纳米小镇

2017年2月10日-15日，世界纳米基金会创始人兼董事局主席保罗斯坦纳一行来到南京江北考察，并敲定了“中国纳米小镇项目”。为推动纳米产业在中国发展，世界纳米基金会与南京超界联盟将共同在南京江北新区投资建设“纳米小镇”，为入驻企业提供良好的基础设施、公共平台及产业服务。世界纳米基金会的斯坦纳先生现场致辞　　纳米小镇总规划面积10平方公里，总投资200亿美元，建设期初步规划为5年，分三期建设。纳米技术可被广泛用于智能制造、生命健康产业、新材料、新能源和新能源汽车等各大新兴产业。比如，运用纳米动力学技术的微机械和微电机，可应用于临床医学的医疗和诊断仪器 纳米加工技术使得使得加工精度从 20世纪60年代的微米级(1/1000毫米)提高到目前的10nm级(1/100微米或者1/100000毫米)的级别，这样的加工技术在计算机芯片、陶瓷元件加工中能起到重要作用。　　据了解，国内首个“纳米小镇”落户江北新区，就是看中南京的科教资源优势，南京作为全国重要的科教中心城市，高等院校和科研院所云集、高端人才密集，这些都是纳米产业落户南京的科教基础。另外，2017年世界纳米全球峰会也在前期筹备中，如果条件成熟，也有望在南京举办。

首届美国AirMar代理商大会近日在美国新罕布什尔州米尔福德小镇召开。本次会议由AirMar创始人兼CEO Stephen G. Boucher主持，全球市场总监Jen Matsis做全球市场报告，技术总工程师Joe Natalino做气象产品技术培训，国际销售Guillaume做具体应用实例分析，技术工程师Pete Braffitt做气象产品联网应用分析。并在Stephen G. Boucher的亲自引导到，对AirMar的研发中心、生产车间、检测中心、风洞实验室等进行了参观。 来自全球各个国家的代表共同接受了美国AirMar公司的热情招待并一同探讨了AirMar产品在本国的应用情况。代表分别来自于中国、美国、法国、德国、芬兰、意大利、冰岛等，我公司是美国Airmar在中国的授权合作伙伴，也是全球WX系列气象产品最佳合作伙伴。 Airmar公司的WX系列产品在不断提升，因为我们愿意洞悉和根据客户以及市场不断提高的具有挑战性的要求来将我们的产品升级和打造成一款外形紧凑，功能强大，结实耐用的一体化天气检测仪器来满足日益苛刻的应用要求。

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东丽区，位于天津市中部偏东，常住人口约85万人，地区生产总值706.6亿元。作为天津市重要的经济中心之一，东丽区拥有较为完善的工业体系和现代服务体系，近年来，多家质谱仪器企业在这里扎根，多条质谱相关政策频繁发布，天津市的东丽区正着力打造“北方质谱小镇”，力争成为国产质谱的创新高地。　　多家质谱企业入驻　　2021年7月，东西分析仪器(天津)有限公司入驻天津东丽经开区国际医疗器械产业园区，2022年8月自主研发生产的飞行时间质谱仪取得医疗器械注册证书。当被问及选择天津市东丽经开区落户的原因时，东西分析医疗部负责人、东西分析仪器(天津)有限公司总经理李晓雯表示：“东西分析为国内知名的的分析仪器制造商，近年来将发展高端精准医疗质谱产品作为公司未来重要的战略方向，恰好与东丽区打造北方质谱小镇的战略目标相契合。同时，东丽经济技术开发区管委会从企业工商注册到快速对接天津市医疗器械审评中心深入企业进行调研，给予了东西分析全方位细致入微的高效服务，使得我们坚定了扎根天津和发展壮大的决心。”　　除了东西分析，在东丽经开区国际医疗器械产业园里，还驻扎了天津国科医疗科技发展有限公司。作为中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的全资公司，国科医疗率领研发团队在液相色谱串联质谱仪配套设备领域又取得创新性技术突破，研制出质谱仪配套产品高性能氮气发生器，为质谱仪提供所需气体，解决了质谱仪使用中频繁更换氮气瓶的问题，同时降低了使用成本。　　同样在2022年，威高集团与天津东丽区签署战略合作协议，在东丽区设立威高国科质谱医疗科技(天津)有限公司，就三重四极杆医疗质谱仪研发及销售开展合作。该公司投资1亿元，配备3000平方米厂房，开展质谱仪的产业化研发、生产、销售。项目达产后，预计年销售收入超5000万元，年税收500万元以上。　　据了解，威高国科质谱医疗科技(天津)有限公司是由威高集团与中国科学院苏州生物医学工程技术研究所联合设立，研发生产的HTQ-2020三重四极杆质谱仪实现了国产三重四极杆质谱从技术创新、核心部件突破、整机产业化的三大阶段，申请了数十项国家发明专利，完成了关键核心部件的国产化，可以应用于生物制药、食品安全、环境检测、医学研究等领域。　　目前，东丽经开区已形成新一代汽车技术、航天航空新材料、医疗器械、检验检测四大主导产业，落户市场主体4000余家，规上企业184家，国家高新技术企业132家，专精特新“小巨人”企业6家。　　多项政策支持质谱产业发展　　“十四五”时期，东丽区出台了多项政策，明确支持质谱产业发展。东丽区科技局发布的2023年工作总结及2024年工作安排中提及，支持爱思达航天科技和国科医疗发挥专业优势和行业引领力，牵头上下游企业组建航空航天结构高端制造和生物质谱高端医疗装备2家天津市创新联合体，以重点产业链发展需求为导向，积聚力量进行原创性引领性科技攻关。　　2023年，国科医疗与天津大学、天津生态环境监测中心共同成立新污染物监测高端装备与技术体系协同创新中心，研发超高效液相色谱串联质谱仪，延伸质谱仪产业化链条。　　中科院苏州医工所医工科创投资基金等2支基金获天使母基金参投支持，储备科技含量高、产业关联强、发展空间大的优质项目航天航空、高端装备、医用质谱等领域高端项目30余个。　　2024年，天津市东丽区还将支持中科院苏州医工所等院所机构牵头组建创新联合体，支持爱思达、三英精密等重点企业筹建重点实验室。　　同时在该区出台实施的《东丽区推动创新型经济发展三年行动计划》中明确：“帮助中科院苏州医工所天津工研院建立创投资基金，争取天津市母基金4000万元支持。基金的建立为科技成果转化插上金翅膀，医工所在三重四极杆质谱仪项目产业化的基础上，能够加速推动质谱仪、质谱检测试剂等项目产业化，使科技成果产业化实现由点到线，由单到链。” 质谱仪涉及所有的分析测试行业，国际竞争的技术壁垒较高、是科学研究的基础工具、也是高科技产业共性技术。随着关系人类健康的生命科学、生态环境、食品安全等学科的发展，质谱应用领域不断拓展，同时也推动了质谱技术与仪器的快速发展。2023年仪器信息网联合北美华人质谱学会（CASMS），于12月12-15日联合举办第十四届质谱网络会议（iCMS 2023），会议中设立了多个专场，聚焦质谱技术在热门领域的最新研究进展。点击图片，免费报名参会！

轻松实现5纳米空间分辨率——牛津仪器TKD技术助力纳米析出相研究 结构、成分和工艺决定了材料的性能表现。随着现代电子显微分析技术的发展，特别是大面积能谱和CMOS-EBSD系统商业化的巨大成功，纳米尺度下材料的成分、结构分析已不再是TEM的特权。近日，东莞理工学院王皓亮老师团队通过牛津仪器新一代光纤耦合CMOS-EBSD探测器Symmetry S2，在SEM下轻松表征了Ti22Nb合金中的纳米析出相，TKD空间分辨率达到5 nm。 Ti-Nb体系拥有独特的宽温域线性零膨胀特性，在航空航天、微电子器件、光学仪器等对尺寸稳定性提出严苛要求的高价值工程结构中展现出巨大应用前景。得益于Ti22Nb中a' ' iso析出相在晶向的热收缩特性，调控该相的体积占比和择优取向有助于获得热胀系数为零的合金体系。由此可见，全面理解a' ' iso的析出机理至关重要，而简单、快速、准确的显微分析技术则为材料研发提供了有力支持。简介 近日，东莞理工学院王皓亮老师团队在Scripta Materialia发表了题为Nano-precipitation leading to linear zero thermal expansion over a wide temperature range in Ti22Nb的科研成果。文章作者借助中子衍射、STEM-EDS和TKD研究了a' ' iso的析出行为，同时澄清了a' ' iso与基体的晶体学取向关系。牛津仪器应用技术专家王汉霄博士为此项工作提供了全面的电子显微学技术支持，分别使用Symmetry S2 CMOS-EBSD和Ultim Max大面积能谱系统在纳米尺度表征了Ti22Nb合金的组织结构和元素分布。文章摘选 图1显示了Symmetry S2在常规EBSD模式下采集的IPF面分布图。淬火态（water quenched, WQ）Ti22Nb的显微特征以板条状a' ' 马氏体为主，原高温β相晶界仍清晰可见，母相晶粒直径约50 μm。淬火内应力导致晶格发生局部扭转，具体表现为单个晶粒内IPF颜色的微小波动。冷轧态（cold-rolled, CR）样品的位错密度更高，弯曲交错的变形带揭示了较大的塑性应变。Symmetry S2 所采用的CMOS相机技术和光纤板设计使其兼备高速和高灵敏度特点，是表征大变形样品的利器。图1 ：（a, b）淬火态和（c, d）冷轧态Ti22Nb合金的IPF-TD图叠加BC图；（e）热应变曲线 进一步研究表明，冷轧态样品在350 ℃保温10 min后，热胀系数降低至零。为阐明背后的机理，论文作者探索了温度梯度对微观组织的影响，如图2（a-c）所示。a' ' 的板条形貌在250-300 ℃仍得以保留（a' ' ↔β，~150 ℃），升温至350 ℃后出现大量纳米级针状析出物。受限于块体样品的电子-物质交互作用体积，最终选择在Symmetry S2的TKD模式下表征这些析出相，加速电压和步长分别为30 kV和5 nm。EBSD/TKD模式切换仅需一键即可完成，且无需重新校准系统。图2：（a-c）温度对冷轧态样品显微组织的影响，BSE图像；（d）TKD结果，Tmax = 350 ℃样品的IPF图叠加带对比度图；（e）同步采集的STEM-EDS面分布图；（f）晶体学位向关系。 高空间分辨率TKD结果表明，a' ' 相（最小针宽仅10 nm）在β基体中高度弥散分布，且两相满足 a' ' //β关系。图2（e）是利用Ultim Max大面积能谱探测器同步采集的STEM-EDS元素面分布图，结果显示相较于基体而言，针状析出物富含钛元素。综合上述晶体学和化学成分信息，论文作者推测针状析出相与文献中报道的a' ' iso一致，并将图2（c）样品的线性零膨胀特性归因于通过扩散相变形成的a' ' iso。 王皓亮老师团队借助中子衍射、EBSD、TKD和STEM-EDS，在纳米-微米尺度下研究了Ti22Nb合金的显微组织特点，为设计宽温域线性零膨胀钛合金提供了坚实的理论指导。Symmetry S2 CMOS-EBSD和Ultim Max大面积能谱系统的高分辨率优势，在本项工作中发挥出重要作用。

10月的捷克，美丽的让人沉醉。位于捷克东南部的工业城布尔诺，在秋色中更是风光旖旎，美丽俊秀的同时也透露是一种历史古城的静谧与厚重。2018年10月10日-13日，由捷克科学院材料物理研究所和TESCAN公司联合举办的“2018中捷国际电子显微学学术论坛”在捷克布尔诺市捷克科学院如期召开，三天的学术交流和参观访问可谓“精彩纷呈”！2018中捷“国际电子显微学”学术论坛参观捷克科学院材料物理研究所参观TESCAN总部和布尔诺电镜生产基地来自中国电子显微领域的各位专家和捷克科学院的专家学者们一起交流了很多电子显微领域前沿的创新技术、应用方法和研究成果，并彼此分享了经验。 紧张又气氛热烈的学术论坛过后，到访的专家团一起参观了这个欧洲著名的旅游国家，从沉稳静谧的布尔诺到文艺浪漫的布拉格，一路更是留下了不少有趣的瞬间。下面就给大家放送一些独家花絮，一起来看看发生了哪些有趣的事？ 建于13世纪的Spilberk城堡，也是18世纪哈布斯堡王朝曾经关押反抗者的监狱和现今的布尔诺城市博物馆，这么悠久神秘的城堡门口竟竖立着几块TESCAN电镜应用展示牌？在Spilberk城堡外竖立着几块TESCAN展示牌原来，是TESCAN与当地市博物馆合作，对于博物馆的一些文物进行了电子显微镜观察和分析，帮助博物馆开展古文物研究工作。布尔诺城市博物馆收藏的八件作品被搬到了最现代化的电子显微镜实验室中。其人，最吸引人的是对1917年战争面包的研究。在显微镜下观察这块已有100年历史的面包的结构，可以看到面包中含有不同种类的杂质。在欧洲很长一段时间内，因为战争年代食物的匮乏，穷人吃的普通面包掺杂草籽、或是粉碎的木头锯末来替代小麦面粉。访问专家与TESCAN展示牌亲密合影顺道探访古堡“地下城”—曾经的监狱Spilberk博物馆奇妙之“宴”在布尔诺，更有意料之外的惊喜，Brno National Wine Center葡萄酒庄的地下酒窖，竟陈列着一排使用TESCAN电子显微镜对葡萄酒工艺研究的展板，非常令人激动。展板陈列的应用中，有对发酵细菌和微生物的研究，也有对叶子气孔的微观观测，还有对木头的细胞壁结构的分析研究，这些都是葡萄酒工艺中的必备过程。布尔诺National WineCenter葡萄酒庄位于酒庄地下酒窖的“TESCAN展览”更有美酒与音乐齐伴的“品酒之旅”在布尔诺，TESCAN跟很多单位都有着非常深入的合作，城市印象里，随处可见“TESCAN”的印记。当显微学术论坛遇上欧洲小镇，从一开始机场的“神秘”出行到2018中捷“国际电子显微学”学术会议的召开，以及TESCAN公司总部和电镜生产基地的参观，在布尔诺特殊的展览和布拉格短暂的停留。虽然一路奔波辛劳却也是收获满满，感谢所有人的支持！ 更多内容详情，请关注“TESCAN公司”微信公众号。

获取材料甚至是器件整体的热学特性，是相关研究与开发当中非常有意义的课题。随着研究对象特征尺寸的不断减小，研究者们对具有高热学分辨率和高水平方向分辨率的表面温度表征方法以及与之相应的仪器的需求也日益显著。在诸多潜在的表征技术当中，扫描热学显微镜（Scanning Thermal Microscopy）是其中颇为有力的一种，它可以满足特征线度小于100 nm的研究需求。然而，这种表征方法，对纳米探针的结构及功能特性有比较高的要求，目前商用的几种纳米探针受限于各自的结构特点，均有一定的局限性而难以满足相应要求，也就限制了相应表征方法的发展与应用。着眼于上述问题，奥地利格拉茨技术大学的H. Plank团队提出了基于纳米热敏电阻的三维纳米探针，用于实现样品表面温度信息的超高分辨表征。相关成果于2019年六月发表在美国化学协会的期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 2522655-22667. Three-Dimensional Nanothermistors for Thermal Probing.）。 图1 三维热学纳米针的概念、结构、研究思路示意图 H. Plank等人提出的这种三维纳米探针的核心结构是一种多腿（multilegged）纳米桥（nanobridge）结构，它是利用聚焦离子束技术直接进行3D纳米打印而获得的，因而可以直接制作在（已经附有许多复杂微纳结构与微纳电路、电的）自感应悬臂梁上（self-sensing cantilever, SCL）。由于纳米桥的每一个分支的线度均小于100 nm，因而需要相应的表征策略与技术来系统分析其纳米力学、热学特性。为此，H. Plank研究团队次采用了有限元模拟与SEM辅助原位AFM（scanning electron microscopy-assisted in situ atomic force microscopy）测试相结合的策略来开展相应的研究工作，并由此推导出具有良好机械稳定性的三维纳米桥（垂直刚度达到50 N/m?1）的设计规则。此后，H. Plank引入了一种材料调控方法，可以有效提高悬臂梁微针的机械耐磨性，从而实现高扫描速度下的高质量AFM成像。后，H. Plank等人论证了这种新式三维纳米探针的电响应与温度之间的依赖关系呈现为负温度系数（?(0.75 ± 0.2) 10?3 K?1）关系，其探测率为30 ± 1 ms K?1，噪声水平在±0.5 K，从而证明了作者团队所提出概念和技术的应用潜力。 图2 三维热学纳米针的制备及基本电学特性 文中在进行三维纳米探针的力学特性及热学响应方面所进行的AFM实验中，采用了原位AFM技术，堪称一大亮点。研究所用的设备为奥地利GETec Microscopy公司生产的AFSEMTM系统，AFSEMTM系统基于自感应悬臂梁技术，因此不需要额外的激光器及四象限探测器，即可实现AFM的功能，从而能够方便地与市场上的各类光学显微镜、SEM、FIB设备集成，在各种狭小腔体中进行原位的AFM测试。此外，通过选择悬臂梁的不同功能型针，还可以在SEM或FIB系统的腔体中，原位对微纳结构进行磁学、力学、电学特性观测，大程度地满足研究者们对各类样品微区特性的表征需求。着眼于本文作者的研究需求来讲，比如探针纳米桥的分支在受力状态下的力学特性分析，只有利用原位的AFM表征技术，才可以同时获取定量化的力学信息以及形貌改变信息。当然，在真空环境下使用原位AFM系统表征微区的力、热、电、磁信息的意义远不止于操作方便或同时获取多种信息而已。以本文作者团队所关注的微区表面热学分析为例，当处于真空环境下时，由于没有减小热学信息成像分辨率的、基于对流的热量转移，因而可以充分发挥热学微纳针的潜能，探测到具有高水平分辨率的热学信息。 图3 利用AFSEM在SEM中原位观测nanobridge的力学特性 图4 将制备所得的新型纳米热学探针安装在AFSEM上，并在SEM中进行原位的形貌测量：a）SEM图像；b）AFM轮廓图像

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韩国基础科学研究院纳米医学研究团的科研团队日前发表了一种全新的纳米磁共振成像(MRI)造影剂技术，能够大幅度提升医学图像的可识别度。动物实验表明，使用该造影剂，实验鼠异常组织的亮度达到了周围健康组织亮度的10倍。　　新的造影剂技术具有选择性，形成的核磁共振图像对癌症等特定代谢的标志物敏感。研究人员将该造影剂命名为“核磁共振纳米灯”。　　纳米造影剂基于磁谐振技术，主要由两种磁性材料组成，包括“开关材料”(磁性纳米颗粒)和“显影材料”(顺磁性MRI造影剂)，两种材料之间的距离不同，核磁共振图像的亮度也不同。两种材料之间的临界距离大于7纳米时，开关材料对显影材料的影响消失，顺磁性造影剂在MRI图像上充分显影，此时相当于开关的“开” 当二者距离小于7纳米时，顺磁性显影材料在MRI图像上的状态则是“关”。　　研究人员制造了一种足以探测实验鼠体内癌症的造影剂。造影剂使用一种能够被癌症代谢产物MMP-2酶切断的生物材料连接“开关材料”和“显影材料”，令两种材料之间的初始距离低于7纳米。显影剂注入实验鼠组织后，如果组织中存在癌变，两种材料之间的连接将会被MMP-2酶切断，导致两种材料分离，MRI图像会将病灶区域显示为高亮度。　　使用纳米造影剂技术，MRI检查能够显示肿瘤的存在和具体分布，还可以通过图像揭示癌组织中MMP-2酶的浓度，获得癌变分期等进一步信息。　　研究人员相信，该技术作为一种全新的生物传感器，还将解决更多的生物和医学课题。现该团队正在开发更安全、更智能的多任务造影剂，以同时记录和解释多个生物学靶标。　　MRI问世至今已有近40年历史，成为一种主要的非侵入式诊断技术。MRI诊断中广泛使用造影剂，以提高图像可辨识性。

外观如同一支铅笔，能够探入癌细胞、H7N9等病毒内提取细胞质，还能作为手表齿轮等高精密加工的工具&mdash 凭借&ldquo 纳米探针&rdquo 的发明，不久前，江苏&ldquo 星辰纳米&rdquo 团队以机械能源小组第一名的成绩捧起了全国&ldquo 创青春· 优胜杯&rdquo 的金奖奖杯，并获得多家创投机构的青睐，开始踏上高科技创新创业之路。 　　这支团队的带头人，就是师从中科院朱荻院士的南京航空航天大学在读博士生孟岭超。 　　传奇&ldquo 学霸&rdquo &mdash 本科三转专业，包揽第一 　　传说中，孟岭超是一位叱咤南航的&ldquo 学霸&rdquo ：从大二开始三转专业，南航机电学院的工业设计、飞行器制造、航空维修工程和机械制造及其自动化共4个专业被他学了个遍，并且每个专业的综合测评都是No.1，多次获得国家奖学金以及校长通令嘉奖等。保送研究生后，他顺利成为江苏省精密与微细制造技术重点实验室的成员，师从中科院院士朱荻教授，从事精密、微细特种加工技术的研究。三年中已发表论文四篇、公开专利四项，并连续两年获得优秀研究生团队等称号。 　　&ldquo 我这个人从小比较要强，什么事一旦认准就要做到最好。所以在别人&lsquo 喝咖啡&rsquo 的时间，我边&lsquo 喝咖啡&rsquo 边学习，就连坐校车往返于两个校区之间时，我也会看书温习。&rdquo 孟岭超说，本科期间涉猎多个专业，为后来的研究打下了比较扎实的基础。 　　科创&ldquo 狂人&rdquo &mdash 每天做试验，一站14个小时 　　当&ldquo 学霸&rdquo 并不是孟岭超的目标。他真正想做的，是开发自身&ldquo 小宇宙&rdquo 搞科创。 　　&ldquo 从大一开始，我就加入了学校的一个科创基金团队，跟着研究生一起装机床、接线路、做实验、建模型、画图纸、查文献、拟仿真、改软件、修设备&hellip &hellip 就这样从一名科创&lsquo 小白&rsquo 成长为了一枚科创&lsquo 狂人&rsquo 。&rdquo 他自嘲。 　　2010年，就读大三的孟岭超组建了自己的科创团队，开始了全新的科创之路。团队成员来自南航各个专业，在大家的共同努力下，他们的&ldquo AGV视觉导航小车&rdquo 等科创作品获得了多项荣誉。 　　就读研究生后，孟岭超的科创课题转为微细特种加工技术。&ldquo 我刚开始提出把碳纳米管制成加工电极的想法时，几乎没人相信我能成功，因为国内根本没有先例。&rdquo 孟岭超说，从理论上论证可行后，他每天从早上8点就到实验室，常常一直干到晚上10点，试验平均每三分钟一次，每天要试验上百次，而且只能站着做。&ldquo 就这样持续试验半年多、失败上万次后，我终于成功地把纳米和微米&lsquo 焊接&rsquo 到了一起。&rdquo 　　2013 年&ldquo 挑战杯&rdquo 全国大学生课外学术科技作品竞赛上，他的作品《碳纳米管工具电极的制备与应用》由于突破了国内纳米探针制备技术的空白，打破了国外技术的垄断，得到专家评委的高度评价，获得了江苏省一等奖、全国二等奖。 　　创业&ldquo 新兵&rdquo &mdash 要用&ldquo 纳米铅笔&rdquo 绘出星辰梦想 　　此后，孟岭超在导师的指导下，潜心研究、不断改进纳米探针制备技术。今年，由南航创业孵化中心为其团队提供工作场地，江苏星辰纳米科技有限公司宣告成立。目前，赵淳生院士团队以及南航的部分科研团队都在使用他们研制的纳米探针，公司还与国内8家高科技企业建立起合作关系。 　　&ldquo 纳米探针运用于原子粒显微镜，可以实现对癌细胞、H7N9病毒等的探温乃至于提取的一系列过程。而在高精密加工方面，有了纳米探针这样的工具，我们才能生产出更多纳米级的产品。比如手表齿轮，未来如果使用这样的纳米探针制造，精度就会有明显的提高。再比如微型机器人的制造也离不开这样的工具。而一旦这样的微型医疗机器人问世，对于医疗界来说，将具有划时代的意义。&rdquo 孟岭超告诉记者，过去，国内的研究存在空缺，而国外也常有技术封锁，我国高精密制造业存在&ldquo 微米利用不足，纳米几乎为零&rdquo 的发展困境。多年来，朱荻院士的研究就是为了改变这样的现状。 　　&ldquo 星辰公司的目标就是成为国内首创、国际领先的纳米探针生产企业，实现国内微细制造技术从精密到超精密的突破性跨越。&rdquo 孟岭超说，不久前有一家跨国企业希望购买他们的技术和整个团队，但被他婉言谢绝，&ldquo 我们更想做一颗独立的星星，在群星闪耀的夜空中，绽放出属于自己的热量与光芒。&rdquo 　　说这话的时候，这个1989年出生的小伙子满脸绽放自信的光彩。

我国引进的第一台NanoSIMS 50L型纳米离子探针验收会于近日在中国科学院地质于地球物理研究所召开。中国科学院地质于地球物理研究所副所长吴福元研究员为组长的专家组认真听取了法国CAMECA公司纳米离子探针设计师、Franç ois Hillion博士所作的验收报告。专家组对仪器的验收指标有关问题进行了提问，一致认为该仪器的技术参数不仅全部达到合同要求，大部分还优于合同要求的验收指标。 纳米离子探针 　　纳米离子探针具有极高的空间分辨率(Cs+源束斑小于 50nm，O-源束斑小于200nm)，与我所已有的CAMECA ims 1280高精度离子探针互补，构成国际上非常先进的的离子探针分析平台。新引进的NanoSIMS 50L型纳米离子探针配置了7个信号检测器(每个配置法拉第杯和电子倍增器)，可以同时测量7个同位素(或元素)，分析精度好于千分之一。该仪器可以分析除稀有气体以外，元素周期表中从H至U的全部同位素(元素)，并能获取同位素分布的高分辨图像。纳米离子探针的引进，为我国比较行星学、地球科学、材料科学、以及生命科学等领域提供了新的大型实验分析平台。

有序Nafion阵列因其在降低催化剂载量、提高燃料电池性能方面的巨大潜力引起了人们的广泛关注。目前，有序Nafion阵列的尺寸已经从最初的微米级减小到现在的亚微米级，纳米尺寸的有序Nafion阵列成为其发展的必然趋势。这主要是因为有序Nafion阵列尺寸的减小能够带来三个方面的提升：高的阵列密度提供更多的质子传递通道，高的比表面积提高催化剂的利用率，催化层与扩散层更多的接触位点减小界面传递阻力。但是，纳米尺寸有序Nafion阵列较低的机械强度给其制备以及应用都带来了极大的困难（图1）。近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员周小春、崔义，大连理工大学教授宋玉江等在ACS Nano上发表了高比表面积、纳米尺寸有序Nafion阵列提高燃料电池性能、降低Pt催化剂载量的研究。相较于已经报道的制备方法，该工作创新地通过Nafion乳液溶剂、Nafion阵列热退火温度，以及Nafion阵列剥离方式三个方面的研究实现了纳米尺寸有序Nafion阵列的制备（图2）。研究人员使用DMSO作为Nafion乳液溶剂，并在140℃下进行热退火处理，显著提高了纳米尺寸有序Nafion阵列的机械强度，其机械强度高达17.5 MPa，并高于商业Nafion 212的11.9 MPa。进一步，边缘刻蚀的方式避免了纳米尺寸有序Nafion阵列剥离过程中大量氢气的产生与聚集，以及较高氢气压力对于Nafion阵列的破坏和Nafion膜的穿孔。该研究成功制备了高机械强度、形貌完好的纳米尺寸有序Nafion阵列（图3）。成功制备的纳米尺寸有序Nafion阵列的直径仅为40 nm（D40），密度高达2.7×1010柱/cm2，远高于文献中已经报道的Nafion阵列的密度。高密度的Nafion阵列提供了丰富的质子传递通道，有利于催化层内质子传递阻力的降低。其次，比表面积高达51.5 cm2/cm2，为催化剂的负载提供了较大的比表面积，有利于催化剂利用率的提高（图4）。此外，纳米尺寸有序Nafion阵列的尺寸优势在燃料电池上得到了很好的证明。有序Nafion阵列作为阳极一侧时，相较于尺寸更大的D400（400 nm）、D100（100nm），D40峰值功率密度最高，高达1.47 W/cm2（图5），与此同时，催化剂载量仅为17.6 μgPt/cm2。此外，D40用于阴极一侧，在61.0 μgPt /cm2的载量下，峰值功率密度可以达到1.29 W/cm2。与已经报道的文献相比，纳米尺寸有序Nafion阵列无论应用于阳极一侧还是阴极一侧，均能够在较低的催化剂载量下获得较高的峰值功率密度。此外，该工作还为电解水和电合成催化层的合理设计提供指导。相关研究工作得到国家重点研发计划、中国博士后基金、苏州市碳达峰碳中和科技支撑重点专项等项目资助。图1 有序Nafion阵列尺寸的发展趋势、尺寸优势以及纳米尺寸有序Nafion阵列的制备挑战图2 该研究中纳米尺寸有序Nafion阵列的制备流程与已报道的制备流程的对比图3 纳米尺寸有序Nafion阵列制备流程的影响图4 有序Nafion阵列尺寸与Nafion阵列密度、比表面积的关系图5 纳米尺寸有序Nafion阵列在燃料电池中的应用

美国IBM公司研究中心和斯坦福大学纳米探索中心的科学家们共同开发出一种磁共振成像仪(MRI)，其分辨率要比常规MRI高出1亿倍。发表在《美国国家科学院院报》的这项研究成果，标志着为在纳米级研究复杂3D结构提供分子生物学和纳米技术工具方面迈出了重大一步。 通过将MRI的分辨率扩展到如此精细的程度，科学家们已经开发出一种显微镜，随着技术的进一步发展，该显微镜最终也许足以揭示蛋白质的结构和相互作用，为个性化医疗和靶标药物的开发取得更新进展铺平道路。该成就也将对从蛋白质到集成电路等材料研究产生影响，此类材料的研究对详细了解原子结构至关重要。 IBM研究中心战略与运营副总裁马克戴恩表示，该项技术有望提供非侵入的方式来展示诸如蛋白质等生物结构的三维细节，将给人们观察病毒、细菌、蛋白及其他生物分子的方法带来革命性变化。 这项成果的取得得益于一种称为磁共振力显微镜(MRFM)技术，该技术依赖于超细磁力的探测，除了高分辨率，该成像技术还有更进一步的化学特性优势，可“看到”表面下的东西。而且与电子显微镜不同的是，该技术不会对敏感的生物材料造成破坏。 十多年来，IBM科学家在MRFM领域一直占据着领军的地位。现在，IBM领导的研究小组已大幅提升了MRFM的灵敏度，并将其与先进的三维图像重建技术相结合，这使得他们首次能揭示纳米尺寸生物体的MRI。该技术应用于烟草花叶病毒样本时，获得的分辨率可低至4纳米(烟草花叶病毒的宽为18纳米)。 该新技术与使用梯度和成像线圈的常规MRI不同。研究人员使用MRFM来检测置于显微悬臂下样品的微小磁力，这个悬臂是一个状如跳板的薄硅片。当样本氢原子中的磁自旋与周围纳米级磁尖发生作用时，激光干涉就可跟踪悬臂的运动。对磁尖进行三维扫描，就可对悬臂的震动进行分析，从而建立起一个三维图像。 IBM研究中心纳米技术部主任丹?路加尔说，作为医疗成像领域众所周知的有力工具，MRI显微能力一直非常有限，而纳米MRI技术能够展现出个别蛋白质分子与分子化合物的内部结构，这是人们了解生物功能的关键。研究人员接下来将努力增强MRFM的灵敏度，希望能在半导体或是医学领域，显示单个分子与原子的影像。

时间 日期：2017年6月7日时间：下午3点研讨会概述 纳米诊断治疗学是指应用纳米技术和纳米材料对多种疾病将诊断与治疗相结合的学科（诊疗学）。 纳米诊疗技术有望在医学领域带来的一些益处包括降低成本，准确可靠的疾病检测和早期疾病诊断，这将显著增加成功治疗的可能性。 在本次网络研讨会上，我们将听取上海交通大学仪器科学与工程系纳米技术专家张春雷博士的演讲。张老师将为我们介绍他在开发肿瘤成像多功能纳米探针方向的研究工作。今天，科学家对早期癌症检测的分子成像技术越来越感兴趣，张老师将介绍他在开发基于纳米颗粒的造影剂方面取得的进展，这将有望扩展这些技术的适用范围。 另外，在本次网络研讨会上，我们还将听到来自布鲁克临床前成像部门的技术专家王蕊在线介绍布鲁克的活体Xtreme II光学/ X射线系统及其广泛的多模式光学成像特性。 听众此次网络研讨会主要是针对已经在使用布鲁克公司的光学成像系统的客户或打算使用光学成像系统并成为客户的人。进行癌症研究，纳米材料和神经科学的研究人员可能会特别关注，但也会有来自各种不同研究背景的研究者会对此议题感兴趣。 演讲者 张春雷博士 - 纳米技术专拣, 仪器科学与工程系, 上海交通大学, 中国王蕊博士 - 布鲁克临床前影像部门王蕊博士将在网络研讨会上首先介绍布鲁克光学成像系统的最新功能和升级，随后将介绍与癌症研究，神经科学，纳米技术和药代动力学的相关应用。布鲁克最新升级的光学成像系统，In-Vivo Xtreme II，可以提供共定位的五种成像模式，包括生物发光成像（BLI），从可见光到近红外的多光谱荧光成像（MS-FLI），独特的直接放射性同位素成像（DRI ），切伦科夫成像（CLI）和X射线成像。接下来，张博士将会谈论他研究的主要焦点，关于开发金纳米材料作为多功能纳米颗粒的造影剂进行多模态癌症诊断。他将探讨这些成像剂的功能，影响和作用。张博士和他的团队最近开发了一种简单而省时的方法，用于合成适用于不同成像模态的带有几种造影剂的纳米结构，以提高癌症诊断的准确性。研究人员设法将金纳米簇（GNCs）在水溶液中组装成单分散球形颗粒（GNCNs），这增强了肿瘤的多模态成像。 张博士认为，这种研究开发可能被用在癌症诊断中其他超小型纳米粒子组装的指导方法或依据。 注册请点击以下链接Register for this webinar

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具有圆偏振发光性能的手性材料在三维成像、光学信息存储、不对称合成等方面颇具应用潜力，在手性科学研究中具有重要意义。手性基元在氢键、静电相互作用及π-π堆积等相互作用的协同下，可以自组装成各种各样的手性结构，表现出独特的圆偏振发光性质。而在自组装过程中，非手性基元如何参与并影响到最后的圆偏振发光性能，手性如何在组装结构中实现转移、传递和放大仍有未知。因此，如何构筑圆偏振发光材料并实现其性能提升在手性科学领域是重要的研究方向。　　中国科学院国家纳米科学中心研究员段鹏飞团队在高效圆偏振发光材料的构筑和性能提升研究方面取得了新进展。利用卤键相互作用构筑了一种二维手性分形结构，实现了手性发光材料发光各项异性因子的显著提升（Angew. Chem. Ed. Int. 2021, 60, 22711-22716）；在自组装手性多孔晶态材料中实现了无机纳米粒子到有机发光分子之间的辐射能量转移，并显著放大了材料的发光各项异性因子（Adv. Mater. 2021, 33, 2101797）。　　卤键本质上是一种静电相互作用，关于卤键驱动的共组装体系已有报道。科研团队合成了两种含有吡啶基团的联二萘手性分子（R/S-1，R/S-2），其与1,4-二碘四氟苯（F4DIB）可以共组装，自发形成了不同形貌的二维手性分形结构。单晶结构的分析发现，晶体中吡啶基团的N原子与F4DIB中的碘原子通过卤键形成一维的超分子聚合物链，而后在π-π和C-FH的协同作用下形成最终的组装结构（图1）。由于R/S-1与F4DIB分子间相互作用更强所以形成的手性分形结构更加致密。在共组装过程中，手性由R/S-1，R/S-2分子传递给了超分子聚合物链，再经过进一步的组装从超分子聚合物链传递到手性分形结构，实现了手性的多级次放大。从基态和激发态手性光谱上也可以观察到，分形结构的手性各项异性因子相较于单分子手性信号呈现出两个数量级的放大。卤键驱动的手性自组装实现了手性从分子手性到分形结构的转移和放大，为设计、提升圆偏振发光材料性能提供了新思路。相关研究成果发表在Angew. Chem. Ed. Int.（2021, 60, 22711-22716）上。　　手性多孔晶态材料具有有序的组装结构，在圆偏振发光材料的构筑和性能提升方面具有重要意义。近日，团队工作人员通过设计“Turn-on”型二芳基乙烯（DAEC）和上转换纳米粒（UCNPs）负载的手性金属有机框架复合材料，实现了紫外光、可见光、近红外光多重光源响应的圆偏振发光固态开关，并通过UCNPs到DAEC的能量转移实现了圆偏振发光的放大（图2）。　　研究人员选择了一种具有一维孔道的手性镧系框架结构，将上转换纳米粒子和具有光响应性质的二芳基乙烯同时负载于手性框架结构中，通过手性诱导分别实现了二芳基乙烯和UCNPs的圆偏振发光。UCNPs上转换发光的能量可以转移至二芳基乙烯，实现二芳基乙烯的上转换圆偏振发光。该手性多孔框架结构复合物中，二芳基乙烯可以在紫外光和近红外光照射下到达关环发光态，分别表现出下转换和上转换的圆偏振发光。在可见光照射下变为开环暗态，实现圆偏振发光的“关闭”。此外，研究发现上转换的发光各项异性因子（glum）大于下转换的发光各项异性因子，可能是手性体系中的能量转移造成的，这是首次发现无机给体到有机受体能量转移实现的圆偏振发光放大。　　该手性晶态多孔复合材料实现了固态下多重光响应的圆偏振发光开关，并在不同光输入的条件下的下转换和上转换过程可以实现荧光信息和圆偏振信息的多级光信号输出，在多维度光响应和输出的存储与加密方面具有重要应用价值。相关研究成果发表在Adv. Mater.（2021, 33, 2101797）上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）、国家重点研发计划等的支持。

国家标准《纳米技术 纳米物体表征用测量技术矩阵》由TC279（全国纳米技术标准化技术委员会）归口上报及执行，主管部门为中国科学院。2021-12-31日由 国家纳米科学中心 、华测检测认证集团股份有限公司 、北京中教金源科技有限公司 等，起草的国家标准《纳米技术 镉硫族化物胶体量子点表征 紫外-可见吸收光谱法成功发布，并于2022-07-01起正式实施。 主要起草人为： 张东慧 、葛广路 、申屠献忠 、蔡春水 、周素红 、郭延军 、刘伟丽 、蔡金 、王新伟 、常怀秋 、徐鹏 、朱晓阳 、高峡 、高原 、田国兰 、黄生宏 、冀代雨 、高洁 。北京中教金源科技有限公司是以实验仪器研发和生产的高新技术企业、中关村高新技术企业，注册于北京国际企业孵化中心(IBI)、中关村科技园丰台园科创中心，实资注册1200万元。中教金源产品以实验室仪器、实验光源、光电仪器、光电化学、催化微反、电池储能测试等系统开发为主，服务中国科研和教育事业，产品质量铸金，技术创新立源。 中教金源，与全国各高校研究所建立了长久的合作关系。2010年以来，采用中教金源仪器，发表的SCI文章千余篇，尤其在客户化定制及系统搭建上满足了不同的实验需求。部分客户：中国科学院化学研究所、国家纳米中心、北京大学、上海交通大学、南京大学、中国石油大学、重庆大学、华南理工大学、中山大学、武汉大学、兰州大学、中国科学院新疆理化所、哈尔滨工业大学、黑龙江大学等千余家单位、研究院所。 　　产品主要应用：实验室科学研究、化学研究、工业催化、光电化学、光电测试分析、生物研究、催化表征、光化学及光催化、光降解污染物、光降解有害物、光聚合、光电转换、光致变色、太阳能电池研究、电池储能测试等领域。

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴正岩课题组、上海交通大学医学院教授邹多宏、中科院强磁场科学中心研究员钟凯合作，在石墨烯基磁共振纳米诊疗剂的开发上取得进展，相关成果在线发表在 em Nanoscle /em 杂志（DOI: 10.1039/C7NR07957E）上。 /p p 　　传统石墨烯基磁共振纳米诊疗剂存在两个问题，一是石墨烯二维材料尺寸较大，在活体中滞留时间较长，难以代谢，对活体器官造成潜在危害；二是接枝钆螯合物效率低，磁共振成像效果差，难以发现微小肿瘤。基于此，吴正岩研究组利用化学手段将氧化石墨烯裁剪成80-100nm尺寸的纳米片，使氧化石墨烯在活体内具有合适的滞留时间，且易于代谢出体外；同时，将裁剪后的氧化石墨烯与金属化的树状高分子接枝，提高氧化石墨烯表面钆螯合物含量，使磁共振成像效果显著提高。在小鼠体内实验结果表明，该纳米诊疗剂能够显著提高肿瘤组织对比度，增加肿瘤组织检测敏感度，对肿瘤展现很好的抑制作用，提高肿瘤的治疗效率。此外，该纳米诊疗剂具有很好的血管造影功能，为心血管疾病的诊断提供了积极思路。 /p p 　　研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部等的资助。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171213292827906380.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/uepic/4f0b4415-f0ed-4596-be1e-e45b64c77067.jpg" / /p p style=" text-align: center " 技术原理图 /p

上世纪五十年代末期，诺奖得主、物理学鬼才理查德费曼在加州理工学院的物理年会上，作了题为《There' s Plenty of Room at the Bottom》的报告，具前瞻性地提出了他对于纳米尺度操作及控制的框架性想法，并由此开启了无数科研工作者在纳米尺度上探究物质奥秘并通过相关的纳米技术来改变、造福人类的道路。同样是在上世纪五六十年代，采用平面处理工艺批量制备晶体管的策略出现，由此开启了集成电路产业的飞速发展。摩尔博士在六十年代中期提出了著名的摩尔定律“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”。而其中元器件数量的增多，是通过不断缩小元器件的关键尺寸来实现的。不论是在纳米尺度上进行探索，或是与人们生活息息相关的集成电路产业发展，都需要制备各种各样的纳米结构、纳米功能单元或纳米器件。而在制备各类纳米结构的过程中，为重要的操作就是通过光刻来实现在不同的材料上定义图案区域。目前，在工业上，先进的EUV光刻机具备7 nm技术节点的制备工艺中所需的图形加工能力，但其单值高，比一架F-35战斗机的价格还会高出不少。对于科研工作者来说，目前通常采用的基于光学曝光原理的科研光刻设备（科研的无掩模曝光系统、掩模对准式曝光系统等），能够实现的图形加工分辨率一般在微米尺度或亚微米尺度。而随着研究对象尺度的不断减小，对纳米尺度结构构筑的需求，上述基于光学曝光原理的科研光刻系统显然是不能够完全满足的。基于聚焦电子束、离子束的各类图案化加工设备，比如电子束光刻系统、聚焦离子束系统等，能够有效满足科研中对于纳米尺寸的图形加工需求。然而，由于电子束流和离子束流需要聚焦，这类设备通常由较为复杂的电子光学系统构成，因此价格相较于上述科研光学光刻设备要高出很多（即使是科研的电子束曝光系统，其单值也远超科研的光学曝光设备）。另一方面，聚焦电子束、离子束系统的复杂性也对操作人员和设备维护人员提出了较高的要求。 图1 热扫描探针光刻系统诱导材料局部变化的三种机制 在科研领域中，扫描探针光刻（thermal scanning probe lithography）是另一种颇受关注的图案化工艺方案，能够实现纳米（甚至原子的）图案制备的需求，其核心思路是通过纳米针诱导材料表面局部的改性来实现图案化。纳米针诱导材料表面改性的机制有很多种，包括力学、电学、热学、扩散等等，也由此产生了许多不同的扫描探针光刻技术。在诸多的扫描探针光刻技术中，热扫描探针光刻技术（thermal scanning probe lithography，t-SPL）是近年来发展起来的一种可快速、可靠、高精度地实现纳米图案化工艺，其技术核心是利用加热针的热能来诱导局部材料的改性。通常，热是材料转化中较为普遍的驱动因素，在很多材料中能诱导结晶、蒸发、熔化等改性现象。在纳米尺度上，由于只有很小的体积被加热，所以材料改性的特征时间是以纳秒量来计算的。因此，加热几微秒就足以改变针下的材料。对于刻写速度而言，悬臂梁的机械扫描运动成为图案化工艺速度方面的主要限制。然而，凭借扫描探针领域良好的技术积累，目前可以实现高达20 mm/s的刻写速度，能够满足大多数科研上的图案化制备工艺需求。同时在微纳图案结构的加工精度及分辨率方面，热扫描探针光刻技术可以实现特征线宽在10 nm以下的微纳结构的制备。图2 利用热扫描探针光刻进行热敏抗刻蚀剂的图案化工艺后，结合各类工艺实现的微纳结构及器件案例 作为一种高精度图案化工艺设备，近些年来热扫描探针光刻技术得到飞速发展，然而很多研究人员还比较陌生。着眼于此，洛桑联邦理工的S. T. Howell博士以及瑞士Swisslitho的F. Holzner博士撰写了综述《Thermal scanning probe lithography—a review》（已于2020年4月6日刊载在NPG旗下期刊Microsystems & Nanoengineering，详细信息可参考链接https://doi.org/10.1038/s41378-019-0124-8），Howell等人向大家详细介绍了热扫描探针光刻的历史、原理、图案转移工艺以及在基于新型低维材料的微纳电子器件、自旋电子器件、光子学微纳结构、微纳流控、微纳机电等领域的应用案例。图3 利用热扫描探针光刻进行定域材料转换的应用案例 另一方面，不同于很多新型光刻策略还停留在实验室中，瑞士Swisslitho公司已经成功将热扫描探针光刻技术商品化，名为NanoFrazor。在国内外的诸多用户当中，已有不少基于NanoFrazor制备的结构而开展的研究，相关结果也都发表在了Science、Nature、PRL、等高水平期刊上。图4 热扫描探针诱导的增材工艺的应用案例

11月20日，教育部科技司组织验收专家组对依托山东师范大学建设的“分子与纳米探针”省部共建教育部重点实验室进行了验收。由南京大学陈洪渊院士任组长，来自北京大学、南开大学、湖南大学、厦门大学、中科院化学所等6位国家杰出青年和国家自然科学基金委员会的管理专家组成了验收组。在听取了实验室负责人唐波教授的建设工作总结汇报，进行了答辩交流和实地考察后，专家们认为该实验室全面完成了各项建设任务，达到了计划建设目标，一致同意通过验收。 　　验收会议在山东师范大学国际交流中心召开。教育部科技司基础处明媚副处长、省教育厅副厅长郭建磊、教育厅科研处处长张厚吉、副处长吕序峰，山东师范大学校长赵彦修教授、副校长唐波教授以及科技处、化学化工与材料科学学院负责人和实验室有关人员参加了会议。会议由教育部科技司基础处明媚副处长主持。赵彦修校长首先致欢迎辞，对各位领导和专家多年来给予学校的支持和帮助表示感谢，并简要介绍了学校科学研究及重点实验室建设情况。山东省教育厅郭建磊副厅长介绍了山东省重点实验室建设情况。教育部明媚副处长就验收的要求作了具体说明，实验室负责人唐波教授全面汇报了实验室的建设情况。 　　“分子与纳米探针”省部共建教育部重点实验室是2007年教育部批准立项建设的。自建设以来，实验室以设计并构建探针为基础，构造具有分析、分离与识别功能的分子与纳米探针 利用探针与客体的相互作用，对生命以及化学过程进行跟踪分析，认识其转化及分离、识别机制，从理论和实验上进行了系统性的开拓研究，形成了光学探针、识别与分离材料、电化学探针、微纳结构设计与应用等四个研究方向，定位准确，重点突出，特色鲜明。 　　在建设期间引进和培养了多名学术带头人，培养了国家杰出青年基金获得者1名、全国先进工作者1名，国家级百千万人才工程1名，泰山学者1名和山东省杰出青年基金获得者1名。从国内外引进博士后、博士13名。形成了以院士、国家杰出青年基金获得者和泰山学者等为学术带头人的富有创新活力的研究团队，人员梯队结构合理，2009年，实验室研究团队荣获山东省优秀创新团队，并记省政府集体一等功。 　　建立了“农药、医药中间体清洁生产”教育部工程研究中心和精细化学品清洁合成山东省重点实验室 三年来，完成国家自然科学基金11项，教育部新世纪优秀人才支持计划项目1项，其他省部级项目16项，鉴定科技成果7项，申请和授权国家发明专利46项，发表SCI论文200余篇，其中J. Am. Chem. Soc. 7篇，IF大于5.0的25篇, 获得国家及省部级科研奖励13项，省部级教学成果奖励4项 实验室与多家企业签订了技术合作合同，完成横向合作课题13项 培养硕士研究生218人，博士研究生7人，为企业培训技术人员200人。 　　所培养的研究生1人获全国优秀博士学位论文提名奖、1人获2008年全国首届优秀教育硕士论文奖，4人获山东省优秀博士、硕士奖，2人获山东省研究生优秀科技创新成果奖。科技创新能力得到明显提升，在科技创新、成果转化、人才培养、学术交流、条件建设、产学研结合等方面取得了显著成绩，促进了学校创新能力和学术水平的提高，扩大了学校的学术影响。 　　验收专家组还对实验室今后的建设提出了建议，希望教育部、山东省、山东师范大学继续加大投入，并给予政策倾斜，以推进实验室的建设，使学术水平、人才队伍建设等方面达到更高层次。

作为一种新兴的力学超材料，三维微纳米点阵材料具有低密度、高模量、高强度、高能量吸收率和良好的可恢复性等优异的力学性能，极大地拓展了已有材料的性能空间。如何通过拓扑结构设计获得具有优异力学性能的三维微纳米点阵材料是固体力学领域的研究热点之一。微纳米点阵材料通常由具有特定结构的单胞在三维空间中周期阵列形成。根据组成单胞的基本元素的种类，可以将三维微纳米点阵材料分为基于桁架（truss）、平板（plate）和曲壳（shell）三种类型。目前，基于桁架的微纳米点阵材料已经表现出良好的力学性能，但其节点处的应力集中限制了其力学性能的进一步提升。近年来的研究表明，基于平板的微纳米点阵材料可以达到各向同性多孔材料杨氏模量的理论上限，然而其闭口的结构特点为其通过增材制造的手段进行制备带来了挑战。相比之下，具有光滑、连续、开口特点的曲壳结构则在构筑具有优异力学性能的微纳米点阵材料方面具有天然的优势。近期，清华大学李晓雁教授课题组采用面投影微立体光刻设备（microArch S240，摩方精密BMF）制备了特征尺寸在几十至几百微米量级的多种桁架、平板和曲壳微米点阵材料。所研究的结构包括Octet型和Iso型两种桁架结构、cubic+octet平板结构以及Schwarz P、I-WP和Neovius三种极小曲面结构。其中，cubic+octet平板结构是早先研究报道的能够达到各向同性多孔材料杨氏模量理论上限的平板结构。该团队通过原位压缩力学测试研究并对比了多种不同结构的微米点阵材料的变形特点和力学性能。结果表明，相对密度较大时，I-WP和Neovius曲壳微米点阵材料与cubic+octet平板点阵材料类似，在压缩过程中呈现均匀的变形特点。而Octet型和Iso型两种桁架点阵则在压缩过程中形成明显的剪切带，发生变形局域化。相应地，I-WP和Neovius两种曲壳点阵和cubic+octet平板点阵具有比桁架点阵更高的杨氏模量和屈服强度，这与有限元模拟的结果一致。有限元模拟同时揭示了曲壳和平板单胞具有优异力学性能的原因在于其在压缩过程中具有更均匀的应变能分布，而桁架单胞节点处存在明显的应力集中，其节点处及竖直承重杆件的局部应变能甚至可以达到整体结构平均应变能的四倍以上。该研究表明，基于极小曲面的点阵材料能够表现出比传统的桁架点阵材料更为优异的力学性能，同时其光滑、连续、无自相交区域的特点使得其在构筑结构功能一体化的微纳米材料方面具有重要的应用前景。图1. (A-F) 多种桁架、平板及曲壳单胞结构；(G-L)采用面投影微立体光刻技术制备的多种不同结构的聚合物微米点阵材料图2. 利用面投影微立体光刻技术制备的聚合物微米点阵材料原位压缩力学测试结果。(A-F)工程应力-应变曲线；(G-L)不同结构的点阵材料在加载过程中的典型图像（标尺为2 mm） 图3. 周期边界条件下不同单胞结构单轴压缩的有限元模拟结果。（A-B）归一化杨氏模量和屈服强度随相对密度的变化；（C-H）不同单胞结构的应变能分布

俄罗斯西伯利亚科学分院热物理研究所的科研人员通过研究，找到了一种激光纳米诊断方法，可通过对尿液的检测发现癌症的早期病状。 　　据研究人员介绍，该方法最早源于通过间接测量相关蛋白质的流体力学尺寸，分析血红细胞沉降速度的实验中。在此实验过程中，研究人员找到了一种借助于激光光谱仪测量蛋白质流体力学尺寸的方法，但不是用在对血浆的检测，而是用于尿液，因为纳米粒子能够适用于各种液体中。 　 　通过采用激光光谱仪检测尿液中相关蛋白质流体力学尺寸的实验，研究人员发现了何种尺寸属于正常范围，何种尺寸预示着癌症病症的规律。这种诊断方法通过医 院的临床测试，准确率超过了85%。目前，研究人员已致力于研制适于民用的小型检测仪，未来该检测仪有望进入普通人家庭，成为一种适于广泛推广的癌症早期 检测技术，届时，人们在家中即可完成早期癌症病状的检测。

【科学背景】动态核极化（DNP）是核磁共振（NMR）领域的重要进展，因其显著提升了核自旋极化和检测灵敏度，成为研究热点。然而，将高效DNP应用于纳米尺度仍面临诸多挑战。传统的NMR方法在纳米尺度下的信号检测受到低信噪比的限制，因为在小体积的纳米尺度样品中，自旋极化的统计波动远大于热极化。特别是，当涉及到单一生物分子、病毒颗粒及凝聚态系统等纳米尺度样品时，这种问题尤为突出。为了解决这些挑战，科学家们探索了将DNP与纳米尺度力检测磁共振结合的方法。有鉴于此，滑铁卢大学Sahand Tabatabaei、Raffi Budakian教授成功将脉冲DNP应用于纳米尺度力检测磁共振实验，实现了在6开尔文和0.33特斯拉条件下，质子自旋玻尔兹曼极化的100倍增强。这种增强不仅提升了纳米尺度样品的检测灵敏度，还使信号采集时间缩短了200倍，相较于依赖统计波动的传统方法，这一结果大大扩展了纳米尺度磁共振成像的实用性。这一突破性进展标志着力检测磁共振在纳米尺度成像中的实际应用迈出了重要一步。【科学亮点】1. 实验首次将动态核极化（DNP）应用于纳米尺度的力检测磁共振测量，成功实现了在纳米尺度糖滴中质子自旋的玻尔兹曼极化的100倍增强。2. 实验通过将脉冲DNP与纳米尺度的力检测磁共振相结合，在6开尔文和0.33特斯拉的条件下进行测量，获得了显著的结果：&bull 极化增强：通过DNP技术，质子自旋的玻尔兹曼极化比传统方法提高了100倍。&bull 时间缩短：这种极化增强相当于将信号平均时间缩短了200倍，与依赖于检测统计波动的测量相比显著提高了检测效率。&bull 应用前景：这些结果大幅提升了力检测磁共振在纳米尺度成像中的实用能力，展示了DNP技术在研究纳米尺度核自旋集合体的潜力，如单个生物分子和病毒颗粒。【科学图文】图 1. 纳米尺度自旋集合中热极化、统计极化和DNP增强分数极化的比较。图 2. 实验设置和极化剂。图 3. RANOVEL协议。图 4. 纳米尺度DNP。图 5. DNP增强极化与统计极化的SNR比较。【科学结论】本文的研究成果对动态核极化（DNP）和纳米尺度磁共振成像领域具有深远的科学启迪。通过将高效的脉冲DNP与纳米尺度力检测磁共振相结合，我们展示了在极低温度和磁场条件下，质子自旋的玻尔兹曼极化可以提高100倍。这一显著的极化增强不仅扩展了DNP的应用范围，还大幅度缩短了相较于传统统计波动测量所需的平均时间，提高了成像效率。这种提升相当于信号采集时间减少了200倍，标志着力检测磁共振在纳米尺度成像中的实际应用潜力得到了显著提升。这些结果证明了将DNP技术应用于纳米尺度自旋系统的可行性，并为未来在单分子、病毒颗粒及其他纳米尺度物质的研究中提供了新的技术手段。随着该技术的进一步发展，我们可以预见在生物医学研究、材料科学以及凝聚态物理等领域，将能够实现更高分辨率和更快速的核磁共振成像，为揭示纳米尺度下的复杂现象和机制提供强有力的工具。参考文献：Sahand Tabatabaei et al. ,Largeenhancement nanoscale dynamic nuclear polarization near a silicon nanowire surface.Sci. Adv.10,eado9059(2024).DOI:10.1126/sciadv.ado9059

镧系解离增强荧光免疫分析技术(DELFIA)作为目前最灵敏的荧光生物检测方法，在科学研究和医疗领域已获得广泛的商业应用。商用的DELFIA试剂盒采用传统的分子探针如稀土螯合物作为标记物，存在着稀土离子标记比率低(最高10~30个稀土离子)、光化学稳定性差和价格昂贵等缺点。与稀土螯合物相比，稀土纳米发光材料具有化学稳定性高、可修饰性好、潜在生物毒性低等优点，是目前普遍看好的新一代荧光生物标记材料。然而，由于稀土离子4fN电子组态间的禁戒跃迁特性，直接利用稀土离子自身的敏化发光无法达到高灵敏检测的需求。因此，科学家设想能否结合DELFIA技术，将稀土纳米晶作为纳米探针替代分子探针稀土螯合物，利用纳米晶高度浓缩的稀土离子(每个纳米晶含成千上万个稀土离子)来提高其标记比率，并借助DELFIA增强液将纳米晶溶解生成大量强发光的稀土胶束，从而达到提高发光与检测灵敏度的目的。 　　在国家自然科学基金杰出青年科学基金、科技部&ldquo 973&rdquo 计划和重大科学仪器开发项目、中科院战略性先导科技专项和创新国际团队项目等支持下，中国科学院福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室陈学元研究小组和结构化学国家重点实验室黄明东研究小组合作，发展了一种基于稀土纳米晶溶解增强的荧光免疫分析技术(DELBA)。该技术沿用了商用DELFIA的操作流程，简单地以稀土纳米探针替代分子探针稀土螯合物，利用稀土纳米晶高度浓缩的稀土离子提高其标记比率，极大地增强了体系的发光与检测灵敏度。项目组通过高分辨荧光光谱、元素分析等手段，以~9 nm NaEuF4为纳米荧光探针和&beta -萘甲酰三氟丙酮(&beta -NTA)为增强剂，揭示了稀土纳米晶溶解增强的发光机理，并实现了对人体广谱肿瘤标志物癌胚抗原(CEA)的高灵敏DELBA检测，检测极限达0.1 pg/mL，比商用DELFIA试剂盒降低了近3个数量级，为迄今CEA检测最优值。进一步地，该团队利用发展的DELBA技术测试了肿瘤医院20例血清CEA值，结果与商用DELFIA试剂盒基本一致，并通过测定变异系数、回收率等验证了该方法的准确度和可靠性。上述工作以通讯形式于8月11日在线发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, DOI: 10.1002/anie.201405937)，并申请了中国和PCT国际发明专利。 　　此前，该团队在基于稀土纳米荧光探针的肿瘤标志物检测方面已取得系列研究进展。例如，利用LiLuF4:Yb3+,Er3+上转换纳米荧光探针实现了对疾病标志物人绒毛膜促性腺激素&beta 亚单位(&beta -hCG)的上转换荧光(UCL)检测(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1252 Frontispiece) 利用超小CaF2: Ce3+/Tb3+纳米荧光探针实现对人体肿瘤标志物可溶性尿激酶受体(suPAR)的时间分辨荧光共振能量传递(TR-FRET)检测(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6671)。　　 基于稀土纳米探针的溶解增强荧光免疫分析原理示意图：a-传统DELFIA b-新技术DELBA

在纳米材料应用于癌症诊疗的研究中，金纳米材料因其可调控的光学响应和较好的生物相容性获得了广泛关注。国家纳米科学中心陈春英和吴晓春两个课题组近几年密切合作，致力于开展金纳米棒生物效应与安全性方面的研究，并推动其在生物医学领域中的应用。 　　金纳米棒在近红外区可调控的表面等离子共振吸收赋予了其一系列优异的光学响应，展示了金纳米棒在生物成像及肿瘤热疗方面的巨大应用前景。但金纳米棒自身表面积较小，不利于药物的携带。针对金纳米棒的不足，研究人员设计了金纳米棒核/介孔二氧化硅壳的杂化纳米结构Au@SiO2，利用后者的高比表面积成功实现了化疗药物的高效载带。更为重要的是，该研究工作在肿瘤细胞实验中实现了光控释药，向个性化治疗的方向迈进了一步。 　　该研究利用介孔二氧化硅的包被解决了金纳米棒不易携载药物的难题，是首例关于Au@SiO2用作药物载体的报道。Au@SiO2在细胞内的定位可以通过双光子成像技术方便地实现。在包载了典型的抗癌药物-阿霉素之后，通过激光照射，Au@SiO2实现了两种癌症治疗模式：低功率激光诱导阿霉素释放而产生的化疗模式，高功率激光通过光热转化效应而直接实现的化疗和热疗双重模式。而且，这两种治疗模式可以通过改变激光的功率而进行精确的远程调控。也就是说，新型Au@SiO2载体不仅保留了介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自的独特性能，而且还创生出了激光控制药物释放这个新功能(图2)。 　　由于介孔二氧化硅纳米粒子和金纳米棒各自都具有独特的性质和功能，兼具两种成分的Au@SiO2载体在癌症的诊断和治疗中有着很大的应用潜力。这种集多种功能于一身，并且各项功能可以协调增效作用的复合型纳米载体是纳米药物的一个重要研究方向，对其性质和生物医学应用的研究将获得兼具理论意义和应用价值的发现。发展这种多功能集成的纳米载体，也会为未来的按需给药和个性化药物发展提供新的思路。 　　相关研究成果已发表在《先进材料》(Advanced Materials)上，并被选为2012年第24卷第11期的封面文章。《先进材料》杂志审稿人认为：“将介孔二氧化硅纳米结构载药特性和金纳米棒独特的光热响应有效结合，为发展新一代的多模式的治疗技术提供了新契机”。 　　该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持。 　　论文链接 图1 Advanced Materials 2012年第24卷第11期杂志封面。一束激光通过Au@SiO2纳米载体可实现成像、化疗和热疗等三种功能。　 图2 (A) Au@SiO2多功能癌症诊疗载体示意图，激光照射细胞中的Au@SiO2载体实现了成像、化疗和热疗等三项功能。(B) 金纳米棒与 (C) Au@SiO2的透射电子显微镜照片。(D) 激光控制的药物释放。(E，F) Au@SiO2–DOX在细胞内的定位。

一国际研究团队在最新一期《应用化学》杂志发表论文称，其设计并合成出一种纳米尺度的DNA(脱氧核糖核酸)机器，该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体。研究成果将给目前缓慢、繁琐且昂贵的抗体检测过程带来革命性变化，有助于诊断风湿性关节炎、HIV(艾滋病病毒)等感染和其他自身免疫性疾病，从而减少疾病治疗延误，降低治疗开支。　　论文指出，抗体与该DNA机器的结合可引起结构性变化，并产生光信号。传感器无需化学激活，在5分钟内即可快速作用，即使在血清等复杂临床样品中也能容易地检测出目标抗体。　　加拿大蒙特利尔大学瓦列里贝利索教授称，该模块化平台比现有抗体检测方法具有明显优势，不仅迅速，而且不需化学试剂，可用于即时检测和生物成像等一系列场合。研究人员还表示，该方法具有广谱特性，非常灵活，DNA纳米机器可进行定制修改，以用于检测各种不同疾病的抗体。平台还具有低成本优势，每次检测的成本仅需15美分，与其他定量检测方法相比非常有竞争力。　　目前，研究人员正与诊断公司合作对该项技术进行改进，通过调整平台，未来用户将可用手机直接读取纳米开关的信号。

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近日，中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所喻学锋、赵海涛团队，联合中国科学技术大学、澳大利亚国立大学等，在《自然-合成》(Nature Synthesis)上，发表了题为A Robotic Platform for Synthesis of Colloidal Nanocrystals的研究论文。该工作首次将数据挖掘、数据驱动自动化合成、机器学习、逆向设计集成构建了机器人辅助胶体纳米晶数字制造平台，有望将科研人员从传统试错实验、劳动密集型表征中解放，实现胶体纳米晶数字化制备。纳米晶在能源、光学、光化学、电化学、光电子学以及生物医药等领域颇具应用潜力。纳米晶物理化学性质与其形貌、尺寸息息相关，而传统的试错实验和密集表征需花费大量时间和精力，制约了纳米晶的研发。为此，研究团队整合数据驱动自动化合成、机器人辅助可控合成、面向形貌逆向设计等技术，构建了机器人辅助胶体纳米晶数字智造平台，以此突破当前纳米晶可控合成研究的局限性。其中，自动化平台由自动化合成模块、自动化表征模块和协作机器人三大模块构成，每个模块包含若干子模块，具有高通量合成、样品存储、原位光学、光谱学表征等功能(图1)。科研团队以两种典型的胶体纳米晶为研究范例，一是目前在生物传感检测领域被广泛研究的金纳米棒，二是在新能源和光学探测领域颇具应用潜力的钙钛矿纳米晶。为了实现自动化合成，研究人员对文献进行数据挖掘，以提供关键合成参数的初始选择。针对金纳米棒，对1300篇已报道的金纳米棒合成的相关文献进行数据挖掘，并对其关键参数进行分水平排序，从而获取机器人执行参数，并设计正交实验及高通量实验验证，获取了金纳米棒形貌调控的重要参数。针对双钙钛矿，通过对其他钙钛矿相关文献进行数据挖掘，筛选出潜在的可供调节双钙钛矿尺寸形貌的48种溶剂和61种表面活性剂，结合高通量原位合成和表征，快速实现了溶剂和表面活性剂的筛选。进一步，研究通过设计单因素、双因素以及三因素实验，进行高通量合成、原位光学表征(RGB值获取)、原位光谱学表征以及异位表征(透射电镜、扫描电镜)等获得大样本数据和小样本数据，结合机器学习，获得了合成关键参数(结构导向剂)与吸收光谱之间的关系模型以及吸收光谱和纳米晶尺寸的关系(图2)。通过积累数据样本，模型得到进一步完善。此外，研究根据两种材料大样本颜色信息(RGB)，还可构建颜色信息与纳米晶尺寸之间的关系模型。这一模型可作为快速鉴定纳米晶尺寸的另一个指标。得益于这些模型的构建，输入目标产物尺寸信息即可反馈合成关键参数(结构导向剂)，从而实现纳米晶高效逆向设计及合成(图3)。因此，该工作在数据驱动机器人合成纳米晶领域颇具前景。深圳先进院是第一通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金、深港澳科技计划等的支持。

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镧系发光纳米温度探针及光学测温技术胡倩1 朱幸俊11上海科技大学物质科学与技术学院生物体温度监测在医学诊断和治疗方面有着重要意义。传统的生物体测温方式依赖于侵入式探头或者局限于体表检测的热成像设备。对于体内深层组织的无损温度探测仍然是一项挑战。光学测温技术基于温度敏感的发光材料和器件，以光信号作为输出实现温度检测。在发光材料中，镧系发光纳米材料（LLNs）具有光稳定性好、发射谱带丰富、低自发荧光干扰等独特优点，在体内成像检测和疾病诊断方面具有广泛应用。目前已报道了一系列LLNs的发光信号的强度、寿命等光学性质与温度相关，因此可以作为温度检测探针。与此同时，LLNs本身的纳米级尺寸有别于传统温度检测的宏观设备，因此可以胜任亚细胞级别的微观热效应检测以及热传递过程研究，提升测温的空间精度，借助LLNs的近红外发光，能进一步提高光信号在组织中穿透深度，更好的实现深组织、非侵入性温度检测。（一）LLNs温度探针的测温策略温度可以改变LLNs的发光强度比、带宽、光谱偏移、寿命等方式影响LLNs的发光特性[1]-[3]。其中，发光强度比和发光寿命这两种策略受生理环境的干扰更小，从而具有更高的测温准确性[4]-[5]。基于发光强度比率构建温度探针电子在两个相邻激发能级（能级差一般小于1000 cm-1）中的分布与温度有关，满足Boltzmann分布，因此具有热依赖性的两个能级发光强度比与温度之间的关系可描述为, [6]-[7]，其中I2/I1为两个能级的发射强度比；ΔE是两个能级能量差，C是由发光基质材料确定的常数,T为温度,kB为玻耳兹曼常数。因此，通过在不同温度下检测两条发射峰的比值，可得到温度以发射强度比值的关系，作为温度检测的校正曲线。基于发光寿命构建温度探针在LLNs体系中，温度敏感的能量转移也会导致激发态寿命的变化，从而可以测量在脉冲激发下特定能级跃迁的寿命与温度的依赖关系，通过发光衰减曲线推断温度信息[8]-[9]。（二）LLNs测温技术与设备基于发光强度比率的测温技术较为直观，相关设备的设置与光谱检测系统类似，主要特点是恒温控制系统的附加。其装置如图1所示，由半导体激光器、样品台、控温器、滤光片、光谱检测器和计算机组成，其中激光器、样品台、滤光片、光谱检测器用于发光材料的光信号激发与收集，控温器件用于样品的恒温与变温进而得到不同温度的光谱。类似的基于发光强度比率的成像检测设备的光谱检测器被替换为CCD相机，通过滤光片系统采集不同波段的发射带，通过光强度成像图的计算得到温度分布结果。光强比率测温技术的设备较为简单，但这项测温方法易受生物环境引起的光散射或吸收的干扰[4]，需在组织或模拟组织的假体中对温度曲线进行校正来减小误差[10]；基于发光比率的温度检测其优点是检测速度较快，对于快速变化的温度具有更好的实时跟踪能力。发光寿命作为荧光团固有特性，受环境干扰较小，因此可以提高测量准确性[11]-[12]，而且LLNs的发光寿命相对小分子荧光探针更长，对于基于成像的寿命检测系统的构建相对短寿命检测难度较低。具体的设备构建如图2所示，将常规的荧光成像代替为时间门控荧光成像系统，配合波形发生器、斩波器等，对相机的分辨率要求高，并且由于寿命衰减曲线的测试需要借助时间门控单元，对光信号进行多次采集，因此获取完整衰减曲线的图像时间较长，不利于检测快速变化的温度信号[8]。两种发光温度检测技术各有优势，目前研究工作中所报道的比率型温度检测技术较为成熟，寿命检测的测温技术仍然处于优化阶段，主要难点是长波长近红外发射的寿命检测技术尚不成熟。图1. 基于发光强度比率温度计的实验设备图2. 基于发光寿命温度计的实验设备[8]（三）LLNs温度探针的生物应用LLNs体内无创温度监测的特性促使了一些新兴的生物医学领域应用，尤其在疾病诊断和指导治疗方面[4],[13]-[16]。我们最近总结了基于镧系发光纳米复合材料的温度检测技术及其生物学应用的研究工作，并梳理了不同测温技术在生物应用上的特点（Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237），希望和大家一起探讨光学测温技术的应用空间以及相关设备的研制。基于LLNs的生物体温度检测，近年来我们开展了一系列的应用。例如我们曾经报道了一种以上转换发光材料为核心（NaLuF4:Yb,Er@NaLuF4)，以光热材料（碳）作为外壳的LLNs，其中上转换发光材料的Er3+发光中心特征的525与545 nm发射强度的比值与温度呈现相关性，因此可作为光学温度探针。通过检测光热过程中的微观温度变化，进一步发现光热效应下纳米颗粒的升温幅度和速率大于常规的外部加热方式。利用这一特性，可以实现温和宏观温度下的微观高温，进而在保证光热治疗剂标记的恶性细胞被有效杀伤的同时，减少不必要的热扩散而损伤病灶周边的正常组织，提升治疗的精度（如图3a）[17]。寿命检测技术上，复旦大学李富友课题组利用PAA-PEG包裹的NaNdF4:Yb@CaF2纳米颗粒，此种材料的Yb3+离子能够发射980 nm光信号，由于Nd3+与Yb3+在不同温度下的能量传递效率不同，Yb3+的980 nm发光寿命随着温度发生线性变化。在活体动物光学成像仪上进行了时间门控系统的附加，利用脉冲激光器对材料进行照射，然后采集材料的发光衰减，最终获得温度-寿命曲线，进一步在活体动物的血管部位进行光信号的采集，考察血管内血液温度与血流相关性，为心血管疾病的诊断和疗效评估提供了重要途径（如图3b）[8]。图3. (a)基于强度比率的Er3+掺杂上转换光热LLNs用于光热治疗过程微观温度监测[17]。(b) 基于寿命的Yb3+-Nd3+共掺杂的LLNs温度计用于心血管疾病[8]。（四）LLNs温度探针的展望合成可调控的LLNs温度探针的发展加速了其作为体内潜在温度传感工具的应用，但为了使其具有更准确的读数结果，还需进一步优化。其中，减少外部干扰和校准通过组织的发光衰减是亟待解决的重要问题。同时进一步探索波长更长的光谱区域，可实现更深层次的组织传感，促进LLNs在体内疾病诊断和治疗方面的生物应用。参考文献1. C. D. S. Brites, S. Balabhadra, L. D. Carlos, Adv. Opt. Mater., 2019, 7, 1801239. 2. A. Bednarkiewicz, J. Drabik, K. Trejgis, D. Jaque, E. Ximendes, L. Marciniak, Appl. Phys. Rev., 2021, 8, 011317.3. H. Suo, X. Zhao, Z. Zhang, Y. Wang, J. Sun, M. Jin, C. Guo, Laser Photon. Rev. 2021, 15, 2000319.4. N. Kong, Q. Hu, Y. Wu and X. Zhu, Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237.5. M. Jia, Z. Sun, M. Zhang, H. Xu, Z. Fu, Nanoscale., 2020, 12, 20776-20785.6. J. Zhou, B. Del Rosal, D. Jaque, S. Uchiyama, D. Jin, Nat. Methods., 2020, 17, 967-980.7. A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, L. D. Carlos, D. Jaque, Nanoscale., 2020, 12, 14405-14421.8. M. Kong, Y. Gu, Y. Chai, J. Ke, Y. Liu, X. Xu, Z. Li, W. Feng, F. Li, Sci. China Chem. 2021, 64, 974-984.9. L. Marciniak, K. Trejgis, J. Mater. Chem. C., 2018, 6, 7092-7100. 10. L. Labrador-Páez, M. Pedroni, A. Speghini, J. Garcí a-Solé , P. Haro-Gonzá lez, D. Jaque, Nanoscale., 2018, 10, 22319-22328.11. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118. 12. K. Maciejewska, A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, Nanoscale Adv., 2021, 3, 4918-4925.13. M. Quintanilla, M. Henriksen-Lacey, C. Renero-Lecuna and L. M.Liz-Marzán, Chem. Soc. Rev., 2022.14. Z. Yi, Z. Luo,X. Qin, Q. Chen, X. Liu, Acc. Chem. Res., 2020, 53, 2692-2704.15. B. del Rosal, E. Ximendes, U. Rocha, D. Jaque, Adv. Opt. Mater., 2017, 5, 1600508.16. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118.17. X. Zhu, W. Feng, J. Chang, Y. W. Tan, J. Li, M. Chen, Y. Sun, F. Li, Nat. Commun. 2016, 7, 10437.【作者简介】胡倩 博士研究生2020年毕业于湖南师范大学，获化学专业学士学位。目前是上海科技大学物质科学与技术学院博士研究生，师从朱幸俊教授，主要从事近红外发射镧系纳米复合材料的温度传感和生物成像应用的研究。朱幸俊 研究员上海科技大学物质科学与技术学院研究员、博士生导师。2017年博士毕业于复旦大学生物研究院（导师李富友教授），2017-2019年在美国斯坦福大学材料科学与工程系作为博士后学者从事生物医学成像以及神经调控材料与器件的研发工作。目前已在Nature Communications, Chemical Society Reviews, Nano Letters, ACS Nano, PNAS, Biomaterials等国际著名期刊上发表研究论文30余篇，他引3500余次（H因子26），并持有多项专利。多项研究成果入选科睿唯安ESI化学和材料领域前1%高被引论文(Highly Cited Paper)。研究项目获国家自然科学基金、上海市浦江人才计划资助。课题组致力于发展适用于生物医学的新型纳米材料和技术，通过构建纳米复合材料，利用其光、热、磁、声等性质，实现高选择性、低侵入性的生物成像、疾病治疗和生理功能调控。欢迎感兴趣的同学报考上海科技大学研究生，课题组长期招聘化学、材料学以及生物学相关专业博士后。具体可邮件沟通咨询，zhuxj1@shanghaitech.edu.cn（本文编辑：刘立东）专家约稿招募中若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎自荐或引荐投稿联系人：刘编辑邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！