检速度，几秒钟就可以扫描一件行李。它还能有助于降低错误警报的数量。 　　格连菲尔德大学材料科学与工程中心主任基斯罗格斯教授说：“目前此技术尚处于开发的早期阶段，希望以后不仅能在安全扫描中起作用，也能在医学影像中派上用场。”

负泊松比结构材料是一种在受压时表现为横向收缩，在受拉时表现为横向膨胀的有序多孔介质。独特的变形特性赋予了负泊松比结构材料诸多优异的力学性能，如高剪切强度、高抗压痕/抗冲击性能、高抗断裂性及能量吸收等。自从Lakes等人首次报道负泊松比聚氨酯泡沫以来，众多研究者都致力于开发新型负泊松比结构材料并寻找其潜在应用。内凹蜂窝结构是一种典型的二维负泊松比结构材料，通过内凹机制使材料呈现负泊松比效应。然而，由于高孔隙率，其刚度远低于组成材料的刚度。通过加入加强杆、制备负泊松比复合材料、设计变梯度结构、引入层次结构等方法可以显著提高结构材料的刚度。然而，上述方法大多数适用于二维的内凹蜂窝结构，这就意味着其负泊松比效应只能在平面内方向出现。相比之下，三维内凹结构材料的工程应用潜力更大，但其刚度和负泊松比之间仍然存在此消彼长的问题且二者都与其胞元结构有着密切的关系。为满足日益增长的实际工程需求，需要设计一种既能保证负泊松比效应又能提升整体刚度的增强型负泊松比结构材料，并寻找胞元结构与泊松比和刚度的关联机制，最终实现通过结构参数对泊松比和刚度同时进行调控的目标。近日，中国工程物理研究院唐昶宇研究员团队和西南交通大学许阳光副教授团队共同设计了一种新型的三维内凹负泊松比结构材料并对其结构参数与等效弹性模量（与刚度相关）和泊松比的关联机理开展了系统的研究。通过在典型的三维内凹结构（图1a）上添加箭头结构来实现增强目的（图1b和图1c），利用微尺度3D打印机（nanoArch P150，摩方精密）制备了增强型结构样品（图1d）。结合实验和有限元模拟发现，三维增强型内凹结构的等效弹性模量和负泊松比可以通过不同的结构参数（即厚度比h、斜杆长度比a、竖杆长度比b和重入单元的角度q）进行调整。例如，通过优化结构参数，增强型内凹结构的等效弹性模量比典型内凹结构提高12.32倍，而二者的泊松比均为-0.28。 图1.(a)典型三维内凹结构(RS)单元；(b)带有加强杆的三维内凹结构(RRS)单元；(c)对应的几何构型以及(d)实验样品照片（从左至右为RRS1-5）此外，研究团队还探究了相对密度与等效弹性模量比、泊松比的关系,如图2所示。等效弹性模量比1，表明增强型内凹结构在相同相对密度下有更高的刚度。此外，在相同的相对密度下，增强型内凹结构可以实现保持几乎不变的泊松比但显著提高材料的刚度，如图2(b)所示。添加的箭头结构与内凹结构之间形成了一种双箭头结构，形成的双箭头结构进一步促使了新结构在受压时产生收缩。因此该增强型内凹结构能在几乎不变的泊松比下有更高的刚度。图3中的位移云图也表明增强型内凹结构具有负泊松比效应。图2.增强型内凹结构和典型内凹结构相对密度与等效弹性模量比、泊松比的关系 图3.在沿z方向的单轴准静态压缩试验下，试样RRS2在x方向上的位移云图总的来讲，该工作通过独特的结构设计，实现了在几乎不牺牲负泊松比效应的前提下显著提高材料的刚度，为进一步拓宽负泊松比结构材料的应用范围提供了一种有效的解决方案，也对这类结构超材料性能导向的结构逆向设计进行了有益探索。上述研究成果以题为“A 3D Re-entrant Structural Metamaterial with Negative Poisson’s Ratio Reinforced by Adding Arrow Structures”发表在《Smart Materials and Structures》期刊上。论文第一作者为中国工程物理研究院和西南交通大学联合培养的硕士研究生王杰，通讯作者为中国工程物理研究院的唐昶宇研究员和西南交通大学的许阳光副教授，中国工程物理研究院总体工程研究所的硕士研究生吴宗泽和浙江大学的肖锐研究员在研究工作的开展和论文撰写过程中提供了重要帮助。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员孟国文课题组和美国西弗吉尼亚大学教授吴年强研究小组合作，在贵金属纳米结构组装及其表面增强拉曼散射(SERS)应用研究方面取得新进展，相关结果以封面论文发表在《纳米研究》(Nano Res. 2015, 8, 957-966)上。　　由于电磁增强作用，位于贵金属纳米结构表面的分子拉曼信号会得到数量级的增强，从而产生表面增强拉曼散射效应。表面增强拉曼散射技术具有分子“指纹”识别能力，在化学和生物分析等领域拥有广泛的应用前景。贵金属纳米结构表面具有大幅度增强局域电磁场的位置(一般位于10nm的间隙处)称为表面增强拉曼散射“热点”，是表面增强拉曼散射信号的主要来源。因此，在三维空间内增加“热点”的密集度将有效提高表面增强拉曼散射灵敏度。目前，构筑三维SERS基底的主要方式是将球形贵金属颗粒组装到非金属纳米结构阵列上。相关理论和实验研究表明，与球形贵金属纳米颗粒相比，带有棱角或尖端的贵金属纳米结构能够产生更强的局域电磁场，因而其组装体在间隙处更易产生“热点”。如果将这些纳米结构组装成三维SERS基底，有望得到高灵敏度SERS基底。　　该研究团队以ZnO纳米锥阵列作为牺牲模板，使用含有贵金属离子和特定表面活性剂的电解液，采用电沉积方法构筑多种贵金属纳米结构单元组装的纳米管阵列，例如由银纳米片、金纳米棒、铂纳米刺和钯纳米锥等结构单元组装的纳米管阵列。这些纳米结构单元具有显著的棱角和/或尖端 由其组装的纳米管阵列具有大量间隙，在三维空间内产生高密度的“热点”。因此所构筑的纳米管阵列具有很高的表面增强拉曼散射灵敏度。例如，银纳米片组装的纳米管阵列能够灵敏地检测浓度低至10fM的罗丹明6G (R6G)。这种银纳米片组装的三维SERS基底对高毒性有机污染物多氯联苯也表现出高表面增强拉曼散射灵敏度，并能够检测两种多氯联苯的混合物，表明该三维SERS基底在检测环境中高毒性有机污染物方面具有应用前景。　　相关工作得到科技部“973”计划、“中国科学院、国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划”和国家自然科学基金等项目的支持。图1. 论文的相关图片被选作期刊封面　　图2. (a)银纳米片组装的纳米管阵列的扫描电镜(SEM)照片 (b)折断的纳米管的SEM照片 (c)不同浓度R6G的SERS光谱 (d) 20μ M多氯联苯-77 (PCB-77)和10μ M多氯联苯-1 (PCB-1)的混合物溶液(曲线I) 以及30μ M的 PCB-1溶液(曲线II)的SERS光谱。

高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物(VOCs)检测中具有重要的现实意义。迄今为止，已有多种分析技术用于气体检测，但多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射(SERS)作为有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有优势。 　　近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员张志强与博士研究生孙姣姣，开发出一种具有超高灵敏性的三维玫瑰花枝状SERS基底(BigAuNP/Au/ZnO/P)。本研究中，科研人员以化学生长与微纳加工相结合的方式，在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上制备了纳米氧化锌(ZnO)-金(Au)三维异质结构，其增强原理在于相邻纳米棒表面的金纳米颗粒(AuNPs)、同一纳米棒表面的相邻AuNPs、金层与AuNPs的结合点三处“热点”区域共同提高了电磁增强效应，Au和ZnO之间的电荷转移产生高密度电荷，形成内部电场，激发了ZnO纳米棒的化学增强效应。 　　该SERS基底对对巯基苯甲酸(p-MBA)分子的检测限为10-13 M，其增强因子高达2.27×107，并具有良好的均一性和可重复性(RSD 4%)。此外，PVDF膜具有多孔特性，可采用过滤式检测程序提高目标分析物与SERS“热点”的碰撞效率，有利于气体分子的高效富集。 　　科研人员以腐胺和尸胺两种挥发性有机气体为例，验证了该三维柔性SERS基底在气体传感中的检测性能。通过在SERS基底上修饰p-MBA传感单分子层，利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测(腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M)，比同类研究报道的检出限高出2-3个数量级，证明了该SERS传感器在实际气体传感中的应用潜力。 　　鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。 　　相关研究成果以Ultrasensitive SERS analysis of liquid and gaseous putrescine and cadaverine by a 3D-rosettelike nanostructure-decorated flexible porous substrate为题，发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家自然科学基金、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等的支持。

安徽理工大学力学与光电物理学院青年教师蓝雷雷与东南大学物理学院邱腾课题组合作，制备出两种类型的二维碳化钒（V4C3和V2C）MXenes材料，并证明这种材料可以作为性能优异的表面增强拉曼散射（SERS）平台，其中V4C3作为SERS活性材料首次报道。相关研究成果发表于《美国化学会-应用材料与界面》。柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS增强效果示意图 安徽理工大学供图表面增强拉曼散射作为一种具有高灵敏度、分子指纹识别和快速无损测量的表面光谱分析技术，将检测灵敏度提升了百万倍以上，已广泛应用于生命科学、物理、化学、材料学、地质学、考古和艺术品鉴定等领域。“比如将SERS技术应用于患者呼出物、血清液、脱氧核糖核酸的检测，为早期患者的疾病诊断提供一种有力分析手段；应用于海洋微塑料、大气有毒有害气体、水体有机污染物和土壤重金属的微量检测，实现对环境中有害物质的监测；还可实现对危害公共安全的爆炸物质和疑似吸毒人员体液毛发中含毒品物质的快检。” 蓝雷雷向《中国科学报》介绍。近年来，一些MXenes材料表现出相当强的SERS活性，为SERS活性材料发展开辟了新前景。但其瓶颈在于灵敏度不足，无法满足实际应用需求。因此，将MXene材料的灵敏度推向更高水平仍然具有挑战性。此次研究中，蓝雷雷等提出了一种新的增强策略，通过结合二维裁剪和分子富集来设计高灵敏度的柔性MXene基SERS衬底，成功制备出两种类型的二维碳化钒MXenes材料。“我们研究发现，与块状MXene材料相比，二维裁剪赋予碳化钒MXenes费米能级附近更为丰富的态密度，促进了光致诱导电荷转移，增加了多达2个数量级的检测灵敏度。”蓝雷雷说。进一步，研究人员采用了一种分子富集方法，实现了2分钟内超快速分子富集、超高分子截留率和更低的检测限，从而获得了超灵敏的SERS检测。蓝雷雷说，“这项研究有助于设计和开发出高性能的新型MXene基SERS基底，可用于食品安全、疾病诊断、反恐搜爆、毒品稽查、环境监测和病毒检测等领域。”审稿人认为：作者将二维裁剪策略与分子富集效应相结合，这是一项有趣的研究工作，新型碳化钒基底的SERS增强效果显著，其中V4C3作为SERS基底在这之前未曾报道过。通过简单抽滤的分析物富集概念为实现超灵敏的SERS检测提供了一种有效的策略。相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.2c10800

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的宋一之团队与尹焕才团队在高灵敏增强拉曼气体传感方面取得进展。研究团队开发了一种具有超高灵敏性的柔性多孔三维玫瑰花枝状纳米增强基底，可实现气相与液相中有机小分子的高灵敏检测。研究成果发表在Analytical Chemistry上。高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物（VOCs）检测中具有重要现实意义。迄今为止，已有多种分析技术被用于气体检测，但大多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射（SERS）作为一种有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振耦合和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有突出的优势。对此，该研究通过化学生长与微纳加工相结合的方式在柔性多孔滤膜上制备了纳米氧化锌金属三维异质结构（图1），并利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺分子，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测（腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M），比同类研究报道的检出限高出2~3个数量级（图2）；另外，还实现了在液相中的超高灵敏度定量检测（腐胺检测限：3.2×10-16 M，尸胺检测限：1.6×10-13 M），比同类研究报道的检出限高出6~9个数量级，充分证明了该SERS传感器在液相与气相有机小分子检测的巨大潜力。鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，充分发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。研究工作得到国家自然科学基金委、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等项目的经费支持。 　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.1c05013图1 基于三维玫瑰花枝状SERS传感基底构筑方法及有机气体分子检测策略图2.液相中（a-f）与气相中（g-l）不同浓度腐胺与尸胺的SERS光谱

出口产品明明已经通过国外第三方检测机构的检测认证，有的却被拒绝入境，有的虽流入市场仍在检测中被发现问题，不少企业为此喊冤。记者日前从宁波检验检疫局获悉，去年1月份至今年上半年的一年半时间里，国外官方通报了已获国外第三方检测机构检测认证却有质量问题的51起案例。 　　“含冤”被通报案例占比达三成 　　宁波一家企业出口欧盟的一批小夜灯，当时已通过德国一家全球知名检测机构检测，但在出口至欧盟时被检出质量问题，而被官方通报。在过去一年半的时间里，宁波检验检疫局共接到国家质检总局转发的涉及该市出口产品被国外官方通报案例163起，经核实其中有51起案例通过了国外第三方检测机构的检测认证却被国外官方通报有质量问题，占通报总数的31.3%。 　　据宁波检验检疫局分析，被通报存在质量问题的产品主要是机电类产品，也有部分为与食品接触材料产品、轻工玩具等，涉及的国外第三方检测机构主要包括SGS公司、TUV公司、ITS公司、BOSEC公司、ANPI公司等国外知名检测认证机构。其中，机电类产品通报案例共37起，通报问题主要集中在电击危险等方面，涉及的产品有小家电、电动工具、灯具、插头、转换器、烟雾警报器等。与食品接触类产品通报案例共6起，包括各类餐厨具，主要问题集中在产品初级芳香胺迁移量超标、金属元素迁移量超标、总迁移量超标和甲醛超标等方面。轻工玩具用品通报案例共9起，涉及产品有婴幼儿奶嘴、儿童玩具、打火机、手电筒、水彩笔等，主要问题是邻苯二甲酸盐含量超标、甲醛含量超标、苯含量超标以及抗高温、抗跌落及视力伤害、外包装塑料袋厚度不符合标准要求或存在窒息危险等。 　　什么原因导致企业“含冤” 　　明明是国外认可的较权威第三方检测机构，为何经其检测合格的商品仍存在质量问题?据宁波检验检疫局分析，主要有三大原因。 　　一是检测机构未按标准要求进行产品检测。如烟雾报警器案例，该类产品频遭通报的主要原因是产品灵敏度不够，不能及时报警。烟雾警报器多为分段报警，即要求在不同浓度的一氧化碳下及时报警。而企业委托的国外个别检验机构即在特定浓度的一氧化碳环境下进行测试。虽说通过认证检测，但不能进行分段报警，不能完全满足进口国标准要求，导致产品连续被通报。 　　二是检验机构未能对实际成品进行检测。如水彩笔存在苯含量超标案例，产生原因是个别国外检验机构只要求企业将产品中的油墨原料送样进行检测，而未对产品成品进行检测。 　　三是国外官方对第三方检验机构的检测并非完全认可。通过调查发现，企业获得产品国外第三方检测机构检测认证证书后，均将报告提供给外商客户，而国外官方机构对国外第三方检测机构检测认证的产品质量也加强了检测，也不排除在强化检测中发现问题。 　　企业可酌情要求赔偿损失 　　对此，宁波检验检疫局提醒企业，在加强产品质量管理和对第三方检测机构慎重选择的同时，增强自我维权意识，对经过第三方检测机构检测认证合格出口产品被国外官方通报造成损失的，可酌情要求第三方检验鉴定机构赔偿损失。此外，检验检疫部门表示，针对国外官方通报的此类产品，将积极启动现有的中外合作机制，及时向国外官方机构通报此类问题，敦促国外官方机构认真对待第三方检测机构存在的问题。

a) SERS-CIP检测策略示意图；b)含SERS标记物的SERS-CIP玻璃毛细管照片，识别区域用红色圆圈表示；c)在SERS-CIP上实现手性氨基酸识别检测原理 课题组供图近日，中国科学院烟台海岸带研究所研究员陈令新团队在手性印迹表面增强拉曼散射（SERS）检测技术领域取得重要进展，研究成果“基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射检测策略用于绝对对映体区分”发表在最新一期的《自然—通讯》。手性是自然界中普遍存在的现象。手性分子是与其镜像不能重合的分子，对映异构体间很多理化性质相同，但生理活性往往有很大的差别，因而，对单个对映体的选择性识别与检测在生命科学、环境监测和食品安全等领域至关重要。然而，单个对映体的识别存在很多挑战。首先，理想的手性区分策略需要外消旋体中的绝对对映体识别方法和高灵敏度的传感器件，并且保证对多种手性分子广泛适用，如何抑制对映体在手性区分传感器上的非特异性结合是关键。其次，对映体间具有相同的分子大小和官能团，仅结构呈现镜像对称，因此，不能根据一般传感器上的主-客体相互作用结果一概而论。此外，大多数手性识别策略高度依赖手性分子的细微结构特征，无法适用于复杂多样的手性化合物。海岸带是关乎人类社会发展的地球关键带。人类活动通过多种途径影响海岸带生态，使其被开发利用的同时，也造成了生态脆弱、灾害较多等问题，发展海洋生态固碳、保护生态环境是海岸带可持续发展的关键之一。氨基酸是海洋有机碳和有机氮的重要组成部分，氨基酸的手性转化是海洋微生物固碳的重要过程，了解手性氨基酸的结构和功能对于海洋固碳机制研究非常重要。然而，海岸带区域环境中的手性氨基酸含量很低、赋存介质复杂，因此亟需发展能够进行分离富集、降低和消除基质干扰的高灵敏手性分子检测技术。基于上述挑战，陈令新团队创新性发展了基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射（SERS-CIP）检测策略，成功实现了对海水中精氨酸、组氨酸、天冬氨酸等8种氨基酸手性对映体的高选择性和高灵敏分析检测。手性分子印迹聚合物（CIP）具有在形状、大小和官能团三方面与目标氨基酸分子互补的空腔，能够高特异性结合目标手性分子，在手性氨基酸识别方面表现出了独特的优势。由于聚合物框架和手性分子的官能团之间的相互作用，不可避免的非特异性结合参与手性识别问题一直是挑战。研究发现，可以通过发展先进的CIP识别机制并通过抑制非特异性结合提高CIP对映体识别特异性。在利用SERS对CIP非特异性结合来源进行详细研究后，团队开发了一种检测识别机制来探索CIP的空间状态，并借此区分特异性结合和非特异性结合的氨基酸对映体分子。通过对映选择性测试、外消旋混合物分析以及在复杂实际样品中的手性识别表明，这种机制能够满足理想的手性识别策略的要求，并具有良好的实用性。该研究成果得到了国家自然科学基金和中科院国际博士后项目等项目的支持。文章的第一作者为助理研究员Maryam Arabi，文章通讯作者为研究员王运庆和陈令新。

7月8日，上海三思纵横自主研发的增强烟道专用试验机通过专家鉴定，正式交付用户使用。 　　烟道专用试验机用于工程质量检测方面对大截面的预制玻璃钢增强烟道进行抗压强度检测，在技术上达到了高要求、高标准。 　　接到用户订单后，公司研发部技术人员发扬创新精神，加班加点集中研讨，分部设计，只用5天时间就拿出了设计图纸，短短25天，两台国内首批增强烟道专用试验机就完成试制，正式交付用户。经过近两个月的使用，用户对其先进的技术性能和操控性能非常满意，认为达到了国内先进技术水平。 　　上海三思纵横的技术团队以徐卫栋董事长“把2010年做成上海三思纵横的产品创新年”的要求为目标，发挥上海三思纵横的技术优势，不断研制新产品，随着高强度、大尺寸螺栓强度专用万能试验机、多点加载试验机、大尺寸软绳拉力试验机……等一个个专用试验机的研制成功，上海三思纵横擅长制造国内没有的专用试验机的特长和优势正在得到发挥。越来越多的用户选择上海三思纵横为他们打造贴心的量身定做的试验方案和设备。

研究人员将实现更快速的FIB-SEM样品制备、获得更精准的3D断层扫描图像和更完整的数据报告德国耶拿，2019年12月2日现在，材料和生命科学领域的研究人员在研究3D样品时，可以更快速便捷地获取样品更深层次研究区域的信息。借助蔡司Crossbeam 350/550和Atlas 5的新功能，用户在对增材制造、电子工程、电池研究、生物材料和树脂生物标本上的生物组织进行多尺度、多模态研究时，将能够体验到更快的速度和更好的数据质量。获得深埋结构的信息并快速制造加工如今，研究人员在利用X射线显微镜数据来确定双束电镜取样位置，进行多尺度、关联研究时，可以进一步提高工作流程的效率。蔡司Crossbeam 350/550上新引入的特有技术LaserFIB，除了可以在大范围内进行快速、无镓引入的结构制造技术外，还能够了解深埋结构的信息。用户可以在专用腔室中进行激光加工，以避免污染电镜。添加到样品交换室中的新一代飞秒激光器可在短时间内进行大规模的材料刻蚀，而且几乎可以避免激光产生的热效应。与使用等离子体源的等效工作流程相比，在移除大量材料时，这一新工具的加工速度提升了50倍。LaserFIB可用于制造悬臂梁、纳米力学测试柱以及蔡司Xradia Ultra X射线显微镜样品等结构。此外，还可用于大截面的EBSD（电子背散射衍射）研究或在整个TEM栅网上确保无镓的引入。蔡司Crossbeam 350Laser —飞秒激光器安装在样品交换室上，可避免在激光加工过程中对腔室造成污染。改善关联工作流程、断层扫描数据质量和交互式数据环境蔡司推出了用于成像、3D断层扫描的蔡司Atlas 5以及用于分析和报告的扩展工具包。当使用X射线显微镜数据指导LaserFIB或FIB-SEM工作流程时，可以轻松找到感兴趣的区域，从而提高了关联工作流程的效率。用户可以更快更精准地定位所感兴趣的区域。定位完成后，便可进入薄而快的断层扫描环节。这种方法利用蔡司“True-Z”特有技术进行断层采集、切片厚度测量、改善可视化和数据处理。“True-Z”依次测量每个切片的厚度，并将其应用于三维重构。这样提高了最终重构的精度，在研究3D结构时，使得3D和4D建模更加准确，而且提高了分割精度。现在，利用强化的Atlas 5工具箱，用户可以更加高效地分析、呈现和共享结果。他们能轻松浏览多模态数据集的相关数据，同时还可以看到多达四个成像或分析模态。蔡司通过基于浏览器的全新查看器导出模块的增强版，可以更加轻松地查看故事板、精心制作的幻灯片，并开展数字培训。今年年初，蔡司在美国波特兰市举办的2019年美国电镜年会（M&M 2019）上推出了这些解决方案，该方案进一步拓展了显微镜技术的新模式，以推进样品制备、断层扫描分析和数据完整性。基于浏览器的查看器导出模块增强版展示了其在地质分析方面的应用。该样品是花岗岩的抛光薄切片，采用多种微观形态进行了研究。样品由美国科罗拉多矿业大学的A. Gysi提供。V

引 言碳纤维增强复合材料（CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics）因其高比强度、高比刚性和良好的耐腐蚀性而广泛用于航空航天、国防工业和其他领域。然而CFRP属于典型难加工材料，尤其是制孔加工，CFRP构件为了与其他零部件装配通常要对其进行大量的制孔，传统制孔加工技术难以满足要求，这成为CFRP推广应用的瓶颈。 为了研发高效高质量、低成本的CFRP制孔技术，南方科技大学吴勇波讲席教授团队的汪强博士后研究员等人利用岛津公司的inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统，观察新技术斜螺旋铣削法（THM）和传统螺旋铣削法（CHM）所获得CFRP制孔加工质量。通过inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统对两种不同方法CFRP制孔加工样品进行扫描成像,再使用VG软件对其数据进行比较分析，发现利用CHM获得孔的表面出现明显毛刺，而使用THM获得孔的表面非常光滑。这验证了斜螺旋铣削法这一新技术相比传统螺旋铣削法更有利于CFRP高质量制孔加工。论文链接：https://doi.org/10.1007/s00170-018-2995-5图1 基于CHM和THM的加工孔的3D扫描图图2 inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统外观图 图1是通过微焦点CT扫描后的三维立体图像。无需特殊前处理，直接把样品放进inspeXio SMX-225CT FPD HR CT设备中直接扫描，测试速度快，短短几分钟就可以得出清晰的图像。岛津公司inspeXio SMX-225CT FPD HR是一款高性能微焦点X射线CT系统（图2）。特点是检出器动态范围大，相当于1400万像素的输入分辨率，加之进一步改良过的高输出微焦点X射线发生器，完全颠覆了“无法在高电压输出设备上获得轻质材料的高清晰高对比度的图像”这一常识，能够获得大视野范围、高分辨率、高对比度的断面图像。无论是在研发的复合材料（GFRP、CFRTP）,还是大型铝合金压铸件产品，这款仪器能够完成各种样品所需要的研究、开发和检查的实验。 图3 基于CHM和THM加工孔的3D扫描图（图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有） 图3分别显示了CHM(θ=0°)和THM(θ=5°)加工孔的CT放大扫描结果。图像表明，CHM孔口处存在大量的毛刺，而在THM孔入口处很少出现毛刺现象，从而抑制了THM孔口的撕裂。使用CHM加工时，孔表面在90°图6 CHM和THM加工孔CT横截面图 （图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有） 图7 THM加工孔CT展开图(a)和SEM图（b） （图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有） 在图6和图7中，通过CT扫描后用专用图像处理软件把孔内表面展开，可以清晰的观察CHM(θ=0°)和THM(θ=5°)的孔内表面形貌。这一分析手段有利于观察分析被测物体内部结构，是本公司产品的优势之一。在CHM中，当90°α180°时，可以看到粗糙的表面缺陷位于α=135°附近。但是在THM中，所有α角度的钻孔表面都是光滑的。最后通过SEM扫描验证缺陷位置。 SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统扫描结果协助研究者验证了THM加工方法在CFRP制孔加工中显著优于CHM，为后续研究提供了准确的数据。

据英国《自然》杂志网站近日报道，尽管薄膜太阳能电池应用广泛，但其也有“先天不足”：薄膜越薄，制造成本越低，但当其变得更薄时，会失去捕光能力。美国科学家表示，当薄层厚度等于或小于可见光的波长时，其捕光能力会变得很强。科学家们可据此研制出厚度仅为现在商用薄膜太阳能电池厚度的1%、但捕光能力却大有改善的薄膜太阳能电池。 　　科学家们用射线—光极值这一理论最大捕光值来标识一种材料最多能捕获多少光线，但是，只有当材料具有一定的厚度时，才能达到这一峰值。目前，科学家们已经制造出了吸光层的厚度仅为0.1纳米的薄膜太阳能电池，但这样纤细的薄膜会漏掉很多光。 　　然而，现在，加州理工学院应用物理和材料科学教授哈里阿特沃特和同事在最新一期《纳米快报》杂志上指出，他们找到了一种巧妙的方法，使薄层能帮助太阳能电池超越射线—光极值。他们发现，当薄层的厚度小于可见光的波长(400到700纳米)时，薄层会同这些可见光的波特性相互作用而不是将可见光看成一条直直的射线。阿特沃特说：“当我们制造出的薄层厚度等于或小于可见光的波长时，一切规则都改变了。”这样，一种材料的吸光能力不再取决于厚度，而取决于光线和吸收材料之间的波作用。 　　通过计算和计算机模拟，阿特沃特团队证明，让一种材料对光更有“胃口”的技巧在于，制造出更多“光态”让光来占领，这些“光态”就像狭缝一样，能吸收特定波长的光。一种材料的“光态”数量部分取决于该材料的折射率，折射率越高，其能支持的“光态”就越多。 　　其实，早在2010年，斯坦福大学的教授范汕洄(音译)和同事就将“光态”数确定为一种材料能吸入多少光线的主要因素。他们用一种折射率较高的材料将一种折射率低的材料包围，结果发现，高折射率材料的出现能有效提高低折射率材料的折射率，增强其捕光能力。 　　阿特沃特团队对上述结论进行了延伸，最新研究表明，薄膜吸光器内挤满 “光态”会大大增强其捕光能力。而且，可通过几种方式(比如，用金属或晶体结构包住吸光层或将吸光器嵌入一个更复杂的三维阵列中)来提高吸收器的有效折射率。范汕洄表示：“最新研究表明，我们可以采用多种不同的方法有效地突破射线—光极值。” 　　美国托莱多大学的罗伯特柯林斯表示，阿特沃特团队的研究是“非常关键的第一步”。但他也认为，这项技术还面临着诸多挑战，比如，需要额外的工业过程来制造这些超薄的薄膜，这会导致成本增加。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2019年11月2-6日，由中国物理学会光散射专业委员会主办，苏州大学、厦门大学承办的第二十届全国光散射学术会议(CNCLS20)在苏州同里湖大饭店召开，吸引了近600人参会，参会人数创历届之最。 br/ /p p 　　本届大会组委会特别邀请了国内外知名专家学者就近两年光散射及相关光谱原理和技术等领域的前沿热点问题进行交流，并增加了仪器研发和应用的相关报告，全力展示中国在光散射领域所取得的最新进展及成果，增进光散射及相关领域科技工作者的交流与合作，促进我国光散射和光谱事业的发展。 /p p 　　除6场大会报告外，大会组委会特别设置了物理材料仪器、表面增强拉曼(SERS)、分析医药其他三个分会场分别进行邀请报告和口头报告。其中，SERS分会场特别安排了14场邀请报告，21个口头报告，63份墙报。特别值得一提的是，延续历届“火热”的氛围，本次SERS分会场出席人数再次爆棚。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/d1952173-7f5c-44b9-ab16-dbb5b58df74b.jpg" title=" 会场.JPG" alt=" 会场.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong SERS分会场现场 /strong /p p 　　从1974年，有关拉曼增强的第一篇文章发表到现在已经有45年了。45年间，SERS取得了长足的进展，虽然前半段时间发展的相对缓慢，但是得益于纳米科技的发展，后半段的发展非常迅速。就我国而言，近几年越来越多的课题组踏入这个领域，从历届会议SERS分会场的“火爆”场面也足见我国SERS依然保持强劲的发展势头。 /p p 　　本次会议各位老师的报告，涉及了各类型SERS基底的制备及应用研究。特别需要指出的是，很多老师的研究已经越来越“精细”，他们的研究工作不再局限于“是什么”，更多的在研究“为什么”。老师们不仅以应用为目的构建了特异性的拉曼探针，而且在制备的过程中还对分子进行精准的结构调控，甚至有老师开玩笑说是在“玩弄”分子。不仅如此，很多老师的研究工作还深入剖析了SERS的相关机理。 /p p 　 strong 　部分老师的精彩报告摘录如下： /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/7d0237ec-2c2f-4120-b6d1-ee1805d9b765.jpg" title=" 杨海峰.JPG" alt=" 杨海峰.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：上海师范大学 杨海峰教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：基于表面特异性反应的拉曼探针构建 /strong /p p 　　发展生物标志物、病毒和食品添加物的快速传感分析方法是实现 POCT(Point-of-Care Test)和食品安全相关现场检测的迫切技术需求。而在稳定的表面增强拉曼基底上修饰特异性反应层，可构建针对性的拉曼探针，有利于提高方法选择性。杨海峰教授课题组对金或银纳米粒子表面进行基于表面反应体系的功能化，制备了多种高选择性的拉曼探针，并开展了一系列的应用研究，如检测蔬菜农残福美双、唾液毒品标志物、肺癌标志物、人血液多巴胺、H7N9病毒等，表现出良好的传感应用前景。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/8ba18f13-7c66-44bb-be2c-163cbc742b7d.jpg" title=" 田景华.JPG" alt=" 田景华.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：苏州大学 田景华教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：拉曼光谱技术在氧化还原反应过程和机理上的研究初探 /strong /p p 　　报告中，田景华教授介绍了其最新的研究成果：结合在线电化学光谱技术(EC-Raman)，探明了BaCO3/rGO材料ORR的催化活性中心为Ba离子，并推测出在其表面发生2电子和4电子反应的反应历程 使用粗糙Au电极为工作电极，结合电化学表面增强拉曼光谱技术，系统研究了pH从1到13范围内的ORR反应过程和可能的反应途径。田景华教授指出：具有高灵敏度的原位表面增强光谱技术，在电催化反应机理研究及电催化剂材料设计方面具有指导性意义并能发挥重要的作用。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/247f78a9-9442-44e9-b667-5404e5c24275.jpg" title=" 宋薇.JPG" alt=" 宋薇.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：吉林大学 宋薇教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：纳米酶表面增强拉曼基底的研究 /strong /p p 　　利用SERS技术以纳米复合酶作为新型催化剂，可以在原位-动态环境条件下研究催化表界面和反应中间体，对催化剂表面的分子转化催化过程进行指纹谱学监测，间接获得对生物分子、重金属离子等SERS高灵敏检测。宋薇教授构筑了一系列兼具类酶催化活性和 SERS活性的纳米酶SERS基底，利用SERS及其他技术研究了类酶催化过程中分子的反应动力学过程，提出了SERS研究纳米酶的动力学模型，探讨了其类酶催化机理，并将其应用于多种有机分子及生物分子的超灵敏检测中。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/8ae405df-d59f-4657-9375-1077f4cfb492.jpg" title=" 刘洪林.JPG" alt=" 刘洪林.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：合肥工业大学 刘洪林教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：液相界面拉曼分析中的分子吸附问题初探 /strong /p p 　　贵金属表面与待测分子间的亲和性会影响待测分子在纳米间隙中的定位，很大程度上影响SERS的增强效果。刘洪林教授对液相界面拉曼分析中的分子吸附问题进行了深入的研究，报告中，其详细介绍了三维液相界面的定量化SERS测量、金属表面分子亲和性问题，并指出液相界面纳米阵列具有优异的可调谐、自愈合特性，液相界面分析克服(或弱化)了分子亲和性限制。据悉，刘洪林教授课题组利用PML-SERS技术，已成功实现多种植物和动物油脂中一种或两种多环芳烃的同时检测分析，具有良好的稳定性。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/c5d7e2de-d1ef-4266-b1dc-1df553eba608.jpg" title=" 方吉祥.JPG" alt=" 方吉祥.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：西安交通大学 方吉祥教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：富集型SERS检测方案及分子传感 /strong /p p 　　当前， 如何提高对低SERS活性分子的检测灵敏度是SERS技术的关键问题之一，而如何高效的把待测分子在空间上局域化到等离激元热点区域仍然是提高SERS检测灵敏度至关重要的问题。西安交通大学方吉祥教授提出了两种分子富集型的SERS检测方案，一种是基于轻质漂浮微球和超滑移衬底策略的分子富集方法，另一种是基于毛细作用的分子富集方法。据悉，通过两种方法，待测分子都能高度的局域化到空间上很小的区域，从而显著的提高其SERS检测灵敏度。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/74d0ee5c-8573-4f9a-8abe-f3ba813bbdab.jpg" title=" 徐章润.JPG" alt=" 徐章润.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：东北大学 徐章润教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：基于微流控液滴的表面增强拉曼光谱检测方法 /strong /p p 　　构建高灵敏度、高重现性和集成化的SERS分析方法是当前的研究热点之一，而微流控液滴作为稳定的微反应器，具有尺寸均一、混合速度快、传质和传热效率高等特点，在材料合成、生物和化学分析等方面具有广泛的应用前景。结合微流控液滴和SERS技术，构筑SERS基底以及基于液滴的定量分析方法，对探索肿瘤生理活动、临床药物开发、催化机理等具有十分重要的科学意义。徐章润教授在报告中分享了三方面的研究工作：微流控液滴作为微检测池用于SERS的检测 微流控液滴作为微反应器用于SERS检测 微流控液滴制备的凝胶微粒用于SERS检测。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/4b8679df-f092-4ee4-925f-d05aa4d8c586.jpg" title=" 杨士宽.JPG" alt=" 杨士宽.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：浙江大学 杨士宽研究员 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：电化学3D打印SERS 器件 /strong /p p 　　杨士宽研究员从常规SERS器件讲起，介绍了电沉积浸润性可调银膜、SERS揭示分子转动调控机制，电沉积网粒体SERS微器件等多方面的内容。特别值得一提的是，杨士宽研究员介绍了一种新的具有体“热点”的体增强拉曼散射(VERS)基底，并比较了SERS和VERS在检测病毒方面的区别，研究结果显示VERS检测病毒弱依赖其取向，大大提高了病毒信号的重现性 此外，杨士宽研究员还介绍了SERS器件的电化学3D打印策略，详细介绍了电化学3D打印的鱼雷机器人及其在生物医学领域潜在的应用。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/8fd5b43c-8275-4f31-a575-b4a7000aa793.jpg" title=" 刘国坤.JPG" alt=" 刘国坤.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：厦门大学 刘国坤副教授 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：SERS 快检研究中的科学和技术问题初探 /strong /p p 　　近年来，借助于拉曼光谱仪的小型化和微型化，SERS技术已经从实验室技术逐渐发展成为一种现场快检技术。刘国坤副教授的报告从SERS快检研究思路、痕量定性分析、定量分析的可靠性、化学计量学的作用等四个方面剖析了SERS领域尚待解决的一些基本科学问题。其间，针对分子与热点间有效相互作用进行了详细的介绍。刘国坤副教授指出SERS的实际应用研究拓展，不仅仅是SERS基础研究的外延，同时也反推并促进 SERS机理的深入分析和理解。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/7dfb67f5-b3f1-455f-9519-25b9d0e2fe27.jpg" title=" 杨良保.JPG" alt=" 杨良保.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：中科院合肥物质科学研究院 杨良保研究员 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：高灵敏毒品SERS检测方法研究 /strong /p p 　　杨良保研究员的报告从增强芯片的关键科学问题和技术研究思路讲起，介绍了其课题组基于SERS技术而进行的便携式毒品快速检测体系研究。据悉，经过多年的研究和积累，其课题组已经成功开发了涉毒案件现场样品前处理模块，研制了基于贵金属纳米材料的SERS增强芯片，建立了常见毒品毒物SERS光谱数据库，并进行了智能识别与光谱仪系统的集成，实现对了人体唾液、尿液和毛发毒品的快速检测与鉴定，为各类涉毒案件的快速处置提供 SERS 解决方案、技术与设备支撑。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/8ed49163-2e19-422c-a177-fc905996a820.jpg" title=" 赵志刚.JPG" alt=" 赵志刚.JPG" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：中科院苏州纳米所 赵志刚研究员 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：氧化钨基SERS材料的结构调控 /strong /p p 　　探索新型、高性能的非金属基底一直是SERS技术中最重要的研究方向之一，尤其近年来半导体化合物被证实具有SERS活性，其丰富的种类与化学组成引起人们极大的兴趣。通常认为金属材料中以电磁增强为主，而半导体化合物表面化学增强则起决定作用。正因为机制不同，半导体材料用作SERS基底的设计应遵循完全不同于现有的贵金属材料的研究理念。赵志刚研究员通过半导体氧化物中的氧缺陷、表面修饰、填隙离子插入等组成结构调制方式实现了其SERS性能的大幅提升。 /p p 　　截至11月4日，第二十届全国光散射学术会议的日程已过三分之二，SERS分会场的报告也已经进行了大半。除了以上老师的报告之外，中山大学李攻科教授等也带来了精彩的分享，由于篇幅的原因，在此就不再详细介绍。 /p p strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　作为拉曼光谱领域“炙手可热”的研究课题，SERS的研究群体不断扩大，发表的论文数量持续增长，近年来的研究方向和角度也呈多样化发展，这是学术界可喜的事情。但是，大家还必须认识到，目前SERS的机理研究及实际应用还存在不少问题，学术界的高产出如何更好提升和推动应用领域的实战是值得大家共同思考的话题! /span /strong /p p br/ /p

摘要使用 Liberty Blue&trade 和 Liberty PRIME&trade 多肽合成仪可以快速、高纯度进行头尾环化肽的全自动合成。微波增强的多肽固相合成（SPPS）不仅有利于线性组装，而且有利于随后的环化步骤，在各种困难的生物学重要肽上实现了极高的纯度合成。Liberty PRIME 上使用的一锅法 Fmoc SPPS 循环进一步改善合成时间、减少浪费。表1 ：全自动合成首尾相连的环化肽表2：Liberty Blue 和 Liberty PRIME 合成 Cyclorasin A1引言环肽能够桥接小分子和抗体之间的化学空间间隙，允许设计具有高结合亲和力、显着选择性、低毒性和进入细胞内靶点的能力的分子2。因此，大环肽作为靶向传统上无法成药的生物靶点的治疗剂具有相当大的前景3。截至 2017 年，超过 40 种环肽用于临床4。环肽作为候选药物开发的这一令人鼓舞的趋势，为发展更稳健的制备方法提供了动力。SPPS 可以通过使用 Fmoc-Glu-ODmab 作为 C 端氨基酸 (图 1) 制备首尾相连环化肽。在合成线性肽骨架后，可以使用稀肼溶液选择性地去保护 Dmab 基团。之后，可以使用微波增强偶联实现首尾环化。将微波能量应用于首尾环化肽的合成可以实现更有效的偶联，从而加快合成时间和提高纯度 (CarboMAX&trade )5。 图 1：Fmoc-Glu-ODmab ( 左 ) Fmoc-Glu(Wang resin LL)- ODmab (右)材料与方法试剂以下含有指定的侧链保护基团 Fmoc 氨基酸购自 CEM Corporation (Matthews, NC) 并：Ala、Arg (Pbf)、Gly、His (Boc)、Ile、Leu、Lys (Boc)、Thr (tBu) )、Trp (Boc)、Tyr (tBu) 和 Val。Rink Amide ProTideTM LL 树脂也购自 CEM Corporation。Fmoc-Glu-ODmab、Fmoc-Glu(Wang)-ODmab LL 树脂、FmocD-Ala- OH 和 Fmoc-4-氟-L-苯丙氨酸购自 EMD Millipore (Burlington, MA)。Fmoc-D-2-Nal-OH、FmocD-Nle-OH 和 Fmoc-N-甲基-L-苯丙 氨酸购自 Bachem (T orrance, CA)。Fmoc-N-甲基-异亮氨酸-OH 购自 Advanced ChemTech (Louisville, KY)。FmocN-甲基-亮氨酸-OH 购自 Alfa Aesar (Haverhill, MA)。水合肼、N,N-二异丙基乙胺(DIEA)、Fmoc-N-甲基-甘氨酸-OH、N,N' -二异丙基碳二亚胺 (DIC)、哌啶、吡咯烷、三氟乙酸 (TFA)、3,6-dioxa-1、 8 辛二硫醇(DODT) 和三异丙基硅烷 (TIS) 购自 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)。N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)、无水乙醚 (Et2O) 和乙酸购自 VWR (Radnor, PA)。LC-MS 级水 (H2O) 和 LC-MS 级乙腈 (MeCN) 购自 Fisher Scientific (Hampton, NH) 。多肽合成：CEM 7-mer, cyclo-[GVYLHIE] 使用 CEM Liberty Blue 自动微波多肽合成仪，在 Fmoc- Glu(Wang)- ODmab 树脂（离子交换容量：0.025 meq/g）上，以 0.10 mmol 的规模合成（Dmab 脱保护以0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol的规模进行）。使用 DMF 中的哌啶进行脱保护。偶联反应在5倍量的Fmoc氨基酸,DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5 中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后无水乙醚沉淀肽并过夜冻干。图2：CEM 7-mer多肽合成：Cyclorasin A, cyclo-[WTaRRR-nal-R-Fpa-nle-Q] (Liberty Blue)使 用 CEM Liberty Blue 自 动 微 波 多 肽 合 成 仪 ， 在 Rink Amide ProTide LL 树脂(离子交换容量：0.19 meq/g ）上，以 0.05 mmol 的规模合成（Dmab脱保护以 0.05 mmol 的规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的哌啶进行脱保护。偶联反应在5倍Fmoc氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中进行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一个氨基酸（Q）。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并过夜冻干。多肽合成：Cyclorasin A, cyclo-[WTaRRR-nal-R-Fpa-nle-Q](Liberty PRIME)使用 CEM Liberty PRIME 自动微波多肽合成仪，在 Rink Amide ProTide LL 树脂（离子交换容量：0.19 meq/g）上，以 0.05 mmol 规模合成（Dmab脱保护以 0.05 mmol 的规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护。偶联反应在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中进行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一个氨基酸（Q）。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/ DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并冻干过夜。图3：Cyclorasin A多肽合成：N-MethylCyclorasinAnalog, cyclo-[WTaR-NMeGly- NMePhe-nal-NMeGly-Fpa-nle-E]使用 CEM Liberty PRIME 自动微波肽合成仪在 Fmoc-Glu (Wang ) -ODmab 树脂（离子交换容量：0.25 meq/g ）上以 0.05 mmol 的 规模合成（Dmab 脱保护以 0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护。偶联反应在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure（CarboMAX）5中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在CEM RazorTM高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽 并冻干过夜。图4：N-Methyl Cyclorain Analog多肽合成：Poly N-Methyl Peptide, cyclo-[KA-NMeIle-NMeGly-NMeLeu-A-NMeGly-NMeGly-E]使 用 CEM Liberty PRIME 自 动 微 波 肽 合 成 仪 在 Fmoc-Glu (Wang )-ODmab 树脂（离子交换容量：0.25 meq/g ）上以 0.1 mmol 的规模合成（Dmab 脱保护以 0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护 。偶 联 反 应 在 5 倍 Fmoc 氨 基 酸 、 DIC和Oxyma Pure（CarboMAX）5中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并冻干过夜。图5： Poly N-Methyl Peptide多肽分析在配备有 PDA 检测器的 Waters Acquity UPLC 系统上分析肽， 该 检 测 器 配 备 Acquity UPLC BEH C8 柱 （1.7 mm 和 2.1 x 100 mm）。UPLC 系统连接到 Waters 3100 Single Quad MS 用于结构测定。在 Waters MassLynx 软件上进行峰分析。使用 (i) H2O 和 (ii) MeCN 中的 0.05% TFA 梯度洗脱进行分离。 结果在 Liberty Blue 自动微波肽合成仪上 CEM 7-mer 的微波增强固相合成产生了纯度为 78% 的目标肽（图 6）。图6：CEM 7-mer 的UPLC色谱图在 LibertyBlue 自动微波肽合成仪上的 Cyclorasin A的微波增强。图7：Cyclorasin A (Liberty Blue)的UPLC的色谱图Liberty PRIME 自动微波肽合成仪上的 Cyclorasin A 微波增强。图8：Cyclorasin A (Liberty PRIME)的UPLC色谱图Liberty PRIME 自动微波肽合成仪上的 Poly N-Methyl Peptide。图9：多聚N-甲基Peptide 的UPLC色谱图Liberty PRIME 自 动 微 波 肽 合 成 仪 上 的 N-Methyl Cyclorasin Analog 的微波增强固相合成产生了纯度为 66% 的目标肽（图10）。图10：N-甲基 CyclorasinAnalog的UPLC色谱图 结论使用自动微波增 SPPS 可以快速有效地合成首尾环肽。此外，易于使用的 Liberty Blue 和 Liberty PRIME 软件允许对肽序列进行快速直接的编程。使用 Liberty Blue 肽合成仪在 2 小时 13 分钟内合成了纯度为 78% 的 7 聚体环肽。在 Liberty Blue 上在 3 小时 1 分钟内以高纯度 (75%) 合成了 Cyclorasin A 环肽。在 Liberty PRIME 上仅用了 2 小时就合成了相同的肽，纯度很高 (75%)，浪费大约 100 mL。在 Liberty PRIME 上，微波增强的 SPPS 可在 2 小时 5 分钟内以 66% 的纯度合成了具有综合挑战性的 N-methyl cyclorasin analog 环肽。最后，在 Liberty PRIME 上以 73% 的纯度在 2 小时 12 分钟内制备出多聚 N-甲 基化 11 聚体肽。 参考文献[1] Upadhyaya, P. Qian, Z. Selner, N. G. Clippinger, S. R. Wu, Z. Briesewitz, R. Pei, D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015, 54 (26), 7602&ndash 7606. [2] White, A. M. Craik, D. J. Expert Opin. Drug Discov. 2016, 11 (12), 1151&ndash 1163.[3] Hurtley, S. M. Science. 2018, 361 (6407), 1084.4-1085. (4) Zorzi, A. Deyle, K. Heinis, C. Curr. Opin. Chem. Biol. 2017, 38, 24&ndash 29. (5) CEM Application Note (AP0124) - &ldquo CarboMAX - Enhanced Peptide Coupling at Elevated Temperature.&rdquo

仪器信息网讯 无论是国际拉曼大会、第十八届全国分子光谱学学术会议，还是第三届国际拉曼前沿技术高端论坛，拉曼增强(SERS&TERS)都是“炙手可热”的话题。 　　从第三届国际拉曼前沿技术高端论坛（HORIBA科学仪器事业部与厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室共同主办）中获悉，从1974年，有关拉曼增强的第一篇文章开始，SERS基底和方法的研究经历了四十多年的发展历程，目前已经成为拉曼光谱最热门的研究领域。去年8月份，以“SERS”或者“surface enhanced Raman”为关键词搜索，每年的文章达2000多篇，特别是2000年以后，增长速度明显加快。 　　但就本次会议来说，第一天的会议主题就聚焦SERS&TERS的技术进展。其中，田中群院士在报告中介绍到，现在拉曼在基础研究方面取得了很大的进展，比如单分子成像、亚纳米空间分辨率、飞秒时间分辨等，但是在实际应用中还有不少短板，如复杂体系中的超痕量物质分析、分子之间弱的相互作用等。当然，SERS的引入和方法的开发解决了部分问题，但是目前，如何将SERS用于实际研究并推向市场也面临着一些问题，如基底和材料形貌的普遍性等。 　　此外，厦门大学任斌教授、关西学院大学(Kwansei Gakuin University) Yukihiro Ozaki教授、韩国化学研究所(Korea Research Institute of Chemical Technology ，KRICT) Yung Doug Suh博士、华东理工大学龙亿涛教授、吉林大学徐抒平教授、北京大学黄岩谊教授、中国科学技术大学董振超教授也分别介绍了各自课题组在拉曼增强研究领域中的最新进展及面临的挑战等。 　　相关内容见资讯：第三届国际拉曼前沿技术高端论坛在厦门召开。 　　此外，在海报展区我们也可以发现，30个展板中有一半以上都涉及到了拉曼增强的研究。而且最后评出的三个“优秀海报奖”的论文内容也全部是有关SERS体系的研究。 颁奖现场 　　获奖名单 　　第一名 　　姓名：梁丽佳 　　单位：吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室 　　题目：In situ SERS spectroscopy explored molecular changes of intranuclear. 　　第二名 　　姓名：龙婧 　　单位：上海交通大学密西根学院 　　题目：Reproducible 1010 electromagnetic SERS enhancement in gold nanosphere-plane junctions under radially polarized laser focusing excitation. 　　第三名 　　姓名：单洁洁 　　单位：厦门大学化学化工学院化学系 　　题目：Mushroom array with sub-10nm gaps:A Novel SERS Substrate. 　　关于第三届国际拉曼前沿技术高端论坛(RamanFest) 　　每年一届的RamanFest由HORIBA科学仪器事业部主办，旨在为拉曼领域的广大学者与研究者提供一个共同探讨新技术及应用的交流平台。前两届分别在法国里尔科技大学、美国哈佛大学举办，2015年，第三届RamanFest来到了厦门大学，主题为SERS/TERS新技术及拉曼光谱在生命科学、材料科学中的热点应用等。

据美国物理学家组织网3月22日(北京时间)报道，美国科学家研制出一种超灵敏传感器，可使用其增强的拉曼散射来探测包括癌症信号、炸药等物质，其灵敏度比普通拉曼散射传感器增强了10亿倍。 　　拉曼散射是指光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起光的频率变化，1928年由印度物理学家钱德拉塞卡拉拉曼发现。在拉曼散射中，一束单色光照射到一个物体后，其反射光会包含另外两种频率的光，这两种光的频率仅与该物体的分子组成相关，这就潜在地提供了一种有效识别物质的方法。但由于这种额外的光太微弱，科学家几十年来很难将拉曼散射付诸于实践。 　　上世纪70年代，科学家研制出表面增强拉曼散射(SERS)技术，可以通过将所鉴别物质放在粗糙的金属表面或金、银小粒子之上来增强拉曼信号。但科学家随后发现，这种增强的拉曼信号仅出现在传感器表面的几个随机点上，很难预测其具体位置，仍然非常微弱。 　　而普林斯顿大学电子工程系教授斯蒂芬周领导的团队摒弃了以往设计和制造拉曼传感器的方法，研发出一种全新的SERS结构：一块芯片上布满一行行由金属和半导体组成的小柱子。 　　新传感器获胜的“秘密武器”就是这些小柱子的排列方式：每个柱子上部和底部各有一个由金属制成的中空部分 柱壁上布满直径约为20纳米的金属粒子(等离子体纳米点)，金属粒子之间有2纳米左右的空隙。金属粒子和空隙能显著增强拉曼信号 中空部分能捕捉光信号，让光多次而不是仅一次地通过等离子体纳米点，从而也能增强拉曼信号。迄今为止，该芯片的灵敏度比不经过拉曼增强而研制出的传感器高10亿倍，而且其灵敏度非常稳定，能可靠地应用于感应设备中。 　　除灵敏度大增之外，借助纳米压印技术和纳米粒子自组装技术，新芯片能实现高质量、规模化制造，研究人员已经在4英尺的晶片上制造出这些传感器。 　　美国海军研究实验室的科学家也在进行相关实验，希望军队也能使用该技术探测化学物质、生物试剂和炸药。

磁性微型机器人广泛应用于生物医学工程领域，其特殊的结构和特性有助于实现精准药物传递、无创诊断和基于细胞的治疗等医疗工作。然而，目前控制此类微型机器人运动的技术依赖于同质磁场的驱动，容易受到微型机器人特性和周围环境的影响。当周围环境或微观机器人本身的特性发生改变时，这些驱动方式缺乏通用性和适应性，并且由于电磁驱动系统和微型机器人位置的独立控制，微型机器人的移动容易出现短暂的延迟。针对上述问题，大邱庆北科学技术院的Sarmad Ahmad Abbasi 团队提出了一种通过电磁线圈产生的梯度场对磁性微型机器人进行基于机器学习的位置控制的方法。该方法通过直接驱动线圈电流模拟一个微型机器人运动的环境，从而控制微型机器人在规定工作区域内的三维位置。在模拟训练结束后，上述机器学习过程转移到反映现实世界复杂性的物理电磁致动系统中使用，相比于传统数学模型计算，该方法更精确、更高效。该成果以《Autonomous 3D positional control of a magnetic microrobot using reinforcement learning》为题发表在Nature Machine Intelligence上[1]。图1 磁性微型机器人通过驱动磁场模拟控制三维位置示意图 本文中，作者使用了美国知名低温设备制造商Lake Shore Cryotronics, Ltd.新推出的振动样品磁强计，对该微型机器人的磁化强度进行了表征，用以计算模拟环境中所使用的驱动磁场大小。该设备基于7400系列VSM成熟的产品设计基础上，推出了全新8600系列VSM系统。8600系列以提高产品性能和用户体验为目标，对其各部分的测量元件和操作部件都进行了全新优化升级，在提升灵敏度和磁场分辨率的情况下，还增强了设备的操作性。一、主机部分Lakeshore 8600系列VSM✔ 更优异的性能8600系列VSM采用创新设计，在降低测量噪声的同时还提高了采样速度。系统具有15 nemu的超高灵敏度、1 mOe的磁场分辨率、自带10000 Oe/s的超快磁场变化率和高达10ms/pt的数据采集速度，绘制一个完整的磁滞回线只需30秒。100ms/point 时无样品背景噪声测试，噪声峰值119.5 nemu - 800 nemu（左）；10s/point 时无样品背景噪声测试，噪声峰值13 nemu - 50 nemu（右）✔ 更人性化的操作8600系列产品升级的另一个核心是设备的可操作性。Lake Shore公司将自研的QuickLIGN&trade 安装组件内置于该系列产品中，极大地简化了样品安装和更换的流程，单手即可完成操作。同样，QuickLIGN&trade 安装组件与8600系列VSM的所有变温选件兼容，使得安装和配置温度选件5分钟内即可完成。此外，8600系列的VSM磁体内置了ExactGAP&trade 功能，设置了6个可重复的固定间隙，无需进行重新校准。QuickLIGN&trade 安装组件ExactGAP&trade 可重复磁极间隙调整功能✔ 更强大的操作软件8600系列VSM 配备了全新的测量软件，界面简单，只需几步操作即可实现设置、执行程序、实验测量和数据处理等功能。软件包含一个完整的脚本引擎，用户可以使用提供的标准协议脚本或自行创建脚本，设定自定义实验条件进行测量。当与变温选件(86-OVEN， 86-CRYO， 或86-SSVT)联用时，该软件可以自动检测接入系统的变温选件，并与集成的705气体控制器配合使用，从而在4.2 K~1273 K的整个温区中提供自动化的VSM测量。系统软件还具备处理扩展和补偿数据、校准退磁和斜率因子、规范样品质量和体积、从测量数据中修正及扣除衬底数据以及计算及显示导数曲线等功能，进一步提升了实验的准确性和效率。 8600系列VSM操作软件界面✔ 一阶反转曲线功能FORC一阶反转曲线(FORC)是一种新型磁学测量方法，主要适用于测量含有诸多磁性矿物的自然样品，确定磁性矿物矫顽力的分布以及磁性矿物颗粒之间磁相互作用的强弱，帮助区分磁性矿物的种类和磁畴转换。FORC测量需要较高的磁场变化率和数据采集速率，8600系列VSM的标配系统自带FORC测量功能，可以满足测量参数的需求。FORC的测量结果还可以通过2D图像实时显示，测量结果更直观。一阶反转曲线（FORC）测量数据二、 变温选件Lakeshore的8600系列VSM配备了三种不同的变温选件：SSVT一体化变温选件、CRYO低温恒温器选件和Oven高温选件，以满足不同的温度需求。变温选件采用GlideLOCKTM设计，软件可以自动检测变温选件的安装，操作十分简便。GlideLOCKTM变温选件和温度控制器Lakeshore VSM变温选件温度范围SSVT一体化变温选件：100 - 950K（左）；低温恒温器变温选件 4.2-450K（中）Oven高温炉选件：303-1273K（右）三、矢量线圈组件Lakeshore 8600系列VSM同样提供了矢量线圈组件，配合振动头的旋转功能，可以进行磁性材料各向异性测量表征，从而确定其矢量磁化分量和电感张量。矢量线圈组件可以进行室温测量，也可以与变温选件联用进行变温测量。室温矢量测量（左）；与SSVT选件联用的变温矢量测量（右）关于 Lake Shore Cryotronics, Ltd.： 美国Lake Shore公司（www.lakeshore.com）是知名的极端温度和磁场条件下高精度测量和控制解决方案的创新者。主要产品包括低温探针台、振动样品磁强计、霍尔效应测量系统、M81同步源测量系统、Janis系列低温恒温器、低温控温仪、低温温度传感器、高斯计及霍尔传感器等。Lake Shore公司一直致力于推动科学发展，其产品解决方案不断创新，应用领域从物理实验室到深太空科学探索不断发展。相关产品1、Lake Shore 8600系列振动样品磁强计

目前正值夏季用电高峰期，用电安全隐患要时刻警惕！虽然近年来全国安全生产形势保持着稳定态势，事故总量、较大事故、重特大事故起数稍有下降，但是安全隐患的存在和电气引发火灾案列依然非常多。近日，北京大兴一商务楼发生火灾，导致两名消防员牺牲。为了更好地保障消防员的生命安全，应该要更好地运用科技的力量！新技术——更多可能绿湾市政消防部门（美国威斯康星州）始终关注新技术的发展，致力于在消防行动期间能增强消防员和受灾者的安全性。在装备方面，绿湾市政消防员升级了他们的装备，配备了FLIR红外热像仪（TICs）。绿湾市政消防部门拥有将近200名消防员，他们供职于8个消防站（其中7个位于格林湾，1个位于阿卢埃），共覆盖125,000名居民的家园。“火灾对大多数人而言是一个危机四伏的环境，对消防员也不例外，”绿湾市政消防处长Brent Elliott表示。“当您置身于伸手不见五指的浓烟中，再加上灼热的高温，形成一个足以让我们当中的佼佼者都会胆战心惊的环境。解决之道是依靠能够帮您渡过难关的合适工具。如果您有一款工具能使您的团队透过烟雾进行检测，它能创造一种舒适感，让您更高效且更安全地开展工作。”绿湾市政消防处长Brent Elliott：“如果您有一款工具能使您的团队透过烟雾进行检测，它能创造一种舒适感，让您更高效且更安全地开展工作。”02FLIR红外热像仪——快速扫描大片区域绿湾市政消防部门选择FLIR K50红外热像仪作为其数个云梯消防队的标配工具。该团队自热成像技术可用后一直将红外热像仪用于结构消防，选择FLIR红外热像仪后，情况有了极大改变。Brent Elliott：“热像仪使您能够快速扫描一个区域，这一点至关重要。使用其他红外热像仪，您只能在一个结构内搜索；而使用FLIR K50，其较高的分辨率使您能够扫描建筑内部和外部，使您对当前情况成竹在胸。在进入建筑内部之前预先扫描结构外部已成为我们的标准程序，因为它能引导我们前往需要进入的区域，首先来到火灾影响的目标区域。”Brent Elliott：“FLIR热像仪能让你快速扫描一个区域，这一点至关重要。”“应对火灾通常有两种主要策略：扑灭大火和救出受灾人员。红外热像仪在这两方面都能为我们提供帮助。”提升灭火的效率“红外热像仪使我们能够通过识别结构流动路径和空气流动轨迹来控制大气，”Brent Elliott表示。“这使得有效控制火灾成为可能。”“流动路径”是指结构内气体的运动，而“空气流动轨迹”是指结构周围气体的运动。两种现象对于火势发展都至关重要。对于绿湾市政，通过热成像的方法识别流动路径和空气流动轨迹使他们能够作出知情决策，确定合适的消防策略。长久以来人们普遍认为，用水从建筑外部灭火会让火势进一步在结构内蔓延，使火灾之外的条件恶化，增加了消防员和受困受灾者的潜在风险。然而，研究证明从建筑外部尽快用水灭火会软化目标（通常将温度降低数百摄氏度）并且有助于消防员占据有利地位。绿湾市政利用红外热像仪分析火势情况并且从外面“重新调整”火灾救援方案，一旦完成这一操作，便会派遣携带红外热像仪的消防队进一步抗击火灾，在房屋内对火情进行评估。一旦评估完结构内的状况后，利用红外热像仪从内部继续灭火，从而增加完全扑灭火灾的速度和有效性。04火场外也能监测内部详情在消防行动期间，绿湾市政消防部门指挥官希望在消防队成员进入建筑时始终清楚他们的情况。“在过去，红外热像仪随消防员一起进入建筑，但是外面的指挥官由于没有红外热像仪而失去对问题的监测能力，”Brent Elliott称。为避免丢失从红外热像仪获得的信息，该消防部门投资了4台FLIR One热像仪。“通过部署这项技术，消防指挥官在场外也能密切关注火灾情况，”Brent Elliott道。袖珍型FLIR One将移动设备转变成一台能观测热量和精确测量温度的功能强大的热像仪。将FLIR One安装到iPhone手机上，能为指挥官提供火灾和正被大火毁灭的建筑的三维视图。“通过部署这项技术，消防指挥官在场外也能密切关注火灾情况，”Brent Elliott道。如今，两位消防大队长和两位消防处长正使用FLIR One。理想工具——FLIR红外热像仪如今，使用了FLIR K系列红外热像仪超过一年以后，绿湾市政消防部门取得了十分积极的结果。“这款热像仪外形极为紧凑，质量轻盈且易于系在消防外套上。在我看来，我们新采用的热像仪的其中一大优势是能够拍照。这样以来，您实际上可以到外面与您的同事分享里面看到的情形。温标和梯度变化曲线对我们的行动至关重要。它能清晰呈现我们采取行动的环境，因此能够显著增强居住者和消防员的生存能力。”FLIR红外热像仪的用途不只局限于灭火。绿湾市政消防部门还将其用于其它多种任务，包括夜间搜救、水上救援和检测危险材料等。并且无论何时灭火活动结束时，红外热像仪是全面检查结构，搜索热点或隐蔽火灾的理想工具。

中国科学技术大学郭光灿院士团队在实用化量子传感研究中取得重要进展。孙方稳教授研究组利用微纳量子传感与电磁场在深亚波长的局域增强，研究微波信号的探测与无线电测距，实现10-4波长精度的定位。该成果于3月9日发表在国际知名期刊《自然通讯》上。 　　基于微波信号测量的雷达定位技术在自动驾驶、智能生产、健康检测、地质勘探等活动中得到广泛应用。尤其在当前智能化、信息化发展大趋势下，发展高性能雷达测距技术对国防安全和经济发展都方面有重要意义。 　　量子信息技术的发展为发展雷达技术提供了新的解决方案。量子传感和精密测量利用量子相干、关联等特性提升系统对物理量的测量灵敏度，有望超越传统测量手段的精度。孙方稳研究组面向量子信息技术实用化，长期研究固态自旋体系的量子传感技术。发展了电荷态耗尽纳米成像方法，实现基于金刚石氮-空位色心的超衍射极限分辨力电磁场矢量传感与成像(Phys. Rev. Applied 12, 044039(2019))，并利用超分辨量子传感探索了电磁场在10-6波长空间内局域增强的现象(Nat. Commun. 12, 6389(2021))。 　　在本研究中，研究组结合微纳米分辨力的固态体系量子传感与电磁场的深亚波长局域，发展高灵敏度微波探测和高精度微波定位技术。研究组设计了金刚石自旋量子传感器与金属纳米结构组成的复合微波天线，将自由空间传播的微波信号收集并汇聚到纳米空间，从而通过探测局域的固态量子探针状态对微波信号进行测量。该方法将自由空间弱信号的探测转换为对纳米尺度下电磁场与固态自旋相互作用的探测，提高了固态量子传感器的微波信号测量灵敏度3-4个量级。为了进一步利用高灵敏度的微波探测实现高精度微波定位，研究组搭建了基于金刚石量子传感器的微波干涉测量装置，通过固态自旋探测物体反射微波信号与参考信号的干涉结果，得到物体反射微波信号的相位以及物体的位置信息。同时，研究组利用固态自旋量子探针与微波光子多次相干相互作用，实现了量子增强的位置测量精度，达到10微米水平(约波长的万分之一)。审稿人认为该工作是金刚石量子传感器在量子测距中的首次应用(…To my knowledge, this is a first demonstration of quantum ranging platform, based on NV center…)。 　　与传统雷达系统相比，该量子测量方法无需检测端的放大器等有源器件，降低了电子噪声等因素对测量极限的影响。通过后续的研究，将可以进一步提高基于固态自旋量子传感的无线电定位精度、采样率等指标，发展实用化固态量子雷达定位技术，超过现有雷达的性能水平。 　　文章第一作者为中科院量子信息重点实验室陈向东副研究员，通讯作者为孙方稳教授。该工作得到了科技部、基金委、中国科学院和安徽省的资助。

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近期，国际权威化学评述期刊——美国化学会Chemical Reviews发表了中科院烟台海岸带研究所以陈令新研究员为核心的“环境微分析与监测”创新团队，关于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)技术的评述文章——SERS Tags: Novel Optical Nanoprobes for Bioanalysis(Y.Q. Wang, B. Yan, L.X. Chen*, Chem. Rev., 2013, 113 (3), 1391–1428)。Chemical Reviews是国际化学一级学科顶级期刊，影响因子40.197(2011年)。 　　文章介绍了表面增强拉曼散射“标签”(SERS tags)这一纳米光学生物分析探针的最新进展。近年来，SERS分析探针和相关光谱分析技术在生物分析检测领域展现了巨大的应用潜力，并以其能够解决广泛的生物化学问题成为生物化学研究的重要工具。SERS分析探针是一类由贵金属材料、拉曼报告分子共同组成的新型纳米光学探针，具有灵敏度高、光谱指纹特性强和高通量标记的优点。文中总结了基于多种形貌的金、银纳米材料SERS探针的制备方法和光学特性，较为全面地阐述了其在分子检测、细菌和细胞成像、组织诊断以及活体动物成像等多层次的化学和生物学应用 同时进一步探讨了该技术面临的挑战及未来的前景，如提高单颗粒信号的重现性、发展多功能复合检测平台以及探针的生物相容性研究等。该文对从事SERS领域的研究人员具有一定的参考价值。 　　烟台海岸带所“环境微分析与监测”创新团队主要从事环境化学监测方面的研究与技术研发工作，致力于以典型污染物(无机离子、有机分子、病原体和生物体内活性物质等)为研究对象，利用生物/纳米材料和光、电、磁、声等分析探测技术，研发分析监测新原理、方法与仪器，特别注重发展基于紫外可见光谱、荧光光谱和拉曼光谱等相关光谱分析技术。在国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目资助下，在基于新型分子印迹材料“复杂基质样品前处理-色谱分离分析”、“纳米生物分析体系的构建”等方面开展研究，取得了一系列创新性研究成果。为解决复杂基质样品分析的技术难题，为发展选择性好、灵敏度高和简单快速的新型纳米光学传感体系提供了新思路。 烟台海岸带所在Chemical Reviews发表表面增强拉曼散射专题评述

研究人员一直在努力开发高度可靠和灵敏的表面增强拉曼散射(SERS)基底，用于检测复杂系统中的化合物。在这项工作中，我们提出了一种用不完全包裹的普鲁士蓝(PB)构建Au核的策略，用于高可靠性和高灵敏度的SERS衬底。包裹的铅层可以提供内标(IS)来校准SERS信号浮动，而金岩心的暴露表面提供增强效应。信号自校准和增强之间的平衡(因此SERS可靠性和灵敏度之间的折衷)通过Au核上PB层的近似半包裹配置(即SW-Au@PB)来获得。提出的SW-Au@PB纳米粒子(NPs)表现出与原始Au NPs相似的增强因子，并有助于使用R6G作为探针分子的校准SERS信号的超低RSD (8.55%)。SW-Au@PB NPs同时实现的可靠性和灵敏度还可以检测草本植物中的有害农药残留，如百草枯和福美双，平均检测准确率高达92%。总的来说，这项工作主要为不完全包裹的纳米粒子提供了一种可控的合成策略，最重要的是，探索了在具有不同溶解度的危险物质的精确和灵敏的拉曼检测中的概念验证实际应用的潜力。a)IW-金@PB纳米颗粒的制造。b)IW-金@PB纳米粒子系统信号自校准能力的原理。c)模拟原始金纳米颗粒、IW-金@PB纳米颗粒和基于核壳的FW-金@PB纳米颗粒的局部电场分布。d)IW-金@PB纳米颗粒的拉曼光谱。e)具有不同铅包裹度的IW-金@PB纳米颗粒的典型TEM图像，包括LW-金@PB、SW-金@PB和NFW–金@PB纳米颗粒。f)原始金纳米颗粒、PB纳米颗粒和具有不同PB层包裹程度的IW-金@PB纳米颗粒的紫外/可见吸收光谱。g)关于IW-金@PB纳米颗粒红移的吸收光谱的放大图。R6G的典型SERS光谱，其中原始Au NPs、LW-Au@PB NPs、SW-Au@PB NPs和NFW–Au @ PB NPs作为SERS基底。b)当在硅片上蒸发SW-Au@PB NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)和IS峰(2155cm-1)的SERS强度以及它们在随机选择的15个点上的强度比。c)当在硅晶片上蒸发Au NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)的SERS强度穿过随机选择的15个点。d)硅晶片上SW-Au@PBNPs分布的典型SEM图像。e-f)硅晶片上蒸发的SW-Au@PB NPs/R6G (e)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (f)的SERS信号的映射结果。g)疏水纸上SW-Au@PB NPs分布的典型SEM图像。h-I)SW-Au @ PB NPs/R6G(h)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (i)的SERS信号在疏水纸上蒸发的映射结果。a-b)在硅片(a)和疏水纸(b)上具有不同R6G浓度的SW-Au@PB NPs/R6G的典型SERS光谱。c)R6G特征峰的校准SERS强度与R6G浓度的对数之间的对应关系。d)基于SW-Au@PB NPs和疏水纸，跨10个批次的R6G特征峰的相对SERS强度，在每个批次中随机选择5个点。e)长期储存SW-Au@PB NPs和疏水纸后R6G的典型SERS光谱。f)长期稳定性试验中R6G特征峰的相应相对SERS强度。a)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度百草枯的典型SERS光谱。b)百草枯特征峰的相对SERS强度与百草枯浓度对数的对应关系。c)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度的福美双的典型SERS光谱。d)福美双特征峰的相对SERS强度与福美双浓度的对数的对应关系。三种草本植物中百草枯(e)和福美双(f)的典型SERS光谱。相关成果以“Semi-wrapped gold nanoparticles for surface-enhanced Raman scattering detection”，发表在国际学术期刊“Biosensors and Bioelectronics”上。

奥兰多，佛罗里达州，2010年3月2日(商业新闻)—关注人类健康和生态环境的全球领导者——珀金埃尔默公司，今天在会议上发布一系列新型Clarus气相色谱系统，目标是满足实验室在食品、烃加工、法医和环境领域中的高生产率检测需求。 　　 Clarus 680气相色谱 　　Clarus 680气相色谱的易用性和灵活性提高了我们的生产率，在2010年匹兹堡会议上参观2769号展位的与会者，不仅可以了解更多关于Clarus气相色谱系列的信息，还可以获得有关PerkinElmer公司的气相和液相色谱系列的其它解决方案。新系统采用了专利柱温箱、优化的毛细管进样口、选择性检测器，以及可供选择的SwaferTM的微通道流量控制技术。　　 SwaferTM的微通道流量控制技术 　　“客户越来越希望在不牺牲灵敏度和数据质量的前提下提高样品通量，” PerkinElmer公司分析科学和实验室服务业务色谱质谱部的副总裁Eric Ziegler说，“Clarus 680是气相色谱的新旗舰产品，它被设计为不仅拥有更高的性能，而且样品分析通量大、且操作简单。此外，PerkinElmer公司的Swafer技术增强了仪器的灵活性。这一切最终为实验室提供了更高产率、更佳性能。” 　　 Chromera色谱数据系统 　　2010年匹兹堡会议上PerkinElmer公司还展示了几款颇受欢迎的ChromeraR和FlexarTM液相色谱产品系列。现在用于液相色谱的Chromera色谱数据系统包括了二极管阵列检测器的控制和谱图三维分析。随着多通道色谱和三维轮廓图的实时显示，Chromera为LC-PDA联用分析提供了一个理想的解决方案，并可进行峰积分、生成序列和综合报告等。此外，Chromera还支持ICP-MS有机金属形态分析的应用，而且Chromera和Flexar都可以被集成在PerkinElmer公司的ICP-MS平台上。 　　 Flexar液相系统 　　PerkinElmer公司还宣布，与Flexar液相组件联用的、AB SCIEX Analyst 质谱驱动发布上市，这将使它们能够被集成在AB公司的液质联用现有的生产线上。

超灵敏传感器的构建在危险化学品分析、生物标志物检测和体内成像中发挥重要作用，对环境监测和安全监控具有重要意义。基于探针的传感器是最常用的痕量分析方法之一，具有高灵敏度、高特异性和快速响应等优势。作为常用的加载探针的介质，液相有利于探针分子与目标分析物进行有效碰撞，从而提高反应速度和效率。然而，液体介质中的自由体积扩散特性会导致反应信号的分散，引起来自痕量分析物的信号进一步减弱，影响痕量检测的灵敏度。水凝胶作为含有聚合物网络和液相分散介质的材料，可通过聚合物链的非共价作用以及聚合物网络的筛分效应限制溶质扩散。然而，对于各向同性的水凝胶体系，扩散性质的受限或降低反应的有效碰撞，使得检测反应灵敏度下降。多相界面处产生的化学反应受体系化学势影响，可在不影响溶液自身扩散性质的同时限制反应物迁移方向。因此，在水凝胶体系构建存在非对称扩散性质的反应界面，在保持快速反应的同时有效地限制信号扩散，具有重要意义。中国科学院新疆理化技术研究所爆炸物传感检测团队基于非对称扩散行为对信号分子的限制作用，设计了双层水凝胶体系以增强传感信号，实现了纳克级别亚硝酸盐的比色识别。研究设计了一种双层水凝胶体系，其中聚丙烯酰胺（PAM）进行采样和重氮化亚硝酸盐的瞬时两步反应，而聚乙烯醇（PVA）用于耦合显色反应实现对亚硝酸盐的识别。为了破坏两种紧密接触的水凝胶的扩散对称性，研究通过调控合成方法将PAM和PVA水凝胶之间的孔径比控制为10，扩散系数比控制为1.7。结果表明，显色产物在水凝胶中的扩散具有明显的有界性，且其面内扩散由于PAM和PVA水凝胶的非对称扩散性质得到有效的限制。由此设计的传感器对亚硝酸盐的裸眼检测限为2.898纳克，呈现出优异的灵敏度和抗干扰性。检测图像对目标物残留信息的良好保护性进一步证明了扩散控制对于增强传感信号以及构建适用于实际场景的高性能便携式检测器的重要性，为针对痕量固体样品识别的传感器设计奠定了理论基础。相关研究成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical上。研究工作得到中科院“西部之光”人才培养计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目及国家高层次人才等的支持。a、具有非对称扩散的水凝胶体系示意图；b、用于亚硝酸盐检测的双层水凝胶器件

欧美很多发达国家都开始制订甚至实施普通人群的新冠疫苗增强针接种计划。但对于今年年初才开始上市的新冠疫苗而言，短短几个月后就要再打一针 “增强”，这里面的科学性与必要性到底如何，仍然是个争议很大的话题。 9月17日的美国食品药品管理局（FDA）关于辉瑞/BioNTech疫苗增强针的外部专家会，可能是第一次公开透明地辩论增强针的意义与相关政策的科学性。 在超过八小时的分析讨论中，美国疾病控制与预防中心（CDC），FDA与辉瑞/BioNTech都各自列举资料，甚至连最早施打增强针的以色列，也派出卫生部门官员与研究人员提供了本国最新数据。最后，该专家会议以绝对多数否决了辉瑞/BioNTech的全民增强针提议，转而推荐向65岁以上老年与其他高危人群提供增强针。 这一方案现在也获得了FDA的正式批准与CDC推荐。该会议与9月22-23日CDC推荐增强针的会议，提供了大量关于增强针的现有数据与决策依据探讨，不仅能让很多关注增强针的公众了解增强针的现状，也值得所有制定增强针政策甚至是普遍防疫政策的管理部门借鉴。 原理：是增强针还是第三针？ 在各种报道中，关于增强针经常提到的一个好处是可大幅增加抗体，这也是像辉瑞/BioNTech等药企用于申请增强针上市的关键数据。接种增强针后检测到抗体大幅增加，反映的是增强针激发的免疫反应。但免疫反应远不止抗体这一部分，增强针的科学原理也不仅限于抗体增加这一环。 9月17日，美国FDA专家会议以及CDC关于增强针的多次讨论会议，都提到了从原理考虑，如果让新冠mRNA疫苗接种者接种第三针，到底是属于把初次接种程序由两针变成三针，还是在初次接种外的增强针？ 都是第三针，算不算在初次接种程序内有区别吗？ 实际上，不同疫苗的接种针数本身就有不同。比如带状疱疹疫苗是两针，而乙肝疫苗是三针。这种针数的不同就是基于免疫反应的完善性。 对于疫苗来说，第一针会刺激初始的免疫反应，这种免疫反应包括B细胞被激活，产生针对疫苗引入的抗原的特异性抗体，同时形成一些记忆B细胞。这些记忆细胞并不产生抗体，但却保留着对抗原的记忆，当再度遇到同一个抗原时可以迅速复制分化成大量可以制造抗体的B细胞。 一般而言，第一针疫苗刺激的免疫反应强度并不大，表现为产生的抗体不多，记忆细胞的形成也有限。当第一针疫苗接种后过一段时间——至少等到第一针诱发的免疫反应下降之后，通过接种第二针疫苗，人体的免疫系统可以产生更强的免疫反应，即所谓的增强，在这一过程中，会有大量的抗体产生，并且会出现结合能力更强或识别更多样化的抗体，同时记忆细胞等也会进一步完善，部分B细胞还可以分化为浆细胞。浆细胞非常长寿，会迁移至骨髓并长期产生抗体，让人体获得长久的免疫保护。 由于这种接种疫苗时免疫反应的规律，大部分疫苗都需要两针，同时两针之间还必须有一定间隔。但不是所有的疫苗在两针后就能获得最完善的免疫保护，这也是为什么乙肝疫苗等不少疫苗还要打第三针才算完成接种。 回到新冠疫苗，作为一种新研发的疫苗，例如辉瑞/BioNTech的mRNA疫苗，现在已知的是接种两针后可以获得非常好的免疫保护。但两针诱发的免疫反应是不是人体免疫系统的极限呢？ 这是未知的。 如果前两针诱发的免疫反应已经是此类疫苗能激发的人体免疫反应极限了，那么第三针就只是激发了免疫记忆，再度产生大量抗体，但包括记忆细胞、抗体的多样化程度等等都不会再有改进。人体不会不断大量生产用不上的抗体，所以第三针激发的高抗体也会随时间流逝而降低。也就是说，这种增强针起到的效果只是短暂提升体内的抗体滴度。 如果前两针mRNA疫苗的接种结果并非人体的免疫反应极限，那么引入第三针或许如同乙肝疫苗的第三针，能进一步完善免疫保护。这可能有多种表现，比如刺激形成更多的记忆细胞，这样下次遇到病毒会有更快速更强烈的免疫反应，起更好的保护；又比如产生更“成熟”的抗体，它们与病毒的结合能力更强或识别更多元化，增强对突变的防护力；亦或者是形成更多长效浆细胞，使得抗体下降的曲线放缓，让人体在更长的时间段内受到保护。 如果第三针mRNA疫苗确实可以起到进一步完善免疫反应的作用，甚至推断新冠疫苗的初次接种流程本来就该是三针，那么疫苗就应该设计成三针型疫苗而非两针型。 比较遗憾的是，现在没有足够的数据指向增强针到底只是暂时增加抗体滴度还是可以完善整个免疫反应。辉瑞/BioNTech在FDA专家会上只是提供了第三针接种后一个月的抗体滴度。虽然这个滴度是第二针后高峰的三倍，但无法据此区分第三针是完善了接种人的整体免疫反应还是短期拉升抗体。 最近一些关于mRNA疫苗的研究显示，在第二针后包括抗体多样性、记忆细胞、细胞免疫等方面似乎都到了一个极限[1，2]。如果这些研究具有普遍性，那么增强针的意义将会局限于短期增加抗体。不过这些研究尚属早期，不同人群的结果也可能有差异，如老年人可能存在免疫反应较弱的情况，即便普通人群前两针能达到免疫反应的极限，对于老年人或有基础疾病的人却未必。 但无论如何，增强针仍需要更多完善的研究，不仅局限于一个时间截点的抗体滴度，来明确增强针的作用。 时机：现在是否需要增强针？ 增强针的科学原理也会影响到另一个重要问题：什么时候需要增强针，或者现在需不需要增强针？ 如果增强针只会短暂增加抗体，那么使用的时机将取决于何时需要增加抗体。 现在很多增强针计划以6个月为界限，该划分最主要的依据是在一些疫苗的抗体滴度跟踪时发现接种6个月后，体内抗体比高峰时已经下降很多，比如Moderna最近在《科学》上就发表了6个月的中和抗体跟踪数据 [3]，发现半年后接种者的血清仍能中和包括Delta在内的多个突变株，但中和抗体的滴度比刚接种完时已经大幅下降，即实验里中和同样多的病毒需要使用更多血清。Moderna接种6个月后体内仍有中和抗体但滴度比高峰时显著下降 | 图源[3] 陆续有研究显示，更高的中和抗体滴度对应更好的新冠疫苗有效性。单纯从增加体内抗体的角度，说半年后因体内抗体下降而通过打增强针提高抗体滴度似乎没什么问题。但这种做法缺乏最根本的一个基础，那就是现在科学家尚未明确一个疫苗保护作用必需的抗体下限。也就是说虽然半年后抗体滴度确实大幅下降了（这也在预期中，因为在未遇到病毒的情况下，人体不必大量生产一个用不上的抗体），但并不能说此时疫苗的保护作用已经大幅下滑。 还是来自Moderna的分析，根据它的三期临床试验，发现即便接种完疫苗后检测不到中和抗体的人群，在之后三个月的疫苗有效性仍有50%，而中和抗体滴度100与中和抗体滴度1000的人群，有效性分别为90%与96% [4]。所以不仅是看到中和抗体滴度下滑尚不能明确疫苗是否失效需要增强，即便是增强针大幅提高抗体，能对应多少疫苗保护作用的增加也是需要审视的，毕竟10倍的中和抗体差异对于Moderna的前两针疫苗只带来了6%的有效性差异，像辉瑞/BioNTech的增强针提高抗体滴度到第二针后高峰3倍，在疫苗有效性上的改变仍是未知的，很可能不会如抗体滴度变化那么大。 此外，若以增加抗体为标杆，打过增强针后抗体在高峰后也会下降，一个自然的问题是以后是否会要经常打增强针来维持抗体在高水平。在FDA的专家会上，也有美国方面的专家问以色列的卫生官员，如果增加有效性只是靠暂时的抗体提升，是否打算过段时间再打增强针。之前以色列有官员称需要准备第四针 [5]，但在专家会上以色列的卫生官员表示并无此打算。 如果第三针是完善免疫反应，那么问题应该是间隔多久打第三针可以完善免疫反应。这个时间是多久，是不是6个月？现在并不明确，理论上来说间隔越久，这种完善免疫保护的增强效果越好。但如果证明隔得短一些也能做到，那么完全可以以更短的间隔完成三针接种，尽快完善接种效果。 也有科学家提出了另一种思路，即是否可以通过改动前两针疫苗的间隔来完善疫苗的免疫保护。FDA的专家会上有人提出，现在新冠疫苗的接种程序都很激进，如辉瑞/BioNTech是两针间隔三周，是否是因为这样短的间隔导致免疫反应的完善性不足，导致疫苗有效性维持时间不够？如果延长两针的间隔，是否可以让免疫保护更长效，避免今后需要增强针。 不过延长两针间隔会让接种者在更长时间内处于半接种状态，没有足够的保护，在风险收益上未必更佳，对于已经接种了疫苗的人来说更无实际意义，因为已经接种疫苗的人也改不了之前两针的间隔了。 总之，在科学原理上，现在第三针或增强针主要的证据在于可以大幅增加抗体。但除了抗体外，整体免疫反应是否有完善、间隔多久打第三针更好、能转化为多少实际有效性以及可以维持多久，这些都是未知的。 在这种情况下，另一个探讨增强针必要性的思路，则是基于疫苗有效性，特别是对重症防护的有效性在现实中的变化。绝对的防止感染本身是个非常高的要求，特别是如今疫苗要应对的是传播力非常强的Delta突变株，欧美很多国家的感染率又非常高，相当于疫苗接种者长期处在一个病毒量很高的环境中，疫苗接种率因各种原因在不少国家也并不理想，这些因素叠加在一起，指望疫苗来彻底阻断感染或传播并不现实。因此，维持疫苗对重症的保护力才是更合理也是更关键的目标。 而已有的各种研究显示，如今mRNA疫苗防护感染或轻症的作用有一定下降，但对重症的保护仍然维持在较高的水平。其中对轻症的保护力下降可能既有接种时间的影响，也有Delta的作用。不过即便是这方面，下滑幅度可能也是有限的。辉瑞在FDA的要求下比较了三期临床试验中接种中位时间9.8个月与4.7个月的人群感染率的区别。接种时间短的人确实感染风险更低，但换算到有效性，差异其实比较有限——如果接种4.7月的人有效性是86%，那么接种9.8个月的人对应有效性为80% [6]。 重症方面的防护很多研究都显示没有明显下降，比如辉瑞与Kaiser合作的一项研究发现在接种4个月后，疫苗防护感染有效性下降到60%左右，但重症防护在任何年龄段都没有变化 [6]。9月22日，Moderna在《新英格兰医学杂志》上发表了三期临床试验的最终分析，发现在平均跟踪时间5.3个月的试验中，防重症有效性为98%[7]。这些研究都在指向mRNA疫苗对重症的防护维系时间可能是非常长久的，显然无法佐证增强针存在急切的必要性。 支持增强针最有力的证据是来自以色列。在FDA专家会前发表在《新英格兰医学杂志》上的以色列研究，显示接种增强针12天后，60岁以上人群的感染风险下降了10倍，重症风险也有类似下降 [8]。但要注意的是，这项研究在接种增强针12天后跟踪的时间不到两周。这就带来了有效性维持时间能有多久的问题。同时，以色列的卫生官员表示在该国60%的重症病人是接种完两针疫苗的人，对他们来说，需要为接种完疫苗的人提高防护重症的有效性。但在美国，重症与住院仍然绝大多数为未接种疫苗的人[9]，这让以色列的情况有多少普遍性与可推广性成了问题。 另一方面，美国CDC统计到现在的所有突破性感染导致住院或死亡的病例中，分别有70%与87%的人是65岁以上的老年人 [9]。可以说老年人或有基础疾病的人如果发生突破性感染，导致严重后果的风险更大。另外，CDC收集的一些研究显示养老院等老年人聚集的地方，疫苗有效性本身就较低，也有下降趋势。从风险收益角度看，在老年人中施行增强针有更强的支持。 反观一般人群，增强针的不仅必要性缺乏支持，也很难做出收益大于风险的判断。对于mRNA疫苗，已知在年轻男性中存在心肌炎的风险，虽然发生率很低，但第二针的风险高于第一针。接种第三针的风险如何是未知的。从收益考虑，对于年轻人群，接种完两针对重症的防护非常好，未看到有下降趋势，第三针在这之上能带来多少进一步的收益，是值得怀疑的。 也是综合这些风险收益评估，FDA的专家会拒绝了辉瑞在16岁以上人群全面施打增强针的申请，转而把人群限制在65岁以上与其它高风险人群。而9月22-23日，CDC负责推荐疫苗使用的专家会议，在基本遵循FDA批准范围的基础上，进一步限制为65岁以上或居住在长期看护中心的人，以及18-64岁有导致重症风险增加的基础疾病患者，否决了FDA批准范围内的工作中高感染风险人员。但在CDC的正式推荐中，CDC主任Walensky博士再次将工作中高风险人群纳入。 这种差异涉及到风险评估上出发点的不同，纳入因职业或环境有高风险的人群，一个比较常见的理由是如医务人员，即便是轻症也无法继续工作，会影响到整个医疗系统的运作。但在CDC的外部专家看来，增强针的风险收益标准应该以接种人为中心出发。对于一个年轻的一线工作人员，打增强针对他个人的最重要收益——防止重症，是很低的，而风险，如罕见的心肌炎却是存在的，不能说他感染了没法上班对社会有影响，就推荐他在个人层面去做一个风险可能大于收益的事情，更何况增强针在年轻人群中防感染一类的收益现在纯属揣测。 这里推荐与不推荐都有一定依据，但更多都是基于推测，反应了增强针在具体收益上因数据有限导致的诸多不确定性。 效果展望：增强针能改变疫情吗？ 虽然欧美多国已经或将要为高年龄与高危人群施打增强针，在这些人群里的风险收益评估上或许也是大概率收益大于风险，但增强针对整体疫情控制的帮助却未必乐观。 在FDA的增强针专家会上，CDC的流行病学家承认在美国主要的传播发生未接种疫苗的人群，因此增强针对整体疫情的遏制可能会有限。这个观点也被大多数与会专家们认同。 甚至在直接收益可能最大的老年人中，单独的增强针效果也未必最佳。在9月22日到23日讨论增强针使用推荐的CDC会议上，CDC的科学家提供了养老院中增强针效果的模拟。如果输入风险高（所在地区传染率高）并且设施内工作人员疫苗接种率低，即便增强针效果很好，养老院中的感染病例仍然不少。美国CDC关于养老院中增强针的效果模拟 | 图源[10] 增强针要起到好作用，必须伴随着控制背景感染率与提高工作人员接种率。其中作用最大的是增加工作人接种率。这也是整个欧美疫情的一个缩影。提高疫苗接种率，让更多没接种过疫苗的人打上第一针，所带来的效果会远大于增强针的作用。 根据CDC的估计，在半年的时间段内防止一例新冠住院，在65岁以上的人群中，只需要50人次的初次接种，但增强针需要481人次接种，差距将近10倍 [10]。若把年龄下调到18-29岁，这一差距进一步扩大到22倍，在这一年龄段，连基本的收益大于风险，对于增强针也已不太确定。而CDC的一项民调还显示未接种新冠疫苗的人群中有三分之一表达了增强针的消息会让他们更不愿意接种 [10]。孤立的一项增强针政策或许看着坏处有限，但放到所有防疫政策之中会如何，是有不确定性的。在半年内防止一例新冠住院需要的初次接种或增强针接种人次 | 图源[10] 如果跳出欧美发达国家的小圈子，那么不难发现增强针无疑是为全球疫苗分配不均问题投下了更大的阴影。在已接种的新冠疫苗中，81%是在中高收入国家，低收入国家只分到了0.4%，而致力于为低收入国家提供疫苗的COVAX最近将今年能提供的新冠疫苗数量下调了四分之一 [11]。 如果疫情在接种率极低的低收入国家不断蔓延，很难保证今后不出现一个比Delta更危险的突变株。欧美国家在提出增强针计划时都强调不影响全球疫苗供应，但现今全球疫苗需求远大于供给，很难想象发达国家的大规模增强针计划不会对全球接种造成负面影响。 增强针需要怎么做？ 虽然增强针在科学原理、实际有效性上还有很多疑问，但面对短期之内难以控制的全球疫情，增强针仍是一个需要认真考虑的选择。甚至在某些人群中，即便增强针存在不确定性，现在仍会有切实需要。面对这样的现实，增强针的研究与决策都需要往更科学、更理性的方向发展。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组的杨良保研究员等人在阐明单个的各向异性的金微米片上拉曼增强与光催化活性之间关系的研究上取得新进展。相关成果已发表在《欧洲化学》杂志上。该研究对于理解SERS活性纳米结构的增强机制和等离子体有关的催化效应具有重要的意义。 　　各向异性贵金属微纳结构因其独特的尺寸依赖效应和形状依赖效应，成为了越来越多的研究领域的热点，逐渐应用于光学、催化等领域。但是，在如何克服化学效应的贡献并获得分子层面信息的同时，阐明贵金属结构上的拉曼散射和光催化活性之间的关系，仍然是一个巨大挑战。 　　研究人员刘洪林博士等人通过简单的方法合成了纳米厚度的金微米三角片和六角片，并直观地展示了这些结构不同位置上拉曼信号和光催化活性之间关系。通过等离子体光催化敏感分子的结构的变化，利用其SERS信号峰相对强度的变化，成功刻画了金微米片角、边、面上不同位置的光催化活性的可视画面，排除了常规研究中浓度效应和分子覆盖度差异的问题。 　　研究结果表明，金微米片上特定位点分子吸附数目的增加，并不必然导致更高的光催化转化率，而是与其等离子体共振强度、电磁场强度密切相关，这与理论模拟的结果一致。相关研究策略排除或者弱化了等离子体局域热效应，也在一定程度了成功克服了浓度差异效应和化学贡献效应在贵金属等离子体光催化中的作用，清晰的刻画了等离子体共振强度相关的催化特性。 　　该研究工作得到了科技部重大科学研究计划纳米专项项目&ldquo 应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究(2011CB933700)&rdquo 以及国家重大科学仪器设备开发专项子任务&ldquo 动态表面增强拉曼光谱技术用于农药残留检测&rdquo 和&ldquo PERS仪器在环境污染物检测领域中的应用&rdquo (2011YQ0301241001 & 2011YQ0301241101)等项目的支持。 　　 合肥研究院阐明各向异性贵金属微纳结构的拉曼增强和光催化活性之间的关系

在医疗器械和电子等行业中，产品结构复杂种类繁多，且低产量生产，难以实现自动化，大量的装配和检查工作是通过体式显微镜手动操作完成。产线工作面临着效率低下，以及对人体造成损伤的风险。而AR技术的出现，似乎为以上的痛点，提供了非常好的解决思路。正因如此，我们的AR1模块，应运而生。AR1模块与我们的SZX系列体式显微镜配合使用，将后者转变为增强现实工具，从而提高基于显微镜的制造任务和培训的速度和效率。改变工作方式 AR1显微镜系统使您能够将文本和数字图像投影到显微镜的视野中，使组装人员可以轻松地遵循指示、阅读笔记，甚至观看视频，而无需将眼睛从目镜移开。AR1模块与奥林巴斯SZX系列体式显微镜配合使用，将其转化为增强现实工具，提高基于显微镜的制造任务的速度和效率，并培训新员工。更快、更高效的组装过程传统的制造过程中，工人需要反复将目光从目镜移开去检查装配说明，或在开始工作前记住这些说明，这两种方法都效率低下，可能会导致错误。有了AR功能，就可以将装配说明、指导手册、图像、十字线、量表或注释投影到显微镜的视野中，可以帮助工人降低工作的错误，并使他们更舒适地工作，这样工人就可以专注于自己的任务，而不必反复看向别处，提高了工作效率。如果在制造过程中出现问题，装配人员可使用Microsoft Teams等第三方协作软件，与场外经理或工程师分享目镜中的实时视图，从而获得相应指导，及时解决问题。让新员工快速成长在传统的培训工作流程中，现场培训师会指导新员工组装过程的每个步骤，并展示正确组装后的组件外观。受训者必须将目光从目镜移开，看看培训师在说什么，然后在显微镜下操作练习。使用AR1系统后，受训者可以在眼睛不离开目镜的情况下接受培训，从而保持注意力集中，使得培训更高效，更灵活。如果培训师需要前往不同的地点，这会增加培训过程的时间和成本。有了AR1系统，培训师可以远程开展工作，而无需出差。这样更高效，省去了差旅费用，使其更具成本效益。因为指令可直接投影到显微镜视野中的样品上，制造商也可选择使用录制好的视频来培训新员工，无需聘请现场培训师。与客户现有体式显微镜无缝配合全新SZX-AR1增强现实系统可轻松加装到现有的SZX系列体式显微镜上，从而简化复杂的基于显微镜的制造任务以及装配人员的培训。我们还为体式显微镜提供多种人体工程学组件，让您在工作时保持舒适。符合人体工学的倾斜式三目镜筒和眼点调节器使用户能够调整显微镜，以便在工作时保持舒适、自然的姿势。

近日，中国科学技术大学董振超研究小组在探究针尖增强单分子拉曼光谱的化学增强与猝灭机制方面取得新进展。相关成果以“Chemical Enhancement and Quenching in Single-Molecule Tip-Enhanced Raman Spectroscopy”为题作为热点文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。 　　表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Ramanspectroscopy, SERS)具有显著的信号增强特性，能够在单分子尺度提供目标材料丰富的化学指纹信息，因此被广泛应用于物理、化学、材料、生物等领域的物种识别与结构研究。SERS增强机制通常分为两种：局域等离激元场激发产生的物理增强以及分子–金属之间电荷转移诱导的化学增强。物理增强在SERS信号增强中起主导作用，对其电磁场物理增强图像的理解已经比较透彻。化学增强不仅能在物理增强的基础上进一步增强分子拉曼信号，而且往往会对谱型产生影响。然而，尽管经过近半个世纪的大量SERS研究，化学效应对拉曼信号的具体影响机制仍然不够清晰。这主要是因为化学机制比较复杂，跟单个分子与金属表面之间的局域相互作用密切相关，而且其贡献相对较小，并常常与物理增强效应共存，难以分割和评估。存在这些困难在一定程度上是因为SERS技术难以对这种局域相互作用进行精准表征和控制。因此，迫切需要开展局域环境清晰明确的单分子拉曼实验，以便精确调控单个分子的局域化学环境，深入研究化学效应对拉曼信号的影响。 　　2013年，董振超研究小组首次在超高真空和液氮温度下展示了亚纳米分辨的单分子拉曼成像技术[Nature 498, 82 (2013)]，通过针尖局域电磁场调控将具有化学识别能力的光学成像空间分辨率提高到了一个纳米以下(~0.5nm)。这一结果在一定程度上颠覆了当时人们对于光学成像分辨率和光场限域性的固有认知，极大推动了针尖增强技术和相关纳米光子学领域的发展。在此基础上，2019年，该研究小组通过发展液氦条件下工作的低温超高真空针尖增强拉曼光谱(tip-enhanced Ramanspectroscopy, TERS)系统，进一步对针尖尖端高度局域的等离激元场进行精细调控，将空间分辨率提高到了1.5 Å的单个化学键识别水平，并基于这项技术提出了一种重构分子化学结构的新方法¾埃级分辨的扫描拉曼显微术[National Science Review 6, 1169−1175 (2019)]。 　　最近，为了深入探究化学效应对拉曼信号的影响机制，该研究小组利用所发展的高分辨TERS技术，通过精心设计和构建四种不同的清晰明确的单分子局域接触环境(图1)，探究了单个ZnPc酞菁分子在不同接触环境下的拉曼响应，并结合理论计算揭示了基态电荷转移引起的TERS增强以及界面动态电荷转移诱导的拉曼猝灭的新机制(图2)。图1.单分子TERS实验示意图和四种不同的分子局域接触环境。图2.基态电荷转移引起的TERS增强与界面动态电荷转移诱导猝灭效应。他们发现，当针尖与氯化钠表面单个平面型ZnPc分子进行“弱”的点接触时，TERS信号会被显著增强，与此同时，针尖增强光致荧光(tip-enhanced photoluminescence, TEPL)信号迅速猝灭。TERS和TEPL信号演化表明针尖与分子之间的接触产生了化学相互作用。他们对此提出一种新的物理化学联合作用机制，即针尖与分子的点接触会产生基态电荷转移过程，在与表面垂直的方向上诱导出可观的拉曼极化率，而且该垂直极化偶极还会进一步与纳腔等离激元的垂直电场耦合产生增强的拉曼信号。这种新的增强机制不仅超越了传统的纯化学效应机制，而且也不同于之前普遍认为的在化学增强过程中占主导地位的共振电荷转移机制。另一方面，当分子与金属衬底进行“强”的面接触后，TERS信号严重猝灭，特别是对于分子的面内振动信号。结合DFT理论计算表明，这是由于分子与金属衬底之间的轨道杂化引起的动态界面电荷转移以及表面电磁场屏蔽效应所导致的拉曼极化率的减弱，并且前者起主导作用。但是，通过进一步与针尖产生“弱”的点接触，猝灭的拉曼信号能够被有效“拯救”，这同样是因为上面所提及的基态电荷转移诱导的物理化学机制的联合作用所致。需要强调的是，如果分子与金属衬底的相互作用很弱(例如物理吸附的情况)，或者分子垂直吸附在金属表面，这时由于动态界面电荷转移诱导的拉曼极化率的减弱效应会变得很小，预计将不会出现拉曼猝灭现象。 　　该研究小组还进一步开展了偏压和波长依赖的TERS光谱演化研究，证明了基于基态电荷转移的物理化学联合作用机制的正确性。值得注意的是，对于非共振情况下的针尖−分子点接触构型，体系的拉曼信号在纳腔等离激元场增强的基础上，还将获得超过300倍的极大电荷转移化学增强。 　　该工作不仅为理解化学效应诱导的TERS/SERS增强与猝灭现象提供了新的视角，澄清和深化了人们对化学增强机制的认识，而且展示了一种通过针尖−分子原子级点接触增强拉曼信号的方法，将对本征拉曼信号微弱的分子(例如生物分子)的化学探测和识别具有重要意义。 　　文章的第一作者是中国科学技术大学博士后杨犇和特任副研究员陈功。该研究工作得到了基金委、科技部、中科院、教育部、安徽省等单位的支持。

在科技的不断进步与创新中，像增强相机已成为众多科学问题探索过程中不可或缺的工具。像增强相机是一种利用像增强器对弱信号进行增益放大的特殊相机，它可以极大提高相机的成像灵敏度。但是由于像增强器中起增益放大作用的微通道板（MCP）会极大的限制相机的分辨率，因此，目前市面上的像增强相机空间分辨率一般低于30lp/mm，这大大限制了很多有着较高分辨率要求的应用场景。今天，我们自豪地宣布，中智科仪的最新力作——TRC428高分辨率像增强相机即将面世。这款革命性的产品将带来卓越的空间分辨率、出色的性能表现以及无与伦比的可靠性，将满足您对高分辨率需求的一切期待。TRC428 高分辨率像增强相机搭载了全新的图像传感器芯片，分辨率高达3200x2200，单像素尺寸4.5um，为用户提供了前所未有的图像质量和分辨率，同时，我们集成了新一代的高空间分辨率、高量子效率、低噪声像增强器，且成功突破了高分辨率CMOS相机与增强器实现光纤锥耦合工艺的技术壁垒。这一突破性的技术提升使得相机的整机空间分辨率高达45lp/mm以上，重新定义了像增强型相机成像分辨率的标准。TRC428高分辨率像增强相机具有特点及优势：高空间分辨率：TRC428高分辨率像增强相机采用新一代高空间分辨率像增强器，以及3200x2200高分辨率CMOS图像传感器，利用4um芯径光纤面板将二者进行光学耦合，借助先进的耦合工艺，整机空间分辨率优于40lp/mm，为用户提供了极致的图像分辨率，使您能够捕捉到每一个细微的细节。TRC411相机（左）和TRC428相机（右）空间分辨率测试对比超短光学快门：TRC428高分辨率像增强相机可实现低至500ps的光学快门，可以以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声；针对瞬态吸收荧光光谱应用场景，可以实现更高的时间分辨率；针对门控拉曼光谱采集应用场景，抑制荧光和背景光能力更加卓越。特别适用于各种时间分辨成像以及超快过程探测。500ps光学门宽高时间同步精度：TRC428高分辨率像增强相机内置10皮秒精度的3通道同步时序控制器，可以进行相机与外部设备的高精度延迟和同步，无需额外的同步触发设备即可轻松实现多台设备之间的精准同步控制；各个通道可独立控制同步信号脉宽及延时，延迟精度高达10皮秒，通道间同步时间抖动小于35ps（RMS）。10ps延时精度高快门重复频率：TRC428高分辨率像增强相机快门工作重复频率可高达500kHz，可以更高效的实现高频信号采集；且支持片上积分（IOC）模式，一次CMOS曝光时间内可以支持更多次的“Burst”累积，这在可重复的弱信号采集应用中可有效提高信噪比。在激光诱导荧光光谱采集应用场景下，可以同步更高频率的激发光源，提高光谱信号激发和采集效率；在量子关联成像应用场景下，更高的快门工作频率可以适应更高的光子发生率，从而获取更丰富的成像信息，更快实现关联成像。片上积分（IOC）模式工作示意图方便易用的软件：TRC428高分辨率像增强相机的控制与操作可以完全兼容SmartCapture软件，功能丰富，方便易操作。SmartCapture软件界面及功能特点高分辨率像增强相机的以上特点和优势除了在成像应用领域为用户带来革命性的应用体验外，在门控光谱仪系统中也将发挥重要的优势。众所周知，探测器的分辨率对于光谱采集系统的光谱分辨率至关重要，但是在一些与时间分辨相关的光谱以及极弱单光子光谱信号采集系统中，单色仪需要配置具有门控功能的像增强相机做为探测器，从而实现时间分辨光谱和极弱单光子光谱信号采集测量。但是，像增强相机的低空间分辨率会极大限制光谱分辨率，相对于普通探测器，配置门控型像增强相机做为探测器的光谱仪分辨率将会降低约1.5倍左右（经验值）。高分辨率像增强相机的问世将在一定程度上解决这一问题。我们将TRC428高分辨率像增强相机与MS5204i光谱仪集成，形成一套纳秒门控光谱仪，利用这套门纳秒控光谱仪进行了极限光谱分辨率测试，并与集成了标准像增强相机的纳秒门控光谱仪测试结果进行了对比：结果如下：TRC428高分辨像增强相机，分辨率26.73pm@546.075nmTRC411像增强相机，分辨率35.64pm@546.075nm集成了TRC428高分辨率像增强相机的纳秒门控光谱仪，极限光谱分辨率可达26.73pm；但集成TRC411标准像增强相机的纳秒门控光谱仪，采用同样的光谱仪设置，对同样的光谱信号进行采集，能够达到的极限光谱分辨率仅为35.64pm。其他更多波长的光谱分辨率对比如下所示（不同波长对应的增益有所不同）：波长（nm）253.652365.015404.656435.833546.075579.066TRC411相机35.10pm40.50pm39.96pm32.40pm35.64pm39.69pmTRC428相机24.57pm23.63pm23.31pm25.92pm26.73pm28.35pm由以上对比数据可以看出，使用TRC428高分辨率像增强相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，相对于使用TRC411相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，在光谱分辨率上有30%以上的提升。配合更长焦距的单色仪，预期光谱分辨率可提升至10pm以内，可应用于等离子光谱以及同位素光谱分析等超高精度要求的应用场景。TRC428高分辨率像增强相机的推出标志着中智科仪对高分辨率成像技术的持续投入和创新。我们相信，TRC428将成为像增强相机行业内的新标杆，为用户提供前所未有的视觉体验和应用价值。同时，TRC428高分辨率像增强相机的问世也证实了像增强相机的空间分辨率有进一步提升的空间，中智科仪将继续努力，持续研发，推动像增强相机的空间分辨率进一步提升。