光电探针

p /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" width=" 600" tbody tr td width=" 648" colspan=" 4" table width=" 600" border=" 1" align=" center" cellpadding=" 0" cellspacing=" 0" tbody tr /tr /tbody /table /td /tr tr td width=" 122" p 成果名称 /p /td td width=" 526" colspan=" 3" p style=" text-align:center " 深紫外扫描近场光电探针系统 /p /td /tr tr td width=" 122" p 单位名称 /p /td td width=" 526" colspan=" 3" p style=" text-align:center " 中科院苏州纳米所 /p /td /tr tr td width=" 122" p 联系人 /p /td td width=" 157" p 刘争晖 /p /td td width=" 149" p 联系邮箱 /p /td td width=" 220" p zhliu2007@sinano.ac.cn /p /td /tr tr td width=" 122" p 成果成熟度 /p /td td width=" 526" colspan=" 3" p ■正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 /p /td /tr tr td width=" 122" p 合作方式 /p /td td width=" 526" colspan=" 3" p □技术转让 □技术入股 □合作开发& nbsp & nbsp ■其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p strong 成果简介： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 本设备在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目（自由申请）的支持下，自2014年起，针对波长200~300 & nbsp & nbsp nm的深紫外波段微区光电性质测试分析这样一个难题，研制一套深紫外扫描近场光电探针系统。将深紫外共聚焦光路引入到超高真空扫描探针显微镜系统中，采用音叉反馈的金属探针，在纳米尺度的空间分辨率上实现形貌和紫外波段荧光、光电信号的实时原位测量和综合分析，为深入研究这一光谱范围半导体中光电相互作用的微观物理机制、实现材料的结构和性质及其相互关系的研究提供新的实验系统，目前国内外均未有同类设备见诸报道，为国际首创。该系统中创新性研制的闭环控制低温超高真空原子力显微镜扫描头、波长在200nm-300nm可调谐的深紫外脉冲光源、基于原子力显微镜的深紫外光电压谱测试和分析方法、深紫外近场荧光寿命的高空间分辨测试和分析方法等核心设备和技术均为本项目单位自主研制，具有完全自主知识产权。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近年来，深紫外，特别是280nm以下日盲波段的半导体探测和发光器件，以其巨大的经济军事应用价值，逐渐成为研究重点。然而，相较于可见光半导体光电器件，深紫外波段半导体光电器件的性能包括光电转换效率、探测灵敏度等距人们的需求还有较大差距。其中一个重要原因是缺乏究深紫外半导体材料中光电相互作用的微观物理机制的有效研究手段。而本设备的研制将极大地丰富超宽带隙半导体材料和器件研究的内涵，推进相关材料和器件的发展。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" style=" word-break: break-all " p strong 知识产权及项目获奖情况： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 本设备相关的装置和技术均申请了发明专利保护，其中已获授权11项，已申请尚未获得授权6项，如下所示： br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 已授权专利: br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、一种扫描近场光学显微镜 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2、材料的表面局域电子态的测量装置以及测量方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3、半导体材料表面缺陷测量装置及表面缺陷测量方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 4、材料界面的原位加工测试装置 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 5、多层材料的减薄装置及减薄待测样品的方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 6、界面势垒测量装置及测量界面势垒的方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 7、导电原子力显微镜的探针以及采用此探针的测量方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 8、半导体材料测量装置及原位测量界面缺陷分布的方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 9、材料表面局部光谱测量装置及测量方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 10、采用原子力显微镜测量样品界面势垒的装置以及方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 11、制备金属针尖的装置及方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 已申请未授权专利: br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、半导体材料表面微区光电响应测量装置及测量方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2、一种同时测量表面磁性和表面电势的方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3、超高真空样品转移设备及转移方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 4、用于近场光学显微镜的探针及其制备方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 5、探针型压力传感器及其制作方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 6、阴极荧光与电子束诱导感生电流原位采集装置及方法 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 此外本设备研制相关软件著作权登记1项：“中科院苏州纳米所原子力显微镜与光谱仪联合控制软件”。 /p /td /tr /tbody /table p br/ /p p /p

历经近10个月的审核，矽电半导体设备（深圳）股份有限公司（下称“矽电股份”）终于即将在4月13日迎来创业板上市委的关键裁决。作为半导体设备供应商，矽电股份聚焦应用于半导体制造晶圆检测环节的探针测试技术。此番IPO，矽电股份拟发行不超过0.10亿股、募集5.56亿元，投向“探针台研发及产业基地建设”、“分选机技术研发”，“营销服务网络升级建设”以及补充流动资金。矽电股份的报告期业绩一直处于高增长态势——2020年至2022年，营业收入分别为1.88亿元、3.99亿元4.42亿元，同期归母净利润分别为0.34亿元、0.97亿元和1.16亿元。这离不开第一大客户三安光电（600703.SH）的“支持”。三安光电对矽电股份的采购额自2020年的0.57亿元一跃提升至2022年的2.29亿元，期间增长了301.75%，占比更是从30.33%提升至51.85%。三安光电董事长林志强也正是在2020年入股矽电股份，并以2.40%的持股比例成为其第13大股东。若二者合作出现变化，矽电股份的业绩能否维系或是重要的待估风险。在上市前夕，矽电股份此番还吸引了明星资本的突击加盟，华为旗下的深圳哈勃科技投资合伙企业（有限合伙）于矽电股份申报IPO 6个月前的2021年12月，从矽电股份实控人何沁修等人手中以0.80亿元价格受让了4%的股权，按照这一价格估算，华为入股时矽电股份的市值约为20亿元。技术“代差”之争矽电股份应用于晶圆检测环节的探针测试技术，一直是衡量芯片性能与缺陷的关键。据SEMI和CSA Research数据统计，截至2019年底，矽电股份在境内探针设备市场中的份额已达13%，位列中国大陆设备厂商第一名，同期占全球市场份额为3%，位列第五名。矽电股份的核心产品“探针台”按照检测对象可分为晶圆、晶粒两大类。晶圆探针台主要是对未切割晶圆上的器件进行故障检测，尺寸涵盖4英寸至12英寸，2022年创收1.13亿元，贡献了近四分之一的收入。虽然矽电股份是首家实现12英寸晶圆探针台量产的境内企业，不过该环节的收入在2022年占比仍不足2成。值得一提的是，目前A股市场尚无主营业务为检测探针台的企业，矽电股份一旦上市成功则有望成为“半导体探针台第一股。”不过深交所仍要求矽电股份说明核心技术的壁垒及相对优势。“请说明发行人核心技术技术壁垒的具体体现，结合同行业现有技术水平、衡量核心技术先进性的关键指标等，进一步分析核心技术先进性的具体表征及与境内外同行业竞争对手相比的优劣势。”深交所指出。从境外厂商的数据来看，矽电股份与全球龙头东京电子、东京精密等企业确实存在一定的差距，例如定位精度上目前东京电子可达到±0.8um，而矽电股份只有±1.3um。“因为探针台的作用就是对要检测的晶圆进行定位，让晶圆上的器件等可以和探针接触并进行逐个测试，所以精度越高就越不容易出错。如果探针这个环节没有排除出来故障的话，下一个环节成本更高。”北京一位半导体行业人士指出。矽电股份也承认其与国际大厂之间存在较大的差距。“目前，日本厂商探针台综合定位精度已达到±0.80 um水平，占据了12英寸晶圆探针台市场的主要份额。发行人在综合定位精度和12英寸高端市场份额与日本厂商存在一定差距。”矽电股份表示。但矽电股份认为和境内厂商相比，其技术仍处于领先水平。矽电股份将中电科四十五所和长川科技（300604.SZ）披露为境内竞争对手，并指出这两家公司的综合定位精度分别仅为±5um和±1.5um，自身技术相比之下仍具有领先优势。“基于发行人持续的研发投入及形成的核心技术成果，发行人在综合定位精度、机台自动化水平及多种半导体器件适配方面已领先于中国台湾和中国大陆其他厂商。”矽电股份表示。但矽电股份的这番陈述或许并不是目前半导体探针环节的全部事实。信风（ID:TradeWind01）注意到，国内厂商已在半导体探针台领域逐渐发力。早在2020年，中科院长春光机所旗下长春光华微电子设备工程中心有限公司就推出国内首台商用12英寸全自动晶圆探针台；2022年11月，深圳市森美协尔科技有限公司（下称“森美协尔”）推出了可兼容处理12英寸与8英寸标准的全自动晶圆探针台（下称“A12”）。接近森美协尔的相关人士向信风（ID:TradeWind01）确认，A12的定位精度已达到±1um的水平。若这一数据属实，则意味着该数据不仅高于矽电股份，也在接近国际龙头的技术水平。而矽电股份对于境内竞争对手的披露是否完整，或许有待其做出更多解释。大客户助力下暴增矽电股份的报告期业绩可谓“突飞猛进”。2021年，矽电股份的营业收入和归母净利润分别为3.99亿元、0.97亿元，同比增长了112.29%、189.11%。“主要系因下游行业景气度提升、客户资本性支出上升以及公司市场开拓情况良好所致。”矽电股份表示。更为关键的助力或指向了作为矽电股份前五大客户之一的三安光电。三安光电2019年对矽电股份的采购额还只有0.07亿元，但次年却突然提高了采购额——2020年至2022年，三安光电向矽电股份采购晶粒探针台的金额分别为0.57亿元、1亿元和2.29亿元。这意味着，报告期内矽电股份超5成的晶粒探针台主要销往了三安光电，后者成为了主要的收入来源。矽电股份解释称，晶粒探针台主要的应用场景是检测LED芯片，而该市场主要被三安光电所占据。据CSA Research、LEDinside等机构的数据显示，2020年、2021年三安光电在行业总产能中的比例分别为28.29%、31.68%。事实上，二者在2020年达成合作关系还有一个更重要的转折。正是在这一年，三安光电的董事长林志强成为了矽电股份的股东。2020年9月，林志强以0.28亿元认购了矽电股份的股份。截至申报前，其以2.40%的持股比例位居第12大股东，较华为入股时矽电股份20亿元的估值，林志强所持股份市值已增长了74.37%。入股后的当年12月，矽电股份对三安光电实现0.57亿元的销售收入，占当年对后者的销售额比例达到99.69%。对于入股前后猛增的订单金额，矽电股份并不愿意承认这其中可能存在的“股权换订单”交易。“林志强基于对发行人及其所处行业的看好入股发行人，入股后发行人与三安光电的交易规模快速增长是相关客户对发行人设备认可及其自身需求增长的反映。”矽电股份指出，“林志强入股发行人不存在用订单换取股权的情形。”相似情形还发生在另一大客户兆驰股份（002429.SZ）身上。2020年9月，兆驰股份前实控人顾伟之女顾乡参股矽电股份，截至申报前，其持股比例为1.74%，位居第15大股东之列。入股当年，兆驰股份就一跃成为矽电股份第二大客户，贡献了0.27亿元的收入，占比为14.23%；2022年，兆驰股份带给矽电股份0.37亿元的收入。若扣除三安光电、兆驰股份所贡献的收入，矽电股份2020年至2022年的收入分别为1.04亿元、2.97亿元和1.76亿元。以此测算，矽电股份这一期间的营业收入复合增长率仅为30.09%，较未扣除前的复合增长率低了23.23个百分点。身患“大客户依赖症”的矽电股份是否有望顺利过会，其又该如何解释这其中所存在的业绩可持续性问题似乎有待上市委的裁决。

帕金森式症又称震颤麻痹，是一种常见的神经退行性疾病，已成为继心脑血管病、肿瘤之后老年人的第三大“杀手”，严重影响患者的生活能力和质量。据统计，我国65岁以上的老年人中约有1.7%患有该症状。而大脑深部刺激（DBS）逐渐成为晚期帕金森患者常见的治疗方法，但是仍具有重大风险。该治疗方式是通过在大脑中放置电极、以破坏导致与晚期帕金森病相关的衰弱性震颤和僵硬的错误信号。对于不再受益于药物治疗的患者来说，这可能是非常有效的治疗方法，但是将电极放在错误位置会降低有效性并导致心理障碍。来自拉瓦尔大学魁北克CERVO脑研究中心的研究小组提出使用两种光谱分析的新探针可以帮助医生更准确地在大脑中导航仪器，从而使手术更安全，并提高成功率。小组成员Mireille Quémener表示：“改善DBS电极插入的神经外科指导将简化手术过程，减少手术时间，降低整体健康治疗成本并防止不良的心理后果。”光谱探针提供实时位置导航DBS手术过程由两部分组成，一部分是将电极放置在大脑特定部位，另一部分是植入电池组，便于将电流输送到电极。传统插入电极的方式是依靠磁共振成像（MRI）扫描来确定位置。然而，在颅骨钻孔的过程中，大脑可能会移动2毫米，导致电极放置位置不准确。基于上述问题，研究人员创建了一个装有光学探针的DBS电极，该电极通过光学探针增强，在插入过程中对脑组织进行相干反斯托克斯拉曼散射光谱（CARS）和漫反射光谱（DRS）。光学探针包含两根用于CARS和DRS照明的光纤和第三根用于收集信号的光纤。然后从组织学切片（HISTO）中目视识别组织类型，以生成由黑色（灰质）和白色（白质）区域组成的条形码。将该条形码与使用光学探针采集的数据进行比较，并使用PCA agorithm（探针条形码）进行分析。一旦电极到达目标位置，光学探针就可以在电极保持在原位的同时进行工作。图1 左半球和右半球的组织切片显示两个电极插入（a）大脑右半球的脱靶部分（使用CARS）和（b）大脑左半球的丘脑下核（STN）（使用DRS）光谱探针在指导手术方面潜力无限为了测试这种新探针，神经外科医生用它来在人类尸体大脑的六个区域植入电极，并沿着大脑两个半球各50mm的总长度收集了CARS和DRS测量值。手术后，研究人员提取大脑并目视识别了探针通过的白质和灰质。将CARS和DRS测量的读数与大脑结构的视觉记录进行比较，研究人员发现CARS和DRS方法非常准确地识别脑组织。这些发现证实，光谱学可能是帮助神经外科医生导航大脑的有用工具。Quémener 表示：“我们的团队目前正在研究调整光学探针，使其用于将接受DBS手术的患者的临床试验。我们相信光学方法在手术指导方面具有巨大的潜力，并希望我们的技术将在临床中出现，以协助外科医生进行各种脑部手术。”

吉林检验检疫局建立的金标法检测单核细胞增生性李斯特氏菌技术作为当今检测病原体和诊断疾病方面最为敏感的免疫学技术之一，不仅操作简便、快速、特异，更为重要的是适用于广大基层食品监管部门的现场检测和诊断，这些特点都是其他免疫学方法所无法比拟的。 　　该技术不仅具有巨大的发展潜力，而且还具有广阔的市场和应用前景，如可适用于医疗卫生行业，出入境食品口岸抽查和鉴定、流通领域卫生监督和工商行政部门和质监部门的食品企业监管等，甚至可以走进餐馆、家庭进行简易的食品自控和检测等。 　　由吉林出入境检验检疫局承担的国家质检总局科研课题《应用化学发光探针及免疫金标法检测食品中多种致病菌的研究》在2011年获得了国家质检总局“科技兴检”三等奖。该课题建立的化学发光探针检测技术能够快速检测食品中常见的四种病原菌：空肠弯曲菌、单核细胞增生性李斯特氏菌、大肠杆菌O157和金黄色葡萄球菌。其中对单核细胞增生性李斯特氏菌还建立了应用免疫胶体金试纸条的快速检测方法。 　　急需速测技术 　　我国的食品生产加工企业数量多，规模小，较分散，而且为数较多企业过分追求利润法律意识淡薄，社会责任心不强导致其产品质量良莠不齐。 　　据报道，我国45万个食品生产企业中，员工人数10人以下的食品生产加工小作坊就有35万家，约占80%，因而导致食品安全事故时有发生，给社会和消费者的健康造成了巨大危害。 　　而目前的食品卫生监管的检测手段主要依据国家标准或行业标准规定方法进行，虽然这些方法准确可靠，但这些方法一般都需要建设专门的微生物检测实验室，配备专业的检测技术人员，需要较长的检测周期，由此造成的检测成本过高，缺乏时效性等问题，使一些突发的食品安全事件不能迅速得以解决。因此发展和建立一种快速、简便、灵敏准确的检测技术，作为标准检测方法的初筛技术，是解决上述问题的有效手段之一。 　　食品检验新兵 　　化学发光探针技术的原理是互补的核酸单链会特异性识别并结合成稳定的双链复合物。这一检测系统利用一个标记有化学发光物的单链DNA探针，可以特异性的识别和结合目标微生物的核糖体RNA。微生物中的核糖体RNA释放出来后，化学发光标记的DNA探针就与之结合形成稳定的DNA-RNA杂合体。标记的DNA-RNA杂合体会与非杂交探针分离，并在化学发光检测仪中进行测量。样本的检测结果通过计算与阴性对照进行比较得出结果。利用化学发光剂标记和检测核酸使得许多非放射性标记检测的灵敏度达到甚至超过了同位素标记测定。 　　在众多的化学发光体系中，应用最多的化学发光体主要有三类：增强鲁米诺发光体系、吖啶类化合物发光体系和碱性磷酸酶催化的1，2-二氧环己烷发光体系。吉林检验检疫局建立的化学发光技术使用吖啶酯标记核酸探针。 　　利用化学发光杂交保护分析的原理检测空肠弯曲菌、单核细胞增生性李斯特氏菌、大肠杆菌O157和金黄色葡萄球菌4种致病菌特异性RNA序列，这种方法无需物理分离，利用吖啶酯标记DNA探针，通过核酸杂交保护分析法，即应用人工合成的靶DNA保守区的寡核苷酸，在合成时引入一个烷氨基的手臂，经活化后接上吖啶酯，制成化学发光探针。 　　杂交后无需分离步骤，而是利用差分水解来鉴别，即加入碱性溶液，游离的发光探针遇碱水解失去发光特性，而与特异性目的片段结合的探针形成DNA-RNA杂交体，由于吖啶酯是平面结构很容易进入双螺旋的内部而获得杂交保护，水解速度缓慢(半衰期达10分钟以上)，仍有发光性能，可以在发光仪上显示化学发光信号，从而实现对病原菌的检测。 　　应用前景广阔 　　该项目利用胶体金技术研制了胶体金检测试纸条，用于单核细胞增生性李斯特氏菌的快速检测，该检测试纸条的灵敏度高，具有很强的特异性，不同批次生产的免疫胶体金具有良好的检测重现性，稳定性好，操作简单，检测时间只需10至20min即可报告结果，胶体金法无污染，不会危害操作者以及环境。胶体金抗体复合物在冻干状态下室温储存相当稳定，有效期长 此外胶体金技术还具有检测迅速、灵敏、不需要复杂仪器设备、产品永不褪色等优点，适合于食品中单核细胞增生性李斯特氏菌的初筛检验。 　　吉林检验检疫局建立的基因探针化学发光检测方法可在30分钟内快速确定病原体，并可直接于固体或液体培养基上鉴定目标微生物。该方法可直接应用于国外生产的LEADER 50i检测仪上，仪器自动注入检测试剂，立刻测量标记物所产生化学反应的化学发光强度，并自动计算结果及打印报告，该检测方法敏感性高，特异性强，检测成本低，操作简便、快速，对我国食品安全快速检测和监控工作具有重要意义，具有广泛的推广前景。 胶体金快速检测试纸

制造高品质的固态硅基量子器件要求高分辨率的图形书写技术，同时要避免对基底材料的损害。来自IBM实验室的Rawlings等人利用SwissLitho公司生产的3D纳米结构高速直写机NanoFrazor，结合其高分辨热探针扫描技术和高效率的激光直写功能，制备出一种室温下基于点接触隧道结的单电子晶体管（SET）。利用扫描探针可以确定佳焦距下的Z向位置，同时确定扫描探针和激光直写的位置补偿，研究人员在兼顾高分辨和高效率书写条件下得到小于100nm的度。利用CMOS工艺兼容几何图形氧化流程，研究人员在N型简并掺杂（＞1020/cm3）的缘硅基底上制备出该SET器件。所研究的三种器件的特性主要由Si纳米晶和嵌入SiO2中的P原子所控制，进而形成量子点（QDs）。量子点上电子尺寸微小且局域性强，保证了SET在室温情况下的稳定运行。温度测量结果显示在100 – 300 K的范围内，电流主要由热激发产生，但在＜100K时，主要以隧道电流为主。在硅基量子点器件的制备过程中，内部精细的功能器件区域一般要求高分辨率书写，但是在外部电相对粗糙的连接处仅需要高效的相对低分辨率刻蚀，这就是所谓的“混合搭配光刻”(mix-and-match lithography)。但是两种不同原理的书写技术结合应用会增加工作量，同时带来图形转移过程的位置偏差和对样品表面的污染。在本工作中，3D纳米结构高速直写机NanoFrazor系统将激光直写技术与高分辨热探针书写技术（XY: 10nm，Z: 1nm）相结合（如图1所示），这样可以利用热探针技术实现高分辨率区域的图形书写，而利用激光直写技术实现低分辨率区域的快速书写（如图2a所示， 蓝色区域为激光直写区域，深绿色区域为热探针书写区域），后实现一次性书写整体图形的高效性，同时避免了不必要流程所导致的表面污染和位置偏差。 图1：a) 热探针和激光透镜的结构示意图。b) 热探针连接在Z向压电传感器和位移台上，平行激光经透镜聚焦在样品表面。通过摄像头收集反射光实现样品成像，利用探针和激光的位置补偿进行表面书写。 图2：单电子器件（SET）的制作工艺流程示意。a) 器件图形示意，粉色区域为制备SET前的预图形书写区域。图形中央30μm×30μm区域中包含利用激光直写区域（蓝色）和利用热探针技术书写区域（深绿色）；b) 位置校准示意；c) 对书写区域进行定位。d) 利用热探针技术进行高分辨率书写（图2a中深绿色区域）；e) 利用激光直写技术进行低分辨率快速书写（图2a中蓝色区域）；f) 利用RIE实现图形向硅层转移；g) 通过热氧化得到器件通道中的点接触通道。 IBM专门研发设计的NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机所采用的针是具有两个电阻加热区域，针上方的加热区域可以加热到1000℃，二处加热区域作为热导率传感器位于侧臂处，其能感知针与样品距离的变化，精度高达0.1nm。因此，在每行直写进程结束后的回扫过程中，并不是通过针起伏反馈形貌信息，而是通过热导率传感器感应形貌变化，从而实现了比AFM快1000余倍的扫描速度，同避免了针的快速磨损消耗。NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机与传统的微纳加工设备，如纳米醮印、激光直写、聚焦离子束刻蚀FIB、电子束诱导沉积、电子束光刻EBL等技术相比，具有高直写精度 (XY: 高可达10nm, Z: 1nm)以及高直写速度（20mm/s 与EBL媲美），具备实时形貌探测的闭环刻写技术以及无需标记拼接与套刻等特技术优势。加上其性价比高，使用和维护成本低，易操作等特点，成为广受关注的纳米加工设备。拓展阅读：Fast turnaround fabrication of silicon point-contact quantum-dot transistors using combined thermal scanning probe lithography and laser writingC. Rawlings, Y. K. Ryu, M. Rüegg, N. Lassaline, etc.DOI: 10.1088/1361-6528/aae3df

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 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，中国科学院上海药物研究所和华东理工大学合作研究，以“光致变色荧光糖探针光控识别细胞内靶物质”为题的论文，在线发表在《自然-通讯》上，该研究为细胞的靶向、精准功能标记研究提供了新的光可控化学探针工具。 /p p 　　可靶向、精准探测不同细胞生命和疾病过程的荧光探针技术，对生命科学的发展和疾病早期诊断具有重要意义。传统荧光探针易受生物背景光干扰，且通常只能通过被动扩散进入细胞产生待测物识别信号，造成了探测的低精确性。为解决这一关键问题，研究人员通过将螺吡喃光致变色分子、1,8–萘酰亚胺荧光团与具备膜受体主动靶向功能的半乳糖分子共价连接，创制了可通过远程光控实现细胞精准定位及靶标识别的光致变色荧光探针。初步研究发现，通过紫外/可见光的循环照射可实现对探针螺吡喃/部花青结构的可逆调控，进而实现探针萘酰亚胺荧光发射的循环“开/关”控制。此外，探针的螺吡喃态与细胞内广泛存在的硫化物不发生相互作用，而当远程光激活其部花青态时，探针可迅速与亚硫酸根阴离子发生化学反应，从而阻断探针的光致变色活性，使荧光处于恒定的“开启”状态。 /p p 　　基于其独特的光学性质，研究人员进一步应用所构建探针实现了细胞精准荧光标记及光控靶标识别：首先，探针可在水相中形成双亲性胶束，从而通过糖簇与一种膜受体的高亲和力识别实现主动细胞定位。随后，通过紫外/可见光的循环调控，探针可在细胞内执行多次可重复的“荧光闪烁”现象，从而提升了荧光探针在复杂细胞内环境中的定位精准度。最终，探针可通过远程光激活策略（即螺吡喃向部花青结构的光调变）实现细胞内源性亚硫酸根阴离子的灵敏探测与定量。 /p p 　　研究工作得到国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金、高等学校学科创新引智计划(111计划)的资助。 /p p br/ /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171107525632911367.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/74f6b9bf-6e50-4459-9c17-bdff754781c0.jpg" / /p p style=" text-align: center " 光致变色荧光SP-Gal的分子设计及其在溶液和细胞内的作用机制 /p

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！

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更精准地实现人体器官和病灶部位无损害可视化，一直是人们追求的目标。　　5月10日，在复旦大学庆祝建校118周年系列学术报告中，复旦大学化学系教授、上海市生物医学检测试剂工程中心主任张凡以《透视人体健康的新技术——近红外光化学探针用于生物医学诊断》为题，分享了自己深耕多年的近红外荧光分子“探针”研究，结合近红外光学成像仪器，该技术可隔着皮肤和肌肉监测体内活动，有望为疾病诊断提供新路径。　　发光“探针”为手术精准导航　　人们很早就有“洞见”自己的需求，梦想能发明一种无创技术，实现对人体健康的可视化监控。　　1895年，德国物理学家伦琴发现X射线，开创医学影像技术的先河，目前我们常用的医学影像检查技术，如CT（电子计算机断层扫描）就与此有关。然而，如何实现无辐射、实时动态的活体成像技术一直存在巨大挑战。　　研究人员逐渐发现，活体荧光成像技术，相较于已有的CT、MRI（磁共振成像）、PET（正电子发射型计算机断层显像）等，具有无辐射、高时间和空间分辨率、高特异性等检测优势，能够为精准手术导航技术领域提供较好的应用前景。　　在对医学检测方法的优化探索中，张凡团队开发了一种新技术，就像打开一扇观察人体内部的窗口——只需静脉注射会发光的近红外荧光分子“探针”，即可自动定位到某个器官、肿瘤或是血管，再通过对人体没有伤害的光学成像仪器，就能隔着皮肤和肌肉组织直观清晰观察到肠道的蠕动、肿瘤的边缘、细胞的游走等　　“而且，我们看到的不是静态‘照片’，是动态的‘视频’。”张凡说。　　从自然中寻找答案　　“活体荧光成像技术也还有许多问题亟待解决。”张凡说，“荧光虽然没有辐射，可以很快实施动态监测，但是其组织穿透深度较浅一直以来都是限制其应用的关键科学问题。”　　此前，光学成像多使用可见光区（400纳米至700纳米）和近红外一区（700纳米至900 纳米）的荧光，但由于这一波段在生物组织中具有较高的吸收和散射，其在活体深组织检测中的应用大大受限。张凡团队专注于在近红外二区窗口（1000纳米至1700 纳米）内探索活体深组织成像窗口，并且根据获得的最优窗口开发对应的长波荧光探针和成像仪器。　　到目前为止，张凡团队累计开发了30余种系列近红外二区有机小分子探针，相关荧光成像设备和探针试剂已实现应用转化，在多家科研机构和医院用于基础研究和临床前研究。已经成功获取了生物体内部多个待测物的动态监测。　　随着研究进一步深入，研究人员发现，荧光成像往往是利用外部激发光源实时激发荧光探针来获取信号，这就不可避免地会产生生物组织背景荧光，从而影响成像的分辨率和信噪比。　　如何寻找优化之法？在张凡看来，最好的答案就在自然里。自然界能自主发光的生物很多，比如鱿鱼、水母、萤火虫等。　　“与其受背景荧光干扰，不如尝试将其本身的荧光运用起来。前面提到的‘探针’对人体来说都是‘外来的’，注射到体内后容易被代谢，而如果可以实现近红外生物发光成像就可以更好的实现无激发的高信噪比原位成像追踪。”张凡说。　　创新在学科交叉处　　思路的转变拓展了张凡的研究视野。他发现除生物医学，近红外荧光分子“探针”还能做很多事儿，比如监测微塑料污染。　　微塑料是指直径小于5微米的塑料。张凡认为，长期以来由于分析方法的限制，人类大大低估了微塑料暴露的影响，并且对于微塑料在人体内体液和组织的影响的研究仍然非常粗浅。事实上，直径小于2微米的小尺寸微塑料，就可以穿越细胞膜，并在脏器和脑部富集，极有可能引起氧化应激、炎症以及DNA损伤，是人类健康的严重威胁。　　人们认为微塑料的影响只是通过由海洋到人类的食物链传播，其实不然。根据最新研究成果，微塑料会随着大气远程传播，并在淡水环境及陆地上沉积，比如美国西部地区每年就会有120吨微塑料会由大气沉积到陆地。　　“微塑料比人们想象中更广泛地存在于生活中，甚至存在于婴儿的奶瓶里。”张凡希望，未来能运用好近红外荧光分子“探针”技术，对微塑料进行活体实时动态追踪，为保卫人类健康贡献更多力量。　　张凡一直鼓励学生勇于跨界、主动交叉、全面发展。经过多年积累，他带领的团队已成长为一个典型的学科交叉团队，一批批优秀学子毕业后继续从事相关科研工作。　　“创新的机会，就在学科交叉之处。”谈及科研的心得，张凡总结说。

纳米颗粒（特别是当粒径小于20 nm时）所展现出的诸多新奇光学性质，一直是令无数研究人员着迷的话题。研究人员一方面不断探索、发掘新的现象并尝试给予解释，一方面积地尝试将各种新奇的性质应用于改善人们的生活。随着纳米颗粒相关领域研究的蓬勃发展，高品质纳米颗粒的合成以及宏量制备已经成为现实。然而，随着研究需求与实际应用需求的不断提升，不论是实验抑或是生产，对纳米颗粒的定位与组装的精度和可靠性的要求也越来越高。由于纳米颗粒的特殊物性，以及其与衬底及周围环境的作用方式，展现出了诸多新奇的特点，从而使得对于颗粒的定位、组装伴随着新的挑战。尤其是当颗粒粒径小于20纳米时，迄今仍缺少简单高效、工艺兼容性好、度高的组装及定位方式。有鉴于前述问题，南京大学张伟华教授与鲁振达教授课题组，发展了一种改性模板技术来实现高精度的纳米颗粒组装技术。相关成果以 “Deterministic Assembly of Single Sub-20 nm Functional Nanoparticles Using a Thermally Modified Template with a Scanning Nanoprobe”为题目刊载于知名材料科学刊物Advanced Materials上。南京大学现代工学院官网，亦对此工作进行了详细报道。 以下内容转载自南京大学现代工学院官网“当尺寸下降到20纳米或以下时，纳米颗粒常会呈现出宏观所不具备的特性，如分立能，高吸收性，超顺磁等。特别的，半导体纳米颗粒（量子点）由于其特的量子发光特性，已被广泛的应用在显示、传感、量子信息处理等领域。今天，随着合成技术的发展，各类功能纳米颗粒可控的合成已经成为现实，但如何将这些纳米“乐高”逐个拼接在一起，组成复杂结构甚至器件仍是一个未决的难题。为此，在过去二十年间科学家尝试了各种技术路径，通过化学修饰、静电、颗粒操控等方法实现了微米及亚微米颗粒的组装。但对于20纳米之下的颗粒，由于颗粒-衬底相互作用弱，迄今仍缺少简易、高效、、广适用面的组装方法。目前相对有效的方法依赖表面化学改性与静电作用，其模板制备复杂，仅针对单一材料，难以制备纳米颗粒团簇，更无法解决多种材料异质集成的问题。 有鉴于此，张伟华教授与鲁振达教授课题组合作开发了一种基于热扫描探针改性模板的单颗粒组装技术。该技术将扫描探针的针加热至900 ℃以上，可对聚合物表面刻蚀的同时实现表面改性，使微结构区域的表面能显著升高。实验测量与理论计算显示，改性后局域吸附能的提高可达2倍以上，从而大幅度提高了纳米颗粒在改性区域的组装效率。此外，表面能的升高也使液面在微结构内的接触角降低，增强了颗粒所受毛细力，使其更易于被束缚在微结构当中。图1热表面改性模板辅助纳米组装技术示意图：模板制备与纳米组装过程 该方法不涉及特殊化学键或静电作用，为此对纳米颗粒的材料没有特定要求，相比于传统方法具有更广的适用性。为证实这一点，文章演示了包括单颗10纳米量子点（65%），20纳米金颗粒（95%），20纳米聚苯乙烯荧光小球（97%）等材料的高效组装。通过调整微结构的几何尺寸，该方法能还够制备金纳米颗粒各种规则形状的密堆团簇。 图2小尺寸纳米颗粒的组装结果 a)10纳米量子点 b)20纳米聚苯乙烯荧光小球 c)20纳米金颗粒 d)20纳米金颗粒的各种规则密堆团簇 此外，由于该方法基于扫描探针技术可获取表面形貌信息，使得多步组装结构的对准成为可能。利用此优势，工作演示了量子点-纳米银线耦合结构的制备，展示了该技术在多材料跨尺度异质面的巨大潜力。图3量子点-银纳米线异质结构的制备 a)制备过程示意图 b1)单根银纳米线光镜照片 b2)对应的银纳米线形貌扫描图 b3)在银纳米线部制备微结构 b4)组装量子点后的荧光图像 由于其高精度、高确定性与广适用面，并可与已有工艺结合，该方法有望为集成量子光学信息、光学超分辨、纳米生化传感器等方向带来更多的可能性，推动相关领域的发展。”在此论文当中所谈及的热扫描探针光刻技术（thermal scanning probe lithography，t-SPL），衍生于IBM Research的研发成果，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制备的直写技术，其技术核心是利用加热针的热能来诱导局部材料的改性，从而实现图案化。由于特的技术原理，使其具有刻写图案精度高（水平方向特征线宽15 nm/纵向台阶精度2 nm）、原位成像/闭环光刻、套刻与拼接精度高（25 nm）等诸多优势。 热扫描探针刻写技术的更多信息：1. 可参考刊载于Microsystems & Nanoengineering（volume 6, Article number: 16 (2020)）的综述“Thermal scanning probe lithography—a review”。

近日，大连化物所分子探针与荧光成像研究组（1818组）徐兆超研究员团队利用“缓冲”策略，发展了细胞内脂滴动态识别荧光探针LD-FG，该探针具有优异的光稳定性，可在空间超分辨成像的基础上实现高时间分辨率和长时间稳定成像，从而发现了多种新的脂滴动态过程。　　脂滴是维持脂质和能量稳态的关键细胞器，由中性脂组成的内核及包裹其外的单层磷脂组成。脂滴表面分布着多种蛋白，以调控脂类的储存、代谢及脂滴运动。越来越多的研究揭示，脂滴具有更多的生理功能，例如抗菌免疫能力、促进药物积累和激活能力、内核膜代谢能力、与其他细胞器相互作用以交换营养分子、作为癌症和衰老大脑神经认知功能障碍的标志物等。尽管对脂滴功能的机制缺乏研究，但已证实这些功能与脂滴生命周期的动态密切相关。揭示脂滴的动态有助于研究脂滴的功能机制和发现新的功能。然而，脂滴的数量、位置、大小和组成在细胞之间甚至在同一细胞内可能会有很大差异，脂滴的生命周期、时间和位置上也通常不可预测且难以观察。此外，这些事件在脂滴生命周期中的发生率仍然未知。这种细胞异质性和不可预测性要求用于探测脂滴动态的成像技术不仅具有对脂滴的识别能力，更需要具有较好的空间和时间分辨率，以及长时间的的稳定成像能力。　　超分辨荧光成像可突破衍射极限实现最高可达单分子的空间分辨，但荧光团易光漂白而迅速淬灭的问题使得超分辨荧光成像一直面临着时间分辨率低和成像时间长的挑战。因此提高荧光团的光稳定性是超分辨荧光成像面临的前沿问题。　　本工作中，徐兆超团队提出了“缓冲荧光探针”（buffering fluorogenic probe，BFP）的策略来解决脂滴动态成像中光稳定性的问题。“缓冲”策略（buffer strategy）是指在成像过程中，脂滴内部光漂白的荧光探针被外部周围新的和完整的荧光探针有效取代，即荧光探针交换速率大于漂白速率时，即可确保脂滴成像的光稳定性。该策略要求探针在脂滴外部时处于荧光淬灭的状态，并且在脂滴外具有较高的浓度以保证足够的缓冲能力。LD-FG有适中的脂溶性保证了既有足够的分子对脂滴进行荧光染色，同时又有足够比例的分子在脂滴外作为缓冲池。缓冲池不仅可以快速补充脂滴中的光漂白探针，保证了长时间荧光成像的光稳定性，还可以及时染色细胞中的新生脂滴，并接收脂滴减小或消亡中释放到外部的探针。　　基于LD-FG优异的光稳定性，团队借助结构光照明显微镜对脂滴的多种动态过程进行了高时空分辨率的成像，首次发现了两种新的脂滴融合模式，包括多个脂滴的同时融合和线粒体介导的融合；揭示了细胞不同区域和不同细胞之间的异质性；提出脂肪细胞分化过程中脂滴成熟的新模型，即首先进行快速脂滴融合，接着是缓慢成熟步骤；首次在细胞中观察到融合过程中的哑铃形中间形态，证明聚结（coalescence）并不像以前知道的那样罕见，而是在细胞中无处不在的。　　作为最小的生命单元，细胞是含有细胞器、分子复合物和功能单分子的多体系、跨尺度的复杂系统，不同尺度单元又根据其位置、结构、运动、浓度以及与其他功能单元的动态相互作用，精确、有序和协调地执行复杂多样的细胞功能，这使得细胞具有个体与系统性相统一、异质性、高度动态、不确定性等多种特征。团队期望“缓冲荧光探针（BFP）”的策略可以在未来用于开发针对更多不同细胞内生物靶点的光稳定探针，最终实现细胞内生物分子全景超时空分辨动态成像。　　相关成果以“Stable Super-resolution Imaging of Lipid Droplet Dynamics through a Buffer Strategy with a Hydrogen-bond Sensitive Fluorogenic Probe”为题，于近日发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作的第一作者是大连化物所1818组博士研究生陈婕和博士后王超。该工作得到国家自然科学基金、大连化物所创新基金等项目的资助。

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近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所四室研究员孟国文课题组与安徽光学精密机械研究所研究员毛庆和课题组合作，在具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的光纤探针研究方面取得新进展。基于静电吸附原理，研究团队发展了一种普适的组装方法，将多种具有等离激元特性的带电金属纳米结构组装到锥形光纤探针表面。该结构可用作SERS光纤探针，对污染物的远程、便携式在线检测具有重要意义。相关结果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 17247?17254上。　　光纤通信技术的发展，为污染物的高通量、远程实时SERS检测开辟了新途径，其核心思想是将高SERS活性纳米结构耦合到光纤探针表面，并集成到便携式光纤拉曼光谱仪上，通过采集并检测污染物的SERS信号，实现污染物便携快速检测。为了实现此目的，研究人员发展了涂拉法、光化学沉积或物理气相沉积等方法，将贵金属纳米结构沉积到光纤探针上。然而，这些研究方法制备的SERS光纤探针在功能上具有一定的局限性。例如，对于涂拉法，SERS活性纳米结构在光纤表面的附着力较弱，在液体样品中容易扩散，进而影响到检测信号的稳定性 对于物理气相沉积和激光诱导的光化学沉积法，由于受限于制备过程，难以精确调控纳米结构的形貌和尺寸，无法优化其局域电磁场增强及表面等离子体共振特性，不能保证SERS检测污染物的灵敏度。　　针对上述问题，孟国文课题组和毛庆和课题组合作，采用静电组装法(如下图)，将带有正/负电性的贵金属纳米结构组装到硅烷偶联剂修饰的锥形光纤表面，构筑了一种高效的SERS光纤探针。首先，在基于液相法构筑形貌可控的纳米结构的过程中，使用的表面活性剂可以使纳米结构呈现出可控的表面物理化学特性，如带有正/负电、亲/疏水性等。其次，光纤主要成分是氧化硅、表面有大量羟基，易于与硅烷偶联剂通过形成Si-O-Si键耦合 同时硅烷偶联剂末端具有一个官能团，使光纤整体富有特定的功能性。因此，对于带负电的纳米结构(如柠檬酸根保护的金纳米球)，选取带氨基的硅烷偶联剂修饰光纤 反之，对于带正电的纳米结构(如CTAB保护的金纳米棒)，采用带羧基的硅烷偶联剂修饰光纤，可实现贵金属纳米结构在光纤表面的有效组装。比如，可将多种不同形貌及光学特性的SERS活性纳米结构(金纳米球、金纳米棒、金@银核壳纳米棒和立方银)可控组装到光纤表面。这种SERS光纤探针具有稳定性高(相对信号偏差低于3%)、面向光纤种类多(适用于单模、多模、D型和微纳光纤等)及灵敏度高等优势，对农残甲基对硫磷的敏感度达到10纳摩尔。相关成果已申请国家发明专利并发表在ACS Appl. Mater. Interfaces杂志上。　　上述研究得到国家科技部“973”计划和国家自然科学基金等项目的资助。　　左：带电纳米结构组装到锥形光纤探针上的示意图。中：纳米立方银组装到光纤前后的光学照片及扫描电镜照片。右：SERS光纤探针在分析物溶液中及空气中的SERS信号。

近日，南方科技大学生物医学工程系教授吴长锋课题组成功开发了一系列高亮度聚合物点荧光探针，通过荧光探针功能化和扩展成像技术，在普通荧光显微镜上可以观察到精细的亚细胞结构，分辨率高达30 nm。相关成果发表在材料领域知名期刊Advanced Materials。超分辨光学成像因其能够提供低于衍射极限的分辨率而获得了2014年诺贝尔化学奖，当前超分辨技术主要分为两类：基于激发光调制的超分辨成像和基于单分子定位的超分辨成像。扩展显微成像采用了截然不同的思路：通过将样本膨胀扩大，使得原本在衍射极限范围内的相邻分子由于距离变大而变得清晰可辨。该方法不依赖于复杂的成像系统，用普通共聚焦显微镜可以获得纳米级分辨率，但样本扩展过程中由化学猝灭及密度稀释导致的荧光亮度衰减是该方法进一步发展的难题。针对这一问题，研究团队开发了适用多色扩展显微成像的聚合物点荧光探针。相比于商用的荧光染料，聚合物点的荧光标记亮度可以提高6倍。由于聚合物点的高亮度标记，细胞骨架微管蛋白的三维空间构象、网格蛋白有被小泡以及神经元突触结构等，都能够在普通荧光显微镜上解析出来（图1a-c）。课题组进一步将聚合物点探针、扩展成像技术、和光学涨落超分辨技术结合起来，在普通宽场显微镜上实现了约30 nm的超高分辨率成像，更加真实地还原出微管蛋白尺寸以及线粒体中空膜结构等细节信息（图1d-j）。这些发现展示了高亮度聚合物点在生物光学成像的应用潜力。 图1三维超分辨扩展-光学涨落联合成像解析亚细胞精细结构图2 全自动细胞免疫荧光标记平台南方科技大学-香港浸会大学联合培养博士生刘洁为本文第一作者，南方科技大学为该论文的通讯单位。以上研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、深圳市科技创新委员会资助项目等的支持。

p 　　过氧亚硝酸盐(Peroxynitrite，ONOO-)是由超氧阴离子自由基和一氧化氮自由基形成的具有高活性的活性氮物种，是许多体内循环途径的信号传导分子。同时，该分子具有强氧化性，可引起自由基介导的硝化反应，从而会影响生物体内多种生物过程，对脂质、蛋白、DNA等造成不可逆转的损伤。研究表明，过氧亚硝酸盐被认为是包括炎症、癌症和神经退行性疾病等许多疾病的关键致病因子与生物标志物。所以，灵敏、特异性地检测过氧亚硝酸盐对疾病的早期诊断与治疗预后具有重要意义。 /p p 　　荧光探针有荧光素类探针、无机离子荧光探针、荧光量子点、分子信标等。荧光探针除应用于核酸和蛋白质的定量分析外，在核酸染色、DNA电泳、核酸分子杂交、定量PCR技术以及DNA测序上都有着广泛的应用。荧光探针最常用于荧光免疫法中标记抗原或抗体，亦可用于微环境，如表面活性剂胶束、双分子膜、蛋白质活性位点等处微观特性的探测。通常要求探针的摩尔吸光系数大，荧光量子产率高 荧光发射波长处于长波且有较大的斯托克斯位移 用于免疫分析时，与抗原或抗体的结合不应影响它们的活性。也可用于标记待定的核苷酸片断，用与特异性地、定量地检测核酸的量。 /p p 　　小分子荧光探针具有高灵敏度、高选择性和良好的时空分辨率等优势，在胞内生物分析物成像等领域备受化学生物学家的青睐。但开发的小分子荧光检测探针依然存在着一些缺陷，如溶解性大大限制了其在体内环境中的应用。 /p p 　　近日，英国皇家化学会综合期刊《化学科学》(Chemical Science)在线报道了中国科学院上海药物研究所李佳、臧奕团队与华东理工大学贺晓鹏团队的最新相关研究成果。研究人员利用蛋白质杂交策略，开发了一种新型复合荧光探针HSA/Pinkment-OAc。首先，通过多种表征手段(荧光光谱、SAXS、ITC、分子对接等)验证了复合探针的成功构建，随后，在体外溶液以及细胞实验中验证了该体系对过氧亚硝酸盐的快速、灵敏检测。值得一提的是，该探针进一步被应用于小鼠急性炎症模型中过氧亚硝酸盐异常表达时的检测，与单独荧光探针相比，复合探针的检测性能得到大大提升。研究人员希望该方法可作为一种通用策略，用于改善疾病相关不溶性小分子试剂的溶解性问题。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/3fe3a9b5-05cf-45ea-9c7c-c8aa5065b7ce.jpg" title=" W020200326393492078327.png" alt=" W020200326393492078327.png" / strong HSA/Pinkment-OAc的构建策略、表征手段（SAXS、Molecular Docking）以及体内成像 /strong /p p 　　该研究工作主要在双方导师的指导下，由上海药物所联合培养博士研究生韩海浩与合作单位Adam C. Sedgwick博士、博士研究生尚莹等协作完成，并得到中科院院士、华东理工大学教授田禾、美国德克萨斯大学奥斯汀分校教授Jonathan Sessler以及英国巴斯大学教授Tony D. James的指导与支持。相关同步辐射测试与分子对接测试分别得到上海光源BL19U2线站博士李娜与上海药物所研究员于坤千的大力支持。 /p

为广泛征求用户的意见和需求，了解中国科学仪器的市场情况和应用情况，仪器信息网自2008年6月1日开始，对不同行业有代表性的“100家实验室”进行走访参观。近日，仪器信息网工作人员参观访问了本次活动的第五十四站：北京离子探针中心，该中心学术秘书王晨女士热情地接待了仪器信息网到访人员。 　　北京离子探针中心(以下简称“中心”)成立于2001年12月18日，是由科技部、国土资源部和中科院共同出资1800万元，以共建共享方式建立的国家大型科学仪器中心，现依托于中国地质科学院地质研究所。该中心成立九年以来，坚定不移地走大型仪器共建共享的道路，仪器运行效率和科研成果产出率都进入了国际先进行列。 　　中心副主任张玉海高级工程师(左三)、杨之青工程师(右二)、王晨女士(左二)与仪器信息网工作人员合影 　　王晨女士首先为我们介绍了中心的主要仪器及其在实验室相关测试、研究业务中发挥的重要作用。“中心的核心仪器是高分辨二次离子探针质谱((Sensitive High Resolution Ion Microprobe II ，SHRIMPⅡ)。相应的配套仪器包括扫描电镜及阴极发光探头、水冷系统、超净台、显微照相、空气压缩机以及用于制样的镀金仪、抛光机等。” 　　北京离子探针中心的主要仪器情况 　　拥有国内唯一两台高分辨二次离子探针质谱，测试业务专门面向地质学相关领域开放 　　“中心于2001年5月引进的SHRIMPⅡ是世界上第九台、国内第一台SHRIMPⅡ，它是专门针对同位素地质年代学、宇宙年代学、地球化学和宇宙地球化学等地质学相关研究中的重同位素分析而设计，特别是锆石微区定年。该仪器是磁质谱，配备单接收器，当时购买价格为1800万元。” 　　“多年来，SHRIMPⅡ运行情况一直良好，坚持每天24小时，每周7天不间断运行，年分析机时(指仪器进行样品或标准样品分析的时间)保持在7200小时左右，达到科技部有关大型仪器运行效率规定的优秀标准(1600小时/年)四倍之多，成为世界上运行效率最高的一台SHRIMP。” 　　“鉴于SHRIMPⅡ的超高使用效率以及仪器维护保养方面的考虑，财政部2005年出资3000万元为北京离子探针中心添置了第二台二次离子探针质谱——SHRIMPⅡe-MC，该仪器相比于SHRIMPⅡ，离子源添加了铯源，在分析重同位素的同时又能分析轻同位素，且配备了多个接收器。鉴于北京离子探针中心的新基地还未建好，所以该仪器暂且还停放在澳大利亚，预计2011年会移至新基地。” 　　高分辨二次离子探针质谱(SHRIMPⅡ) 　　样品前处理：精“挑”细“选”、细致“打磨” 　　“矿物样品在进入SHRIMPⅡ分析之前，要经过一系列的前处理，大约需要一周的时间。首先是选矿，将采来的岩石标本粉碎成粉末，经过筛选、磁选、手工挑选等步骤后，挑选出其中的锆石颗粒，一般一个样品会挑选出几十颗至上千颗锆石颗粒。” 　　“其次是样品制靶，将选出的锆石颗粒，固定在双面胶上，将标样与样品排列在指定位置，随后用模具注入环氧树脂，抽真空，烘干，使树脂固化后对其进行打磨、抛光，使靶表面光滑。” 　　样品靶 　　(图注：靶上面的“线”即是锆石颗粒阵列。) 　　“第三是用显微镜给靶照相，该步骤的目的有二：一是给锆石样品定位，二是通过显微镜的透、反射光对样品的照射，分析锆石颗粒的内部结构以及检查其表面是否有裂隙、瑕疵，为SHRIMPⅡ分析时选点提供依据。” 　　“最后是阴极发光照相，将显微镜照相后的靶进行超声波清洗，在靶的检测光面上镀上金膜，随后放在扫描电子显微镜下做阴极发光照相，以确定锆石颗粒内部同位素的分布情况。经过这些步骤后，靶才可以放入SHRIMPⅡ内进行分析了。” 　　日立S-3000N扫描电子显微镜 　　(图注：该仪器配备GATAN公司Chroma阴极发光探头，可提供彩色及黑白阴极发光照片。) 　　S-3000N拍摄的锆石照片 　　奉行“开放、共享、高效”的运行原则，仪器使用率与开放程度堪称典范 　　“中心自成立之日起就奉行‘开放、共享、高效’的运行原则，面向国内外地学界全方位开放共享。2005年12月，中心项目组研发出了离子探针远程共享控制系统(SROS，SHRIMP Remote Operation System)，该系统实现了在Internet公共网络环境下，实时远程控制SHRIMPⅡ，观测样品图像实时变化，在线获取试验数据、远程协同信息交流等远程实验功能，达到了亲临北京离子探针中心进行实验的效果，更好地实现了SHRIMPⅡ的开放、共享。” 　　“开放、共享的运行机制给中心带来了巨大的工作量和众多的访问者。中心成立九年以来，共有来自国土资源部、中科院、大专院校以及港台地区的30多个相关单位的数百名科研工作者使用中心的SHRIMPⅡ对自己的样品进行了分析研究。另外，一批来自美国、英国、法国、意大利、德国、澳大利亚、韩国、巴西、古巴、蒙古国、波兰和土耳其等国的学者也来中心完成锆石定年工作和短期访问，其中不乏国际一流的地质学家。正是因为如此，北京离子探针中心的仪器利用率和开放程度均居国际同类实验室的前列。” 　　打造“测试、技术、研究”三位一体的实验室，从事质谱仪器研发 　　在谈到中心的总体发展情况时，王晨女士转述了中心主任刘敦一研究员的看法：“北京离子探针中心如果仅作为一个测试平台，其功能是有限的，要发挥它的巨大作用，我们就应当坚持测试、技术、研究这三方面并行发展的策略。通过测试业务，我们了解到科学家们对SHRIMPⅡ的性能有哪些方面要求，进而中心的技术人员对仪器进行改进，然后仪器使用者再使用，并给予反馈。如此反复，我们仪器相关技术水平越来越高，而这方面水平的提高也促进了中心的研究工作。所以测试、技术、研究这三方面是相互促进的，三者的融合让我们有可能实现各种革新与突破。” 　　“中心现在主要从事的研究有：从事地质年代学和宇宙年代学研究 进行必要的矿物微区稀土地球化学研究 解决重大地球科学研究课题中的时序问题，特别是太阳系和地球的形成及早期历史研究 主要造山带的构造演化研究 地质年代表研究 大型和特殊矿床成矿时代研究 发展定年新技术新方法等。” 　　“除此之外，中心还从事科学仪器研发。中心主任刘敦一研究员认为：科学仪器自主研发能力的重要性再明显不过。一个国家如果没有独立自主的科学仪器研发能力，其科学技术的发展不可能领先，其工业、农业创新体系不可能形成，独立自主的国防体系不可能建立，因而科学仪器自主研发能力是关系到国家安全和民族发展的大事。目前北京离子探针中心承担了《二次离子质谱仪器核心技术及关键部件的研究与开发》项目，正从事二次离子质谱(SIMS)及飞行时间(TOF)串联质谱的若干关键技术和关键部件的研究。” 　　王晨女士(中)向仪器信息网工作人员介绍SHRIMPⅡ 　　附录：北京离子探针中心 　　http://www.bjshrimp.cn/

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 走进山东师范大学化学化工与材料科学学院实验室，在激光显微镜下，“荧光探针”使细胞呈现出色彩斑斓的效果，形态各异的图案仿佛将人带入鲜花与极光交融的海洋。然而，你能想象这不起眼的“荧光探针”通过成像监测，便能实现尽早地发现和预防重大疾病吗？ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 山东师范大学化学化工与材料科学学院唐波、董育斌、李平、王鹏、李娜等领衔的科研团队，经过近二十年的刻苦攻关，有效地解决了细胞成像这一难题，极大地推动了该领域的国际研究步伐，他们完成的“细胞稳态调控活性分子的荧光成像研究”项目于近日获得2018年度国家自然科学二等奖，成为首个以第一完成单位获得国家自然科学奖的山东省省属高校。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 早在2000年前后，当时国内的生命科学和光学成像等研究领域刚刚兴起，团队领头人唐波教授便敏锐地意识到分析化学和生命科学的紧密结合，必将推动一个新型交叉研究领域的兴起。从此，一个以化学、生物学、医学等多学科为支撑，以揭示重大疾病的发现和治疗为使命的团队应运而生。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2013年初，以山东师范大学为项目牵头单位、唐波为首席科学家的国家重大科学研究计划（973）项目“重大疾病相关的若干重要难检活性小分子细胞内纳米传感研究”正式启动。“一定要把目光瞄准国际科研领域的最前沿，只有站位高、视野宽、反应快，才能把握住科研领域的时代脉搏，产出高质量的研究成果。”唐波不仅自己以此为标杆，还将这一理念植入了全体科研团队的“基因”之中。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 自然科学奖评审的核心指标就是原创性，而这正是“细胞稳态调控活性分子的荧光成像研究”项目的“撒手锏”。该项目在国际上率先构建成多种新型发光材料，解决了材料量子产率低与波长不可调的关键问题，为研制具有高灵敏度与光谱空间可分辨探针的筛选、设计、构建奠定了重要的理论基础。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “在原有的检测方法中，荧光信号灵敏度差、转换效率较低，会直接影响成像质量，从而会导致医生对病人的病情错判。我们的成果创新性地运用特异性识别活性分子的机理与能量转移、电子转移等光信号转换机制，成功实现了对糖蛋白、葡萄糖、microRNA等活性分子的高选择性识别，检测速度和准确性都得到了极大提高。”长江学者董育斌教授说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “在疾病发生之前，我们可以通过细胞内特定指标的变化来作出预警，从而尽早地预防和治疗。而这种指标变化，需要找到特殊的化合物即‘探针’，注入活体细胞后，用高能荧光显微镜来检测‘探针’光学信号的改变来确定。”为团队作出重要贡献的徐克花教授介绍说，他们的工作就是寻找化合物、研发新材料“探针”，实现高准确度和超高灵敏检测的突破。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “这与现阶段医学临床上采用的肿瘤检测方式不同。传统的血液检测，可能因样本离开人体而导致准确性下降，假阳性比例很高，比如前列腺癌的假阳性比例最高达60%。而使用CT检查，当发现病灶时，病情一般已进入中晚期。”青年长江学者李娜教授说，“因此，使用荧光成像方法，通过新材料‘探针’在活细胞里面检测活性物质，且是在体外保真环境进行，无创伤，无伤害。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 目前，团队师生所在的化学学科近十年来稳居ESI全球前1%，团队成员均有稳定的国家级课题作为依托，堪称精兵强将。“我们研究团队，不仅有化学专家，还引进了生物、医学、物理等方面的人才。大家学术背景非常多元，团队在开拓新的研究领域和方向时也非常方便。”泰山学者青年专家高雯说。 /p

SILICON SEMICONDUCTOR I 高真空对于电扫描探针显微镜的优势高真空对于电扫描探针显微镜的优势Advantages Of High Vacuum For Electrical Scanning Probe Microscopy 来自IMEC和比利时鲁汶大学物理与天文学系的Jonathan Ludwig，Marco Mascaro，Umberto Celano，Wilfried Vandervorst，Kristof Paredis学者们利用Park NX-Hivac原子力显微镜对MoS2在形态和电学方面进行了研究。2004年，石墨烯作为一类新材料原型的被发现，引起了人们对二维（2D）层状材料的极大兴趣。从那时起，人们合成并探索了各种各样的二维材料。 其中，过渡金属二氯代物 (TMDs) 因其固有的带隙、小的介电常数、高的迁移率和超薄的材质而引起了人们的广泛关注， 这使其有望成为将逻辑技术延伸到5 nm以上节点的候选材料。然而，在300 mm兼容的制造环境中集成此类材料仍然面临许多挑战，尤其是因为在薄片或单个晶粒中观察到的有用特性，高质量TMD层的可控生长、转移和加工仍然是一个关键障碍。 扫描探针显微镜作为一种固有的高分辨率二维技术，是研究TMDs形态和电学特性的强大工具。本技术说明以MoS2为例，利用Park NX-Hivac原子力显微镜系统的功能，探讨了高真空用于电学测量的优势。调查：材料和方法MoS2 用MOCVD在蓝宝石衬底上生长了一系列不同层厚的MoS2样品。所有的测量都是在生长的、未转移的MoS2 / 蓝宝石上进行的。相同材料制成的元件的室温迁移率高达μm~30 c㎡/Vs，较厚样品的平均迁移率更高。图1：（a-c）所研究样品的AFM形貌图。（d）用于测量蓝宝石上多层MoS2的C-AFM装置示意图。（e）显示悬臂在高摩擦区域扫描时如何扭曲的动画。（f）对应于（b）中黑线的形貌横截面，在MoS2岛边缘显示0.6 nm台阶，在蓝宝石台地上显示0.2 nm台阶。所有的图像都是用Gwydion绘制的。比例尺为500 nm。 所有被测样品的原子力显微镜（AFM）图像如图1所示。总共测量了三个样品，其层厚为1-2层，3-4层，还有一个具有金字塔结构，这里称为多层MoS2。1-2层样品由一个完全封闭的单层MoS2薄膜组成，在顶部形成额外的单层岛。这些单层岛构成了第二层生长的开始，在形貌图上可以识别为浅色区域。与此相似，3-4层样品由一个完全封闭的三层MoS2薄膜和附加的单层岛组成。图1（d）显示了3-4层样品的样品结构示例。在这里，每个绿色层代表一层MoS2。除了MoS2岛，我们还看到对角线贯穿每个样本。这些是蓝宝石衬底上的台阶，可以通过2D薄膜看到。蓝宝石阶梯与MoS2层之间可以通过台阶高度明确区分，c面蓝宝石为0.2nm，单层MoS2台阶为0.6 nm，如图1（f）横截面所示。多层样品与其他两个样品不同之处在于MoS2表面具有3D金字塔状结构。这些金字塔位于一个完全封闭的三层结构上，其形成是由于随着层厚的增加，生长机制由逐层向三维转变。增长的细节可以在参考文献12中找到。导电扫描探针显微镜 本文采用两种导电扫描探针显微镜（SPM）来表征MoS2的电子性质：导电原子力显微镜（C-AFM）和扫描隧道显微镜（STM）。在C-AFM中，悬臂梁与材料表面接触，并且同时记录形貌和电流。为了测量电流，在样品台上施加一个偏压，并通过连接到导电AFM探针的外部电流放大器来测量电流。材料的电接触是通过在材料的顶部和侧面涂上银漆来实现的。我们使用商用Pt-Ir涂层探针，如PPP-CONTSCPt或PPP-NCSTPt，其标称弹簧常数在0.2-7N/m之间。由于C-AFM是一种基于接触的AFM技术，它还能够实现其他C-AFM通道的同时一起记录侧向力。横向力显微镜（LFM）测量激光在PSD上的横向偏转，这是由于悬臂梁在扫描表面时的扭转或扭曲而引起的，如图1（e）所示。LFM图像的正向和反向的差异与物质的摩擦力成正比，后者不同于C-AFM，因为裁剪的Pt-Ir导电导线，在我们的例子中，用于测量当探针高于表面几埃时探针与样品之间的隧穿电流。STM可以通过保持高度恒定并记录电流（称为恒定高度模式）或使用反馈保持电流水平恒定并记录高度（恒流模式）来执行。在恒流模式下，高度图像包含形貌和电学信息。C-AFM 在空气中与在高真空中 为了证明二维材料表面水层的重要性，我们分别对空气和高真空（HV）中的相同MoS2样品进行了C-AFM测量，如图2（a-b）和（c-d）。虽然在空气中和在高真空环境中扫描的形貌图像非常相似，但是C-AFM图像有很大的不同。最值得注意的是，在高真空下测量的电流增加了三个数量级。在5V偏压下，空气中的平均电流水平为1.4nA，而在高真空下，平均电流水平为1.1μA。电流水平的提高是由于去除了空气中始终存在于样品表面的薄水层。该水层对MoS?尤其成问题，因为它对材料进行p-掺杂，有效地切断了它的电性。从类似的CVD生长的MoS2器件的电输运来看，在暴露于去离子水两小时后，通态电流严重退化，迁移率降低了40%。图2: 3-4 MoS2样品的C-AFM显示高真空下电流水平和灵敏度增加。(a)和(b)分别是在空气中5V偏压下的形貌图和电流图像。(c)和(d)是在0.5 V偏压下泵送至高真空后立即拍摄的形貌图和电流图像。在空气和高真空中采集的数据采用相同的参数：相同的探针，弹簧常数k为7 N/m，设定值为10 nN，扫描频率为1 Hz。比例尺为500 nm。 除了电流的增加，高真空下的C-AFM图像也显示了更多的细节。从空气中的图像来看，电流是相对均匀的。除此之外，C-AFM 在空气中针对此样品提取不出太多的信息。相比之下，从真空下扫描的电流图，我们可以清楚地看到MoS2层中的晶界。尽管C-AFM探针与材料直接接触，但施加的力很小，因此在重复扫描过程中不会去除MoS2材料。图3所示为同一样品在高压下以~30nN力进行5次扫描后的形貌图，探针的标称弹簧常数为~7N/m。图3: (a)是3-4层MoS2的最初形貌图，（b）是在0.1V设定值下连续扫描5次后的形貌图，使用弹簧常数约为7 N/m的PPP NCSTPt探针。比例尺为50nm。专为晶界分析的C-AFM和LFM 当使用低弹簧常数探针成像时，例如标称弹簧常数为0.2N/m的PPP-CONTSCPt，我们可以用C-AFM同时获得摩擦数据，从而考虑到形貌、电学和材料特性之间的相关性。图3显示了1-2层MoS2样品的高度、摩擦和电流图像。在图3(a)中，第一层和第二层区域分别标记为1Ly和2Ly。晶界处的摩擦比原始区域高，因此它们在摩擦中表现为黑线。通过比较电流和摩擦力，可以看出摩擦图像中的黑线与电流中的黑线相匹配。然而，由于衬底对2D薄膜的局部导电性的影响，电流图像显示了额外的特征。图4：(a)形貌，(b)摩擦，(c)在1-2层生长的MoS2 / 蓝宝石样品上同时获得的电流。各区域的层厚如(a)所示。比例尺为200 nm。扫描隧道显微镜观察MoS2 借助Park NX-Hivac原子力显微镜，我们还能够获得高质量的STM图像，而无需复杂的超高真空系统和特殊的样品制备/处理。图4显示了在恒流模式下成像的多层MoS2样品的500 nm扫描，Iset=0.5nA, Vbias=1V。由于STM给出了形貌与电子结构的卷积，我们在高度图像中看到了层岛和晶界。图5:多层膜的MoS2 / 蓝宝石的STM图像。裁剪的Pt-Ir导线在恒流模式下 。Iset=0.5nA, Vbias=1V。比例尺为200nm。结论 本研究利用Park NX-Hivac AFM系统，对过渡金属二氯生化合物（TMDs）家族的二维材料二硫化钼（MoS2）进行了形态和电学方面的研究。在AFM形貌图像上观察了单层和多层的差异。此外，在多层图像上确定了由逐层生长机制引起的三维金字塔状结构的细节。 利用导电SPM（C-AFM和STM）研究了MoS2在空气中和高真空条件下的电学性能。在高真空条件下，尽管存在氧化层，但测量到的电流信号清晰、均匀、较高。最后，结合C-AFM和LFM获得了晶界分析的形貌、电学和力学信息。这种方法可以在晶界上找到更具体和更详细的结构。 二维层状材料广泛应用于工业和学术的各个研究领域。二维材料电性能和力学性能的表征与探索是材料研究领域的一个重要课题。原子力显微镜是一种多功能的成像和测量工具，它允许我们使用各种成像模式从多个角度评估二维材料。本研究强调材料分析的改进策略。此外，这些结果强调了多方向和多通道分析二维材料的重要性，其中包括半导体工业高度关注的过渡金属二氯代物。References1. 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Paredis, W. Vandervorst, D. Lin, S. Degendt, K. Barla, C. Huyghebaert, I. Asselberghs, and I. Radu, Layer-controlled epitaxy of 2D semiconductors: bridging nanoscale phenomena to wafer-scale uniformity. Accepted Nanotechnology (2018).13. E. R. Dobrovinskaya, L. A.Lytvynov,& V. Pishchik. Sapphire: material, manufacturing, applications. Springer Science & Business Media, 2009.

岛津电子探针用户高级应用培训&mdash &mdash 杭州站 电子探针作为微区形貌观察与元素定性定量分析完美结合的仪器，随着国内日益提高的分析测试要求，市场需求量也逐步扩大，从上世纪八九十年代的年均1-2台，到近几年的年均十余台。 为与中国用户共同提高应用水平，岛津公司全球应用开发中心EPMA高级应用工程师&mdash 加藤治彦先生于3月15-18日在中国石油杭州地质研究院进行了钢铁、地质行业复杂样品的应用培训。在为期4天的培训中，针对钢铁、地质行业复杂样品从理论知识到上机操作进行了系统学习。在最后阶段的客户实际测试中，都取得了满意的分析结果，培训效果得到客户的积极肯定。 据悉，本次培训是岛津电子探针高级应用培训的第一站，今后将应客户的需求，陆续在用户现场进行专业化、能够保证每个人培训效果的小规模培训班。 电子探针是什么仪器？ 电子探针利用高能（典型的加速电压为1～40kV）的聚焦电子束（典型的电子束直径为1mm或更细）照射试样的表面，从而在微米级的区域内激发出大量携带着各种信息的量子信号，如用于定性、定量分析的特征X射线，用于形貌观察的二次电子，用于利用有效原子序数进行成分分析和形貌分析的背散射电子，用于价带电子结构研究的阴极发光等等。结合电子束扫描和／或样品台扫描，电子探针还可以对样品的表面进行数十微米至10厘米的区域的扫描分析，可以提供此区域内的元素成分定性、定量分析及其分布的信息。 目前最先进的电子探针的二次电子像分辨率为5～6纳米，放大倍数可从低倍至几十万倍。电子探针的元素成分检测灵敏度可达10-6量级，可分析的元素为5B~92U（选用特殊的分光晶体，亦可分析4Be）。 电子探针具备一套与电子光学系统共分析点的光学系统，可以直接地对样品的分析区域和分析点进行观察并确定分析位置。该光学系统的观察结果有别于以形貌观察的二次电子图像，尤其对磨制成金相样品或矿物薄片的试样来说更为方便和准确。 电子探针的检测方式为晶体分光后的X射线强度检测的波谱仪，有别于扫描电镜上先检测后分光的X射线能谱仪。前者比后者具备更高的检测分辨率，一些钢铁和矿石中常见的能谱仪很难分辨的元素（如S和Mo，以及稀土元素的分量）在波谱仪中却可以非常简便地得以分析。 因此，电子探针在科研、工业产品开发、质量管理及生产在线检查方面发挥着重要的作用。 岛津电子探针的特色 岛津公司作为专业的分析仪器生产厂家，从1960年生产出首台电子探针以来，不断追求高品质，于2010年推出新品EPMA-1720，经实际安装使用后，获得用户好评。 ◆完美设计的X射线分光器可以实现高灵敏度· 高精度分析 X射线取出角决定分析性能，52.512潞' type="#_x0000_t75" 高取出角更胜一筹 分光晶体采用全聚焦Johanson（约翰逊）型晶体 最多可配置5台高灵敏度· 高分率兼备的4英寸分光器 ◆只需鼠标即可完成所有动态操作，大大提高了分析工作效率 ◆简单的日常维护，免去后顾之忧 资料索取

html, body { -webkit-user-select: text } * { padding: 0 margin: 0 } .web-box { width: 100% text-align: center } .wenshang { margin: 0 auto width: 80% text-align: center padding: 20px 10px 0 10px } .wenshang h2 { display: block color: #900 text-align: center padding-bottom: 10px border-bottom: 1px dashed #ccc font-size: 16px } .site a { text-decoration: none } .content-box { text-align: left margin: 0 auto width: 80% margin-top: 25px text-indent: 2em font-size: 14px line-height: 25px } .biaoge { margin: 0 auto /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 25px } .table_content { border-top: 1px solid #e0e0e0 border-left: 1px solid #e0e0e0 font-family: Arial /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 10px margin-left: 15px } .table_content tr td { line-height: 29px } .table_content .bg { background-color: #f6f6f6 } .table_content tr td { border-right: 1px solid #e0e0e0 border-bottom: 1px solid #e0e0e0 } .table-left { text-align: left padding-left: 20px } 基本信息 关键内容： 电化学工作站,扫描探针,激光拉曼光谱 开标时间： 2021-09-07 14:00 采购金额： 400.00万元 采购单位： 中国海洋大学 采购联系人： 崔老师 采购联系方式： 立即查看 招标代理机构： 海逸恒安项目管理有限公司 代理联系人： 臧圣诚 代理联系方式： 立即查看 详细信息 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目公开招标公告 山东省-青岛市-崂山区 状态：公告 更新时间： 2021-08-13 招标文件: 附件1 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目公开招标公告 2021年08月13日 15:57 公告信息： 采购项目名称 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 品目 货物/通用设备/仪器仪表/分析仪器/其他分析仪器 采购单位 中国海洋大学 行政区域 青岛市 公告时间 2021年08月13日 15:57 获取招标文件时间 2021年08月16日至2021年08月20日每日上午:8:00 至 12:00 下午:12:00 至 17:00（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥300获取招标文件的地点 zangshengcheng@sdhyha.com 开标时间 2021年09月07日 14:00 开标地点 青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202B室 预算金额 ￥400.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 臧圣诚 项目联系电话 0532-85761207 采购单位 中国海洋大学 采购单位地址 青岛市崂山区松岭路238号中国海洋大学崂山校区行远楼 采购单位联系方式 崔老师0532-66781989 代理机构名称 海逸恒安项目管理有限公司 代理机构地址 青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202A室 代理机构联系方式 臧圣诚0532-85761207 附件： 附件1 附件2 项目概况 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在zangshengcheng@sdhyha.com获取招标文件，并于2021年09月07日 14点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：HYHAQD2021-0448 项目名称：中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 预算金额：400.0000000 万元（人民币） 采购需求： 详见附件采购需求 合同履行期限：合同签订后开始履行，至项目完成（质保期满）为止 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 无 3.本项目的特定资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无。3.本项目的特定资格要求：（1）通过“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）查询，近三年内在经营活动中没有重大违法记录，响应人须提供声明函。重大违法记录指投标人因违法经营受到刑事处罚或者责令停产停业、吊销许可证或者执照、较大数额罚款等行政处罚；（2）在“信用中国”（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）等网站中被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的投标人，不得参加本次政府采购活动；（3）单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同投标人，不得参加同一合同项下（同一包号）的政府采购活动；（4）为采购项目提供过整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的投标人及其附属机构，不得再参加该采购项目的其他采购活动。 三、获取招标文件 时间：2021年08月16日 至 2021年08月20日，每天上午8:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外） 地点：zangshengcheng@sdhyha.com 方式：详见附件招标公告 售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2021年09月07日 14点00分（北京时间） 开标时间：2021年09月07日 14点00分（北京时间） 地点：青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202B室 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 预算金额：400万元，其中第一包（全自动共聚焦显微拉曼光谱仪）140万元，第二包（原子力显微镜）130万元，第三包（微区电化学分析仪）130万元。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：中国海洋大学 地址：青岛市崂山区松岭路238号中国海洋大学崂山校区行远楼 联系方式：崔老师0532-66781989 2.采购代理机构信息 名 称：海逸恒安项目管理有限公司 地 址：青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202A室 联系方式：臧圣诚0532-85761207 3.项目联系方式 项目联系人：臧圣诚 电 话： 0532-85761207 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide() }) 基本信息 关键内容：电化学工作站,扫描探针,激光拉曼光谱 开标时间：2021-09-07 14:00 预算金额：400.00万元 采购单位：中国海洋大学采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：海逸恒安项目管理有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目公开招标公告 山东省-青岛市-崂山区 状态：公告 更新时间： 2021-08-13 招标文件: 附件1 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目公开招标公告 2021年08月13日 15:57 公告信息： 采购项目名称 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 品目 货物/通用设备/仪器仪表/分析仪器/其他分析仪器 采购单位 中国海洋大学 行政区域 青岛市 公告时间 2021年08月13日 15:57 获取招标文件时间 2021年08月16日至2021年08月20日每日上午:8:00 至 12:00 下午:12:00 至 17:00（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥300 获取招标文件的地点 zangshengcheng@sdhyha.com 开标时间 2021年09月07日 14:00 开标地点 青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202B室 预算金额 ￥400.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 臧圣诚 项目联系电话 0532-85761207 采购单位 中国海洋大学 采购单位地址 青岛市崂山区松岭路238号中国海洋大学崂山校区行远楼 采购单位联系方式 崔老师0532-66781989 代理机构名称 海逸恒安项目管理有限公司 代理机构地址 青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202A室 代理机构联系方式 臧圣诚0532-85761207 附件： 附件1 附件2 项目概况 中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在zangshengcheng@sdhyha.com获取招标文件，并于2021年09月07日 14点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：HYHAQD2021-0448 项目名称：中国海洋大学全自动共聚焦显微拉曼光谱仪、原子力显微镜、微区电化学测试系统设备采购项目 预算金额：400.0000000 万元（人民币） 采购需求： 详见附件采购需求 合同履行期限：合同签订后开始履行，至项目完成（质保期满）为止 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 无 3.本项目的特定资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无。3.本项目的特定资格要求：（1）通过“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）查询，近三年内在经营活动中没有重大违法记录，响应人须提供声明函。重大违法记录指投标人因违法经营受到刑事处罚或者责令停产停业、吊销许可证或者执照、较大数额罚款等行政处罚；（2）在“信用中国”（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）等网站中被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的投标人，不得参加本次政府采购活动；（3）单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同投标人，不得参加同一合同项下（同一包号）的政府采购活动；（4）为采购项目提供过整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的投标人及其附属机构，不得再参加该采购项目的其他采购活动。 三、获取招标文件 时间：2021年08月16日 至 2021年08月20日，每天上午8:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外） 地点：zangshengcheng@sdhyha.com 方式：详见附件招标公告 售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2021年09月07日 14点00分（北京时间） 开标时间：2021年09月07日 14点00分（北京时间） 地点：青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202B室 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 预算金额：400万元，其中第一包（全自动共聚焦显微拉曼光谱仪）140万元，第二包（原子力显微镜）130万元，第三包（微区电化学分析仪）130万元。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：中国海洋大学 地址：青岛市崂山区松岭路238号中国海洋大学崂山校区行远楼 联系方式：崔老师0532-66781989 2.采购代理机构信息 名 称：海逸恒安项目管理有限公司 地 址：青岛市崂山区文岭路5号白金广场C座202A室 联系方式：臧圣诚0532-85761207 3.项目联系方式 项目联系人：臧圣诚 电 话： 0532-85761207

近日，国内最大的半导体探针台生产商矽电半导体设备（深圳）股份有限公司（下称“矽电半导体”或“公司”）向创业板递交招股书，保荐机构为招商证券。据了解，矽电半导体主要从事半导体专用设备的研发、生产和销售，专注于半导体探针测 试技术领域，系境内领先的探针测试技术系列设备制造企业。探针测试技术主要应用于半导体制造晶圆检测（CP, Circuit Probing）环节，也应用于设计验证和成品测试（FT, Final Test）环节，是检测芯片性能与缺陷，保证芯片测试准确性，提高芯片测试效率的关键技术。公司自主研发了多种类型应用探针测试技术的半导体设备，产品已广泛应用于集成电路、光电芯片、分立器件、第三代化合物半导体等半导体产品制造领域。公司已成为中国大陆规模最大的探针台 设备制造企业。招股说明书显示，矽电半导体核心技术团队拥有超过 30 年的探针测试技术研发经验，自设立以来立足技术创新，掌握了探针测试核心技术，打破了海外厂商垄断，在探针台领域成为中国大陆市场重要的设备厂商。公司的探针测试系列产品已应用于士兰微、比亚迪半导体、燕东微、华天科技、三安光电、光迅科技、歌尔微等境内领先的晶圆制造、封装测试、光电器件、分立器件及传感器生产厂商。根据 SEMI 和 CSA Research 统计，2019 年矽电股份占中国大陆探针台设备市场 13% 的市场份额，市场份额排名第四，为中国大陆设备厂商第一名。此外，矽电半导体还是中国大陆首家实现产业化应用的12英寸晶圆探针台设备厂商，产品应用于境内领先的封测厂商和12英寸芯片产线。公司搭载自主研发光电测试模块的晶粒探针台，已应用于境内多家领先的光电芯片制造厂商，满足新一代显示技术 Mini/Micro LED 芯片测试环节设备需求。基于公司在探针测试技术领域的积累和半导体专用设备行业的经验，公司研发并量产了分选机、曝光机和 AOI 检测设备等其他半导体专用设备。在营收数据上，2019年至2021年，矽电半导体营收分别为9331.73万元、1.88亿元和3.99亿元，2019年至2021年的复合增长率为106.82%，同期净利润分别为528.38万元、3285.38万元和9603.97万元，年复合增长率为326.34%。

p 　　能源纳米技术，泛指利用纳米材料和纳米尺度的特征效应构筑能源纳米器件，致力于解决可再生能源转化和存储过程中的瓶颈问题，目前已成为一个重要的学科交叉领域。能源纳米器件显著区别于电子器件和光电子器件，其工作机制决定于器件中电子、空穴和离子等载流子的长程传输过程，其传输过程常与化学转化相耦合，并且不同于传统化学反应中电子被局域在原子核附近。基于原子力显微镜(AFM)发展的扫描力探针显微术(SFM)从最初的形貌扫描工具，逐步发展成了可探测力学、电学、热学、磁学、光学和化学等性质的多模式功能成像技术，同时结合其高空间和时间分辨率，适应于复杂环境的原位工况成像能力等优势，被广泛用于能源纳米器件工作机理的研究。 /p p 　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅团队，长期致力于能源纳米器件界面形貌、化学结构和电子过程的扫描力探针研究，目前已在Acc. Chem. Res，Nat. Commun.，JACS，Adv. Mater.，Joule，Nano Lett.，Nano Energy 等期刊上发表了一系列原创性研究成果。近日，受邀在《先进材料》(Advanced Materials)上撰写题为Functional Scanning Force Microscopy for Energy Nanodevices 的综述文章(DOI: 10.1002/adma.201802490)，聚焦近年来能源纳米器件的扫描力探针技术的研究进展。 /p p 　　该综述首先介绍了扫描探针各种功能成像技术的发展历程，从最基本的形貌成像模式开始(图1)，依次介绍纳米力学模式、化学成像模式、载流子探测模式和时间分辨成像技术等。第二部分介绍了各种扫描力探针功能成像模式在能源转换器件，如有机光伏电池和有机-无机钙钛矿电池中的进展。该部分重点突出了原位工况研究器件内部界面动态演化的重要意义和面临的挑战(图2)。在第三部分中，该综述介绍了以锂离子电池为典型代表的能源储存器件中固态电解质中间相(SEI)的形貌、力学性质、化学组分在电池循环中的演变，及其与电池循环性能的关联(图3)。该类器件区别于能源转换器件的主要特点是器件行为决定于离子的传输，因此推动了一系列探测离子运动的功能成像模式的发展。最后，该综述总结了扫描力探针技术在能源纳米技术发展中起到的积极推动作用，同时指出进一步提高测量分辨率和测量精度对于推动能源纳米技术领域革新具有重要意义。 /p p style=" text-align: center " 　　此综述和相关研究工作得到国内外合作者的大力支持，受到国家自然科学基金、科技部重点研发计划、江苏省自然科学基金、中科院先导专项和科研装备研制项目、苏州纳米协同创新中心(教育部2011计划)以及苏州纳米所的经费资助与研发条件支持。 br/ img title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/3077aae7-37fa-4433-af33-770f84021604.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图1.扫描力探针技术原理图，通过针尖扫描过程中是否振动将扫描力探针技术分为非振动模式(a)和振动模式(b)两大类 br/ img title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/611aebf3-4b8d-49b6-9176-fdacae6f7a8e.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图2.原位工况研究有机光伏器件和有机-无机钙钛矿光伏器件能级结构的演变 br/ img title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b1bdb1ed-c242-4cdc-952b-b2a6033070e1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图3.锂离子电池SEI形成原理示意图及其形貌变化的原位表征 /p p br/ /p

荧光探针具有敏感性高、选择性好、响应时间短、易于直接观测、便于实时监测等优点，可以在一些特殊的应用体系和生物活性物质的检测等方面发挥重要作用，其基础研究和应用开发受到了广泛关注，特别是新原理的开发和新型探针材料的设计、合成，成为了近年来光功能材料的研究热点之一。 　　在科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室的课题组多年来致力于荧光传感材料的设计合成及其新型器件的研究，他们设计、合成了一系列高效的新型荧光探针分子，包括ESIPT类化合物、分子内电荷转移化合物和一类新型的三芳基硼类发光分子，并应用于纯水体系中氟离子和汞离子的检测(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49 (29), 4915-4918， Anal. Chem. 2013, 85 (8), 4113-4119.)、宽范围温度的检测等领域(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50 (35), 8072-8076 Adv. Funct. Mater. 2013, 23 (3), 340-345 Chem. Comm. 2014, 50, 2778-2780.)和细胞内的pH值检测等(Chem. Comm. 2014，50, 8787&mdash 8790)。 　　最近，在前期对三芳基硼化合物的特性研究基础上，研究人员通过分子设计，合成了一种含有咪唑盐和醚链的水溶性三芳基硼化合物。该化合物遇ATP后可发生有限的聚集，导致三芳基硼基团周围的环境极性发生显著降低，使三芳基硼的荧光大大增强。该化合物对ATP选择性好、细胞毒性小、渗透细胞膜能力强，并且在细胞内的分散性好，因此可作为活细胞内的ATP探针，对ATP的分布及示踪开展研究。通过荧光显微成像及荧光寿命显微成像等技术，研究人员利用该荧光探针研究了NIH/3T3细胞中ATP的分布及浓度。相关研究结果发表于近期的《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53 (30), 7809-7813.)。　　 图1 利用荧光探针进行ATP 检测原理示意图　　 图2 共聚焦显微荧光成像，检测细胞内ATP的分布

01MFM（Magnetic Force Microscopy，磁力显微镜）磁力显微镜（Magnetic Force Microscopy，MFM）是一种专门用于成像样品表面的磁性分布的扫描探针显微镜，通过探针和样品之间的磁力相互作用来获得信息。MFM应用MFM主要用于研究材料的磁性特征，广泛应用于物理学、材料科学、电子学等领域。常见的应用包括：磁记录介质：研究硬盘、磁带等磁记录设备的磁性结构和缺陷；磁性材料：分析磁性薄膜、纳米颗粒、磁性多层膜等材料的磁畴结构；生物磁性：研究生物组织中天然存在的磁性物质，如磁性细菌。应用实例在自旋存储研究中，以斯格明子的研究为例，传统的磁存储单元受限于材料性质，显著影响自旋存储的高密度需求。斯格明子是一种具有拓扑性质的准粒子，其最小尺寸仅为3nm，远小于磁性隧道结，是理想的信息载体，有望突破信息存储密度的瓶颈。下图为通过MFM表征获取的斯格明子图像。[1]标准斯格明子M-H曲线 斯格明子图像在磁盘研究中，通过MFM可以获取磁盘表面的高分辨率磁性图像，详细了解其磁畴结构和分布情况。MFM具有高空间分辨率和灵敏度，为磁盘材料的研究和优化提供了重要的数据支持。下图展示了通过MFM测试获取的磁盘表面磁畴结构图像。电脑软盘磁畴图像02PFM（Piezoresponse Force Microscopy，压电力显微镜）压电力显微镜（Piezoresponse Force Microscopy，PFM）是一种用于研究材料压电性质的扫描探针显微镜，利用探针与样品表面之间的逆压电效应来成像和测量材料的压电响应。材料由于逆压电效应产生形变示意图 [2]PFM应用PFM广泛应用于材料科学和电子学领域，尤其是在研究和开发新型压电材料和器件方面。具体应用包括：铁电材料：研究铁电材料的畴结构、开关行为和退极化现象。压电器件：分析压电传感器、致动器和存储器件的性能。生物材料：研究生物组织中的压电效应，例如骨骼和牙齿。应用实例具有显著的压电效应，即在外加机械应力作用下产生电荷。这使其在超声波发生器、压电传感器和致动器中具有重要应用。在研究PbTiO3样品时，通过PFM，可以获取PbTiO3表面的高分辨率压电响应图像，详细了解其畴结构和分布情况，为PbTiO3材料的研究和优化提供了重要的数据支持。下图展示了通过PFM测试获取的PbTiO3样品表面压电力图像。PbTiO3垂直幅度图PbTiO3垂直相位图03EFM（Electrical Force Microscopy，静电力显微镜）静电力显微镜是一种用于测量成像样品表面的电静力特性的扫描探针显微镜。EFM通过探针与样品表面之间的静电力相互作用，获取表面电荷分布和电势信息。静电力显微镜（抬起模式）[3]EFM应用EFM广泛应用于材料科学、电子学和纳米技术等领域，常见的应用包括：电荷分布：测量和成像材料表面的电荷分布。表面电势：研究材料表面的电势分布和电特性。半导体器件：分析半导体器件中的电特性和缺陷。纳米电子学：研究纳米级电子器件的电性能。应用实例Au-Ti条带状电极片静电力04KPFM（Kelvin Probe Force Microscopy，开尔文探针力显微镜）KPFM是一种通过探针与样品之间的接触电势差来获取样品功函数和表电势分布的扫描探针显微镜。KPFM广泛应用于金属、半导体、生物等材料表面电势变化和纳米结构电子性能的研究。KPFM 获取 Bi-Fe薄膜样品表面电势 [4]KPFM应用KPFM在材料科学、电子学和纳米技术等领域具有广泛的应用，常见的应用包括：表面电势分布：测量和成像材料表面的局部电势分布。功函数测量：研究材料的功函数变化，特别是对于不同材料的界面和缺陷。半导体器件：分析半导体器件中的电势分布和电学特性。有机电子学：研究有机半导体和有机电子器件的表面电势。应用实例Au-Ti条带状电极片表面电势05SCM（Scanning Capacitance Microscopy，扫描电容显微镜）扫描电容显微镜（Canning Capacitance Microscopy，SCM）是一种用于测量和成像样品表面的电容变化的扫描探针显微镜。SCM能够通过探针与样品表面之间的电容变化，提供高分辨率的局部电学特性图像。这种显微镜适用于研究半导体材料和器件的电学特性，如掺杂浓度分布、电荷分布和界面特性等。SCM在半导体工艺和材料研究、故障分析以及器件优化中发挥着重要作用。通过SCM，研究人员能够获得纳米尺度的电学特性信息，从而推动半导体技术的发展和创新。SCM原理示意图 [5]SCM应用SCM主要应用于半导体材料和器件的研究，广泛应用于电子学和材料科学领域。具体应用包括：掺杂分布：测量和成像半导体材料中的掺杂浓度分布。电荷分布：研究半导体器件中的电荷分布和电场。材料特性：分析不同材料的电容特性和介电常数。06致真精密仪器自主研发的原子力显微镜科研级原子力显微镜AtomEdge产品介绍利用微悬臂探针结构对导体、半导体、绝缘品等固体材料进行三维样貌表征，纵向噪音水平低至0.03 nm(开环），可实现样品表面单个原子层结构形貌图像绘制。可以测量表面的弹性、塑性、硬度、黏着力、磁性、电极化等性质，还可以在真空，大气或溶液下工作，在材料研究中获得了广泛的使用。设备亮点● 多种工作模式● 适配环境：空气、液相● 多功能配置● 稳定性强● 可拓展性良好典型案例晶圆级原子力显微镜Wafer Mapper-M产品介绍利用微悬臂探针结构可对导体、半导体、绝缘品等固体材料进行三维样貌表征。样品台兼容12寸晶圆，电动样品定位台与光学图像相结合，可在300X300mm区域实现1μm的定位精度，激光对准，探针逼近和扫描参数调整完全自动化操作。可用于产线，对晶圆粗糙度进行精密测试。设备亮点● 多种工作模式● 适配环境：空气、液相● 可旋转式扫描头● 多功能配置● 稳定性强、可拓展性良好典型案例参考文献：[1]Li S, Du A, Wang Y, et al. Experimental demonstration of skyrmionic magnetic tunnel junction at room temperature[J]. Science Bulletin, 2022, 67(7): 691-699.[2]Kalinin SV, Gruverman A, eds. Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at the Nanoscale. Springer 2007.[3] https://www.afmworkshop.com/products/modes/electric-force-microscopy[4] https://www.ornl.gov/content/electrostatic-and-kelvin-probe-force-microscopy[5] Abdollahi A, Domingo N, Arias I, et al. Converse flexoelectricity yields large piezoresponse force microscopy signals in non-piezoelectric materials[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1266.本文由致真精密仪器原创，转载请标明出处致真精密仪器拥有强大的自主研发和创新能力，产品稳定精良，多次助力中国科研工作者取得高水平科研成果。我们希望与更多优秀科研工作者合作，持续提供更加专业的技术服务和完善的行业解决方案！欢迎联系我们！致真精密仪器一直以来致力于实现高端科技仪器和集成电路测试设备的自主可控和国产替代。通过工程化和产业化攻关，已经研发了一系列磁学与自旋电子学领域的前沿科研设备，包括“原子力显微镜、高精度VSM、MOKE等磁学测量设备、各类磁场探针台、磁性芯片测试机等产线级设备、物理气相沉积设备、芯片制造与应用教学训练成套系统等”等，如有需要，我们的产品专家可以提供免费的项目申报辅助、产品调研与报价、采购论证工作。另外，我们可以为各位老师提供免费测试服务，有“磁畴测试”、“SOT磁畴翻转”、“斯格明子观测”、“转角/变场二次谐波”、“ST-FMR测量”、“磁控溅射镀膜”等相关需求的老师，可以随时与我们联系。

p 　　针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部日前印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》(以下简称《规定》)。 /p p style=" text-align: left " & nbsp 　& nbsp & nbsp 依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说： /p p 　　“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超过600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。 /p p 　　1、什么是大气颗粒物激光雷达呢? /p p 　　大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 /p p 　　 /p p style=" text-align: center " & nbsp img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201703/insimg/953cf944-43c8-42e1-ad34-819e5677432c.jpg" / /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " 　　双波长三通道雷达 /p p 　　 /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201703/insimg/b6cf185b-c349-4c2b-b908-4203dbbec112.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　扫描雷达 /p p 　　2、激光雷达提供什么数据呢? /p p 　　消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。 /p p 　　退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。 /p p 　　颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。 /p p 　　能见度：给出垂直、水平能见度视程。 /p p 　　外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。 /p p 　　3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢?我们来分析两个案例。 /p p 　　案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控(数据来源：中科光电无锡站点) /p p 　　颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。 /p p 　　 /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 5.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201703/insimg/e0b052d0-3d4c-4288-a91d-bd4c5328d8ef.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　图 沙尘输入过程的激光雷达监测结果(无锡) /p p 　 /p p 　　沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。 /p p & nbsp 　沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。 /p p 　　沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。 /p p 　　沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。 /p p 　　案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网观测 /p p 　　基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。为有效捕获此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析。 /p p 　　 /p p & nbsp /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 6.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201703/insimg/e9c642df-e57a-4117-a882-b73c0172a5a3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　激光雷达组网点位布设 /p p 　　 /p p & nbsp /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 7.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201703/insimg/586db30b-7165-4155-97ba-40770f26e853.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　沙尘传输的激光雷达组网观测结果 /p

p style=" text-align: justify " 　　近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员韩克利、朴海龙与深圳晶泰科技有限公司(XtalPi)的科研团队合作，发现谷胱甘肽转移酶(GST)荧光探针分子的整体识别性能受控于传统意义上的识别基团，且与荧光团的缺电子性相关。 /p p style=" text-align: justify " 　　GST是一种重要的II期解毒酶，通过催化谷胱甘肽(GSH)亲核进攻并加合到目标物的亲电中心，增加其亲水性以便于运输和排出细胞外，从而达到解毒目的。相比于正常组织和细胞，GST在多种癌症中的过表达，成为重要的多药抗性癌症标记物。近红外荧光探针具有高穿透性、低背景荧光、便于活体成像等优点，因而更具实用价值 然而，文献中对检测GST的该类探针鲜有报道。 /p p style=" text-align: justify " 　　研究人员在前期工作(Research，2020)的基础上，以保持系列识别基团不变为前提，通过引入带正电荷的近红外菁类荧光团HCy以替换先前的双光子荧光团NI，发现HCy系列探针均比相应的NI系列探针具有更强的非酶促和酶促反应性。从实验和理论计算两个层面，对该研究及相关文献中的反应动力学结果进行分析推理论证，研究人员发现，上述现象源于荧光团更强的缺电子性而非亲水性，由此导致HCy系列探针中兼具高灵敏度和低背景反应噪音的实用探针为识别基团亲电性更弱的HCy2(对位取代基为三氟甲基)和HCy9(对位为氢原子)，这与对位取代基为氰基的NI3形成对比，打破已有研究中科研人员对氰基的固有依赖。在该现象的“信号放大”效应下，识别基团之间反应性差异导致的其对不同亚型同工酶的选择性区别得以显现，该结论得到分子对接模拟结果的印证。研究人员进一步通过细胞、组织及模式小鼠活体成像的结果，验证HCy2和HCy9检测GST的实用性。此外，尽管学界普遍认为不易通过光致电子转移(PET)调控近红外探针的荧光传感，该研究通过超快光谱和量化计算，证明HCy系列探针的传感机理的确是PET，且识别基团的亲电性也会影响荧光传感效率。该研究为荧光探针的整体设计观提供启示和借鉴。 /p p style=" text-align: justify " 　　相关研究成果发表在《化学科学》(Chemical Science)上，研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等的资助。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 368px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/2d332ee2-7b8b-43b3-8023-34bf05daf078.jpg" title=" 1000.jpg" alt=" 1000.jpg" width=" 600" height=" 368" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图.荧光团缺电子性在近红外荧光探针识别机制中的作用 /strong /p p br/ /p p br/ /p

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

记者4日从中科院合肥物质科学研究院了解到，该院智能所黄青研究员课题组研发出基于表面增强拉曼光谱（SERS）的超灵敏生物传感器，该生物传感器可以用于检测癌症转移相关的程序性死亡配体（PD-L1）生物标志物。研究成果日前发表在国际期刊《生物传感器和生物电子学：X》上。　　PD-1全名为程序性死亡受体1，是人体的一种重要的免疫抑制分子。PD-1受体在活化的T细胞表面表达。以PD-1为靶点的免疫调节对抗肿瘤、抗感染、抗自身免疫性疾病及器官移植存活等均有重要的意义。PD-1与其配体PD-L1相互作用可确保仅在适当的时间激活免疫系统，以便将慢性自体免疫炎症的可能性降至最低。然而肿瘤细胞为了免疫逃逸会在细胞表面表达高表达PD-L1，这样就能够使肿瘤细胞逃避T细胞的作用，使肿瘤细胞得以继续生存。　　为了检测PD-L1，研究人员首先制备了具有SERS活性的磁性纳米复合材料，同时又制备了SERS纳米标签。然后，科研人员用特定的适配体修饰这些纳米粒子，从而可以特异性地捕获循环外泌体PD-L1，形成三明治夹层式的SERS探针，通过分析拉曼报告信号，可以定量分析PD-L1生物标志物。该方法非常灵敏，可检测低至4.31ag/mL的PD-L1。进一步研究表明，在小鼠模型中，科研人员可以通过分析肿瘤中PD-L1随时间变化的表达水平，进而分析小鼠肿瘤发展情况。　　目前循环外泌体PD-L1检测仍缺乏公认有效的手段。这项工作为检测PD-L1生物标志物提供了新的超灵敏的方法，对于以PD-L1生物标志物诊断具有重要意义和潜在临床应用价值，并可为接受PD-L1/PD-1免疫疗法的患者提供服务。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2016年6月14日，阿美特克集团科学仪器部在北京分公司召开“VersaSCAN微区电化学技术交流会”，并在此交流会上发布新技术——扫描电化学显微镜(SECM)柔性探针技术，仪器信息网作为特邀媒体参加了此次交流会。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/df310fa7-7498-4447-9824-d8d13bc1311e.jpg" title=" 现场.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 交流会现场 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/23d87ea2-0dc1-4803-b034-50c862613922.jpg" title=" john.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部微区电化学产品经理John Harper 博士 /strong /p p 　　John Harper 博士为与会者详细介绍了此次发布的新技术。此次发布的扫描电化学显微镜柔性探针技术专用于“普林斯顿应用研究VersaScan”产品的柔性接触和等距测试，是由瑞士洛桑联邦理工学院的物理和电分析化学实验室(LEPA-EPFL)Hubert Girault教授课题组经数十年的研究而实现的。阿美特克科学仪器部与该实验室签署了独家合作协议，集成并销售其柔性探针技术。柔性探针使得广大研究者可同时进行等距离和等高模式的SECM测试，可分离3D表面电化学活性响应图中表面物理形貌和电化学响应的贡献。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/8b8cff7a-e52b-499e-a9c8-7301f57e1cc4.jpg" title=" 未标题-1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 柔性探针 /strong br/ /p p 　　与市场上常用的硬性探针相比，柔性探针具有以下优势：1)柔性探针等距SECM无需额外增加昂贵的控制与测量硬件 2)测量时无需为达到控制距离而预先测试样品表面的地形地貌 3)探针设计为与样品进行柔性接触，当与样品表面接触时，探针会发生柔性弯曲，避免探针自身被划伤以及探针对样品表面的损害 4)常规技术中硬性探针和样品直接接触会导致表面易损样品被损坏，如人体组织等。而柔性探针技术接触样品的接触力仅为常规硬接触探针的千分之一。 /p p 　　未来，阿美特克集团科学仪器部与LEPA-EPFL还将共同致力于实现其它探针材料与技术的商业化，希望SECM柔性探针技术能帮助SECM成为标准电化学测试利器。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/2e21944f-8e7c-4060-bf35-cf3d26b32e96.jpg" title=" 颁奖.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士（左）和浙江大学刘艳华博士（右） /strong /p p 　　为鼓励更多的用户致力于微区电化学的研究，此次交流会特设“普林斯顿应用研究微区电化学优秀论文奖”。本次奖项颁发给了浙江大学刘艳华博士，以表彰其使用VersaScan微区电化学测试系统在涂装材料研究方面所作出的贡献，由阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士为其颁奖。 /p p 　　随后的技术交流过程中，John Harper 博士、刘艳华博士和厦门大学林昌健教授针对微区电化学的技术和应用为大家进行了分享。 /p p 　　VersaScan微区电化学测试系统是一个模块化配置的系统，可实现现今所有微区扫描探针电化学技术以及激光非接触式微区形貌测试，包括扫描电化学显微镜、扫描振动电极测试、扫描开尔文探针测试、微区电化学阻抗测试、扫描电解液微滴测试、非触式光学微区形貌测试等。此次发布的柔性探针技术主要针对扫描电化学显微镜，目前阿美特克可提供有效直径15um的柔性碳探针。John Harper 博士还重点介绍了柔性探针技术的应用案例，包括癌细胞成像和黑色素瘤的分期变化(如皮肤癌)、电子应用-电沉积和成像、电催化等。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/42c2696e-55a0-4b85-a413-b27b8d2fcd46.jpg" title=" 刘.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 浙江大学刘艳华博士 /strong /p p 　　刘艳华博士介绍了扫描振动电极测试技术在涂层金属腐蚀研究中的应用。刘博士主要介绍了两项工作：一是采用电沉积技术合成了负载缓蚀剂的超疏水二氧化硅薄膜 二是构建了基于硅烷修饰的E-Sio2薄膜和环氧树脂的新型防护体系。在此两项工作中均利用了扫描振动电极测试技术来表征其微区耐腐蚀性能，与其它表征手段结果均有较好的吻合度。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/57ccfb9f-0203-43e8-9257-ca5e1f843bb5.jpg" title=" 林.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 厦门大学林昌健教授 /strong br/ /p p 　　据了解，林昌健教授自1979年开始研究微区电化学技术，至今已有37年。林教授认为微区电化学之所以能发展到今天的水平，一是科研需求，越来越多的科研人员应用此技术使其成为热门研究领域 二是科技发展，科技水平的发展也使微区电化学技术有了显著的进步。未来，微区电化学技术发展很重要的一方面就是探针技术的发展。林教授重点介绍了其团队开发的新型探针。林教授发现，在空间分辨率足够高的情况下，除电流、电压信号外， pH值和氯离子浓度也可以很好的表征局部腐蚀程度，故其团队开发了可测量pH值和氯离子浓度的探针。未来此探针有望集成到VersaScan微区电化学测试系统上。 /p p style=" text-align: right " （编辑：李学雷） br/ /p

高锰酸钾(KMnO4)是制作简易爆炸装置常用的氧化剂原料之一，同时也被广泛用于医药消毒、水质净化、工业生产等领域，其过量摄入或排放会对人体及环境造成严重的危害。因此，实现对微量高锰酸钾的超灵敏、特异性、快速检测对维护公共安全和环境保护具有重要意义。近年来，激发态分子内质子转移(ESIPT)类分子因具有大的斯托克斯位移、强的光稳定性、高的量子产率和对周围介质的光敏感性等特点，被广泛用于反应型荧光探针的设计。ESIPT探针的发光性能可通过溶剂氢键作用、分子异构化、介质酸/碱度和化学修饰等来调节。目前，大多数化学修饰策略主要集中于研究分子性质和ESIPT变化过程，而关于分子对目标分析物传感性能影响的研究很少被应用于实际检测。因此，是否可以采用化学修饰策略来提高ESIPT探针的传感性能尚不清楚，而该方面的研究将对理性设计高效探针具有重要意义。基于此，中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队提出了识别基团对位取代基吸电子强度精确调控提升ESIPT荧光探针反应活性及产物荧光稳定性的探针分子设计策略。基于KMnO4氧化不饱和烯烃的性质，以2-(2’-羟基苯基)苯并恶唑(HBO)为荧光团，采用缩合反应将识别位点丙烯酰基接枝于HBO的质子给体-OH上以抑制ESIPT过程的发生，在识别位点的对位引入不同吸电子强度的取代基团(-F、-CHO、-H、-CH3)，设计合成了四种ESIPT基荧光探针(BOPA-F, BOPA-CHO, BOPA-H, BOPA-CH3)。当检测KMnO4时，可以打断碳碳双键形成邻二羟基，随后酯键断裂释放质子给体，ESIPT过程被激发，进而实现对KMnO4的荧光点亮检测。进一步研究发现，取代基吸电子强度调控可显著地提升探针检测KMnO4时的荧光强度及荧光稳定性。理论计算结果表明，取代基的改变有效调节了探针对KMnO4的反应活性及产物的振子强度。以具有较强吸电子能力的-CHO作为取代基的探针BOPA-CHO对KMnO4具有最佳检测效果，检测限为0.96 nM，响应时间吸电子强度调控ESIPT探针构筑策略、响应机制及海绵基测试笔实际场景检测示意图