分子器件

p 　　近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员孙向南和西班牙巴斯克纳米科学中心教授Hueso等合作，在分子自旋电子学研究方面取得重要进展，提出并报道了全新的分子自旋光伏器件。相关研究成果于8月18日在《科学》(Science)杂志在线发表，并已申请国家发明专利(申请号:201611011759.5)。 br/ /p p 　　分子半导体材料由于具有丰富的光电性质，被广泛应用于分子电子器件的研究中，如光伏电池、发光二极管和场效应晶体管等。此外，由于分子材料较弱的自旋轨道耦合作用，其自旋弛豫时间可以达到毫秒级，使之成为极具吸引力的自旋输运材料。将分子半导体材料丰富的光电性质与优异的自旋输运性质有效结合，是探索构建全新功能性分子自旋电子器件，并实现分子自旋电子学研究领域突破的新途径。 /p p 　　分子自旋光伏器件(MSP)是基于自旋阀器件结构和富勒烯(C60)分子材料构建的一种新型器件。该器件可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合，进而实现全新的器件功能，包括：磁场调控太阳能电池开路电压，室温下利用特定操控模式实现可控完全自旋极化电流输出、磁控交流电信号输出、磁控电池开关等。 /p p 　　MSP器件在自旋阀工作模式下，一个铁磁电极(Co)用于向C60半导体层中注入自旋极化载流子，另外一个铁磁电极(NiFe)用于自旋检出，自旋极化的载流子通过C60薄膜实现输运。在恒定偏压下，该器件输出电流随两个铁磁电极的相对磁化方向变化(即自旋阀效应)，受该效应影响的输出电流百分比称为磁电流(MC)。另外，MSP器件在7.5Mw/cm2白光照射下可观察到微弱的光伏效应。在短路的条件下，C60层中的光生载流子受内建电场的驱动扩散到两个铁磁电极产生输出电流，这些载流子因为通过磁性电极输出后在极短的时间内完全自旋弛豫，因此并不会产生自旋阀效应。该器件在开路时，外加电压将驱动电子从Co电极输运到NiFe电极实现电荷复合，因为C60优异的自旋输运性质，此时复合电流将会受自旋阀效应的影响。如上所述，MSP器件在光、磁复合场作用下，输出电流与复合电流相异的自旋相关性是实现全新自旋器件功能性的关键。 /p p 　　该研究提出的分子自旋光伏器件作为一种新型器件，在高灵敏度光、磁复合场传感器、单器件磁控电流转换器等方面具有潜在的应用价值，并且相较于传统的分子自旋阀，该器件获得相同磁电流响应信号的运行功率降低至1%以下。同时，该器件还可以应用于分子半导体材料自旋输运和自旋光电子学等研究领域的探索中。 /p p 　　孙向南为文章第一作者，Hueso为通讯作者，国家纳米科学中心为第一完成单位。该工作得到了中科院“率先行动”百人计划、国家自然科学基金委面上项目和科技部重点研发计划的资助。(来源：中国科学院国家纳米科学中心) /p p 　　 a href=" http://science.sciencemag.org/content/357/6352/677" target=" _self" title=" " 论文链接 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/1aa584a7-5115-423c-9fd4-a5ada8709ab2.jpg" title=" 1.png" width=" 532" height=" 253" style=" width: 532px height: 253px " / /p p style=" text-align: center " 分子自旋光伏器件示意图 /p p br/ /p

单分子器件可用于研究电荷传输的微观机制，并可为在纳米尺度研究物质的基本物理化学性质提供理想平台。传统上，单分子器件的构建通常需要在功能分子的末端引入杂原子锚定基团，从而将分子固定在电极之间。然而，长期以来，受限于这一方法，单分子器件的研究对象主要局限于结构相对简单的线性分子体系。 　　在中国科学院院士、中科院化学研究所有机固体院重点实验室研究员朱道本的指导下，臧亚萍课题组与和合作者首次报道了基于碳纳米环带的单分子器件，并发现了其由于独特的环张力效应带来的异于常规线性分子的新奇电子学和化学性质。 　　碳纳米环带是一种通过自下而上合成的新型碳基纳米材料，被视为碳纳米管的最短单元结构，具有高度精确可调的尺寸、边缘和拓扑结构。臧亚萍课题组和合作者发现，无需引入任何杂原子锚定基团，由于独特的环张力作用，碳纳米环分子可以利用弯曲的径向π轨道直接和金电极键合，构筑具有超低接触电阻的碳纳米环单分子器件。研究进一步利用不同尺寸碳纳米环分子张力的变化，可以实现对其电导的高效调控。此外，臧亚萍课题组、化学所陈传峰课题组及中国科学技术大学杜平武课题组合作，探讨了碳纳米环带边缘结构对其导电性质的影响规律，发现了在碳骨架中引入“五元环”边缘能够显著促进电荷传输，因而带来超高电导。 　　近日，臧亚萍课题组发现环张力能够影响分子的电荷输运性质，并使其展现出特殊的化学反应能力。该研究通过对碳纳米环单分子器件施加定向电场，在温和条件下(常温，0.6 V电压)实现了相邻苯环间非极性C-C键的断裂，形成了由Au-C共价键连接的线性寡聚苯单分子器件。对照实验和DFT计算进一步表明，这一独特反应遵循经典芳香亲电取代(EAS)机理，其中静电场发挥了关键的催化作用。该方法对不同尺寸的纳米环具有普适性。利用这一方法，课题组制备了目前最长的八聚苯单分子器件，揭示了电子的隧穿传输距离可以延长至八个苯环单元。该原位反应方法为在表界面精准构筑新型碳纳米结构以及研究其电子学性质提供了新手段。相关研究成果发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。 　　上述成果将单分子器件的研究拓展到复杂环形分子体系，揭示了环张力这一独特结构效应对分子电子学和化学性质的特殊调控作用。这为未来发展具有复杂几何和拓扑结构的新型分子材料和器件提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。碳纳米环带单分子器件

将大大提高器件集成度，从而构造更小更快能耗更少的电子设备 　　中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子进行了单分子手术，将其从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一成果发表在近期出版的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。 　　随着电子器件不断小型化，科学家期望利用单个分子构建电子元件。近年来，国内外不少研究组在实验上成功地利用已有分子的固有性质实现了单分子器件功能，但在构建单分子器件中仍然面临着两个重要课题：一方面，考虑到寻找具有理想电子学功能的分子十分困难，通过分子手术的方法对已有分子进行改造显得十分必要 另一方面，对分子器件进行功能集成是我们进入分子电子学时代的一个关键，如果能够在单个分子上实现多功能集成，将大大提高器件集成度，从而构造更小、更快、能耗更少的电子设备。 　　该团队通过3年的实验和理论研究的紧密合作，发现三聚氰胺分子可以通过人工单分子操控被改造为具有显著二极管效应和开关效应的双重功能分子。在室温下，三聚氰胺分子吸附到铜表面时会发生化学反应脱去两个氢原子，从而与表面铜原子形成化学键，得到与表面垂直的吸附构型，分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描隧道显微镜对其进行单分子手术，将分子支链的一个氢原子“移植”到分子中间的环上，实现了三聚氰胺分子的异构化，造成分子轨道相对于费米面的不对称性，使得输运特性显示出明显的二极管效应。通过非弹性隧穿电子的多电子激发过程进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动，得到电导不同的双稳态结构，实现了单分子机械开关效应。 　　美国《国家科学院院刊》审稿人认为，该工作“结果可靠，创新性强，代表了这个领域的发展水平”。 　　据悉，这项成果是该研究团队利用分子手术实现对单分子磁性控制后，再次成功地通过分子手术技术取得的重要研究成果。该工作获得了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金、中科院知识创新工程方向性项目的资助。

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p 　　近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员孙向南和西班牙巴斯克纳米科学中心教授Hueso等合作，在分子自旋电子学研究方面取得重要进展，提出并报道了全新的分子自旋光伏器件。相关研究成果于8月18日在《科学》(Science)杂志在线发表，并已申请国家发明专利(申请号:201611011759.5)。 /p p 　　分子半导体材料由于具有丰富的光电性质，被广泛应用于分子电子器件的研究中，如光伏电池、发光二极管和场效应晶体管等。此外，由于分子材料较弱的自旋轨道耦合作用，其自旋弛豫时间可以达到毫秒级，使之成为极具吸引力的自旋输运材料。将分子半导体材料丰富的光电性质与优异的自旋输运性质有效结合，是探索构建全新功能性分子自旋电子器件，并实现分子自旋电子学研究领域突破的新途径。 /p p 　　分子自旋光伏器件(MSP)是基于自旋阀器件结构和富勒烯(C sub 60 /sub )分子材料构建的一种新型器件。该器件可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合，进而实现全新的器件功能，包括：磁场调控太阳能电池开路电压，室温下利用特定操控模式实现可控完全自旋极化电流输出、磁控交流电信号输出、磁控电池开关等。 /p p 　　MSP器件在自旋阀工作模式下，一个铁磁电极(Co)用于向C sub 60 /sub 半导体层中注入自旋极化载流子，另外一个铁磁电极(NiFe)用于自旋检出，自旋极化的载流子通过C sub 60 /sub 薄膜实现输运。在恒定偏压下，该器件输出电流随两个铁磁电极的相对磁化方向变化(即自旋阀效应)，受该效应影响的输出电流百分比称为磁电流(MC)。另外，MSP器件在7.5Mw/cm2白光照射下可观察到微弱的光伏效应。在短路的条件下，C sub 60 /sub 层中的光生载流子受内建电场的驱动扩散到两个铁磁电极产生输出电流，这些载流子因为通过磁性电极输出后在极短的时间内完全自旋弛豫，因此并不会产生自旋阀效应。该器件在开路时，外加电压将驱动电子从Co电极输运到NiFe电极实现电荷复合，因为C sub 60 /sub 优异的自旋输运性质，此时复合电流将会受自旋阀效应的影响。如上所述，MSP器件在光、磁复合场作用下，输出电流与复合电流相异的自旋相关性是实现全新自旋器件功能性的关键。 /p p 　　该研究提出的分子自旋光伏器件作为一种新型器件，在高灵敏度光、磁复合场传感器、单器件磁控电流转换器等方面具有潜在的应用价值，并且相较于传统的分子自旋阀，该器件获得相同磁电流响应信号的运行功率降低至1%以下。同时，该器件还可以应用于分子半导体材料自旋输运和自旋光电子学等研究领域的探索中。 /p p 　　孙向南为文章第一作者，Hueso为通讯作者，国家纳米科学中心为第一完成单位。该工作得到了中科院“率先行动”百人计划、国家自然科学基金委面上项目和科技部重点研发计划的资助。 /p p style=" text-align: center " img title=" W020170818634585794445.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/5d19d7fb-2aaa-4c75-80fe-e46866ef0a9f.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 分子自旋光伏器件示意图 /strong /p p br/ /p

北京大学郭雪峰研究员在市基金“石墨烯导电材料在纳米/分子器件中的应用基础研究”(项目编号：2112016)等项目的资助下，以纳米/分子电子学中的核心研究——纳米/分子器件为研究方向，重点围绕纳米材料的控制生长、纳米材料的性质和器件功能构筑等方面开展了系统研究工作。在功能化的碳基单分子电子器件方面，发展了一种制备锯齿形石墨烯点电极阵列的普适方法，提高了分子电子器件的制备成功率，并通过光、质子和离子等手段实现了对器件导电性的可逆调控。在功能复合纳米/分子电子器件的设计和构筑方面，瞄准当前原理纳米器件探索的难点，研究纳米材料与纳米器件中的构效关系 利用有机无机半导体材料的特异性质和能带优势，重点发展了若干光响应纳米器件和具有特殊界面的场效应晶体管，有望发展成为新一代的高灵敏度光检测器，为进一步构建多功能复合逻辑器件奠定了基础。　　研究成果在Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.等权威期刊发表学术论文25篇，其中影响因子大于7的高影响力论文19篇 申请专利6项，授权专利4项。郭雪峰研究员2012年度获得国家自然科学基金杰出青年基金、王宽诚教育基金，2015年度入选科技部中青年科技创新领军人才 研制出的“稳定可控的单分子电子开关器件”入选2016年度中国科学十大进展。

将大大提高器件集成度，从而构造更小更快能耗更少的电子设备 　　中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子进行了单分子手术，将其从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一成果发表在近期出版的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。 　　随着电子器件不断小型化，科学家期望利用单个分子构建电子元件。近年来，国内外不少研究组在实验上成功地利用已有分子的固有性质实现了单分子器件功能，但在构建单分子器件中仍然面临着两个重要课题：一方面，考虑到寻找具有理想电子学功能的分子十分困难，通过分子手术的方法对已有分子进行改造显得十分必要 另一方面，对分子器件进行功能集成是我们进入分子电子学时代的一个关键，如果能够在单个分子上实现多功能集成，将大大提高器件集成度，从而构造更小、更快、能耗更少的电子设备。 　　该团队通过3年的实验和理论研究的紧密合作，发现三聚氰胺分子可以通过人工单分子操控被改造为具有显著二极管效应和开关效应的双重功能分子。在室温下，三聚氰胺分子吸附到铜表面时会发生化学反应脱去两个氢原子，从而与表面铜原子形成化学键，得到与表面垂直的吸附构型，分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描隧道显微镜对其进行单分子手术，将分子支链的一个氢原子“移植”到分子中间的环上，实现了三聚氰胺分子的异构化，造成分子轨道相对于费米面的不对称性，使得输运特性显示出明显的二极管效应。通过非弹性隧穿电子的多电子激发过程进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动，得到电导不同的双稳态结构，实现了单分子机械开关效应。 　　美国《国家科学院院刊》审稿人认为，该工作“结果可靠，创新性强，代表了这个领域的发展水平”。 　　据悉，这项成果是该研究团队利用分子手术实现对单分子磁性控制后，再次成功地通过分子手术技术取得的重要研究成果。该工作获得了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金、中科院知识创新工程方向性项目的资助。

原子/分子团簇是物质结构的一种新形态，具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造，将为高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向，主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇，将有助于占领原子级制造研究的制高点，引领原子级制造方法的变革。由原子/分子团簇直接构筑功能器件或构件，是产品制造的新形式，在先进制造领域具有重要的意义，其中包括两个方面。首先，可以微缩器件的特征尺寸并提高制造精度。在集成电路的发展中，越小的器件尺寸意味着更高的集成度和更好的性能。利用原子/分子团簇直接构筑功能器件或构件可以将器件尺寸缩小到原子水平，将成为在后摩尔时代提高芯片性能的重要途径。其次，该策略更具颠覆性的意义，因为它可以突破分子和晶体的限制，通过对原子的精细操控来创造新分子、新材料和新器件。因此，原子/分子团簇直接构筑功能器件或构件不仅是由原子尺度物质科学支撑的先进制造技术，而且是推动物质科学发展的一种未来技术，甚至是未来物质科学的一种新形态，其必将颠覆现有制造方式获得的产品性能，深远影响高端国防装备和新兴电子产业的未来发展。另一方面，通过对原子结构的调控，能够提高材料的工作温度，实现陶瓷增韧，为高超航天器提供新型耐高温材料与结构。在电子产业领域，将原子/分子团簇等按照一定的方式进行组装能构筑具有特定功能的器件，如具有超高分辨率、超高亮度、超快响应能力的新型显示器、红外光电探测系数数倍增强的超敏传感器以及单分子电子器件及其构建的下一代集成电路等。基于上述背景，西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室/前沿科学技术研究院邵金友教授等从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展，总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战，并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。特别地，建议从以下三个方面重点关注其中的科学问题研究：1. 在原子/分子团簇及晶胞结构的形性调控机制与宏量制造方面。建议重点研究量子力学在团簇生成及晶胞结构调控过程中的作用机制与控制方法，为原子/分子团簇和晶胞的高性能制造提供量子力学调控原理；研究团簇和晶胞结构形态与材料特性之间的构效关系，为优异特性的材料制造提供合理设计；研究特定形性团簇和晶胞的稳定性和一致性控制方法，为团簇及晶胞的宏量制造提供关键方法保障。2. 在团簇结构的定域组装方法及异质/异构界面特性的调控方面。建议重点研究团簇组装和图形化过程中的界面力学作用机制，为团簇结构制造提供关键理论支撑；研究“自下而上”与“自上而下”相结合的团簇结构定域组装机制与调控方法，实现团簇微纳结构的一致性、批量化制造；研究团簇异质/异构界面的力、热、光、电等基本物理特性形成机制与控制方法，实现团簇结构的基本性能调控。3. 在团簇—微纳结构—器件性能映射关系与一体化高性能制造工艺和装备方面。建议研究团簇形性特征、微纳结构功能特征、器件性能表现三者之间的相互映射关系，为器件功能和性能设计提供理论依据；研究由团簇材料到宏观器件的一体化制造新工艺和新方法，为高性能团簇器件制造提供创新工艺技术；研究典型团簇器件的创新印刷装备，为团簇器件的制造和应用提供制造装备范式。该研究成果以《基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造》（Manufacturing From Atomic and Molecular Clusters to Devices）为题发表于材料领域高水平期刊《中国科学基金》。西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室/前沿科学技术研究院邵金友教授为论文的第一/通讯作者。论文链接：DOI: 10.16262/j.cnki.1000-8217.2024.01.028 邵金友教授简介邵金友，现任西安交通大学科研院常务副院长、曾任职前沿科学技术研究院院长、机械学院副院长、国家杰出青年基金获得者、机械工程学院领军学者、博士生导师。主要从事微纳制造、电子皮肤与可穿戴电子、生物仿生与软体机器人、医工交叉等方面的研究工作。国家自然科学基金“纳米制造的基础研究”重大研究计划重大集成项目首席、国家重点研发专项项目首席，担任国家第六次科技预测（2020-2035规划）极端制造领域专家、十四五国家重点研发计划“高性能制造技术与重大装备”重点专项指南专家。已发表SCI论文160余篇，其中以第一和通讯作者在Nature Communications、Advanced Materials，ACS Nano等国际高水平期刊发表论文80余篇，SCI他引约3100余次，在第一、通讯作者SCI论文中，多篇被Advanced Materials，Advanced Functional Materials，Small，Nanoscale，IEEE Nanotechnology等期刊选为封面亮点论文，入选英国物理学会、美国化学学会和英国化学学会的精选论文或热点论文，被Wiley Video Abstracts，Material View，Advanced Science News，Nanowerk等国际知名学术新闻网站作为研究亮点评述。以第一发明人获得国家授权发明专利22项，获得美国PCT发明专项2项。

近日，2021年第四届低维材料应用与标准研讨会（LDMAS2021）在北京西郊宾馆成功召开。会议吸引了低维材料与器件相关领域的400余名专家学者与企业代表出席，云端参会人数超过1万人。会议同期举办5个不同主题的分会场，仪器信息网编辑对“第2分论坛：低维半导体电子/光电子器件分论坛”进行了跟踪报道。该会场共安排了16个邀请报告和6个青年论坛报告，相继由北京大学集成电路学院研究员黄芊芊、中国科学院半导体所研究员赵德刚、中国科学院半导体研究所研究员薛春来、华中科技大学光学与电子信息学院/武汉光电国家研究中心副教授叶镭和北京化工大学教授邵晓红主持；内容精彩纷呈，得到与会观众的高度关注。以下为此分会场的部分报告集锦，以飨读者。报告题目：GaN 基材料与激光器报告人：中国科学院半导体所研究员 赵德刚氮化镓（GaN）材料被称为第三代半导体，GaN基激光器在激光显示、激光照明、激光加工等领域重要的应用价值，材料生长与器件工艺是基础和关键。在材料方面，赵德刚课题组提出了独特的MOCVD外延方法，生长出高质量的GaN材料，室温下电子迁移率超过1000 cm2/Vs，这是目前国际上公开报道的最好结果；发现并抑制了碳杂质对p-GaN材料的补偿效应，提出了少量掺氧的p型杂质激活方法，解决了p型掺杂问题；还发现了GaN材料“黄光峰”与碳杂质和刃位错紧密相关。在器件方面，利用碳杂质实现了良好的p-GaN欧姆接触特性；掌握了InGaN量子阱界面控制方和局域态调控方法，并生长出高质量的InGaN量子阱材料；研究了InGaN波导层的生长技术，有效抑制了表面V型坑缺陷的形成；提出了降低吸收损耗、抑制电子泄漏的多种激光器新结构，提高了器件性能，研究了激光器物理，发现了GaN基激光器失效机制。研制出我国第一只GaN基紫外激光器，目前连续功率输出920mW，进一步实现了366nm的GaN基紫外激光器电注入激射，并研制出室温连续激射功率6W的蓝光激光器。报告题目：基于低维硅材料的异质结构及其光电神经突触器件报告人：浙江大学教授 皮孝东由于基于传统的冯诺依曼架构的计算的发展面临着高功耗等瓶颈问题，新型计算如神经形态计算正受到人们越来越多的关注。在生物神经系统中，信号的传递都是通过神经突触实现的，因此模拟生物神经突触的神经突触器件成为了发展神经形态计算所必需的核心器件。生物神经系统中的信号主要是电信号，所以早期的研究人员主要研究电刺激-电输出的电子神经突触器件。然而，光电集成特别是硅基光电集成的发展表明，神经形态计算将来若能建立在光电集成的人工神经网络之上，其性能将比只依赖于电集成的更加卓越。这导致近年来研究人员考虑到将光信号引入神经突触器件中，制备光电神经突触器件，进而构建光电集成的人工神经网络。对于光电神经突触器件，如果它们基于硅，研究人员就有望充分利用硅成熟的器件制备和集成工艺，推动光电集成的神经形态计算的快速发展。报告中，皮孝东主要介绍近年来基于低维硅材料如硅量子点和硅纳米膜，与新型半导体材料如二维半导体材料、有机无机杂化钙钛矿、有机半导体等构建异质结构，制备光电神经突触器件，实现对一系列生物突触行为的模拟。报告题目：基于二维层状半导体的偏振光探测器报告人：中国科学院半导体研究所研究员 魏钟鸣近年来，二维材料由于其独特的光电性能而受到了广泛的关注。相比于零带隙的石墨烯，二维半导体材料如MoS2，WSe2等具有一定宽度的带隙，使其可以广泛应用于各种光电器件（包括存储器、探测器和晶体管等）。魏钟鸣课题组针对二维半导体及光电器件进行了长期的探索，围绕材料的设计、制备和器件应用已经取得一些进展，部分材料在场效应晶体管和光探测器等方面显示出较好的性能。作为一种特殊的光电器件，偏振光探测器在光通信、成像等领域有非常重要的应用，魏钟鸣在报告中主要针对新型二维半导体在偏振光探测方面的原型器件和工作机理进行汇报。发现具有二维层状堆积晶体结构和面内各向异性的GeSe与GeAs等材料表现出优异的偏振光探测性能，并且探测波段从可见区覆盖到红外区，这两种材料都在808 nm的短波近红外区获得最优性能。报告题目：高性能低维半导体器件报告人：北京大学微纳电子学系研究员 吴燕庆超薄二维材料体系具有丰富的能带结构与优异的电学特性，可用来实现高性能逻辑、射频与存储器件。其超薄体特性可在超短沟器件中有效抑制短沟道效应。基于二维材料体系的垂直范德华异质结可突破传统体材料异质结的结构限制，实现超越传统器件的功能，并大幅提升性能。纳米尺寸的短沟道器件以及与硅基工艺相兼容的二硫化钼晶体管具有优异的输出特性，其输出电流可超过1mA/µm。基于大面积生长工艺的双层二硫化钼射频晶体管的最大振荡频率峰值可达到23 GHz，基于柔性衬底的混频器也可工作在GHz频段。基于面内各向异性最佳输运方向，沟长为100 nm的黑磷晶体管室温驱动电流达到1.2 mA/ µm，20 K时进一步提高到1.6 mA/µm。室温下其弹道输运效率达到36%，在低温20 K时提高到79.4%。基于上述两种二维材料的范德华异质结可实现电压可调的可重构多值逻辑，并且在超浅垂直异质结中可实现超高整流比与开关比。因此基于范德华异质结的量子隧穿器件具有优异的特性和极大的潜力。此外，在基于超薄4nm的氧化铟锡半导体的短沟道器件中实现了开关比超越1010的超低功耗器件，最短沟长可以达到10nm，并且实现了相关的环振电路，振荡频率为氧化物半导体中最高。并实现了极高的反相器增益及射频增益。低维材料高性能电子器件可为未来后摩尔时代提供具有应用潜力的新一代电子器件。报告题目：低维半导体载流子动力学调控报告人：南京大学教授 王枫秋低维半导体是发展新一代微纳电子和光电子器件的重要技术路径。从微观层面操控低维半导体载流子及载流子激发态的基本性质（如迁移率、寿命、弛豫通道、极化率等），是提升器件宏观性能并发展新原理光电器件的关键。近年来，王枫秋课题组聚焦二维半导体、碳基材料及其异质结构，深入开展限域体系载流子弛豫机制和新型光电器件研究，主要代表成果：（1）提出系列具有普适性的载流子动力学调控策略，实现了两类重要体系载流子寿命宽谱、大范围调制，一项成果入选“2017中国光学十大进展”。（2）首创全碳异质薄膜光探测器结构，解决光电导增益和响应速度协同优化难题，率先实现“光学神经元”新概念器件。（3）发展了低维半导体超快光开关技术，突破宽波段覆盖和参数精控两大实用化技术瓶颈，多项指标保持世界纪录。报告题目：新型二维半导体在集成电路中的可行性和优势报告人：复旦大学研究员 包文中近年来作为学术界研究热点的二维材料，也逐渐引起了工业界的关注。最新的国际器件与系 统发展路线图（IRDS 2020）高度评价了二维半导体材料在未来集成电路中应用于叠层纳米片晶体管及其他新型能带调控器件的巨大潜力。在此背景下，包文中课题组在实现批量生长高质量晶圆级二维材料的基础上，系统性的发展了多个可实用的工艺新方法，包括有效的掺杂、金半接触和栅介质生长等分立工艺。在此基础上开创性的提出了二维材料工艺集成的新方法，从而开发了二维材料的集成电路成套流片工艺。结合器件紧凑模型和电路仿真优化，我们成功制作了传统的数字、模拟、存储电路；同时，还充分发挥二维材料的独特优势，提出多种开创性的器件结构。报告题目：硅/石墨烯宽光谱红外探测器报告人：浙江大学教授 徐杨徐杨课题组研究了一种用于中红外光电探测的宏观组装石墨烯（MAG）纳米膜/硅异质结。高结晶度的MAG通过氧化石墨烯的可扩展湿法组装，然后进行热退火制备，厚度可调（14-60 nm），尺寸可以达到2 英寸。MAG/Si肖特基二极管在室温下响应波段范围为1- 4 μm，具有高速响应（120-130 ns，4 mm2窗口）和高探测率（1.5 μm波长下为1011 Jones），其瞬态光电流性能优于单层石墨烯/硅光电探测器2个数量级以上。这种光电性能归功于MAG的优越优势（~ 40%的光吸收、~ 23 ps 的载流子弛豫时间、相对较低的功函数 (4.52 eV) 和高准平衡热载流子倍增增益）、原子尺度的异质结接触界面，以及来自硅的碰撞电离雪崩倍增增益（~102倍）。MAG提供了一个了解2D材料中的热载流子动力学的平台，也为探索新型室温下宽光谱碳硅融合的图像传感器提供了研究基础。报告题目：局域场调控红外探测器研究进展报告人：中科院上海技物所青年研究员 王鹏随着半导体技术的快速发展，光电探测技术取得了长足进步。其中，以Si、InGaAs、HgCdTe等为代表的传统半导体薄膜光电探测器以其成熟的集成技术与稳定的探测性能在商业化产品与国防军工等领域占据主导地位，且已广泛应用于地球观测、环境监测、目标识别、空间遥感等领域。目前，新一代光电探测技术正朝着高性能、大面阵、低噪声以及高工作温度等方向发展，对光电探测材料与器件提出了更高的要求。低维半导体材料表现出明显区别于经典体系的物性特征，载流子输运、光学跃迁等物理行为具有可控的量子特性，产生许多新颖的物理性质和效应，并以此形成的具有颠覆性意义的光电技术在性能指标上超越传统器件的理论极限，对现有红外探测体系是很好的补充。因此，不断深入和优化现有材料体系的同时，持续开展新材料、新结构的研究和开发，是光电探测器技术发展的必然要求。本次报告将围绕新一代红外探测器技术的发展需求，介绍当前研究现状，汇报我们在局域场调控红外探测器研制与新颖探测机理研究等方面进展。

近日，中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室在有机分子晶体器件的载流子输运研究中取得重要进展。相比于传统基于无序半导体材料的场效应晶体管中掺杂引起的缺陷钝化(trap-healing)现象，由有序单晶电荷转移界面制备的场效应晶体管整体电导、迁移率高，并具有跨导不依赖于栅压的电学特性，这表明迁移率的提高取决于trap-healing效应，且存在其他影响电学性能的机制。中科院院士、微电子所研究员刘明团队制备了基于p型和n型有机分子构成的单晶电荷转移界面的晶体管器件，探究了电荷转移界面以及栅氧界面电场的相互作用对晶体管工作时载流子及电导分布特性的影响。相较于界面，单晶体内的缺陷态减少3个数量级以上，这意味着更小的散射概率和更高的器件迁移率。研究通过开尔文探针显微镜对表面电势的栅压依赖性表征和二维数值仿真证实，电荷转移界面的内建电场与栅氧界面电场发生有效耦合，提高了载流子体传输比例，减少了界面无序因素对载流子传输的限制作用，大幅提升了器件的跨导。相关研究成果以Surface Doping Induced Mobility Modulation Effect for Transport Enhancement in Organic Single Crystal Transistors为题，发表在Advanced Material上。研究工作得到国家重点研发计划、微电子所微电子器件与集成技术重点实验室开放课题、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技项目的支持。图1.电荷转移晶体管的迁移率调制效应的原理图图2.利用扫描开尔文探针显微镜对电荷转移界面的表面电势的表征分析

p 　　中国科学技术大学教授陆亚林量子功能材料和先进光子技术研究团队在太赫兹主动调控器件研究方面取得系列进展。该团队研究了太赫兹波与超构材料、氧化物超晶格薄膜相互作用机制，并成功制备了超快的太赫兹调制器，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关 同时制备了多功能的太赫兹器件，在单一器件中实现电开关、光存储和超快调制多种功能。相关研究成果近期相继发表在国际学术期刊《先进光学材料》。 /p p 　　太赫兹波具有独特的时域脉冲、低能、谱指纹、宽带等特性，它在物理化学、材料科学、生物医学、环境科学、安全检查、卫星通讯等领域有着广阔的应用前景。其中，影响太赫兹技术发展和应用的关键因素之一是难以获得主动太赫兹调控元器件。超构材料，一种由金属或介质材料的亚波长微结构阵列组成的人工材料，其奇异的电磁响应特性为太赫兹调控器件提供了绝佳的解决方案。遗憾的是，以往基于超构材料的太赫兹元器件均由金属材料构成，加工尺寸固定后，器件的功能在实际应用中便难以主动改变。因此，发展主动调控的太赫兹元器件有着重要的研究意义。 /p p 　　通常主动调控是对太赫兹波偏振、振幅、相位等进行调控，调控速度是另外一个指标。一些实际应用也迫切需求对太赫兹波进行超快调控。陆亚林团队设计并制作了基于硅介质的超快调控超表面。通过对硅薄膜进行离子注入和快速热处理工艺，大大减小了硅的载流子寿命并提高了自由载流子浓度。然后通过光刻、刻蚀工艺将硅薄膜加工为能在太赫兹波段共振的圆盘阵列结构的超表面。利用红外飞秒脉冲的激发，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关(开20ps，关300ps)，并基于半导体载流子动力学建立理论模型对其进行了合理的解释。相关研究成果近日在《先进光学材料》期刊上线。 /p p 　　另外，当前研究的太赫兹主动调控器件功能比较单一，即只能在单一外场下实现单一的功能。但单一功能难以适应当今技术发展的要求。因此，在单一器件上，实现多物理场的调控，并实现对太赫兹波的多功能调控，是当前太赫兹技术的发展前沿之一，也是实际应用的现实需求。有鉴于此，该团队基于VO2的绝缘-金属相变，通过将VO2与金属非对称开口谐振环结合，设计了一种太赫兹波段的多功能可调谐复合超表面，并利用国家同步辐射实验室副研究员邹崇文提供的高质量VO2薄膜，通过刻蚀、光刻等工艺制备了器件。此复合超表面能够通过加热和施加电流的方式实现对透射太赫兹波的振幅调控，绝对调制深度高达54%，品质因数高达138%。基于VO2在相变过程中的回滞特性，该复合超表面可以通过电流触发实现室温下对太赫兹波的记忆存储功能。此外，利用超快强脉冲泵浦，此复合超表面还能实现对太赫兹波的超快调控。从而，在单一器件实现了对太赫兹波的多功能调控。相关研究成果近日在《先进光学材料》期刊上线。 /p p 　　此外，很多材料在太赫兹波段的响应仍是未知的，而只有研究清楚了各类材料与太赫兹波相互作用的特性，设计主动太赫兹器件才能有迹可循。该团队利用自行搭建的两套太赫兹系统测量并分析了量子功能材料与太赫兹波的相互作用。重点研究了不同周期数的La0.7Sr0.3MnO3/ SrTiO3超晶格薄膜的太赫兹响应，发现了532 nm连续激光的泵浦对此超晶格在太赫兹波段的介电常数具有较大的调控作用，并通过Drude-Lorentz模型的拟合对此现象进行了微观机理的解释，这为寻找新的可用于太赫兹主动调控器件的功能材料开辟了新路径。相关研究成果发表在《光学快讯》[Opt. Express. 26, 7842 (2018)]上。 /p p 　　上述论文的第一作者为合肥微尺度物质科学国家实验中心博士研究生蔡宏磊，通讯作者为黄秋萍、陆亚林。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和教育部等关键项目的资助。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/2420c70a-1699-4d09-9881-605198df6544.jpg" title=" 1.png" / /p p style=" text-align: center " 硅介质超表面器件示意图以及其对太赫兹波超快调控的实验结果 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/c2bbe902-a857-47af-9110-dac15eec004e.jpg" title=" 2.png" / /p p style=" text-align: center " 金属-VO2复合超表面器件示意图及其电开关、光存储功能的实验结果 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d4a3ee1d-337a-4aa6-812d-3a05c3fe2e87.jpg" title=" 3.png" / /p p style=" text-align: center " La0.7Sr0.3MnO3/ SrTiO3超晶格薄膜在太赫兹波段的介电常数和激发光功率关系 /p p br/ /p p br/ /p

融信息感知、存储、处理于一身，摒弃冗余的模块组合和数据转换传输，对运动物体的探测与识别一步到位… … 视网膜形态的一体化运动探测器件如今不再是想象。复旦大学微电子学院教授周鹏团队与中科院上海技术物理研究所胡伟达研究员合作，在智能运动探测领域取得了原创性进展，巧妙地运用新型神经网络概念打造出了动态感存算一体化、可实现人类视觉完整功能的“全在一”器件，首次得以在时间尺度上进行图像处理，实现运动探测与识别。11月8日，相关研究成果以《面向运动探测识别的全在一二维视网膜硬件器件》（All-in-one two-dimensional retinomorphic hardware device for motion detection and recognition）为题在线发表于《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）。周鹏团队16年来深耕集成电路新型器件和系统研究领域，成果丰硕，仅2021年5月以来，已有六项成果接连于《自然-电子学》（Nature Electronics）、《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）、《自然-通讯》（Nature Communications）等《自然》子刊发表。“风洞”实验：为“硅”探路和拓展累累硕果的背后，是长达数十年的深耕与持续探索。2005年从复旦大学博士毕业后，周鹏即留校任教，多年来潜心扎根于集成电路新材料、新器件和新工艺的研究。“科研道路上，迷茫、困顿是常态，不能心急，在经历不断的尝试、摸索后，终有开花结果的时候。”硅是目前集成电路的主要载体，然而，过于昂贵的工艺流程限制了创造性器件的设计与研发，且常规的硅器件结构及系统已无法满足智能时代产生的新需求。周鹏团队便将目光投向了物性更丰富、性质更多元的二维材料以构筑新器件，为硅找寻尝试解决当前集成密度与能耗难题的方案。“我们的二维原子晶体就像扮演了航空技术中‘风洞’的角色，为硅探路。”周鹏解释道。团队牢牢把握两条主线，即从器件基本原理出发和从材料的本质特性出发，两条线交叉融汇而得出新思路、新观点，获得一般规律，进而在硅上重现，探索引入新技术的可能性。为突破制约硅基闪存技术的原理瓶颈，周鹏团队从源头出发，首次发现了双三角隧穿势垒超快电荷存储机理，并基于此原理建立了通用器件模型，设计并制备出同时具备三大要素的范德华异质结闪存，为在硅体系中开展应用指出了原则性的研发路径。针对硅红外探测的困难，团队独辟蹊径，开创性地构筑了范德瓦尔斯单极势垒探测器得以看到“黑暗中的红光”，构建天然屏障以阻挡“有害的”噪声暗电流成分，同时又保障“有益的”信号光电流畅通无阻，在不削弱光响应的情况下有效抑制暗电流，提高探测器信噪比。在发掘材料本质、拓展功能方面，基于晶圆级二维半导体材料，团队创新地构建了可用于乘法累加运算的新型架构，具有用于低功耗和高计算力的存算融合系统的巨大潜力；在电路晶圆级集成方面，提出了一种适合学术界探索的二维半导体集成电路工艺优化路线，展示了二维材料体系未来芯片的应用前景；针对具有重大需求的类脑神经形态技术，团队利用二维原子晶体的双极性固有特征，实现了单晶体管基非线性逻辑运算，为高性能低功耗智能系统的发展提供了新的技术途径，有望构建真正意义上的“电子大脑”。传递薪火：科研书写报国情除科研工作者的身份外，身为教师，为集成电路领域培养储备人才是他的初心，他获评2021年“钟扬式”好老师。“在我看来，每位学生就像是一颗种子，教师要提供良好的土壤环境，根据学生的特质制定培养方案，也要适当‘放手’，让他们的主观能动性被充分激发。”在周鹏的悉心培育下，多名学生获国家奖学金、“复旦大学学术之星”等荣誉，多篇学生一作论文在核心刊物上发表。微电子学院2016级直博生陈华威毕业后入职华为从事新型芯片研发，对导师五年来的教诲仍印象深刻：“周老师鼓励我打破思维局限，充分尝试不同的可能性，他所展现出的严谨治学态度、逻辑思维方式让我受益匪浅。”“周老师对我的影响是巨大的。”周鹏所招收首届学生刘春森说：“周老师常提到，硅在传统技术上积累了太多技术壁垒专利，我们要聚焦前沿独辟蹊径，采用新材料去实现技术突破，使得我国在集成电路基础制造上不用受制于人。这也促使我坚持在‘卡脖子’领域的研究道路上走下去，再走下去。”如今，刘春森在复旦大学芯片与系统前沿技术研究院任青年研究员，将这份学术报国“芯”接力传承。周老师以言传身教，引导学生不断加深对“为国科研”这四个字的认识。博士生王水源说：“他指导我们，科研工作者更应该在技术最前端的黑暗中到不同方向去点燃微光，对接国家战略需求，为产业的前路铺设上温暖的灯塔和可靠的补给站。”秉持着这样的思路，他带领着团队不断拓展集成电路技术的无限空间。立足集成电路领域，复旦大学是国内最早从事研究和发展微电子技术的单位之一。2014年获批建立“国家集成电路人才国际培训（上海）基地”，2015年成为国家9所示范性微电子学院之一，2018年牵头组建的“国家集成电路创新中心”揭牌成立，2019年承担了“国家集成电路产教融合创新平台”项目，建设教育部创新大平台，2020年率先试点设立“集成电路科学与工程”一级学科… … “科研人员所要解决的，并不是渴了才去考虑用哪个杯子装水的问题，而是需要在喝完这杯水前，就着手筹谋下一杯水从哪里来。”以大平台为基石，以体制机制的升级为引擎，周鹏团队取得了一系列成果。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2020年12月6日-7日，下一代电子信息材料与器件高峰论坛暨第三届低维材料应用与标准研讨会（LDMAS2020）在无锡召开。会议由全国纳米技术标准化技术委员会和东南大学共同主办，全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组和东南大学电子科学与工程学院、物理学院等共同承办。会议邀请了院士、杰青等60余位专家学者、企业家做专题报告。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 7日下午，大会安排了电子信息材料与器件分论坛，吸引了相关领域与会者的热烈关注。以下为部分精彩报告摘要。 /span br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/08ba07f5-e573-4935-b891-688fe90c5121.jpg" title=" 崔义.JPG" alt=" 崔义.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：中科院苏州纳米所崔义 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：基于真空互联技术的表界面科学研究 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在苏州建设的纳米真空互联实验站（Nano-X）是世界上首个按国家重大科技基础设施标准在建的集材料生长、器件加工、测试分析为一体的纳米领域大科学装置。据崔义介绍，表面催化线站自建成以来，在二维材料的原位生长以及小分子动态插层和金属氧化物模型体系开展了一系列相关工作。整个纳米真空互联实验站的材料制备及分析测试平台全面对外开放，吸引不同领域的科学家和专业人员在同一平台上，交叉融合，相互碰撞，协同创新。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/b04b74ad-4f4b-4365-bcdd-844ebc2bd3df.jpg" title=" 赵静.JPG" alt=" 赵静.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：北京理工大学赵静 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：Flexible Electronic Devices Based on Molybdenum Disulfide /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 二维材料独特的高表体比、优异的电机械性能、良好的柔韧性和高透明度等特性为其在柔性电子学的广泛应用提供了可能。赵静团队以化学气相沉积方法生长的大面积单层二硫化钼为基础，研究了其柔性场效应晶体管在不同湿度、应变等条件下性能的变化。在此基础上，通过改变晶体管部分结构还可以实现信号的存储。为最终获得集传感、信号传输、存储于一体的多功能人造电子皮肤提供了基础。 /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/a0b752a7-5fa6-43e5-b1e4-ad02317fe194.jpg" title=" 何道伟.JPG" alt=" 何道伟.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：南京大学何道伟 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：二维有机半导体电子器件 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 传统液相或真空沉积的OFETs中，由于界面缺陷与陷阱，有机薄膜必须达到一定的厚度才能进行有效的电荷传输。何道伟团队利用界面调控技术，实现了单分子层二维有机薄膜晶体管，器件表现出包括超过30 cm sup 2 /sup /Vs 的本征空穴迁移率、电阻低于100 W· cm 的欧姆接触、及150 K下载流子仍保持金属性传导的特性。相对于传统的OFET，二维有机器件一方面有利于实现低接触电阻、低功耗等高性能器件，另一方面有利于研究有机半导体器件物理特性。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/453a4489-3bda-42ec-96c4-b837f310bc24.jpg" title=" L54A8100.JPG" alt=" L54A8100.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：河南大学蔡国发 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：电致变色纳米材料与柔性多功能器件 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电致变色是指器件的光学属性在外加电场的作用下发生稳定、可逆颜色变化的现象，在智能窗、防炫目后视镜、低能耗显示身等重要光电器件领域具有广泛应用。然而，现阶段电致变色器件依然面临着光学调制范围小、变色速度慢、循环稳定差等问题。基于此，蔡国发团队通过等级多孔化和自支撑新策略，研制了光学调制范围高达 97.7%的电致变色纳米材料，是目前光学调制范围的最高纪录；发展了湿法制备大面积电致变色薄膜新技术，率先实现了大尺寸高性能电致变色器件的构建；建立了集显示、储能、变色和传感等功能于一体的多功能器件新体系，并实现了大尺寸柔性制备，将传统电致变色器件的可能应用拓展到可穿戴智能光电器件等多个领域。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/71487980-b71a-4c53-9472-59a06c75e224.jpg" title=" 曹潇潇.JPG" alt=" 曹潇潇.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：赛默飞世尔科技曹潇潇 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：Thermo Fisher Scientific Semiconductor Solution Introduction /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着中国成为先进逻辑、存储制造和先进芯片设计的领导者，对工具的需求变得越来越重要，这些工具可以加速工艺开发速度，在上市时间和自动化方面提供高投资回报率。报告中，来自赛默飞世尔的曹潇潇分享了赛默飞世尔领先的分析工作流程，以加速半导体行业客户的研发和关键生产过程。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/55e46c08-081d-4e02-8161-55dec8e49278.jpg" title=" 李晟曼.JPG" alt=" 李晟曼.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：湖南大学李晟曼 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：基于超薄氧化铟锡的高性能低功耗电子器件 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 氧化物半导体具有宽禁带、合适的迁移率、低温制备等特点，常用在薄膜晶体管的沟道层中。近年来许多研究工作表明，氧化物半导体可以克服短沟道效应并实现高性能晶体管，同时表现出极低的静态功耗，可制备超低功耗电子器件，为开发下一代半导体提供了思路。据介绍，氧化铟锡(ITO) 是一种高电导，锡掺杂的兼并半导体，相对介电常数比铟镓锌氧化物(IGZO)或氧化锌(ZnO) 低，在实现低功耗超短沟晶体管方面具有更大潜力，结合超薄的器件结构和极好的界面质量，可实现基于氧化铟锡的低功耗高性能电子器件。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/8eeba707-2369-4135-938d-9ede28fd4965.jpg" title=" 刘衍朋.JPG" alt=" 刘衍朋.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：南京航空航天大学刘衍朋 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：异质结中转角对赝磁场的调控 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 赝磁场可诱导出零磁场朗道量子化行为和谷霍尔效应等，引起研究人员越来越多的关注。但目前赝磁场的研究仅局限于褶皱、气泡等微纳米级局部区域，大 span style=" text-indent: 2em " 面积、平面型的可控制备依然是低维量子领域的一大难题。为此，刘衍朋团队前瞻性地将六方晶格的石墨烯人为铺设到正交晶格的磷烯薄片上面，借助界面晶格失配实现诱导石墨烯的晶格扭曲形变，在实验上观测到超晶格的形成。进一步借助扫描隧道能谱证实了在较大晶格失配下石墨烯中可产生周期性波动的垂直赝磁场，而赝磁场的振幅和空间分布可通过石墨烯和磷烯间的相对转角来调节。为观测零磁场朗道量子行为和逆向指导谷电子学器件的设计铺平了道路。 /span /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/690d210a-8d34-4472-9d9e-29a81fc1ee10.jpg" title=" 刘宏微.JPG" alt=" 刘宏微.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：南京师范大学刘宏微 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：低维材料中光与物质的相互作用 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 低维材料具有许多新奇的物理现象，是研制新型光电子器件的理想材料体系。然而，如何理解这些新奇物理现象背后的物理机制并有针对性的制备高效、实用的光电子器件仍然是一个巨大的挑战。刘宏微课题组利用太赫兹光谱定性研究低维材料的载流子动力学并定量标定低维材料的光电性能，为设计、优化基于低维材料的光电器件提供精准的理论指导。进一步的，利用低维材料中丰富的太赫兹波与物质的相互作用，设计基于低维材料的可灵活调控太赫兹光场的光电器件。这类太赫兹光场调控器件可推动太赫兹波的应用，如检测角膜厚度、含水量及航空碳纤维复合材料的纤维含量、孔洞率，为医疗健康、航空安全的发展提供了技术支持。 /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/c428493c-c196-4188-a41e-defeb2048f18.jpg" title=" 1D6A7678.JPG" alt=" 1D6A7678.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：江南大学肖少庆 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：二维半导体生长与光电性能调控 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 二维原子晶体超晶格允许集成高度不同的二维层状材料而不受晶格匹配的限制，因此具有可大范围调节的电子性质，从而提供了远超现有材料的独特功能和技术应用。然而，二维原子晶体超晶格的可控制备仍具有挑战性。为此，肖少庆团队开发了一种基于温和等离子体插层的新概念解决方案，利用自主发明的温和等离子体的平行电场将O2+离子插入到TMDs的层间，进而构造出人工原子晶体分子超晶格结构。由此产生的层间间隙膨胀可以有效地隔离TMDs单层，并赋予同质超晶格如 MoS sub 2 /sub [O sub 2 /sub ]x和异质超晶格如MoS sub 2 /sub [O sub 2 /sub ]x/WS sub 2 /sub [O sub 2 /sub ]x 一些奇异的性能，例如前者的荧光增强 100 倍，后者的光电流增强100倍。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/3c517f49-796b-4ed9-83df-d97a6866189c.jpg" title=" 1D6A7720.JPG" alt=" 1D6A7720.JPG" width=" 400" height=" 267" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告人：清华大学符汪洋 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：石墨烯生物芯片和新冠检测 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的低维材料。它导电性强、可弯折、耐腐蚀，有丰富的物理特性和广泛的应用前景。目前，符汪洋课题组致力于石墨烯和其它二维（2D）晶体的生物化学传感研究，希望寻找到从其独特的性能中受益的新方法。符汪洋教授从新材料、新原理、新器件等角度介绍石墨烯场生物芯片研究的新近进展，特别是这种二维材料在快速、痕量新冠检测中的应用前景。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " LDMAS2020会期两天，大会以低维材料应用与标准为主题，围绕新型半导体材料在下一代电子信息器件中的应用，共同探讨如何提前规划布局、如何政产研融合推进、如何参与和主导国内外相关标准等重要议题，从政、产、学、研多维视角的深入研讨，以期共同推动我国低维电子信息材料与器件的发展、规划及相关标准的制定。伴随着分论坛的结束，大会圆满闭幕。 /p

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电子器件中信息的传输和处理是通过对电子的操控完成的，但是电子移动所产生的焦耳热限制了电子器件向小型化和低功耗方向的发展。于是科学家不断寻找电子的替代品，例如光子或磁振子。 /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 在量子力学的等效波图中，磁振子可以被看作是量化的自旋波。利用磁振子开发磁控器件组件，包括逻辑门、晶体管和非布尔计算单元，已经获得成功。但作为电路组成部分的磁定向耦合器，由于其毫米尺寸和多模频谱始终无法实用。 /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 现在，德国凯泽斯劳滕工业大学和奥地利维也纳大学的科学家成功开发出一款亚微米尺寸的磁定向耦合器，并通过波的非线性效应设计了一个易于加工的基于二维平面的半加器，实现了用自旋波来传播和处理信息。 /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 科学家们开发的这个集成磁振子电路尺寸极小，采用了极简的二维设计，所需的能量比目前最先进的电子芯片要少约10倍。相关成果发表在《自然· 电子学》上。 /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " span style=" font-weight: bold " 充分利用自旋波的波动性 /span /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 研究负责人、维也纳大学的安德列· 丘马克教授说：“最初计划的磁振子电路非常复杂，现在的版本比最初的设计至少好了100倍。”他把这归因于论文的第一作者，来自中国的王棋。 /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 博士毕业于德国凯泽斯劳滕工业大学，目前在维也纳大学从事博士后研究的王棋介绍说：“该研究源自我博士期间的一个项目，从概念提出、理论计算、仿真设计以及实验制备和测试，整个工作持续了近4年时间，光是仿真设计就重复了几百次，现在这个设计已经是第四个版本。” /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 接受科技日报记者采访时，王棋介绍说：“目前的电子设备，信息都是用电子携带的，但是电子的定向移动会导致焦耳热，功耗高。我们现在用自旋波（磁振子）来携带信息，进行计算，可以大幅降低功耗。而且由于磁振子是一种波，波的一些特性可用来简化设计，从而降低器件的尺寸。简单地说，波的基本量有振幅和相位，我们的研究中主要用波的振幅来携带信号，即振幅大，信号为1；振幅小，信号为0。” /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 王棋说：“起初我们的思路是模仿电子设备，通过构造14磁振子晶体管实现半加器，后来发现结构太复杂而且不容易实现。我们意识到还没有充分利用自旋波的波动性。因此，在最新的设计中我们利用了波的干涉，使用了自旋波导之间偶极作用与自旋波能量相关这个非线性效应来实现了半加器的设计。不过出于成本的考虑，整个半加器是在一个二维平面上加工的。目前这个设计只是功耗更低，速度还没有电子芯片快。” /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " span style=" font-weight: bold " 自旋波研究有重要意义 /span /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 王棋表示，这种磁振子电路的特殊之处在于，其信息由自旋波携带，信息的传播和处理过程中没有电子的参与，因此没有焦耳热，极大地降低了能量损耗。另一方面，通过利用波的干涉、衍射和非线性效应，又极大地简化了器件的设计。王棋说：“典型的半加器在电子芯片中需要14个晶体管，而我们的设计中只需要3根彼此靠近的纳米线。” /p p style=" margin-bottom: 0.5em text-indent: 2em line-height: 1.5 font-family: 宋体 font-size: 12pt " 王棋说：“目前的计算机都是建立在布尔体系（逻辑运算）之下的，我们的研究让人们看到了波的波动性的潜力，对于非布尔体系的计算，波比电子有很大的优势。目前的研究思路还是在和布尔体系下的电子计算机相比，这种情况下波的优势没有完全显现出来，将来我们要跳出布尔体系。” /p p style=" line-height: 1.5 text-indent: 2em font-family: 宋体 font-size: 12pt margin-bottom: 0.5em " 丘马克教授认为，磁振子电路在量子计算和类脑的神经网络计算等方面有广阔的应用前景。自旋波无热耗散、容易实现室温玻色-爱因斯坦凝聚等宏观量子效应的优点正在得到越来越多的关注。基于自旋波的信息传输、逻辑计算有可能成为后摩尔时代信息传输、处理的重要方式之一。因此，自旋波研究具有重要的科学意义和应用潜力。 /p /div /div /div /div link href=" http://www.stdaily.com/index/xhtml/images/ico/icon.ico" rel=" icon" type=" image/x-icon" / link href=" http://www.stdaily.com/index/xhtml/images/ico/icon.ico" rel=" shortcut icon" type=" image/x-icon" / 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科技日报北京5月26日电 美国哥伦比亚大学应用物理学副教授拉莎· 文卡塔拉曼指导的研究团队开发了一种新技术，成功创建出首个单分子二极管，其性能比之前所有设计的要高50倍，有望在纳米器件领域获得实际应用。论文发表在5月25日的《自然· 纳米技术》杂志上。 　　单分子器件是电子设备微型化的极致。亚利耶· 艾佛莱姆和马克· 瑞特在1974年提出，单个分子可以作为整流器，一个单向的电流导体。此后，科学家相继演示了单分子连接到金属电极上(单分子结)可用作多种元件，包括电阻器、开关、晶体管，以及二极管。 　　由二极管充当电阀，其结构需要不对称，以使两个方向的电流处于不同环境。据物理学家组织网报道，为了开发单分子二极管，研究人员简单地设计了具有非对称结构的分子。 　　&ldquo 虽然这种不对称分子的确显示出一些类二极管特性，但它们并不有效。&rdquo 论文第一作者、博士生布莱恩· 卡珀兹解释说，&ldquo 设计良好的二极管应只允许电流沿一个方向流动&mdash &mdash 接通方向，并且电流强度要大。非对称分子设计往往会出现接通(开)和断开(关)两个方向上都有微弱电流流过的现象，并且开电流和关电流的比率(整流比)通常都很低。而理想情况是，整流比应该非常高。&rdquo 　　为了克服非对称分子设计的相关问题，文卡塔拉曼的团队将重点放在为分子结构创造一个不对称的环境上。他们的方法相当简单&mdash &mdash 用离子溶液包围活性分子，并用不同大小的金属电极接触分子。 　　结果，他们获得的单分子二极管的整流比达到了250，比以前的设计高出50倍。文卡塔拉曼指出，二极管中的开电流可超过0.1微安，对于单分子而言，这个电流已经很大了。此外，新技术很容易实施，可以应用于所有类型的纳米器件，包括那些用石墨烯电极制造的器件。 　　&ldquo 能够采用化学和物理学概念设计一个分子电路，并让它具备一定的功能性，这是很令人惊异的。&rdquo 文卡塔拉曼说，&ldquo 由于尺度如此之小，量子力学效应绝对是这一器件的一个重要方面。因此，能够创建一个看不见却表现得与预期一致的东西，这是一个真正的成功。&rdquo 　　研究团队目前正在努力理解这项成果背后的物理基础，并试图使用新的分子系统，进一步提高整流比。

为什么尽管年度体检结果正常，仍被诊断出患有重大疾病？为什么孕妇在产检中一切正常，仍发生宫内缺氧等疾病导致胎儿死亡？为什么手术后的患者虽然检查结果正常，仍发生感染，造成不可逆的病理损伤甚至死亡？面对这些情况，是否有更有效的方法来提早并准确地检测关键生理指标，以实现对重大疾病的早期精准筛查，从而减少患者的痛苦、身体损害和死亡风险？以妊娠期疾病为例，全球数据显示每年有超过 2000 万例高风险妊娠和大约 260 万例胎儿死亡。其中，宫内缺氧的比例分别高达 38.5%。这些疾病往往可以通过分析羊水中的生化物质异常来提前发现。若能实现对妊娠期羊水中生化物质的实时检测，就有可能在疾病早期进行干预，从而有效保障母婴安全。然而，据了解目前没有能够实时检测羊水生化信息的方法。超声波检测（B 超）主要用于成像诊断，不能直接提供生化物质的相关信息。通过羊膜穿刺术获得的生化数据存在明显的时间滞后，并且频繁进行羊膜穿刺术可能导致羊膜破裂，增加流产风险。实现生化信息的实时检测和疾病的早期诊断，面临一个关键难题是：如何构建与生物组织相匹配的植入式传感器？传感器与生物组织的不匹配：一方面导致植入后对生物组织造成严重创伤；另一方面器件-组织的界面不稳定，也降低了传感器的灵敏度和稳定性，使器件记录的信号退化，器件失效，无法实现对生理信号精准、实时和长期稳定的检测[1-2]。针对这一难题，南京大学张晔教授和团队通过模仿细胞外基质，设计制备生物界面高度匹配的高分子凝胶涂层，创建了一种界面稳定性高的高分子纤维传感器，它能够实现对体内生化物质的实时且准确的检测（图 1）[3]。这种高分子传感器在植入后能与羊膜组织快速粘附，促进羊膜再生，并实现均匀的应力分布，维持羊水环境的稳定。（来源：Adv. Mater. 2024, 36, 2307726）高分子传感器能够将检测到的生化信号转化为电信号，无线传输至终端设备，实现对生化物质的持续且实时检测。在急性缺氧等紧急情况下，该传感器能迅速识别乳酸等关键生理指标的异常变化，并发出早期预警信号，以便及时治疗。这一早期检测预警系统显著提高了胎鼠的存活率，达到 95%，接近于未受疾病影响的胎鼠存活率。相比之下，在没有传感器预警的情况下，在缺氧发生 1 小时后，胎鼠的存活率仅为 13.3%，且会造成存活幼鼠脑部神经元活性的显著下降和大脑发育的不可逆损伤。因此，该高分子传感器在改善胎儿存活率和发育质量方面具有重要的价值。生物匹配的高分子传感器还可以与医用外科导管集成[4]。医用外科导管在医学领域具有广泛应用，通常用于药物输送和术后引流。然而，导管-组织界面处引发的感染是一个常见问题，这可能导致不可逆的病理损伤、认知行为异常，甚至增加死亡风险，局部温度升高为发生感染的显著特征。为应对这一挑战，课题组设计并构建了一种能够实时感应温度的高分子水凝胶涂层，这种涂层被原位涂覆在医用外科导管的表面，能够有效检测颅脑、腹腔和尿道等多个植入部位的感染状况（图 2）。该水凝胶涂层具有高达 2.90%℃–1 的电阻温度系数，在可植入温度感应设备中表现出领先的传感性能。在脑部感染疾病模型的中，该传感器能够实时准确地检测到异常的局部温度变化，并及时进行感染的干预治疗。这大大提高了个体的存活率，即从 60% 提升至 90%。未来，这种水凝胶传感涂层还有潜力扩展集成多种生理信号的检测功能，这对于个性化的预防和诊断等临床应用将具有重要意义。（来源：Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2310260）在发展植入式电子器件的过程中，另一个关键挑战是如何构建满足特定应用需求的能源供给系统，即电池。电池是植入式电子器件的“心脏”，它为器件提供必要的能源，确保传感等功能的正常运行。这些电池需要满足若干关键要求，包括优良的生物安全性、高能量密度、稳定的输出电压、小尺寸以及高集成度。然而，现有的商用植入式电池面临诸多限制。它们通常使用具有毒性的有机电解液，这增加了安全风险。同时，为了防止泄漏，这些电池需要严格的封装，导致它们呈现出刚性的形态，其力学性能与软组织不匹配。此外，这些电池的能量密度较低，体积较大，难以有效满足植入式电子器件的应用要求。为了解决这一核心难题，该课题组研发了一系列与生物环境高度匹配的可植入高分子化学电池[5-10]。这些电池经过精心设计，不仅在力学性能上与软组织高度兼容，而且在生物体内的多个部位都能稳定运行。其最大的亮点是能量密度极高，达到了 2517WhL–1，是目前植入式电池的最高记录[9]。电池的体积可以做到极小，仅为 0.015mm3。即使在放大 400 倍的情况下，性能仍能基本保持不变。此外，可以与生物组织之间能形成良好的界面接触，有效降低异物反应，展现出优异的生物相容性。这些特点使得高分子化学电池在植入式医疗设备领域具有重要的应用价值，尤其是在满足小型化、高效能和生物兼容性方面的严苛要求上。图 | 3. 集成了电池的神经导管促进受损神经的再生。（来源：Adv. Mater. 2023, 35, 2302997）得益于电池在高能量密度和生物安全性方面的显著优势，它可以与各种医疗器件实现高度集成。例如，这种体积小巧、重量轻的电池可以与聚丙烯酰胺水凝胶应变传感器结合使用，直接贴附在胃表面，检测胃的蠕动活动。这种集成方案有效排除了导线可能引起的感染和导线断裂导致的设备故障风险。此外，这种电池还可以集成在神经导管上，从而在促进神经修复和再生方面发挥重要作用（图 3）。长截段外周神经损伤的修复是临床上的一大挑战，传统的自体神经移植方法虽然有效，但来源有限，且患者需要承受二次手术的风险。该团队的高分子化学电池能够紧密包裹受损的柔软神经[10]，在神经导管中提供原位精准的电刺激，从而促进雪旺细胞的增殖和神经生长因子的表达，实现了长段受损外周神经的修复再生。治疗效果可与自体神经移植的“金标准”相当，同时避免了自体神经移植所带来的风险。图 | 张晔（来源：张晔）另据悉，张晔的研究兴趣源自于亲身经历亲人的疾病。在面对患者的痛苦的时候，她深切体会到精准检测诊断和高效治疗的重要性。因此，她和团队想把最好的材料、器件和技术应用在临床。未来，其将继续致力于高分子生物器件的研发工作。目前，课题组的研究重点之一是高分子传感器，它能够实时准确地检测生理信号，实现重大疾病的早期检测和预警，从而提高患者的存活率和生活质量。另一方面，他们开发的高分子电池不仅能有效为生物医疗器件供电，还有潜力用于治疗周围神经损伤，还可能应用于其他神经疾病，如癫痫等。总之，他们希望通过这些创新研究能为现代医学贡献新的技术手段，产生积极的临床影响，并能显著提升患者的生活质量。

仪器信息网讯 2012年10月19-23日，由中国光学学会和中国化学会主办，韶关学院和韶关市化学化工学会联合承办的“第17届全国分子光谱学学术会议”在广东韶关召开。230余名分子光谱领域的专家学者参加了此次会议。 　　大会期间各分子光谱仪器厂商通过现场仪器展示，以及会议报告的方式向与会人员展示了各自最新的仪器及应用技术。 赛默飞世尔科技 Nicolet iS50红外光谱仪 　　赛默飞展示了今年5月最新推出的Nicolet iS50红外光谱仪。该仪器具有“一体化”集成光谱系统，拥有可放进样品仓的傅里叶变换拉曼模块，一体化专属的NIR，以及内置的一体化高灵敏式金刚石ATR，从而可从简单的FTIR光谱仪升级为全自动多光谱系统，获取从远红外至可见光的光谱。同时Nicolet iS50可与红外显微镜、流变仪、气相、热重分析仪等仪器联用。 安捷伦科技(中国)有限公司 Cary630傅里叶变换红外光谱仪 　　安捷伦在现场展示了Cary630红外光谱仪。据介绍，近年来安捷伦科技针对红外光谱技术的一个发展方向是移动测量技术和现场分析技术。移动式和现场测量需要仪器在非常规环境中使用，可适合车载和便携，光源、激光、干涉仪使用寿命长并无需维护，光谱数据质量和实验室仪器可比。安捷伦先后推出的4100 ExoScan手持式红外光谱仪及Cary630红外光谱仪，为现场检测提供了有效的解决方案。 岛津国际贸易(上海)有限公司 　　岛津主要介绍了2011年最新推出的紫外可见分光光度计UV-2600/2700，该型号与岛津原机型相比更加紧凑，测定波长范围延伸至近红外( 190-1400nm)，使用岛津专利技术Lo-Ray-Ligh等级衍射光栅。 珀金埃尔默仪器(上海)有限公司 Spectrum Two红外光谱仪 　　珀金埃尔默展示了2011年最新推出的Spectrum Two红外光谱仪，据介绍该仪器最大的特点是不怕潮，即使使用加湿机在旁边加湿也不影响其性能。如果在极端潮湿的环境中可选择ZnSe窗片，仪器中的干燥剂可使用5年，可携带至任何环境使用。 雷尼绍(上海)贸易有限公司 　　作为拉曼光谱仪器的主要供应商之一，据介绍雷尼绍近年来在拉曼光谱成像技术方面取得了不少成果，如最新三维(3D)拉曼成像技术，可立体地收集并显示透明材料中的拉曼数据，提供测试样品的完整3D视像 研发高效光学效率的接口使inVia显微拉曼可与Bruker、NT-MDT以及Nanonics Imaging公司的扫描探针显微镜直接耦合。 北京凯元盛世科技 AXSUN法布里-珀罗干涉近红外光谱仪 JDSU公司MicroNIRTM1700光谱仪 　　凯元盛世展示了美国AXSUN公司的法布里-珀罗干涉近红外光谱仪，据介绍AXSUN公司在MEMS技术研究方面拥有丰富的经验，该公司将MEMS技术用于加工近红外光谱仪的核心部件，使得其整体长度仅有14mm，重量约3Kg，适用于任何地方使用。另外还有JDSU公司的MicroNIRTM1700光谱仪，该仪器体积非常小，其主要原因是采用JDSU先进的光学镀膜和制造技术，设计制造了具有楔形镀层的线性渐变滤光片。 天美(中国)科学仪器有限公司 　　天美(中国)科学仪器有限公司的分子光谱产品主要为分子荧光和紫外可见光谱仪。 堀场贸易(上海)有限公司 　　堀场贸易(上海)有限公司的分子光谱仪器产品主要有拉曼光谱仪、分子荧光光谱仪。 布鲁克光谱仪器公司 LUMOS独立式红外显微镜 　　据介绍，布鲁克于2012年最新推出的LUMOS独立式红外显微镜，其突出特点是高度智能化，仪器的所有部件都实现了自动化控制并配以电子编码，确保实现全自动化、高智能操作流程。同时采用自动化控制ATR晶体，确保了用户无需任何手动操作便可实现从透射到反射到ATR模式的切换，使得仪器的操作更加简单方便。 上海千欣仪器有限公司 　　作为美国PTI公司的独家代理商，上海千欣的工作人员介绍了PTI推出的TimeMasterTM系列荧光寿命测量系统，据介绍该仪器的突出特点是采用了先进的频闪分时测量技术，从而仪器能够探测7pM荧光素的寿命，最短测量寿命可达100ps。激发光源可采用激光、弧光脉冲及LED灯以满足不同的应用。 伯乐生命医学产品(上海)有限公司 　　伯乐生命医学产品(上海)有限公司主要展示了其光谱数据库和软件产品。 　　此外，会议期间赛默飞世尔科技吴秋波做了题为《傅里叶变换红外光谱仪最新进展》的主题报告，安捷伦科技宋建华做了题为《Agilent红外新技术及移动式测量》的主题报告，岛津王娟娟做了题为《红外光谱技术的应用进展》的主题报告，珀金埃尔默郁露做了题为《不怕潮的红外及红外最潮应用介绍》的主题报告。 　　另外，雷尼绍王志芳做了《显微拉曼光谱成像技术及应用》的邀请报告，北京凯元盛世科技朱业伟做了题为《基于法布里珀罗干涉的近红外光谱仪》的邀请报告，天津港东赵晓廷做了题为《天津港东分子光谱产品介绍》的邀请报告，上海千欣隋逸凡做了题为《模块化、通用化的荧光光谱仪——从量子点到食品科学的应用》的邀请报告，伯乐生命医学袁有荣做了题为《光谱解析解决方案——萨特勒光谱数据库与KnouwItAll》的邀请报告，天美科技覃冰做了题为《荧光光谱在材料科学中应用进展》的邀请报告，堀场周磊做了题为《有色溶解有机质分析技术迈向标准化》的邀请报告，布鲁克李纪华做了题为《近紫外-远紫外FT-PL的最新应用》的邀请报告。 　　会议期间赛默飞世尔科技还组织了新产品宣介会，并赞助了本次会议的欢迎晚宴。 赛默飞世尔科技新产品宣介会 赛默飞世尔科技欢迎晚宴

开栏寄语：　　2016年10月，中国科学院化学研究所将迎来60周岁生日。60年来，几代化学所人不懈努力，顽强拼搏，勇攀高峰，形成了“创新、求是、团结、奉献”的优秀文化，为我国科技事业、国民经济和国防建设作出了重要贡献。如今，化学所以基础研究为主，正在有重点地开展国家急需的、有重大战略目标的高新技术创新研究，并与高新技术应用和转化工作相协调发展，已成为具有重要国际影响、我国最高水平的化学研究机构之一。本报即日起将推出系列文章，以纪念为化学事业奋斗终身的前辈，也向正在“三个面向”“四个率先”的要求下，为化学科学发展、国民经济和国防建设奋战的科研工作者致以崇高的敬意。▲化学所规划图▲化学所分子楼　　化学，是研究物质形成、结构、性能和变化的科学。上世纪90年代，科学家已经在认识分子结构和化学键的本质上积累了丰富的知识。彼时，化学家已瞄准了新的科学目标，即从需求出发设计并合成具有特定化学、物理特性的分子。　　中国科学院化学研究所自1956年成立以来，一直把握着世界化学前沿的脉搏，引领中国化学学科相关领域的发展。　　当化学学科逐渐走进“分子时代”时，化学所在国内率先提出面向世界科学前沿的分子科学研究计划。多年来，化学所依靠深厚的历史积淀，以扎实的基础研究，突破了诸多关键技术，培养了一大批分子科学领军人才，成为我国分子科学领域的高地。　　“弄潮”分子科学　　上世纪90年代末，党中央、国务院作出建设国家创新体系的重大决策，决定由中科院开展“知识创新工程”试点。根据该项试点工作的部署，1999年3月，中科院化学所首批进入了中科院知识创新工程，并启动了分子科学中心的建设，希望办成世界上有影响的、国际一流水平的分子科学中心，成为国际交流的窗口，同时建设和完善面向国家重大战略需求的先进高分子材料基地。　　该中心由中科院化学所与当时的感光化学所相关部分整合而成，时任化学所所长朱道本被聘任为该中心的主任。　　中国科学家“弄潮”分子科学的蓝图就此展开。　　朱道本说：“一个人的力量是有限的，有了领导和同事们的支持，才能把分子科学中心建好。”启动伊始，他带领化学所多名研究人员详细调研了德国马普研究所、日本分子科学中心等世界一流的化学研究机构。　　1999年4月初，经过详细论证，由14名院士和科研、管理专家组成评委会，在化学所原有研究单元的基础上，论证首批进入中心的单元。分子动态学、有机固体、工程塑料、高分子物理、纳米科技、光化学、胶体和界面等实验室和研究组入选。　　“首批进入中心的196人，平均年龄是39.8岁，‘杰青’获得者有10名，‘百人计划’9名。”朱道本告诉《中国科学报》记者。　　这些在世纪之交时种下的分子科学“种子”，在十多年里不断开花结果。以有机固体实验室为例，朱道本带领研究小组创造了新的高效合成方法，筛选出了具有自主知识产权、综合性能优异的电子/空穴传输材料 李永舫带领研究小组构建了高性能有机器件，使单结聚合物太阳能电池的能量转换效率提高到10%以上，始终保持了世界领先的水平 李玉良首次在铜表面上合成了具有本征带隙sp杂化的二维碳的新同素异形体石墨炔，开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。　　如今，中科院化学所已在分子科学的多个领域位列世界前沿。　　“奠基”分子纳米科技　　纵观历史，观测手段的每一次进步都能推动人类认识世界的步伐。例如，在生物学上，X光衍射技术为分子生物学的发展奠定了基础。而天文学上，射电望远镜的发明则极大地拓宽了天文学家观测的视野。　　分子科学领域也不例外。上世纪80年代，国际上纳米科学与技术的迅猛发展，以STM为代表的纳米表征技术的发明揭示了纳米尺度的微观世界，有力地推动了分子科学的发展。　　1987年，在美国加州理工学院专攻扫描隧道显微学技术(STM)的白春礼，携带STM的研制资料和关键元器件回国，在中科院和化学所领导的支持下创立了STM实验室。　　当时，STM仪器尚未实现商业化，自行研制STM仪器成为该实验室成立之初的主要目标。1988年，白春礼和同事们在科研经费不足的情况下，只花了不到半年时间，成功研制出中国第一台STM仪器。　　“因为实验用房紧张，研制工作在化学所4号楼的一间地下室里开展。”参与STM仪器研发的实验室人员对这段历史记忆犹新，“1988年4月12日，实验室的日历永远记住了这个时间。”　　中国科学院化学研究所上一任所长万立骏告诉《中国科学报》记者：“有了STM这个利器，中科院化学所纳米科学的发展得到了极大的支撑。”　　1989年初，研究团队还开发了原子力显微镜(AFM)，助力分子科学研究直接观察非导体的表面原子结构。超高真空扫描隧道显微镜、低温扫描隧道显微镜、激光检测原子力显微镜、弹道电子发射显微镜等纳米检测仪器也陆续成功研发。　　研究人员正是依靠这些自主研发的仪器，对有机导体、有机铁磁体、非线性光学材料、高温超导材料、矿物和生物大分子等一系列物质开展了研究，取得了许多重要的研究成果。　　2001年，以白春礼、王琛、万立骏为学术带头人的创新团队获得国家自然科学基金委员会的支持，标志着实验室进入一个新的发展阶段。一年后，该实验室正式被批准为中科院重点实验室。　　在科研领域方面，该实验室已从STM研究拓展到纳米材料科学、单分子科学、纳米器件、纳米生物学等广大的纳米学科领域。　　从基础到应用：一个都不能少　　在中科院化学所分子科学研究走过的历程中，研究人员基于高水平的基础研究，开展了丰富的应用研究和产业化探索，分子科学的创新链条也得到了充分延展。　　纳米绿色印刷是化学所全链条创新的典范。宋延林带领的团队先后实现了包括绿色制版、绿色版基和绿色油墨在内的完整纳米绿色印刷产业链技术。从2010年起，该团队与企业合作，推动项目产业化示范和制版中心建设，已经取得多项国际领先的技术成果，在国内外产生了广泛的影响。　　有机光导鼓关键技术则始于上世纪80年代。王艳乔等科研人员完成技术研发后，于2000年建成我国首条有机光导鼓自动化生产线，结束了我国有机光导鼓的技术与产业空白局面，创造了良好的经济和社会效益。　　在聚丙烯催化剂研发方面，肖士镜、谢光华和胡友良等研究人员成功制备出高活性、高立构规整性的聚丙烯催化剂，并于1992年在辽宁营口实现了催化剂的产业化，替代了进口催化剂。而在甲醇/一氧化碳羰基合成方面，袁国卿等带领研发团队研制出系列新型的螯合型催化剂。2004年起，该类催化剂陆续被大型企业广泛应用，共生产醋酸1100万吨，创造利润40多亿元。　　中科院化学所所长张德清指出，多年来，在分子科学领域，化学所形成了分子合成、分子组装与功能及与材料、环境、生命、能源等交叉的全覆盖研究领域。　　2013年，中科院发展规划局组织国际知名科学家对化学研究所进行了现场专家诊断评估。“国际评估专家认为化学所是中国最好的化学研究机构，也提出了许多中肯的意见，让我们未来的发展有了更清晰的方向和更大的空间。”张德清表示。

根据国家标准化管理委员会的批复，有关单位提出了全国半导体器件标准化技术委员会等5个技术委员会（分技术委员会）换届方案。为进一步听取各方意见，现将有关委员名单予以公示，截止日期2021年8月27日。如有不同意见，请在公示期间将意见反馈至工业和信息化部科技司，电子邮件发送至KJBZ@miit.gov.cn（邮件主题注明：全国半导体器件标准化技术委员会等5个技术委员会换届方案公示反馈）。地址：北京市西长安街13号 工业和信息化部科技司邮编：100804联系电话：010-68205240公示时间：2021年7月27日-2021年8月27日附件：1.全国半导体器件标准化技术委员会第四届委员名单.docx 2.全国半导体器件标准化技术委员会半导体分立器件分技术委员会第四届委员名单.docx 3.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会第四届委员名单.docx 4.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会微波无源元件分技术委员会第四届委员名单.doc5.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会射频电缆分技术委员会第四届委员名单.docx工业和信息化部科技司2021年7月27日附件1全国半导体器件标准化技术委员会第四届委员名单技术委员会编号：SAC/TC78序号姓名委员会职务工作单位职务/职称1陈大纪主任委员中国电子技术标准化研究院副院长/高工2吴景峰副主任委员中国电子科技集团公司第十三研究所副所长/研究员级高工3张宏图副主任委员中国电子学会书记/研究员4崔波委员兼秘书长中国电子科技集团公司第十三研究所副总/研究员级高工5陈海蓉委员中国电子科技集团公司第十三研究所高级工程师6吴军民委员全球能源互联网研究院有限公司所长/研究员级高级工程师7王嘉蓉委员龙腾半导体股份有限公司技术质量部部长/高级工程师8胡 建委员江苏省半导体行业协会（江苏省集成电路产业技术创新联盟）副秘书长/副研究员9汪德文委员深圳市威兆半导体有限公司总经理/工程师10来萍委员工业和信息化部电子第五研究所副总工/高级工程师11杨勇峰委员河北圣昊光电科技有限公司董事长/工程师12罗海辉委员株洲中车时代半导体有限公司副总经理/教授级高级工程师13刘国友委员株洲中车时代电气股份有限公司副总工/教授级高级工程师14王东山委员北京智芯微电子科技有限公司正高级工程师15李振廷委员之江实验室高级工程师16蔚红旗委员西安电力电子技术研究所教授级高级工程师17俞梅委员中国航天标准化研究所研究员18秦舒委员华进半导体封装先导技术研发中心有限公司研究员级高级工程师19于大全委员厦门云天半导体科技有限公司研究员20张东徽委员安徽建筑大学数理学院讲师21钮应喜委员芜湖启迪半导体有限公司高级工程师22谢亮委员中国科学院半导体研究所中国电子技术标准化研究院高级工程师25副研究员26赵玉玲

中国科大微电子学院龙世兵教授团队与复旦大学芯片与系统先进技术研究院刘琦教授团队合作，利用深紫外(DUV)光电突触结合忆阻器的构架实现了基于储备池计算(RC)的指纹识别系统，相关成果以“In-sensor reservoir computing system for latent fingerprint recognition with deep ultraviolet photo-synapses and memristor array”为题于11月3日在线发表在学术期刊《Nature Communications》上。 　　深紫外光电探测器在深空探索、环境监测、生物信息识别等领域的角色举足轻重，然而高速智能化探测在DUV波段存在严重缺失。以传统的指纹识别系统为例(图1a)，其中传感器、存储器和处理器的分离恶化了决策的延迟，并不可避免地增加了整体计算能耗。随着智能时代的来临，这类光信息应该以什么样的形式进行处理？在生物体中，光信息的采集通过视觉神经系统来完成，而光信息的处理通过中枢神经系统进行(图1b)。受此启发，合作团队提出通过感算和存算器件分别模拟神经突触的行为，来实现感存算一体化的光信息采集与处理(图1c)。图1基于光突触和忆阻器件阵列的RC系统。(a)以指纹识别为例的传统DUV图像识别系统的数据传输及处理模式。(b)生物视觉识别系统示意图，包括视网膜、视神经元和视皮层。(c)以光学突触为储备池输入层，忆阻器件阵列为读出网络层的感算RC系统。 　　团队基于富镓氧化镓材料设计，利用非晶材料的显著持续光电导效应，制备了具备短时程效应的光突触器件。通过4比特的紫外光脉冲输入测试，构建了感算器件RC网络的映射关系，这可以将图片信息通过紫外光转化为特征电流值(图2a)。最终，通过存算忆阻器阵列稳定的多态调控特性实现了对储备池输出的训练，实现了小规模的深紫外指纹识别功能。基于该硬件系统，采用定制化特征值策略，DUV指纹图像的高识别精度几乎与软件仿真结果相匹配(图2b,c)。该系统在短期训练后即可达到100%的识别准确率，并且即使在15%背景噪声水平下也能保持90%的准确率，这与DUV波段的抗噪特性相符(图2d)。这种全硬件感算RC系统为高效的识别和安全应用提供了很好的参考原型，也对深紫外波段的智能光电器件发展具有重要参考意义。图2 基于硬件感算RC系统的DUV指纹识别。(a)硬件光电RC系统的示意图，包括生成特征输出的光突触储备池层和执行网络训练的忆阻器读出层。模拟和硬件实验权重的(b)颜色映射图和(c)统计直方图。(d)随机噪声对RC系统指纹识别准确率的影响。 　　该成果得到了审稿人的充分肯定：“这个原型系统将为感内储备池计算系统的发展提供更多思路，整个工作的主题非常有趣。”(“This prototype system … will provide more insight into emerging in-sensor reservoir computing. Overall, the topic of this work is truly interesting”)。 　　中国科大微电子学院博士生张中方为本文的第一作者，龙世兵教授、赵晓龙副研究员以及复旦大学芯片与系统先进技术研究院的张续猛副研究员为本文的共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金、中科院战略先导、中科院重点研发计划、广东省重点研发计划以及中国科大微纳研究与制造中心等的资助。

11月25日，上海太赫兹化合物半导体器件及应用工程技术研究中心揭牌仪式暨战略合作签约仪式在上海新微半导体有限公司隆重举行，中国工程院院士、上海理工大学光电信息与计算机工程学院院长庄松林，上海市科学技术委员会二级巡视员胡睦，中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管委会高科处副处长倪晓杰，新微半导体董事长狄增峰博士以及新微半导体总经理、工程中心主任Frank博士共同上台为工程中心正式揭牌。上海太赫兹化合物半导体器件及应用工程技术研究中心成功揭牌该研究中心是新微半导体联合中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海理工大学等单位共同筹备，2021年2月经上海市科委批复立项，旨在围绕太赫兹“信号产生”与“信号接收”工程技术瓶颈，构建完整的从工程技术研究、芯片制造到交叉应用的完整技术创新链。该中心正式揭牌标志着上海将形成国内一流的太赫兹化合物半导体器件及应用创新策源地和工程基地，有望跨越式提升现代复杂电子系统的性能，助推集成电路等领域打造世界级产业集群，加快上海建设具有全球影响力的科技创新中心。当天活动致辞环节中，主管单位代表、上海市科委二级巡视员胡睦指出，当前全球第三代半导体产业正处于高速发展窗口期，新微半导体是上海市第一家面向光电、射频与功率的综合性化合物半导体纯代工量产线，筚路蓝缕、玉汝于成，希望公司抓住时代机遇，实现量产突破，加速提升上海市在化合物半导体制造领域的创新能力，补齐市域集成电路产业生态中化合物半导体制造能力的重要一环。临港新片区管委会高科处副处长倪晓杰在致辞中表示，目前临港新片区已经集聚集成电路企业超过200家，签约投资金额超过2500亿元，十四五期间产业生态有望进一步加速壮大，随着新微半导体这样一批龙头代表企业在临港茁壮发展，“东方芯港”正成为国内集成电路产业生态最完整、发展最动能最充沛的地区之一。作为项目融资方代表，农行上海分行高级专家、中国农业银行股份有限公司上海自贸试验区新片区分行行长金莲明也发表致辞，回忆了陪伴新微半导体创始团队，骈手胝足协力推动项目建设的难忘历程，表示将一如既往支持新微半导体这一化合物半导体制造行业的领军者，并期待双方合作未来能够结出更多胜利果实。新微半导体董事长狄增峰博士简要回顾新微半导体项目从2020年9月打下首根桩基至今的建设历程，期间遭遇了寒潮、台风、疫情等诸多困难和挑战，最终能够在短短两年时间实现产线通线和工程竣工等重要里程碑，离不开上海市、临港新片区管委会、股东单位、银团、产业链上下游合作单位以及行业内专家的鼎力支持。新微半导体未来将牢记使命，砥砺前行，携手产业链上下游本土企业共同发展，在提升我国化合物半导体产业能级的新征程上，贡献自己的力量。当天活动最后，新微半导体还分别与上海概伦电子股份有限公司、上海微电子装备（集团）股份有限公司和上海集成电路材料研究院有限公司签约建立战略合作关系，携手产业链上下游合作伙伴共同推动化合物半导体生态建设。

十五日从中国科技大学获悉，该校单分子物理化学研究团队利用低温超高真空扫描隧道显微镜，成功对三聚氰胺小分子进行了“单分子手术”，在世界上首次实现从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件基础研究取得新进展。 　　中国科技大学杨金龙教授介绍说， 随着电子器件不断小型化，科学家期望利用单个分子构建电子元件。近年来，国内外不少研究组在实验上成功地利用已有分子的固有性质实现单分子器件功能，但在构建单分子器件中仍然面临着两个重要课题。 　　他说，一方面，寻找具有理想电子学功能的分子十分困难，通过分子手术的方法对已有分子进行改造显得十分必要。另一方面，对分子器件进行功能集成是进入分子电子学时代的一个关键，如果能够在单个分子上实现多功能集成，将大大提高器件集成度，从而构造更小、更快、能耗更少的电子设备。 　　杨金龙说，其所在的团队通过三年的实验和理论研究的紧密合作，发现三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子可以通过人工单分子操控被改造为具有显著二极管效应和开关效应的双重功能分子。在室温下，三聚氰胺分子吸附到铜表面时会发生化学反应脱去两个氢原子，从而与表面铜原子形成化学键，得到与表面垂直的吸附构型，分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描隧道显微镜对其进行“单分子手术”将分子支链的一个氢原子“移植”到分子中间的环上，实现三聚氰胺分子的异构化，造成分子轨道相对于费米面的不对称性，使得输运特性显示出明显的二极管效应。通过非弹性隧穿电子的多电子激发过程进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动，得到电导不同的双稳态结构，实现单分子机械开关效应。 　　据悉，这一成果发表在近期出版的美国《美国国家科学院院刊》上，《美国国家科学院院刊》审稿人认为，该工作“结果可靠，创新性强，代表了这个领域的发展水平”。 　　杨金龙说，目前该项成果还处于概念性的实验室层次，离真正应用还有点距离。

单分子检测是一种考察物质间相互作用的精妙方法，能够在单分子水平上提供分子结构与功能之间的丰富信息，揭示生命现象的重要过程，在临床诊断等领域具有深远的应用价值。北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组和环境科学与工程学院要茂盛课题组以硅纳米线作为探针提出了侧壁点修饰的策略，发展了构筑单分子检测器件的新途径，进一步与生物体系结合，首次在单分子水平上实现了对抗原抗体之间相互作用的免标记、实时无损检测。这是一种快速无损的单分子电学检测的新技术，为开展生物体内的单个分子相互作用事件的动力学研究提供了一个可靠的器件平台。 　　在前期的合作研究中，他们已利用硅纳米线场效应晶体管实现了对环境中及呼出气中存在的痕量流感病毒的快速实时、无需标记的直接电学检测(ES&T， 2011, 45, 7473, Highlighted by ChemistryViews Nano Lett., 2012, 12, 3722，Highlighted by C&EN Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 3369)。然而，如何实现单分子灵敏度的极限检测一直是富有挑战性的前沿领域。最近，该合作团队利用在碳基单分子检测方面的研究积累(详见邀请综述：Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 5642 Adv. Mater., 2013, 25, 3397)，利用精确的微纳加工技术和巧妙的界面化学修饰完成了硅纳米线侧壁H1N1抗体的单分子修饰，最后结合微流道技术和先进的测量手段，实现了在单分子水平下利用硅纳米线器件对H1N1抗原与抗体之间的相互作用的单个事件的可逆电学检测。与传统的光学检测方法相比较，电学检测方法是无损的，有它本身的优势，如不需要荧光标记、没有光漂白问题及无需配套的昂贵检测设备，是光学检测手段的一种非常重要的补充。该单分子检测策略为接下来深入开展生物体内的单个相互作用事件的动力学研究提供了一个可靠的器件平台。此外，这种方法和现有半导体工业是兼容的，为未来廉价的临床诊断奠定了基础。研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5038. Highlighted as a Frontispiece)，被评审人称赞为一项 &ldquo Pioneering&rdquo 工作。 　　 　　该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和教育部基金的资助。特别感谢北京科技大学李立东教授的合作。

单分子检测技术是一种在单分子层次上揭示组装基元/生物分子间相互作用的精妙方法，能够提供隐藏在系综实验中的分子结构与功能之间的丰富信息，因而被广泛应用于单个相互作用事件的动力学研究。针对传统的单分子荧光检测手段可能遇到的问题，如需要荧光标记、具有光漂白以及时间分辨率不足的问题，最近北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组结合电学检测具有无损、无标记和实时检测的优点，分别从硅纳米线生物传感器和石墨烯基分子器件出发，发展了单分子动力学研究的电学新手段。相关成果分别发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9035)和Science子刊Science Advances上(Sci. Adv. 2016, 2, e1601113)。　　在基于硅纳米线器件的单分子检测研究方向，他们已在前期工作中通过结合微纳加工技术和界面化学修饰成功地构建了单分子生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5038)，并希望能将该单分子检测技术延伸到单个生物分子间相互作用的研究中。为此目的，他们结合具有超快采样率和超高信噪比的锁相放大器，搭建出时间分辨率达到亚微秒级别的单分子电学测试平台。利用该平台进行测试，他们捕获到了用单个发卡状DNA分子修饰的硅纳米线生物传感器在PBS溶液中呈现出的双稳态震荡信号。通过一系列的温度梯度电学测试获得了单个DNA分子折叠与展开过程的热力学和动力学详细信息，这些信息与传统的光学手段测得的结果完全吻合，验证了该单分子电学检测平台的可靠性。更重要的是，依赖于该测试平台的高灵敏度和高时间分辨率，他们从实验上直接观察到了具有单个碱基对分辨率的杂交动力学过程，并提出动态拉链式模型来解释单碱基对逐一的杂交过程。该工作已发表在《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9035)，被审稿人称为是“Pioneering”的研究工作。　　在基于碳基分子器件的单分子检测研究方向，郭雪峰课题组长期致力于碳基单分子器件的制备方法学研究，已解决了单分子器件制备难、稳定性差的挑战性问题。在此基础上，课题组在前期工作中已将石墨烯电极成功地应用于构建单分子光电子器件(Science 2016, 352, 1443 Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 8666)和生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 12228 Chem. Sci. 2015, 6, 2469 J. Mater. Chem. B 2015, 3, 5150)。最近，他们与美国西北大学J. Fraser Stoddart(2016年诺贝尔化学奖获得者)课题组合作，以石墨烯基分子器件为测试平台，将“分子机器”中最常见的轮烷分子连接在石墨烯电极之间，研究了轮烷与甲基紫精的主客体分子间的反应动力学。相比传统的研究主客体分子相互作用的研究手段如质谱和核磁技术等，石墨烯基分子器件具有无标记、实时监测的优点且不依赖大型测试仪器，该方法开启了单分子器件在分子反应动力学研究的新篇章，未来在探究反应动力学和揭示有机反应机理上具有潜在的应用。该工作于11月25日发表在Science子刊Science Advances上(Sci. Adv. 2016, 2, e1601113)。　　该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和教育部基金的资助，特别感谢西北大学J. Fraser Stoddart教授，北京师范大学齐传民教授和天津大学苏纪豪教授。

p 　　日前，MARKETSANDMARKETS发布关于分子光谱的市场研究报告。报告内容显示，2016年，全球分子光谱学市场46.8亿美元，预计到2022年该市场将达到68.5亿美元，复合年增长率为6.6%。 /p p 　　报告分析称，整个分子光谱学市场的增长可以归因于食品安全问题的日益加剧，医药和生物技术产业的发展，分子光谱学在环境检测中的应用，以及分子光谱技术的更新等。未来几年，预计北美将占据全球分子光谱学市场的最大份额。然而，高成本的设备也可能会抑制市场在预测期间的增长。 /p p 　　在环境保护方面的资金投入以及科研经费的增长，比如美国和加拿大等国家，将为市场参与者提供新的机会。例如，2016年，美国年度绩效计划和预算为82.67亿美元，比前一年增加了1.27亿美元(81.39亿美元)，增加的经费用于购买检测高危样品的新仪器。此外，2016年3月，加拿大国家科学技术部部长宣布投资2300万美元，支持加拿大26所大学的95个研究项目。 /p p 　　根据技术原理，该市场可以细分为NMR、紫外可见光谱、红外光谱、近红外光谱、色度测量光谱、拉曼光谱等。由于有机化合物结构检测方面的应用越来越多，预计NMR将在2017年的分子光谱市场中占有最大的份额。而从下图我们也可以看出，预测期间拉曼光谱的复合年增长率最高。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 427" title=" molecular-spectroscopy-market2.jpg" style=" width: 500px height: 427px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/3b45d479-89aa-4c64-88e1-0ff24d2104fc.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　根据应用，该市场细分为制药领域的应用、环境检测、食品和饮料检测、生物技术和生物制药应用、学术研究等。2017年，预计制药领域的应用将占分子光谱市场的最大份额，而且预计预测期间的复合年增长率也将最高。 /p p 　　从地域上来看，北美占据全球市场最大份额，其次是欧洲。美国在环境检测方面越来越多的资金投入，以及对食品安全问题日益增长的关注等都是推动市场增长的主要因素。加拿大在研发和基础设施发展方面的资金投入增加也将推动市场在预测期内的增长。 /p p 　　2016年，全球分子光谱学市场由Bruker、Thermo Fisher、PerkinElmer和Agilent主导。2016年，这些公司占据了全球分子光谱学市场的大部分份额。这个市场的其他参与者包括Shimadzu、Danaher 、ABB、Merck、JEOL、FOSS、JASCO和HORIBA等。 /p p br/ /p

据美国国家科学基金会(NSF)报道，美国加州理工学院的研究小组完成了世界上首个可以测量单个分子质量的机械装置。 　　该校的研究人员表示，这项新技术将能用于诊断疾病，帮助生物学家探索病毒与细胞的分子机制，甚至可以用于更好地检测纳米粒子和空气污染。该研究团队包括在加州理工学院的Kavli纳米科学研究所以及法国CEA研究所的研究人员。这项技术的研发细节及CEA-LETI纳米器件设备等相关内容，发表在8月26日的 Nature Nanotechnology 杂志上。 　　这个新装置并不大，仅有几百万分之一米大小，由小型、振动的桥状结构组成。当一个粒子或分子进入这座“桥”，其质量变化引起的振荡频率就揭示了粒子的重量。该新装置利用标准半导体制造技术制成，成本优势与过程的可重复性特点，使得其商业化生产的可能性大大提高。

p 　　记者从中国科学技术大学获悉，该校单分子科学团队的董振超研究小组，通过发展与扫描隧道显微镜(STM)相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段，首次清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列。国际学术期刊《自然· 通讯》9月18日发表了这项成果。 /p p 　　单光子源的研究一直是量子信息领域的核心内容之一，清晰可控的高密度单光子源阵列更是构建量子芯片器件和量子网络的关键。在众多的单量子发光体，包括半导体量子点、原子、分子、色心等，单分子体系由于其发光频率易于调控、谱线较窄、且发光行为具有高度的均一性而受到广泛的关注。此外，电泵单光子源还在纳米光电集成和相关量子器件方面具有潜在的应用前景。 /p p 　　但是，在迄今为止的单分子体系的电泵单光子源研究中，由于受到实验技术和荧光淬灭效应的制约，一直难以实现从空间位置和形貌确定的单个分子产生强而稳定的单分子电致发光信号，因此，基于单个孤立分子的电泵单光子发射行为一直未能得到清晰明确的展示。 /p p 　　中国科学技术大学单分子科学团队通过巧妙调控隧道结纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性，拓展了测量极限，为在单分子水平上观测和调控分子的光电行为提供了有力手段。他们通过研究发现，所有分子均表现出近乎全同的单光子发射特性，实现了高密度单光子源阵列的构造和展示。 /p p 　　这些研究结果不仅为在纳米尺度研究金属附近分子的光物理现象提供了新的手段，也为研发面向光电集成量子技术的电泵单分子单光子源提供了新的思路。《自然· 通讯》杂志的审稿人评价说，“这个结果无疑开创了该领域的最新水平，为纳米光子源的研究和发展提供了新的机会”。 /p

p 　　Research and Markets发布的研究报告显示，2017年全球分子光谱学市场将达49.8亿美元,预计2022年该市场将达到68.5亿美元，2017到2022年之间复合年增长率为6.6%。 /p p 　　报告中分析到，这一市场的增长主要是由于对食品安全问题关注度的增加、制药和生物技术产业的发展、分子光谱技术的进步以及分子光谱在环境监测中的应用发展等。然而，在预测期间，高成本的设备可能会抑制分子光谱学市场的发展。 /p p 　　根据应用，分子光谱学市场可以细分为制药领域应用、环境检测、食品和饮料检测、生物技术和生物制药应用、学术研究等应用。预测期间，预计制药领域的应用复合年增长率最高，这一增长主要是由于分子光谱在药物开发各个阶段的应用越来越重要，此外制药工业方面的研发投入也越来越多。 /p p 　　预计预测期间，亚太地区复合年增长率最高，中国蓬勃发展的生物技术市场以及对环境保护关注的日益增加，日本生物医学和医学研究的不断增长，印度食品安全问题的不断加剧等都将推动预测期间该市场的增长。 /p p & nbsp /p

在一个砷化铟晶体上，12个带正电的铟原子环绕着一个酞菁染料分子，这就是科学家最新研制的分子大小的晶体管。按照摩尔定律的硬限制，这很可能是一个晶体管所能达到的最小尺寸。　　新型晶体管是由德国PDI固体电子学研究所、柏林自由大学、日本NTT基础研究实验室和美国海军研究实验室研究人员组成的国际团队开发的。这一发表在科学期刊《自然物理》上的最新成果朝着量子计算迈出一大步。　　构成晶体管的每个铟原子的直径是167皮米(0.167纳米)，比目前的最小电路——IBM公司刚刚推出的7纳米芯片(晶体管尺寸为7纳米)要小42倍。人类发丝厚度为10万纳米，大约是铟原子尺寸的60万倍 红血球直径6000纳米，是它的36000倍 甚至只有2.5纳米宽的DNA链，大小也达到了铟原子的15倍。　　在这样的原子尺度上，电子流通常很难得到可靠地控制，电子会跳到晶体管外，导致晶体管无效。英国《卫报》网站21日报道称，研究团队使用一个扫描隧道电子显微镜，将铟原子放置在精确位置上，并对通过栅极的电子流进行控制。他们意外发现，位于晶体管中心的酞菁染料分子的方向是由其电荷决定的，这意味着，与传统晶体管只有一种简单的类似开关的状态相比，新型晶体管可能并不只限于此。　　研究证明，通过精确控制原子来创建一个比现有任何其他量子系统都要小的晶体管是可能的，它也为进一步研究如何将这些微晶体管应用于处理能力超过目前水平几个数量级的计算机和系统打开了大门。　　摩尔定律说，集成电路上可容纳的元器件的数目约每隔18个月到24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。芯片上集成的晶体管越多，其功能越强大。目前最新款计算机芯片已经突破7纳米尺度，向更小型化发展越来越难。虽然单分子晶体管距离集成到芯片中还很遥远，但这项新研究仍将有助于下一代计算机——量子计算机的开发。

对科学仪器产业而言，“创新”至关重要。近年来，我国对科学仪器的创新和研发高度重视，先后设立了“科学仪器基础研究专项”、“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”等科研计划等。2021年11月，北京“十四五”规划也指出要支持开展关键仪器设备研发，支持挖掘一批服务于重大科技基础设施的定制化科学仪器和设备，重点突破研发新一代光谱等关键技术。不断高攀的前沿研究是创新，差异化的产品发展也是创新。仪器性能指标、使用体验、应用方法等处处体现“创新”的力量。当前，随着各种光谱技术成熟度的提升，更多产品的研发目标转向了更实用、更专用、更简单，着力于帮助客户解决实际问题，同时提升使用体验。在此基础上，很多厂商推出了专用化仪器，以及用于过程分析的仪器新品，这在2022年，“科学仪器优秀新品”评选活动中体现得尤其明显。据不完全统计，2022年，20余台光谱新品申报“科学仪器优秀新品”评选活动，其中分子光谱产品占比70%，包括红外光谱、拉曼光谱、紫外可见分光光度计等，以下从几个方面对部分仪器进行简单的概述。特别说明，本文盘点的仪器仅限申报2022年度“科学仪器优秀新品”评选活动并审批通过的部分产品。鉴于篇幅限制，不能面面俱到，仅根据文章需要选择部分进行综述，如未提及还请谅解。（1）专用化当前，越来越多的仪器正在走向专用化。基于不同行业或领域开发的专用化仪器不仅可以针对性地解决问题，而且可以提高通用仪器的利用率，同时也是仪器向更宽市场拓展的一个重要途径。珀金埃尔默 LactoScope 300 FT-IR乳成分分析仪佛山市南华仪器股份有限公司 NHG-3200一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析仪自第一代红外光谱的商品化仪器问世以来，红外光谱仪已经经过了七八十年的发展，仪器技术已经相对成熟。相较于前期仪器性能方面的提升，近年来红外光谱仪器新品在兼顾高性能的同时，在专用化方面也展现了越来越实用的价值。比如，2022年5月份，珀金埃尔默推出了两款红外光谱仪新品：LactoScope 300 FT-IR乳成分分析仪和LQA 300 多功能液体分析仪。这两台仪器在仪器设计时充分考虑了分析效率和使用者的体验。两款仪器在45秒内即可给出分析结果，其中前者每小时可以分析60个样品，后者每小时可以检测多达80个样本。在软件操作方面， ResultsPlus操作软件允许数据自动导出到外部系统。此外，基于NetPlus远程网络管理软件，用户可以从任何地方访问结果，可以从一台计算机访问站点上的所有仪器，在同一时间配置它们；2022年5月份，佛山市南华仪器股份有限公司推出了NHG-3200一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析仪。该仪器基于不分光红外吸收法原理，采用该公司与国外同步的先进技术及关键零部件组装而成，并配备了微处理器。北京鉴知技术有限公司 RS1500DI 药品快速鉴别仪北京卓立汉光仪器有限公司 SPM300系列半导体参数测试仪随着拉曼光谱技术的不断完善，其应用领域也在不断的拓展，并在各个领域体现其应用价值，其中专用化的仪器发展一直吸引着大家的眼球。2022年1月份，北京鉴知技术有限公司推出RS1500DI 药品快速鉴别仪，该产品实现了1064nm波长拉曼的小型化和多功能集成化，具备显微成像功能，通过实时观察样品实现更准确的识别，尤其适用于微量样品及成分分布不均匀的复杂样品，可无损检测编织袋、信封、棕色试剂瓶、彩色塑料瓶等多种包装内的原辅料样品，更贴近客户现场快速检测需求；2022年8月份，北京卓立汉光仪器有限公司推出了基于拉曼光谱的SPM300系列半导体参数测试仪，该产品具有非接触、无损检测、特异性高优点，可以对半导体材料进行微区分析，空间分辨率＜ 800nm （典型值），也可以对样品进行扫描从而对整个面进行均匀性分析。（2） 过程分析随着日益重视的质量源于设计(QbD)和制造工艺效率，过程分析技术逐渐深入生产过程中，市场也在不断增长。过程分析技术通过测量关键过程参数来分析和控制制药过程中的关键质量属性，以提高生产过程的效率，进而获得高质量的产品并改善最终产品的整体性能。赛默飞 Ramina 过程分析仪作为一类非常有潜力的过程分析技术，拉曼已经在实际应用中显现出了非常诱人的前景，越来越多的拉曼仪器厂商已经开始注重过程分析技术的开发。其中，2022年4月份，赛默飞推出了Ramina 过程分析仪，这是一款紧凑型的便携式拉曼光谱仪，结合实时定量软件实现在线监控，其一体化的系统专为注重时效的客户而设计，多种探头结合镀金设计灵活应用于不同在线场景。客户无需进行样品制备，即可实现实时、无损和直接地分析，具备可快速部署，简单易用及扩展性强的特点。天津市能谱科技有限公司 iCAN 8 Online 在线红外光谱仪虽然红外光谱仪已经相对比较成熟，但是其发展却从未停滞。通过原位透射测量反应过程中物质的中红外区域光谱的变化，实时跟踪分析反应体系中有关物质的浓度随时间变化的实况，从而帮助实时了解反应起点/终点、转化率、中间体、反应机理和路径的完整信息。同时可以帮助测量结晶过程的关键操作条件溶液浓度和过饱和度，对于研究结晶过程机理，实时测量结晶过程条件，优化结晶过程，开发结晶工艺具有非常重要的帮助。2022年11月份，天津市能谱科技有限公司推出了iCAN 8 Online 在线红外光谱仪。据介绍，该仪器采用在线进样器、在线可控温流通池、高度稳定的角镜特殊干涉仪在线红外光谱仪设计，以及信号处理核心算法，拥有出色的信噪比以及高稳定性。此外，仪器采用室温检测器，无需担心低温冷却检测器的液氮供应，使用方便。（3） 高性能兼易用性随着应用需求的拓展，光谱技术也在不断的发展，兼顾高性能指标的同时，越来越多的仪器厂商从实际应用需求出发，将创新的重点更多放在仪器的重复性、操作的便捷性、附件的多样化等方面。岛津 IRXross傅立叶变换红外光谱仪2022年7月份，岛津推出了IRXross傅立叶变换红外光谱仪，该仪器兼顾性能和易操作性，可以为多种应用需求提供优化的统一解决方案。其中，55000:1的信噪比（S/N）指标仅次于岛津旗舰机型IRTracer-100；0.25cm-1光谱分辨率水平，可进行气体精细光谱结构的高分辨测量，0.25cm-1光谱分辨率水平，可进行气体精细光谱结构的高分辨测量。此外，仪器采用改进型的密闭干涉仪设计，多层防潮镀层分束器，以及易观察和更换的干燥剂盒，确保仪器内部干燥。对特殊高湿地区的用户，还提供完全防潮的样品仓光学窗片由用户自动更换。上海美谱达仪器有限公司 Master系列紫外/可见分光光度计产品珀金埃尔默LAMBDA365+紫外/可见光谱仪日立UH4150AD+紫外可见近红外分光光度计作为一类比较成熟、应用非常广泛的分析仪器，紫外/可见分光光度计几乎已经遍布了各大实验室。尽管如此，紫外/可见分光光度计仪器厂商一直坚持在应用中寻找创新，在创新中提升性能，特备是在操作的简便性、仪器的重复性等方面下功夫，进一步拓展仪器的使用范围。2022年1月，上海美谱达仪器有限公司推出Master系列紫外/可见分光光度计产品。据介绍，该系列产品采用国内首创的脉冲氙灯光源，具有超长灯源寿命（寿命长达10万小时）。从操作上来说，仪器采用冷光源设计，无需预热开机即可使用；即用即测，避免长时间照射对生物样品产生光降解等特点。其中，M7采用固定1.8nm带宽设计，满足绝大部分用户的使用需求；M8采用1nm带宽，满足药典规范21CFR要求，制药行业首选产品；M9采用5档带宽可调，多种带宽满足研发部门的多样性要求，快速分辨样品的最佳检测方法。2022年5月，珀金埃尔默推出了LAMBDA365+紫外/可见光谱仪，该仪器通过简化的工作流更快获得结果，适用于各种应用。仪器采用符合兼具速度和性能的高标准设计，可提供0.5 nm至20 nm的可变光谱带宽能力，其创新的双光束光学器件可提供低噪音和杂散光的高质量数据，以便从大量应用中得到可重复的准确结果。2022年7月，日立推出UH4150AD+紫外可见近红外分光光度计，在延续UH4150 系列产品的基础上，该仪器提升了其在近红外区域光谱特性测量性能，在近红外区配置高灵敏度的 InGaAs 检测器。此外，该仪器采用了灵敏度更高的光电倍增管，可以依据样品的光学特性灵活选择检测器的切换波长。凭借紫外可见近红外区宽的测光范围，该产品适合评价近红外型光学元件，如自动驾驶等的传感设备LiDAR等光学元件及智能手机摄像头的滤光片、人脸识别滤光片等。不仅如此，还有多款仪器新品值得大家关注：上海北裕分析仪器股份有限公司 HGMA390型气相分子吸收光谱仪2022年7月，上海北裕分析仪器股份有限公司发布HGMA390型气相分子吸收光谱仪。仪器采用氘灯作光源，样品几乎无需预处理，色度和浊度对分析过程无影响；而且测定速度极快，单个样品耗时不超过1分钟。仪器主要满足用户对水质氨氮、 总氮、 硫化物、 硝酸盐氮、 亚硝酸盐氮、 凯氏氮测定的需求。北京鉴知技术有限公司 ST50S/ST90S/ST100S 透射成像光纤光谱仪2022年11月，北京鉴知技术有限公司推出了 ST50S/ST90S/ST100S 透射成像光纤光谱仪，仪器采用一体式光路结构设计，体积更加紧凑，同时保证了更高的抗振性和波长稳定性；采用自研的大光圈、零像差镜头，完全匹配光纤的数值孔径，搭配VPH透射式体全息相位光栅，衍射效率为传统光栅1.5~2倍。北京卓立汉光仪器有限公司 显微荧光寿命成像系统RTS2-FLIM2022年8月份，北京卓立汉光仪器有限公司推出SPM900系列少子寿命成像测试仪。该仪器在显微镜上加载少子寿命测试模块，对于微小型器件的研究及质量控制十分重要。系统主体包括显微镜主体、激光光源、光子计数检测器、单色仪及自动XY样品台等部分，可实现微区单点少子寿命测量和少子寿命成像检测。2022年12月份，北京卓立汉光仪器有限公司推出 显微荧光寿命成像系统RTS2-FLIM。该仪器多波长激光器可选，多波长激光器耦合，可同时获得PL mapping图像和FLIM图像，近红外光谱范围拓展。