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微波光子器件

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  • 微波光子器件研究获突破 外媒评“或改变微波通信未来”
    国家973计划项目“面向宽带泛在接入的微波光子器件与集成系统基础研究”重点针对微波光子相互作用下的高带宽转换机理、高精细调控方法、高灵活协同机制等3个科学问题,在微波光子作用机理、关键器件与原型系统方面取得了重要突破,为未来发展提供了相应的理论与技术支撑。  在“高带宽”方面,研究团队揭示了新材料光学响应的增强机理与特性规律,首次实验发现了石墨烯等二维材料具有微波与光波类似的可饱和吸收特性,可用于实现更高带宽的调制器,相关成果被国外媒体报道并被认为是“石墨烯在微波光子学中崛起”、“可能改变微波通信的未来” 发明了倒梯形波导结构,攻克了高带宽、窄线宽、可调谐、高稳频等关键技术,研制成功了国际领先的30GHz模拟直调半导体激光器。在“高精细”方面,研究团队研制了精度2.2MHz、范围 112GHz的微波处理光子集成芯片,性能指标领先 实现了光域微波超宽带精细调控和大动态超宽带稳相微波光传输。在“高灵活”方面,面对宽带泛在接入的共性问题,研究团队首次提出了基于软件定义的微波光波资源统一调度与功能虚拟化的C-RoFlex模型 研制了覆盖L/S/Ku/Ka且子信道带宽 15-120MHz灵活可变的微波光子柔性卫星转发器样机 构建了分布式大动态可协同的智能光载无线(I-ROF)原型系统与研究平台。  该项目所取得的“宽带集成、稳相传输、多频重构”等创新成果在嫦娥三号X波段信标信号采集、北斗导航高轨卫星的轨道监测和微波光子柔性卫星转发器等国家重大工程中得到验证和技术应用。
  • 北京大学王兴军团队提出:全芯片化的微波光子频率测量系统
    移动通信、雷达、卫星遥感、电子对抗以及基础仪器科学等领域的进步,促使着微波系统向着高频、宽带、大动态范围、多功能的方向发展。面对这些新的发展需求,传统的微波技术在微波信号的产生、传输、处理、测量等各个方面均面临巨大挑战。微波光子学融合了微波技术和光电子技术,即利用光电子学的方法处理微波信号,可以突破传统射频电子器件的性能瓶颈,被认为是下一代各类微波系统应用的解决方案之一。传统微波光子系统一般使用分立的光电子器件与电学模块搭建链路,这使得微波光子系统样机或产品具有重量大、功耗高、稳定性差等不足。因此,实现微波光子系统的微型化、片上化和集成化,是推动微波光子技术真正落地与广泛应用的关键,也是近年来学术界和产业界关注的焦点。然而,目前已报道的研究工作仍未能实现微波光子系统的完全芯片化集成,需要借助分立的光电子器件(例如:激光器、调制器等)或电子器件(例如:电学放大器等)来构建完整的系统链路,这在成本、体积、能耗、噪声方面严重制约着微波光子技术的工程化与实用化。鉴于此,近日,北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室王兴军教授研究团队提出了融合硅基光电子芯片、磷化铟芯片和 CMOS 电芯片的多芯片平台混合集成方案,首次实现了微波光子系统光-电链路的完全集成化拉通。基于该技术方案,研究团队设计实现了一款全芯片化的微波光子频率测量系统,整体尺寸约为几十 mm²,功耗低至 0.88 W,可实现对 2-34 GHz 宽频段微波信号瞬时频率信息的快速、精准测量。该成果发表在 Laser & Photonics Reviews,题为“Fully on-chip microwave photonic instantaneous frequency measurement system”。北京大学博士研究生陶源盛与北京大学长三角光电科学研究院杨丰赫博士为论文的共同第一作者,王兴军教授为论文通讯作者。该团队设计的全芯片化微波光子频率测量系统原理如图1所示,他们在硅光芯片上有源集成了高速调制器(用于微波信号加载)、载波抑制微环、可调谐光学鉴频器和光电探测器等器件。基于磷化铟平台实现高性能的分布式反馈(DFB)激光器,并通过端对端对接耦合方式与硅光芯片实现互连。为在保证系统测量精度的条件下降低对后端采样与处理电路的要求,他们将硅光芯片的弱光电流输出通过金线键合的方式直接连接至 CMOS 跨阻放大芯片的输入。经跨阻放大后的电信号,仅需通过低速采样电路采集,通过离线处理即可还原出输入高频微波信号的瞬时频率信息。图1:全芯片化的微波光子频率测量系统。(a)系统三维示意图;(b)磷化铟激光器芯片与硅光芯片的光学显微图;(c)系统整体的集成封装实物图。图源:Laser Photonics Rev.2022, 2200158, Figure 1面向电子对抗、雷达预警等实际应用场景,研究人员们在实验演示了该全芯片化微波光子频率测量系统对多种不同格式、微秒级快速变化的微波信号频率的实时鉴别。如图 2 所示,依次是对 X 波段(8-12 GHz)范围内的跳频信号(Frequency hopping, FH)、线性调频(Linear frequency modulation, LFM)和二次调频(Secondary frequency modulation, SFM)三类信号的频率-时间测量结果,误差均方根仅 55-60 MHz,是迄今为止同类型集成微波光子系统所展示出的最佳性能。图2:复杂微波信号频率的动态测量结果。(a)跳频信号(Frequency hopping, FH)的频率测量;(b) 线性调频(Linear frequency modulation, LFM)的频率测量;(c)二次调频(Secondary frequency modulation, SFM)信号的频率测量图源:Laser Photonics Rev.2022, 2200158, Figure 4未来展望 本工作所提出的多平台光电混合集成工艺方案,除适用于微波测量应用,对于研究微波信号产生、信号处理、信号传输等其他各种类型微波光子系统的集成化、微型化也具有很高的参考价值,为推动微波光子技术的工程化应用提供了一种通用性的解决方案。
  • 中国科大实现量子增强的微波测距
    中国科学技术大学郭光灿院士团队在实用化量子传感研究中取得重要进展。孙方稳教授研究组利用微纳量子传感与电磁场在深亚波长的局域增强,研究微波信号的探测与无线电测距,实现10-4波长精度的定位。该成果于3月9日发表在国际知名期刊《自然通讯》上。   基于微波信号测量的雷达定位技术在自动驾驶、智能生产、健康检测、地质勘探等活动中得到广泛应用。尤其在当前智能化、信息化发展大趋势下,发展高性能雷达测距技术对国防安全和经济发展都方面有重要意义。   量子信息技术的发展为发展雷达技术提供了新的解决方案。量子传感和精密测量利用量子相干、关联等特性提升系统对物理量的测量灵敏度,有望超越传统测量手段的精度。孙方稳研究组面向量子信息技术实用化,长期研究固态自旋体系的量子传感技术。发展了电荷态耗尽纳米成像方法,实现基于金刚石氮-空位色心的超衍射极限分辨力电磁场矢量传感与成像(Phys. Rev. Applied 12, 044039(2019)),并利用超分辨量子传感探索了电磁场在10-6波长空间内局域增强的现象(Nat. Commun. 12, 6389(2021))。   在本研究中,研究组结合微纳米分辨力的固态体系量子传感与电磁场的深亚波长局域,发展高灵敏度微波探测和高精度微波定位技术。研究组设计了金刚石自旋量子传感器与金属纳米结构组成的复合微波天线,将自由空间传播的微波信号收集并汇聚到纳米空间,从而通过探测局域的固态量子探针状态对微波信号进行测量。该方法将自由空间弱信号的探测转换为对纳米尺度下电磁场与固态自旋相互作用的探测,提高了固态量子传感器的微波信号测量灵敏度3-4个量级。为了进一步利用高灵敏度的微波探测实现高精度微波定位,研究组搭建了基于金刚石量子传感器的微波干涉测量装置,通过固态自旋探测物体反射微波信号与参考信号的干涉结果,得到物体反射微波信号的相位以及物体的位置信息。同时,研究组利用固态自旋量子探针与微波光子多次相干相互作用,实现了量子增强的位置测量精度,达到10微米水平(约波长的万分之一)。审稿人认为该工作是金刚石量子传感器在量子测距中的首次应用(…To my knowledge, this is a first demonstration of quantum ranging platform, based on NV center…)。   与传统雷达系统相比,该量子测量方法无需检测端的放大器等有源器件,降低了电子噪声等因素对测量极限的影响。通过后续的研究,将可以进一步提高基于固态自旋量子传感的无线电定位精度、采样率等指标,发展实用化固态量子雷达定位技术,超过现有雷达的性能水平。   文章第一作者为中科院量子信息重点实验室陈向东副研究员,通讯作者为孙方稳教授。该工作得到了科技部、基金委、中国科学院和安徽省的资助。
  • 中国科大利用磁光力混合系统实现可调谐微波-光波转换
    中国科学技术大学郭光灿院士团队在磁光力混合系统研究方面取得新进展。该团队的董春华教授研究组将光力微腔与磁振子微腔直接接触,证明该混合系统支持磁子-声子-光子的相干耦合,进而实现了可调谐的微波-光波转换。该研究成果于2022年12月9日发表在国际学术期刊《Physics Review Letters》。   不同的量子系统适合不同的量子操作,包括原子和固态系统,如稀土掺杂晶体、超导电路、钇铁石榴石(YIG)或金刚石中的自旋。通过将声子作为中间媒介,可以实现对不同量子系统的耦合调控,最终构建能发挥不同量子系统优势的混合量子网络。目前,光辐射压力、静电力、磁致伸缩效应、压电效应已被广发用于机械振子与光学光子、微波光子或磁子的耦合。这些相互作用机制促进了光机械领域和磁机械领域的快速发展。在前期工作中,研究组利用YIG微腔中的磁振子具有良好的可调谐特性,结合磁光效应实现了可调谐的单边带微波-光波转换(Photonics Research 10, 820 (2022))。但是由于目前磁光晶体微腔的模式体积大、品质因子难以进一步突破,从而限制了磁光相互作用强度,导致微波-光波转换效率较低。相比之下,腔光力系统虽已实现高效的微波-光波转换,但由于缺乏可调谐性,在实际应用中会受到限制。 图注:a-b.磁光力混合系统示意图,支持磁子-声子-光子相干耦合;c.微波-光波转换。   该工作中,研究组开发了一种由光力微腔和磁振子微腔组成的混合系统。系统中可以通过磁致伸缩效应对声子进行电学操控,也可以通过光辐射压力对声子进行光学操控,而且不同微腔内的声子可以通过微腔的直接接触实现相干耦合。基于高品质光学模式对机械状态的灵敏测量,课题组实现了调谐范围高达3GHz的微波-光学转换,转换效率远高于以往的磁光单一系统。此外,研究组观测了机械运动的干涉效应,其中光学驱动的机械运动可以被微波驱动的相干机械运动抵消。总体而言,该磁光力系统提供了一种有效进行操控光、声、电、磁的混合实验平台,有望在构建混合量子网络中发挥重要作用。   沈镇、徐冠庭、张劢为该论文的共同第一作者,董春华为该论文的通讯作者。上述研究得到了科技部重点研发计划、中国科学院、国家自然科学基金委、量子信息与量子科技前沿协同创新中心等单位的支持。
  • 西安光机所微纳光子学亚波长器件研究取得重要进展
    微纳光子学亚波长器件研究获进展 或让电子学和光子学在纳米尺度上联姻   微纳光子学主要研究在微纳尺度下光与物质相互作用的规律及其光的产生、传输、调控、探测和传感等方面的应用。微纳光子学亚波长器件能有效提高光子集成度,有望像电子芯片一样把光子器件集成到尺寸很小的单一光芯片上。纳米表面等离子体学是一新兴微纳光子学领域,主要研究金属纳米结构中光与物质的相互作用。它具有尺寸小,速度快和克服传统衍射极限等特点,有望实现电子学和光子学在纳米尺度上的完美联姻,将为新一代的光电技术开创新的平台。   金属-介质-金属F-P腔是最基本的纳米等离子体波导结构,具有良好的局域场增强和共振滤波特性,是制作纳米滤波器、波分复用器、光开关、激光器等微纳光器件的基础。但由于纳米等离子体结构中金属腔的固有损耗和能量反射,F-P腔在波分复用器应用中透射效率往往较低,这给实际应用带来不利。   针对此问题,中科院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室刘雪明研究员及其课题组成员陆华、宫永康等近期开展了相关研究并取得一定成果。到目前为止,已在Optics Express, Optics Letters, J. Opt. Soc. Am. B, Applied Physics B等国际著名光学期刊上发表论文十余篇。最近,科研人员提出了一种提高表面等离子体F-P腔波分复用器透射效率的双腔逆向干涉相消法。该方法能有效避免腔的能量反射,使入射光能完全从通道端口出射,极大增强了透射效率。此设计方法还能有效的抑制噪声光的反馈。同时,科研人员利用耦合模方法验证了这种设计方法的可行性。这种波分复用器相比目前报道的基于F-P单腔共振滤波的波分复用器的透射效率提高了50%以上。相关的成果于2011年6月20日发表在Optics Express上,论文题目为:Enhancement of transmission efficiency of nanoplasmonic wavelength demultiplexer based on channel drop filters and reflection nanocavities。   该研究成果引起了美国光学学会(Optical Society of America, OSA)的注意,并于6月27日被选为“Image of the week”。   论文链接
  • 物理所高次谐波光谱中的全量子轨道映射研究获进展
    原子内部电子动力学行为的演化是物理、化学、生物以及材料等学科研究中最基本的过程。精密测量电子的动力学特性,实现对其物理性质的理解,进而控制原子内电子的动力学行为是人们追求的重要科学目标之一。具有阿秒(10-18秒)时间分辨的高次谐波由于光子能量高(10eV~keV量级)、脉宽短(亚飞秒~几十阿秒)等特点,使得它在物理、化学和生物等领域有着广泛的应用。通过其与物质的相互作用,人们不仅可以研究原子、分子和固体中的超快动力学过程,而且还可以对纳米尺度的物质进行时间分辨的衍射成像。此外高次谐波也是自由电子激光装置、具有时间分辨的极短波长角电子能谱仪等科学装置中理想的种子脉冲及光源。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)光物理重点实验室魏志义研究员领导的研究组近年一直致力于阿秒激光高次谐波产生的研究,他们不仅观察到了高次谐波光谱中的复杂结构【Opt. Express 19, 17408 (2011)】,并且首次在国内测量到了单个阿秒激光脉冲 【Chin. Phys. Lett., 30(9), 093201 (2013), Opt. Express 21, 17498 (2013)】。   高次谐波的产生是一种超快超强激光场驱动下的极端非线性现象,可以看作是电子波包和母核的碰撞过程。在强激光场作用下,物质中基态电子波包被电离出母核到自由态后先得到加速,随着激光场的反向振荡,电子波包被拉回和母核碰撞,从而释放出高次谐波。根据自由态的电子在激光场中运动的时间,电子的运动可分为长轨道和短轨道,由于长短轨道的相位匹配条件不一样,在以往的实验中不能同时获得长短轨道产生的高次谐波。最近,该研究组的博士研究生叶蓬在滕浩副研究员、贺新奎副研究员及魏志义研究员的指导下,利用他们自己组建的阿秒激光装置,实现了电子波包在自由态的各条量子轨道上的直接定位,获得了全量子轨道分辨的高次谐波谱,研究结果发表在近期出版的《物理评论快报》【Phy Rev Lett, 113, 073601 (2014)】上。他们的研究结果表明,使用短于2个光振荡周期的驱动激光脉冲,通过调节驱动激光的空间相位分布和原子偶极相位的空间分布,可以令不同量子轨道产生的高次谐波在光谱中完全分开。图1为他们获得的长短轨道对应的高次谐波随驱动激光场载波包络相位CEP的调节变化而变化的实验结果,其中A、B、C对应驱动激光场的不同半周期激发出的高次谐波辐射分布角,所对应的长短轨道随发散角而分开,这样就形成了一个高次谐波谱到量子轨道的全映射图,通过该图也可以找到不同轨道对应的高次谐波光谱。这样通过改变驱动激光的CEP,就实现了利用激光场对长短轨道的控制。图2为长短轨道高次谐波谱的理论模拟与实验结果对比图。   由于驱动激光的时空分布、电子波包的时空演化和物质内部的结构信息通过碰撞过程被传递到高次谐波中,高次谐波的光谱也直接映射了电子的量子轨道信息,因此该研究结果对于深入了解高次谐波光谱所反映的物理图像,促进其在阿秒物理、原子分子物理和凝聚态物理等学科中的应用都有着重要意义。   该工作得到国家重大研究计划(量子调控)项目、自然科学基金项目和中科院科研装备项目的支持。   论文信息:P. Ye, X.-K. He, H. Teng*, M.-J. Zhan, S.-Y. Zhong, W. Zhang, L.-F. Wang, and Z.-Y. Wei*. Full Quantum Trajectories Resolved High-Order Harmonic Generation. Phys. Rev. Lett. 113, 073601 (2014). 图1. 全量子轨道分辨高次谐波空间分布随不同载波包络相位变化的关系   图2. 理论模拟与实验测量结果比较图,(a)理论模拟,(b)实验测量
  • 30000人次线上参会!2022年世界光子大会隆重召开
    2022年12月18-19日,由中国光学工程学会(CSOE)、国际光学工程学会(SPIE)等单位共同主办的“2022年世界光子大会暨第11届国际应用光学与光子学技术交流大会”以线上会议的形式隆重召开。 12月18日上午08:30,大会开幕式在大会主席、学会副理事长吕跃广院士的主持下拉开序幕,吕院士对大家的到来表达了热烈欢迎和衷心的感谢,并对与会的重要嘉宾进行了介绍。吕跃广院士主持大会开幕式 与会重要嘉宾 大会主席、学会理事长张广军院士致大会开幕辞。广军院士提到,本次大会作为中国光学工程学会年会,得到了国内外行业专家和科研人员们的高度认可和大力支持;希望与会人员以本次大会为契机,围绕光电信息领域诸多话题开展学术交流,展示最新成果,正逢其时、意义重大;希望大家积极碰撞思想,主动建言献策,为促进光电信息技术发展,加快建设世界科技强国和推动人类文明进步贡献智慧和力量。 张广军院士致辞 大会主席、美国亚利桑那大学David Brady教授致开幕辞。 David Brady教授致辞 接下来,由学会副理事长范国滨院士主持各重要奖项的宣读仪式。范国滨院士主持 第一项,由学会名誉理事长杜祥琬院士宣读首届中国光学工程学会会士名单。自然认定20位本学会名誉理事、理事会内年龄超过70周岁的两院院士“中国光学工程学会名誉会士”称号,自然认定33位70周岁以下的两院院士和5位国际院士“中国光学工程学会会士”称号。评选出9位专家为“2022年首届中国光学工程学会会士”。 杜祥琬院士宣读名单 第二项,由学会名誉理事长邬贺铨院士宣读第八届中国光学工程学会科技创新奖获奖名单。共评选出“技术发明类”获奖项目9 项,“科技进步类” 获奖项目15项。其中,“技术发明类”一等奖4项、二等奖4项、三等奖1项;“科技进步类”一等奖4项、二等奖8项、三等奖3项。邬贺铨院士宣读名单 第三项,由学会名誉副理事长、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王立军院士宣读首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜金奖和银奖获奖名单。活动共评选出71个获奖项目,其中,金奖10项,银奖16项。王立军院士宣读名单 第四项,由学会常务理事哈尔滨工业大学谭久彬院士宣读首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜铜奖和优秀奖获奖名单。其中,铜奖28项,优秀奖17项。谭久彬院士院士宣读名单 第五项,由中国科学院上海技术物理研究所褚君浩院士宣读第七届中国光学工程学会创新论文奖获奖名单。最终评选出创新论文5篇,创新论文提名5篇。荣获第七届中国光学工程学会创新论文奖优秀组织奖的单位是中国科学院西安光学精密机械研究所和北京大学。褚君浩院士宣读名单 大会开幕式之后,进入大会主旨报告环节,由清华大学孙洪波教授主持。此次大会邀请了美国亚利桑那大学David Brady教授作了题为《Terapixel Cameras》的报告,加拿大皇家科学院姚建平院士作了题为《硅光子学在集成微波光子学中的作用》的报告,中国科学院高能物理研究所王贻芳院士作了题为《新型大面积光电倍增管研制》的报告,新加坡工程院洪明辉院士作了题为《基于工程微球及其复合透镜的光学纳米成像技术》的报告。各位专家的精彩报告得到了线上与会代表的一致赞扬。孙洪波教授主持大会报告David Brady教授作大会报告姚建平院士作大会报告王贻芳院士作大会报告洪明辉院士作大会报告 12月18下午到19日全天,11大专题报告会在线上同步进行,包含先进激光技术及应用;光纤激光技术与应用;光通信、光电子信息处理及存储技术;光电子与纳米光子学;光谱仪与光谱成像技术;光电探测、成像与显示技术及应用;新体制光学设计、先进光学超精密制造及增材技术;生物医学光子学;人工智能在光学与光电子学中的应用;新型光纤器件、微波光子学与系统应用;光电微系统技术及应用等。报告人皆为国内外本领域的一线科研工作者,数百余位专家带来极高水平的报告,反映了本领域最新的技术进展,展示了在光电子领域取得的丰硕成果,同时大家也在会上提出许多新观点、新看法、新问题。本次大会是光电子产业创新的一次盛会,也是产、学、研、用很好的纽带和桥梁。 世界光子大会作为中国光学工程学会的年会,秉承先进性、创新性和交叉性的特点,汇聚全球院士、专家、业界精英,重点围绕光学与光子学、微电子学、智能感知、人工智能、生命科学等交叉学科,开展国内外的深入交流与广泛合作。大会不但体现了多学科融合发展、跨界应用的新时代特色,更希望构建一个多元、开放、创新的全球性共享平台,更好地引领学科发展,推动技术创新与合作。 两天的线上会议共超过30000人次同步观看,大会得到各合作单位和专家学者们的积极响应和大力支持。再次感谢大会组织委员会的各位院士专家,感谢各位报告专家、投稿作者、参会代表及志愿者、线上观众共同对此次大会的支持,期待明年我们线下相聚!
  • 中国科大研制成功全光控制的非互易多功能光子器件
    p   中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在非互易光子器件研究方面取得新进展。该团队的董春华研究组首次利用回音壁模式微腔中腔光力的非互易特性,实现了全光控制的非互易多功能光子器件,并首次实现集成光学定向放大器。该成果于5月4日在线发表在国际期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上。 /p p   光在一般介质中具有双向传输的互易性,而打破这种互易性,即实现对光传输方向的非互易性,在经典和量子信息处理中具有重要意义。光环形器、隔离器、定向放大器等是典型的非互易器件。其中光环形器允许光以“环形”的方式传输,可用于光源保护、精密测量,这种功能还可实现经典或量子计算或通讯中信号的双向处理,有利于提高信道容量与降低功耗。定向放大器也已经被证明在基于超导回路的量子计算中具有重要意义。最常见的光学非互易器件主要利用磁光晶体的法拉第效应,但在器件集成化方面却面临着挑战,难点包括磁光材料与传统半导体材料不匹配、需要外加强磁场、在光频范围内磁光材料具有很高的传输损耗等。因此全光控制的片上光环形器、隔离器以及定向放大器一直是研究的热点。 /p p   2016年该研究组实验验证了回音壁模式微腔中腔光力的非互易特性[Nature Photonics 10, 657-661 (2016)]。在此基础上,研究组利用单个光力微腔与双波导耦合的体系,实现了多功能的光子器件,包括窄带滤波器,具有非互易功能的四端口光环形器与定向放大器,并且这些功能模式可以通过改变控制光来实现任意切换。对于环形器而言,从端口1入射的信号光从端口2出射,从端口2入射的信号光从端口3出射,依此类推,构成1-2-3-4-1的环形路径,当只关注端口1和2时,它也是一个高效的光隔离器 对于定向放大器,从端口1入射的信号光被放大后从端口2出射,但从端口2入射的信号光从端口3出射,而不会从端口1出射,因此在1-2的方向上具有定向放大的功能。该器件结构简单,原理具有普适性,甚至可实现单光子水平的光环形器,同时可推广到任一具有行波模式的光力学体系,包括微波超导器件和集成声学器件。 /p p   助理研究员沈镇、博士后张延磊、博士研究生陈元为该论文的共同第一作者,董春华、邹长铃、孙方稳为通讯作者。上述研究得到了科技部重点研发计划、中科院、国家自然科学基金委、量子信息与量子科技前沿协同创新中心的支持。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/noimg/8011d69f-0177-4b3b-9e7f-d914803f5866.jpg" title=" 001.png" / /p p style=" text-align: center " strong 基于腔光力学的环形器与定向放大器示意图 /strong /p p br/ /p
  • 中国科大利用可重构微型光频梳实现kHz精度波长计
    中国科学技术大学郭光灿院士团队在微腔光学频率梳的研究方面取得重要进展。该团队董春华教授及合作者邹长铃等人提出一种普适的微腔色散调控机制,实现了光频梳中心频率和重复频率的实时独立调控,并应用于光学波长的精密测量,将波长的测量精度提升到kHz量级。相关研究成果1月12日发表在Nature Communications上。近年来,基于光学微腔的孤子微梳在精密光谱学、光钟、微波光子学、天文学等领域引起了极大的研究兴趣。然而,由于环境和激光噪声以及微腔中额外非线性效应的影响,孤子微梳的稳定性受到了很大的限制,这成为微光梳在实际应用中的一个主要障碍。在之前的工作中,科学家们通过控制材料的折射率或者微腔的几何尺寸以实现实时反馈,从而稳定并调控光频梳,这种方法会引起微腔内所有共振模式同时近乎均匀的变化,缺乏独立调控梳齿频率和重复频率的能力,这大大限制了微光梳在精密光谱、微波光子、光学测距等实际场景中的应用。针对这一难题,研究团队提出了一种新的物理机制实现了对于光频梳中心频率和重复频率的独立实时调控。通过引入两种不同的微腔色散调控手段,该团队能够对微腔不同阶次的色散进行独立控制,从而实现光频梳不同梳齿频率的全部控制。这种色散调控机制对于目前广泛研究的氮化硅、铌酸锂等不同的集成光子平台都是普适的。在实验中,该团队利用泵浦激光和辅助激光分别独立控制微腔不同阶次的空间模式实现了泵浦模式频率的自适应稳定和频梳重复频率的独立调控。基于该光频梳,研究团队演示了对于任意梳齿频率的快速、可编程的调控,并将其应用于波长的精密测量中,展示了具有kHz量级测量精度和多波长同时测量能力的波长计。相比于之前的研究成果,研究团队实现的测量精度达到了三个量级的提高。本研究成果所展示的可重构的孤子微梳为实现低成本、芯片集成的光学频率标准奠定了基础,将在精密测量、光钟、光谱学及通信等领域得到应用。 (a-c)可重构微腔光频梳原理示意图。 (d)波长计的性能演示。中科院量子信息重点实验室博士后牛睿、特任副研究员李明为论文共同第一作者,董春华教授、邹长铃教授为论文通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会、中科院、量子信息与量子科技前沿协同创新中心等的支持。
  • 构建短波光谱全链条技术能力 创谱仪器完成数千万元首轮市场化融资
    日前,创谱仪器正式完成数千万元首轮市场化融资,由讯飞创投、金浦新潮、兴牛资本、安徽创新成长四家机构共同投资。创谱仪器成立于2017年8月,是一家专注于X射线到真空紫外波段光谱仪器及系统开发的国家级高新技术企业、安徽省专精特新中小企业。公司联合创始人及核心技术团队毕业于中科大国家同步辐射实验室,基于多年大科学装置相关技术和经验积累,聚焦X射线到真空紫外波段的核心器件、仪器和系统开发。公司现有科学装置和分析仪器两大业务板块。在科学装置板块,创谱仪器针对光物理实验开发的光束线、单色器等科学仪器与装备,在我国核心大科学装置上已实现业务全面覆盖,为合肥光源、物理所、高能所、上海光源、大化所、EAST托卡马克和SG等装置提供多项国际前列、国内首套的交付,填补了国内空白。在分析仪器板块,自主研制的X射线光谱仪器和紫外光谱仪器对标国外同类产品,实现了批量化交付,为凝聚态物理、材料科学、化学催化、极紫外光刻和特种镀膜探测器标定领域提供前沿工具。作为国内走在短波光谱仪器市场化前列的公司,本轮融资将进一步夯实自身研发体系,强化产品技术壁垒,构建短波光谱全链条技术能力,同时进一步扩大运营和开拓市场,加速短波光谱技术领域科学仪器朝着国产化、高端化、自主可控方向迈进。
  • 国内首条多材料光子芯片生产线明年建成
    计算速度比电子芯片快约1000倍,功耗却更低——光子芯片,成为当下各国争相布局的前沿产业。随着芯片技术升级迭代,光子芯片有望成为新一代信息领域的底层技术支撑,正催生一大批新应用、新产业,拥有巨大的市场前景。记者从中关村前沿科技企业中科鑫通获悉,国内首条“多材料、跨尺寸”的光子芯片生产线预计将于2023年在京建成,填补我国在光子芯片晶圆代工领域的空白。芯片产业向“光”而行通俗地说,在传统的电子芯片中,数据传输的载体是电子,而在光芯片中,数据传输的载体变成了光子。相较于电子芯片,光子芯片具有高速并行、低功耗的优势,其运算速度及传输速率是电子芯片的1000倍,而功耗仅为电子芯片的九万分之一。1965年,英特尔联合创始人戈登摩尔提出摩尔定律,预测每隔18到24个月,芯片的晶体管密度就会增加一倍。摩尔定律此后不仅成为计算机处理器的制造准则,某种程度上也被看作科技行业发展的预言。然而,以硅为基础的电子芯片发展了几十年后,承载能力已经逼近物理理论的极限。光子芯片的出现,被看作突破摩尔定律的重要途径之一。一位芯片行业资深从业者介绍,当电子通过晶体管等传统集成电路元件时,会遇到阻力并产生热量。随着设计者不断将更多元件添加到芯片之中,产生的热量自然会升高。电子这一特性甚至成为了微型芯片性能提升的障碍,同时也是计算机能耗高的主要原因。相较之下,光子芯片不存在电阻问题,因此其产生的热量更少、能耗更低、计算速度也更快。全球权威IT咨询公司Gartner预测,到2025年全球光芯片市场规模有望达561亿美元(折合人民币约4041.16亿元)。中国工程院院士、清华大学教授罗毅此前在接受媒体采访时说,我国光电子芯片研究正和国际先进水平“并跑”。值得注意的是,在制造工艺上,光子芯片对结构的要求不像电子芯片那样严苛。“光子芯片不会像电子芯片那样必须使用极紫外光刻机(EUV)等极高端的光刻机,使用我国已经相对成熟的原材料和设备就能生产。”有二十余年芯片从业经验的中科鑫通微电子技术(北京)有限公司总裁隋军说。多材料生产线有望填补空白正因为光子芯片的诸多优势,芯片由“电”到“光”的转换,被视为国产芯片实现突破的重要技术路线之一。北京市第十三次党代会报告中提到,“围绕光电子、生命科学、低碳技术等领域前瞻布局未来产业”。在中科鑫通展厅,记者见到了不同大小的光子芯片晶圆。“加工后的晶圆经过切割等一系列工序后,就变成一颗颗芯片。”隋军说,与用来制作电子芯片的硅晶圆不同,光子芯片晶圆的衬底虽然也是硅,但是在衬底上还覆盖着一层氮化硅或薄膜铌酸锂等特殊光电材料。在创办中科鑫通前,隋军已深刻体会到国内企业在集成电路方面仍处于补短板的阶段。“在电子芯片领域,即便用同样的设备和材料,不同芯片代工厂生产出的芯片性能指标却大不相同,为什么?壁垒就在于工艺。”他说,目前的光子芯片产业发展中依然没有摆脱在设计和应用领域规模较大,而在设备、制造、封测等基础领域实力弱小的局面。至今,我国尚没有一家专业的光子芯片代工企业,国内光子芯片行业尚未形成成熟的设计、代工、封测产业链。隋军透露,中科鑫通目前正筹备建设国内首条“多材料、跨尺寸”光子芯片生产线,将于2023年建设完成,能满足通信、数据中心、激光雷达、微波光子、医疗检测等领域的市场需求。该生产线建成后,将填补我国在光子芯片晶圆代工领域的空白,有望加速国产光子芯片替代的规模化进程。光子芯片应用未来可期芯片除了应用于通信、供电、温度湿度感应,还能进行病毒检测。一个月前,在中关村前沿大赛集成电路领域决赛的舞台上,隋军在现场展示的生物光子芯片项目打开了不少人对芯片的想象空间。在光子芯片光波导上涂敷对病毒敏感的试剂,就能分析出病毒生物分子的类型以及含量。生物检测只是光子芯片的诸多应用场景之一。近年来,光子芯片的应用场景早已不局限于通信领域,广义上的光子芯片在工业、消费电子、汽车、国防等领域均有非常广泛的应用。例如在人工智能领域,光子芯片可应用于自动驾驶、语音识别、图像识别、医疗诊断、虚拟现实等。此外,现在的云计算和数据中心,已经大量采用了基于光子芯片的光收发模块,随着数据中心对于算力的需求与日俱增,光子芯片也有望发挥更大的作用。“未来两三年,我们将充分利用已有科研成果,在诸如病毒快速检测、激光雷达、量子计算机、大容量数据通信等领域提供切实可靠的国产核心芯片与方案支撑,加速国内量子信息、人工智能以及6G等前沿领域的实用化与规模化发展。”隋军说。
  • 30mK极低温近场扫描微波显微镜研发核心:attocube极低温纳米位移台
    关键词:低温位移台;近场扫描微波显微镜; 稀释制冷机 背景介绍扫描隧道显微镜(STM)[1]和原子力显微镜(AFM)[2]等基于扫描探针显微术(SPM)的出现使得科学家能够在纳米分辨率下去研究更多材料的物理特性及图形。以这些技术为基础的纳米技术、材料和表面科学的迅速发展,大地推动了通用和无损纳米尺度分析工具的需求。尤其对于快速增长的量子器件技术领域,需要开发与这些器件本身在同一区域(即量子相干区域)中能够兼容的SPM技术。然而,迄今为止,能够与样品进行量子相干相互作用的纳米尺度表征的工具仍非常有限。特别是在微波频率下,光子能量比光波长小几个数量,加之缺乏单光子探测器和对mK端温度的严格要求,更是一个巨大的挑战。近年来,固态量子技术飞速发展迫切需要能够在此端条件下运行的SPM探测技术。技术核心近场扫描微波显微技术(NSMM)[3]结合了微波表征和STM或AFM的优势,通过使用宽带或共振探头来实现探测。在近场模式下,空间分辨率主要取决于SPM针尺寸,可以突破衍射限的限制,获得纳米别的高分辨率图像。NSMM的各种实现方式已被广泛应用于非接触式的探测半导体器件[4],材料中的缺陷[5]、生物样品的表面[6]及亚表面分析,以及高温超导性[7]的研究。但是在低温量子信息领域中的应用还鲜有报道。英国物理实验室NPL的塞巴斯蒂安德格拉夫(Sebastian de Graaf)小组与英国伦敦大学谢尔盖库巴特金(Sergey Kubatkin)教授小组合作开发了一种在30 mK下工作的新型低温近场扫描微波显微镜,同时,该显微镜还结合了高达6 GHz的微波表征和AFM技术,旨在满足量子技术领域的新兴需求。整个系统置于一台稀释制冷机中(如图1(b)所示),NSMM显微镜的示意图如图1(a)所示:在石英音叉上附着了一个平均光子占有率为~1的超导分形谐振器。一个可移动的共面波导被用来感应耦合到谐振器上进行微波的发射和信号的读出。整个系统的核心是德国attocube公司提供的兼容低温的铍铜材质的纳米精度位移台,该小组使用一组ANPx100和ANPz100纳米位移器将样品与针在x,y和z方向上对齐,同时使用一个小的ANPz51纳米位移器进行RF波导的纳米定位和耦合。图1.(a)NSMM显微镜的示意图。(b) 稀释制冷机中弹簧和弹簧悬挂的NSMM示意图。测量结果如图2所示,Sebastian教授演示了在单光子区域中以纳米分辨率进行扫描的结果。扫描的区域与在硅衬底上形成铝图案的样品相同。扫描显示三个金属正方形(2×2μm2)与两个较大的结构相邻,形成一个叉指电容器。叉指电容器的每个金手指有1 μm的宽度和间距,尽管在图2中,由于的形状,这些距离看起来不同。图2. 在30 mK下扫描具有相邻金属垫的交叉指电容器.(a)得到的AFM形貌图。(b) 单光子微波扫描(~1)显示了微波谐振腔的频移,微波扫描速度为0.67 μm/s.(c)高功率微波扫描结果(~270)。(d) 在调谐叉频率(30 kHz)下解调的PDH误差信号,与dfr/dz(~270)成正比。(e) 扫描获得的信噪比(SNR)作为平均光子数的函数。attocube低温位移台德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造公司。拥有20多年的高精度低温纳米位移台的研发和生产经验。公司已经为各地科学家提供了5000多套位移系统,用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑,体积小,种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器。德国attocube公司的位移器以稳定而优异的性能、原子的定位精度、纳米位移步长和厘米位移范围深受科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和端环境中,包括超高环境(5E-11 mbar)、低温环境(10mK)和强磁场中(31 Tesla)。图3. attocube低温强磁场纳米精度位移器,扫描器,3DR主要参数及技术特点参考文献:[1]. Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C. & Weibel, E. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).[2]. Binnig, G., Quate, C. F. & Gerber, C. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986).[3]. Bonnell, D. A. et al. Imaging physical phenomena with local probes: From electrons to photons. Rev. Mod. Phys. 84, 1343 (2012).[4]. Kundhikanjana, W., Lai, K., Kelly, M. A. & Shen, Z. X. Cryogenic microwave imaging of metalinsulator transition in doped silicon. Rev. Sci. Instrum. 82, 033705 (2011).[5]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[6]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[7]. Lann, A. F. et al. Magnetic-field-modulated microwave reectivity of high-Tc superconductors studied by near-field mm-wave. microscopy. Appl. Phys. Lett. 75, 1766 (1999). 更多文章信息请点击:https://doi.org/10.1038/s41598-019-48780-3
  • 极低温mK级纳米精度位移台助力量子通讯网络现实化
    光纤通信因其具有高带宽、低损耗、重量轻、体积小、成本低、抗电磁干扰等优点,已成为现代信息社会的支柱。同时,传统的微波无线技术也展现出了有效的泛在感知与接入能力。而将上述两种技术进行有机融合,则诞生了微波光子学。微波光子学为电子传感和通信系统提供了上述优势,但与非线性光学领域不同的是,到目前为止,电光器件需要经典调制场,其变化由电子或热噪声而不是量子涨落控制。从理论到实际的量子通讯不仅需要用于量子纠缠的组件,而且还需要一个低损耗和鲁棒性很好的网络来做进一步的数据分发和传输。超导处理器与光通信网络的接口问题是量子领域的一个开放性问题,也是目前面临的大挑战。近期,奥地利科学技术研究所(位于奥地利克洛斯特纽堡)的约翰内斯芬克小组提出了一个可能的解决办法。他们通过使用纳米机械传感器将双向和芯片可伸缩转换器的超导电路集成到大规模光纤网络中开辟了一条道路(如图一所示)。文章中介绍了一种可在毫开尔文环境下工作的腔电光收发器,其模式占用率低至0.025± 0.005噪声光子。其系统是基于铌酸锂回音壁模式谐振器,通过克尔效应与超导微波腔共振耦合。对于1.48 mw的大连续波泵浦功率,演示了X波段微波到C波段电信光的双向单边带转换,总(内部)效率为0.03%(0.7%),附加输出转换噪声为5.5光子(如图二所示)。10.7兆赫的高带宽与观测到的1.1兆赫噪声光子的非常慢的加热速率相结合使量子有限脉冲微波光学转换触手可及。该装置具有通用性和与超导量子比特兼容的特点,为实现微波场与光场之间的快速、确定的纠缠分布、超导量子比特的光介导远程纠缠以及新的多路低温电路控制和读出策略开辟了道路。图一:实验装置示意图图二:转换噪声与模式布居结果在10mK温度下,实现转换的关键是:光纤与微波芯片的对准和稳定连接需要一套用于x、y和z精密移动的位移台。实验中使用了attocube公司的 ANPx101/RES/LT-linear x-nanopositioner,ANPz101/RES/LT-linear z-nanopositioner,ANPx101/ULT/RES+/HV-Linear x-Nanopositioner和ANPz102/ULT/RES+/HV-linear z-nanopositioner系列mk环境兼容的位移台。attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商,已为全科学家生产了4000多套位移系统,用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑,体积小,种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和纳米精度扫描器。图三 attocube低温强磁场位移器,扫描器,及3DR旋转台低温mK纳米精度位移台技术特点如下: 参考文献:[1] Nature Communications 11, 4460 (2020) [2] PRX Quantum 1, 020315 (2020)
  • 岛津超声波光探伤装置MIV-X介绍
    为推动我国无损检测技术发展和行业交流,促进新理论、新方法、新技术的推广与应用,仪器信息网将于2023年9月26-27日召开第二届无损检测技术进展与应用网络会议。本届会议开设射线检测技术、超声检测技术、无损检测新技术与新方法(上)、无损检测新技术与新方法(下)四大专场,邀请二十余位无损检测领域专家老师围绕无损检测理论研究、技术开发、仪器研制、相关应用等方面展开研讨。9月27日上午,岛津企业管理(中国)有限公司市场部产品专员陈颖将于无损检测新技术与新方法专场(上)分享报告,介绍超声波光探伤装置MIV-X。欢迎大家参会交流!参会指南1、进入第二届无损检测技术进展与应用网络会议官网(https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ndt2023/)进行报名。扫描下方二维码,进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年9月25日。3、会议召开前统一报名审核,审核通过后将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人:高老师(电话:010-51654077-8285 邮箱:gaolj@instrument.com.cn)6、赞助联系人:周老师(电话:010-51654077-8120 邮箱:zhouhh@instrument.com.cn)
  • 微波合成-拉曼光谱联用技术 | 应用于药物开发
    微波合成拉曼光谱“安东帕将微波合成技术带向新征程,迈向化学信息精准监测阶段。来看看这种联用技术在制药领域的巨大应用潜力吧! 微波化学是什么? 频段为2450MHz的电磁波与溶剂分子产生穿透、反射以及吸收,产生了特殊微波效应、热效应以及非热微波效应,可以对化学合成发挥巨大作用。穿透反射吸收常规合成的瓶颈在于如何优化反应条件,从而以合适的产率和纯度得到所需的产物。由于很多反应序列需要至少一步的长时间加热步骤,因此反应条件的优化通常耗时且困难。但利用微波辅助加热技术,可以将数天或数小时的反应缩短至几分钟甚至几秒钟,并可以快速测定反应参数,进而快速优化药物生产反应条件,提升化学制药的整体质量。与此同时,微波化学还能够提升化学反应的纯度。此外还可以通过产生新的化学反应,推动新产物的研发。 拉曼光谱是什么? 当入射激光照射物质时,存在着极少数的光子与物质分子发生非弹性碰撞,反射出的光线频率就会发生变化,这种光散射现象就是拉曼散射。反射光线与入射光线的频率差被称为拉曼位移(cm-1)。拉曼位移与分子结构有一一对应的关系,因此物质的拉曼光谱能够表示物质分子的指纹特征。在化学药物合成中,溶剂和反应物、生成物一般都有很强的拉曼散射效应。因此,可以利用拉曼光谱检测各组分含量,还可以检测生成物的晶型,判断反应终点等。安东帕 Cora 5001 拉曼光谱仪微波合成-拉曼光谱联用技术 微波合成的典型应用领域就是为委托性合成进行工艺开发,并确保其能够符合GMP的要求。为了能够获得GMP程序的批准,必须确保能对每一过程无一遗漏地反向追查以保证重现性。在以往安东帕微波合成技术中,我们采用精准的传感器来测量重要反应参数如温度和压力,并以图示来确保反应的高重复性。而如今,安东帕将微波合成技术带向新征程,迈向化学信息精准监测阶段。借助拉曼光谱这一有利的分子指纹信息,用于实时监测化学变化,其光谱响应时间快,测量精准,并且能够监测反应体系真实状态下的化学数据。因此,微波合成-拉曼光谱联用技术对于药物化学合成具有重要意义。 应用案例:Biginelli环缩合反应 该反应可用于构建功能化嘧啶支架,它是多组分反应中很具代表性的实例。在反应过程中,乙酰乙酸乙酯、芳香醛、脲被连接,生成二氢嘧啶酮(DHPM),体系溶剂为乙腈。Biginelli的反应过程该反应可以获得很多功能化嘧啶,这种成分在维生素、核苷酸、蝶呤和一些天然抗生素中广泛存在,因此获得一种高效的合成路线对于制药企业来说是非常需要的。实验方法微波合成-拉曼联用系统的耦合方式将Cora 5001 Fiber拉曼光谱仪和Monowave 400 R微波合成系统耦合。安东帕使用了特殊的非金属拉曼探头,可以防止传统探头对于微波合成的干扰。入射激光会聚焦在玻璃反应管内用于收集反应腔中的样品的拉曼信号。1.微波合成参数如下:微波化学合成的反应条件2.拉曼实验参数拉曼光谱使用785 nm激发波长,功率为450 mW。拉曼测量与微波加热同时开始,光谱采集时间为500ms,每隔100s采集一次,直到1000s时微波加热程序结束。所有的光谱扣除基线,并以溶剂乙腈在2253.7 cm-1处的峰强进行归一化处理。溶剂乙腈的浓度在反应过程中基本不变,该信号是一个非常理想的内标参数。3.实验结果不同反应时间下的拉曼光谱:箭头指示的是不断上升的产物DHPM的特征峰反应终点时的拉曼光谱特征峰1650cm-1强度的增加表明了产物DHPM的生成。而在1150cm-1~ 1230cm-1光谱区域的信号强度下降与苯甲醛的消耗有关。4.化学反应监测数据的生成数据1:反应过程中的几个拉曼特征峰的强度变化数据2:反应工艺参数的详细视图使用微波合成-拉曼联用技术将会最终得到2组重要的监测数据。“数据1”为特征拉曼峰信号强度与时间的变化曲线,再结合“数据2”可以得到化学合成的进展。反应刚开始时,由于还没有达到所需的最低反应温度,所以代表产物DHPM的特征峰1650cm-1的强度只是缓慢增加;在300s时,体系中的动能达到阈值,反应开始明显加快;400s后,产物的特征峰变化曲线开始出现平台;随后进入到长达600s的保持时间;直到1000s时,DHPM的转化全部完成。微波合成对温度和压力的精准调控,允许实验人员进行复杂的合成反应控制。通过在微波腔中引进一个特殊的光谱仪端口,就可以实现在线拉曼光谱监测。微波合成-拉曼联用技术可用于研究化学反应动力学,即参与反应的物质的量随时间的变化量,以及反应参数(如温度、压力、浓度、介质)对反应速率的影响,帮助企业提高优化合成路线的工作效率。
  • 太赫兹波识别邮件炸弹
    2011年12月12电 不断发生的邮件和包裹炸弹事件令人神经紧绷,因此对邮递物加强检查迫在眉睫。德国弗劳恩霍夫物理测量技术研究所12日推出一款太赫兹信件扫描仪,人们可以借助这台机器在不侵犯通信隐私的前提下,及时发现信中所含危险物品。   与通常使用的X射线检查仪不同,太赫兹信件扫描仪借助太赫兹波“窥探”信件“内容”。太赫兹波为一种波长介于微波与红外线之间的电磁波,可轻易穿透衣物、塑料和皮肤。与X射线相比,太赫兹波光子能量较低,一般不会对生物组织造成损害。   研究人员介绍说,如果在邮件递送环节推广使用这种太赫兹信件扫描仪,就可提早发现邮件或包裹炸弹,避免惨剧发生。这种太赫兹信件扫描仪几乎可以“服役”于任何地方,邮局、监狱、私人住宅……与耗资较高、辐射较大、无法识别具体爆炸物的X射线扫描仪相比,太赫兹扫描仪具有独特优势。
  • 光学波长测量精度实现千赫兹量级
    从获悉,中国科学技术大学该校郭光灿院士团队董春华教授及合作者邹长铃等提出一种普适的微腔色散调控机制,实现了光频梳中心频率和重复频率的实时独立调控,并应用于光学波长的精密测量,将波长的测量精度提升到千赫兹(kHz)。相关研究成果日前发表在《自然通讯》上。基于光学微腔的孤子微梳在精密光谱学、光钟等领域引起了极大研究兴趣。但由于环境和激光噪声以及微腔中额外非线性效应的影响,孤子微梳的稳定性受到了很大限制,这成为微光梳在实际应用中的一个主要障碍。之前的工作中,科学家们通过控制材料的折射率或者微腔的几何尺寸以实现实时反馈,从而稳定并调控光频梳,这种方法会引起微腔内所有共振模式同时近乎均匀的变化,缺乏独立调控梳齿频率和重复频率的能力,这大大限制了微光梳在精密光谱、微波光子、光学测距等实际场景中的应用。针对这一难题,研究团队提出了一种新的物理机制实现了对于光频梳中心频率和重复频率的独立实时调控。通过引入两种不同的微腔色散调控手段,该团队能够对微腔不同阶次的色散进行独立控制,从而实现光频梳不同梳齿频率的全部控制。这种色散调控机制对于目前广泛研究的氮化硅、铌酸锂等不同的集成光子平台都是普适的。研究团队利用泵浦激光和辅助激光分别独立控制微腔不同阶次的空间模式实现了泵浦模式频率的自适应稳定和频梳重复频率的独立调控。基于该光频梳,研究团队演示了对于任意梳齿频率的快速、可编程的调控,并将其应用于波长的精密测量中,展示了具有千赫兹量级测量精度和多波长同时测量能力的波长计。相比于之前的研究成果,研究团队实现的测量精度达到了三个量级的提高。该研究成果所展示的可重构的孤子微梳为实现低成本、芯片集成的光学频率标准奠定了基础,将在精密测量、光钟、光谱学及通信等领域得到应用。
  • 上海新仪微波参加第九届全国微波化学年会并做报告
    11月9日至11日,由中国电子学会微波分会和中国仪器仪表学会分析仪器分会联合主办的第九届全国微波化学暨第四届样品制备学术会议在昆明理工大学召开。中国电子学会微波分会微波化学专业委员会主任委员金钦汉教授等专家出席会议。 本次会议以 &ldquo 绿色制备与创新技术应用&rdquo 为主题,旨在相互交流微波化学研究学术心得与成果,积极推广高效、节能、环保的微波应用技术,为促进我国微波化学、样品制备的发展贡献力量。有来自国际、国内的相关领域专家,军工研究机构和20多家著名企业相关负责人共计200余名代表参加了本次会议。作为全国微波化学专业委员会和样品制备专业委员会委员单位--上海新仪微波化学科技有限公司以优良的产品性能,前瞻性的设计及应用被多位专家在报告中推荐。在会议期间新仪公司向与会专家阐述了新仪微波样品前处理解决方案的成功案例,同时介绍了新仪产品的特点及前沿创新。 会议同时通过了产学研相结合的学会发展方针,新仪将继续结合微波化学的发展方向及前沿性应用,开发出更丰富及优质的产品线。
  • 基于“鲁棒-逆向” 设计的中红外超紧凑硫系光子集成器件的实现
    近日,浙江大学李尔平、林宏焘团队提出了一种新的“鲁棒-逆向”设计方法,并首次实现中红外超紧凑硫系光子器件。新的设计方法避免了传统的中红外光子学器件设计钟一直依赖于基于直觉的缺陷,同时也解决了传统逆向设计方法所面临的对于工作条件和加工误差敏感的低鲁棒性劣势。相关工作以“Compact Mid-Infrared Chalcogenide Glass Photonic Devices Based on Robust-Inverse Design”为题发表于期刊Laser & Photonics Reviews。浙江大学信电学院博士生林晓斌为论文第一作者,李尔平教授和林宏焘研究员为本文的共同通讯作者。中红外集成光学器件在红外成像、化学、生物传感,光通信等方面具有极高的应用价值。而硫族化合物玻璃由于其极宽红外透明度、极高的非线性系数,长期以来一直被视为中红外集成光子学的理想材料。传统的中红外硫系光子器件的设计依赖于规则的几何结构,停留在经验为主导的手工设计上。逆向设计能够使用更复杂的优化算法并自动搜索结构,虽然给器件的设计带来革命性地便利,但是也受限于优化时间过长、局部最优和低鲁棒性的缺点。而随着工作波长的增加和折射率的降低,相比于近红外的光学系统,硫系光子器件的发展受限于过大的器件尺寸和不完善的工艺体系。近年来,逆向设计方法在纳米光子学中得到了广泛的应用。其中,基于梯度的逆向设计方法虽然能够显著降低计算成本,但是由于优化问题往往是高度非凸,器件设计面临着局部最优的困境,设计的结果往往对于加工和工作条件敏感。在本文中,研究团队创新性地将逆向设计和鲁棒设计相融合,将加工误差、工作条件变化以概率密度函数的形式具现。通过在优化过程中引入扰动,在保证与传统逆向设计方法几乎相同优化时间的前提下,将器件设计的鲁棒性提升了十倍。图1. (a)“鲁棒-逆向”设计算法流程图;(b)”鲁棒-逆向”设计算法(红色区域)和逆向设计算法(蓝色区域)的鲁棒性分析对比图;(c)不同加工误差下鲁棒-逆向设计算法和逆向设计算法的器件性能对比。基于上述方法,研究团队展示了四种不同功能的超紧凑的中红外硫系光子器件:偏振分束器、波导偏振器、模式转换器件和波分解复用器。对于偏振分束器,团队实现了262 nm的宽带特性(消光比大于20 dB,插损小于1dB);对于波导偏振器件,团队展示了一个带宽为147 nm,消光比25.86 dB的器件设计;还实现了一种带宽为400nm的超宽度的中红外模式转换器件(插损小于1 dB)和一种连接近红外和中红外光波段的波分解复用器件(消光比大于20 dB;近红外:374nm;中红外:360 nm)。实验结果很好地证实了器件性能,同时也是上述该类型中红外硫系逆向设计器件地首次实现。图2. 中红外硫系光子器件结构示意图:(a)偏振分束器;(b) 波导偏振器;(c) 模式转换器件;(d) 波分解复用器该工作首次提出了一种“鲁棒-逆向”设计方法,并实验展示多种不同功能的中红外硫系光子学器件,不仅实现了极高的器件性能,同时保证了对于加工和材料误差的高鲁棒性,为中红外硫系光子器件的发展提供了一条通用的路径。此外,该方法适用于更多场景,有望在可重构器件、非线性光学、光计算等领域带来新的发展。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然基金等项目的资助。西湖大学李兰研究员、北京大学胡小永教授、宁波大学戴世勋研究员等老师给予了该工作极大的支持。
  • 陕西先进光子器件工程创新平台全面启用
    今天(30日)上午,陕西光电子先导院先进光子器件创新平台在西安全面启用。先进光子器件工程创新平台由中科院西安光机所、陕西省科技厅和西安高新区联合打造,一期专业设备100余台(套),具备光子芯片制程中的光刻、刻蚀、镀膜等多项核心工艺,将为光子产业项目提供产品研发、中试、检测等全流程技术服务。光子产业包括光传输、能量激光等多个领域,是高端制造业的核心,也是未来信息化、智能化的技术支撑。据介绍,先进光子器件工程创新平台全面启用后,将把最先进的设备开放给领先的创新团队使用,通过20%技术服务模式+80%工程代工模式相结合,为光子产业各类创新主体打通从产品研发到市场化批量供货的完整链条。
  • 我国首台超高精度光矢量分析仪问世 打破美国垄断
    可在几百米的光纤中测出小至0.1毫米的误差,较国外垄断产品,测量分辨率提高了1600倍,相位精度提高了10倍̷̷记者19日从南京航空航天大学获悉,该校研发的我国首台超高精度光矢量分析仪问世。  超高精度光矢量分析仪就像“火眼金睛”,从家用光纤路由器到航天飞船等大量应用的光学器件领域都需要用到它。它可以对光器件的两个最关键指标——幅度响应和相位响应进行精确测量,从而在研发和应用中掌握其性能。第一代仪器仅能测量幅度响应,第二代仪器可以同时测量幅度响应和相位响应,但目前全球仅有美国纳斯达克上市公司LUNA的OVA5000一款产品,并且其高精度版不对我国销售。  2010年,南京航空航天大学潘时龙教授开始筹建微波光子学实验室。他带领团队在研究中发现,国外光矢量分析仪采用“以光测光”的办法,费时费力而且精度不高,自主研发的光矢量分析仪采用“以电测光”的方法,把光信号转换为微波信号。课题组先后掌握了光频梳通道化技术、平衡光电探测技术和新型电光调制技术,基本攻克了相关的技术难点。该光矢量分析仪的第二代样机先后被中科院半导体所、江苏光扬光电等十余家单位试用 还帮助某海军单位实现了光纤干涉器的自动化测量,测量精度提高10倍,节省成本一半以上。
  • 中科大张斗国教授团队研制出基于光学薄膜的平面型显微成像元件
    近日,中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室/合肥微尺度物质科学国家研究中心教授张斗国研究组提出并实现了一种基于光学薄膜的平面型显微成像元件,用作被测样本的载波片,可在常规的明场光学显微镜上实现暗场显微成像和全内反射成像,从而获取高对比度的光学显微图像。研究成果以Planar photonic chips with tailored angular transmission for high-contrast-imaging devices为题,发表在Nature Communications上。光学显微镜利用光学原理,把人眼不能分辨的微小物体放大成像,进而拓宽人类观察物质结构的空间尺度范围。通用的光学显微镜是明视场显微镜(Brightfield Microscopy),它利用光线照明,样本中各点依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但对于一些未经染色处理的生物标本或其他透明样本,由于对光线的吸收少,其明视场显微镜像的对比度差,难以观测。为解决以上问题,科学家们发展出暗视场显微镜(Darkfield Microscopy):其照明光线不直接进入成像物镜,只允许被样品反射和衍射的光线进入物镜。无样品时,视场暗黑,不可能观察到任何物体;有样品时,样品的衍射光与散射光等在暗的背景中明亮可见,因此其成像对比度远高于明场光学显微镜,如图1a所示。另外一个解决方案是,利用光线全反射后在介质另一面产生衰失波(又称表面波)来照明样品,无样本时,衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性使得其不会辐射到远场,视场暗黑;有样品时候,衰失波会被散射或衍射到远场,从而在暗背景下形成物体的明亮像,该显微镜被称为全内反射显微镜(Total internal reflection microscopy, TIRM),同样可以提高成像对比度。衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性,只有极靠近全反射面的样本区域会被照明,大大降低了背景光噪声干扰观测标本,故此项技术广泛应用于物质表面或界面的动态观察,如图1b所示。然而,上述两种显微镜均需要复杂的光学元件,如暗场显微镜需要特殊的聚光镜来实现照明光以大角度入射到样品;全内反射显微镜需要高折射率棱镜或高数值孔径显微物镜来产生光学表面波;这些元件体积大,不易集成,成像效果严格依赖于光路的精确调节,增加了其操作复杂度。研究提出的基于光学薄膜的平面型显微成像元件可有效弥补上述不足。图1c为该元件结构示意图,主要包含三部分:中间部分是掺杂有高折射率散射纳米颗粒的聚合物薄膜,利用纳米颗粒的无序散射来拓展入射光束的传播角度范围;上部和下部是由高低折射率介质周期性排布形成的光学薄膜,利用其来调控出射光束的角度范围。通过光子带隙设计,下部光学薄膜只允许垂直入射的光束透过,其他角度光束的均被抑制;上部光学薄膜在750 nm波长入射下,只有大角度的光束才能透射;在640 nm波长下任何角度的光均不能透射,只能产生全内反射。图1. 传统暗场照明(a)与全内反射照明(b)光学显微镜,基于光学薄膜结构的显微成像照明元件(c)因此,在正入射下,经过该光学薄膜器件的光束出射角度或大于一定角度(对应750 nm波长),或在薄膜表面产生光学表面波(对应640 nm 波长)。利用一块光学薄膜器件,在常规的明场显微镜上(图2a),可同时实现暗场显微成像与全内反射成像。成像效果如图2b,2c所示,相对于明场光学显微镜像,其成像对比度有大幅提升。该方法不仅适用于空气中的样品,也适用于液体环境中生物活细胞的成像,如图2d所示。进一步实验结果表明,该方法可以实现介质薄膜上的表面波,并可用于金属薄膜表面等离激元,如图3所示,研究利用其作为照明光源,实现了新的表面等离激元共振显微镜架构,相较于目前广泛使用的基于油浸物镜的表面等离激元共振显微镜,基于光学薄膜器件的表面等离激元显微镜结构简单,成本低、操作便利,易于集成。图2. 基于光学薄膜结构的全内反射照明与暗场照明显微成像图3. 利用光学薄膜结构激发表面等离激元实现新型表面波光学显微镜上述实验结果表明,无需改变现有显微镜的主体光路架构,通过设计、制作合适的显微镜载玻片可以有效提升其成像对比度,拓展其成像功能。研究工作得到国家自然科学基金委员会、安徽省科技厅、合肥市科技局等的支持。相关样品制作工艺得到中国科大微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。论文链接
  • 我国自主研制的高功率微波测试系统达国际水平
    日前,中科院合肥物质科学研究院等离子体所依靠自主创新,经过近两年的努力,成功研制了具有国际先进水平的稳态高功率微波测试系统,其频率为4.6GHz,平均功率为250KW,并圆满完成了测试实验。 4.6GHz 250KW 测试系统   实验结果表明,等离子体所自主研制的该套稳态高功率微波测试系统,其测试功率达到了稳态的250KW(平均功率密度为14.78KW/cm2),这在C频段(4-8GHz)内达到了世界先进水平。美国麻省理工学院的同类系统最高参数为250KW,但其脉冲长度仅为5秒 国内同类系统的平均功率仅几十千瓦。   其测试功能比国外的同类系统更加先进,它不仅可以测试速调管,还可以测试各种驻波情况下(包括满功率全反射条件下)的高功率微波器件,而国外同类系统只能测试处于匹配条件下的微波器件。参与测试实验的美、德专家组成员对该测试系统给予了高度评价,称其非常优秀(Excellent)。此外,国外的该类成套系统价格非常昂贵,如美国新大陆公司4.6GHz单套测试系统的报价近四千万元,而等离子体所自主研制的测试系统造价远低于其报价。   稳态高功率微波测试系统是开展托卡马克低杂波电流驱动实验研究的必要平台,但在国际上只被美、欧、俄、日等发达国家的速调管制造商和少数研究机构所拥有,且其相关技术均保密。等离子体所依靠自主创新成功研制出该系统,使得我国稳态高功率微波测试系统的研制及测试达到国际先进水平。同时,该系统成为国际高功率微波器件测试的平台,为等离子体所进一步广泛深入地参与国际合作奠定了坚实的基础。实验成功后,德国AFT(Advanced Ferrite Technology 德国先进铁氧体科技公司)公司专家Arnold当场表达了进一步与等离子体所开展合作的意愿。 250KW满功率稳态运行   更重要的是,该系统的成功研制为EAST国家大科学工程(二期)辅助加热项目子系统——4.6GHz/4MW低杂波系统的建设积累了经验。并且,该套系统的工作频率为4.6GHz,这与国际热核聚变实验堆(ITER)计划的低杂波系统频率5GHz非常接近,因此,该系统的成功研制将为ITER低杂波系统的研制提供重要的技术和人才储备。   成功研制该套系统的低杂波课题组是一支由十几位中青年科技人员组成的团队,包括三名研究员、三名副研究员及九名中初级科研人员和两名高级工,团队中有12位35岁以下的青年人才。该系统的研制让课题组成员得到了进一步的磨练和提高。美国CPI(Communications & Power Industries美国通讯电力工业公司)公司总工程师Steve对该团队能力称赞不已,并与课题组探讨团队的人才培养机制。   该团队同时承担着高功率测试系统研制及实验、4.6GHz/4MW低杂波系统研制、2.45GHz低杂波系统升级、EAST及HT-7实验等多项繁重科研任务,为保证每一项科研任务都优质完成,课题组成员克服人手不足等多方面困难,坚持奉献精神,为科研事业付出了艰辛的努力。 实验人员现场讨论
  • 2023中国微波周盛大开幕
    2023中国微波周是由中国电子学会主办,微波分会承办的全国性学术会议,是为全国微波毫米波技术领域的科学家、技术工程师与管理人员提供的一个广泛交流科研成果和最新进展的平台。全国微波毫米波会议(NCMMW)、国际微波毫米波技术会议(ICMMT)与国际无线技术会议(IWS)联合组成“中国微波周”,行业引领力、产业推动力和国际影响力逐年提升,成为微波毫米波行业集“产、学、研、用”于一体的综合性交流平台。 2023中国微波周由中国电子学会微波分会、中电科思仪科技股份有限公司共同承办,于5月15日至17日在青岛东方影都会议中心重磅亮相,同期打造一系列配套活动,以大会报告、主题沙龙、专题论坛、论文评选和成果展示等多元化的活动,2000多位领域专家、学者、领域同仁齐聚一堂,参加了开幕式大会活动。本次会议隆重召开得到了电子学会、微波分会、山东省人民政府,青岛市人民政府、黄岛区政府、西海岸新区管委、青岛经济技术开发区管委的大力支持,2023中国微波周主席深圳大学校长毛军发院士致辞,揭开中国微波周的序幕;电子学会曹学勤副秘书长致辞,对这次大会的规模和会议组织给以肯定,鼓励搭建交流平台,增强微波毫米领域技术、成果交流与共享;青岛市政府陈万胜副秘书长致辞,中国微波周形成了以会聚才、以展促用、以用促研的融合交流平台,鼓励在青岛结出丰硕成果;中电科思仪科技股份有限公司张红卫董事长代表承办单位向参会的各位领导、嘉宾表示热烈欢迎并致辞!大会报告精彩纷呈,郝跃院士带来了“宽禁带半导体微波毫米波器件新进展”报告,分享了该领域超高频和毫米波器件的最新进展;IEEE-MTT协会主席Nuno Borges Carvalho教授带来了“ENERGY sustainability for Net ZERO Radio Communications”报告,介绍了净零无线电通信系统的能源可持续性研究进展,重点探讨了实现任意时间地点能源可持续的无线电通信新模式;中国电科首席科学家胡明春分享了“开放式相控阵”针对电子信息系统可扩展、可定义、可重构的新要求,探讨开放式相控阵概念内涵、主要架构和典型应用,探索新一代射频系统形态;中国电科首席科学家年夫顺“微波毫米波与太赫兹测试仪器发展动态 ”重点分析了宽带测量与高速测量、时域测量与频域测量、稳态测量与瞬态测量等热点测量技术发展动态,分享了复杂电磁环境模拟与测试评估、线性与非线性网络参数测量与表征、宽频带微波同轴测量、太赫兹波导测量等测量仪器研制进展,对测试领域内未来重点发展方向提出重点预测和发展建议。展会中电科思仪科技股份有限公司精彩亮相。携最新部组件、天衡星系列微波、太赫兹仪器及手持与模块化等仪器隆重展示,面向应用全面展示通信雷达等信号模拟与分析、天线、材料、组件自动测试以及信号大功率产生等解决方案,用户关注如潮。中电科思仪科技股份有限公司作为我国电子测试测量技术创新的源泉,承载着五十余年砥砺奋进的光辉传承,致力于电子测试测量前沿技术探索和研究,与同仁相知青岛,共赢发展。
  • 半导体所等在高功率、低噪声量子点DFB单模激光器研究中获进展
    分布反馈(DFB)激光器具有结构紧凑、动态单模等特性,是高速光通信、大规模光子集成、激光雷达和微波光子学等应用的核心光源。特别是,以ChatGPT为代表的人工智能领域呈现爆发态势,亟需高算力、高集成、低功耗的光计算芯片作为物理支撑,对核心光源的温度稳定性、高温工作特性、光反馈稳定性、单模质量、体积成本等提出了更高要求。近期,中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室研究员杨涛-杨晓光团队与研究员陆丹,联合浙江大学兼之江实验室教授吉晨,在高功率、低噪声的量子点DFB单模激光器研究方面取得重要进展。该团队采用高密度、低缺陷的叠层InAs/GaAs量子点结构作为有源区,结合低损耗侧向耦合光栅作为高效选模结构,研制出宽温区内高功率、高稳定、低噪声、抗反馈的高性能O波段量子点DFB激光器。在25-85 °C范围内,激光器输出功率均大于100 mW,最大边模抑制比超过62 dB;最低的白噪声水平仅为515 Hz2 Hz-1,对应的本征线宽低至1.62 kHz;最小平均RIN仅为-166 dB/Hz(0.1-20 GHz)。此外,激光器的抗光反馈阈值高达-8 dB,满足无外部光隔离器下稳定工作的技术标准。该器件综合性能优异,兼具低成本、小体积的优势,在大容量光通信、高速片上光互连、高精度探测等领域具有规模应用前景。相关研究成果以High-Power, Narrow-Linewidth, and Low-Noise Quantum Dot Distributed Feedback Lasers为题,发表在Laser & Photonics Reviews上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1. 量子点材料的形貌和荧光特性,以及器件与光栅结构图2. 器件的输出特性、光谱特性、光频率噪声特性和外部光反馈下的光谱稳定性
  • 110万!农检中心采购原子吸收、微波消解
    一、项目基本情况项目编号:JF2022(NH)WZ0107项目名称:农检中心设备购置(原子吸收光谱仪、微波消解仪)采购方式:公开招标预算金额:1,100,000.00元采购需求:品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求最高限价(元)1-1农林牧渔专用仪器原子吸收光谱仪1(套)详见(二)700,000.001-2农林牧渔专用仪器微波消解仪1(套)详见(二)400,000.00本合同包不接受联合体投标二、采购仪器技术参数要求A(原子吸收光谱仪):1、仪器名称:石墨炉原子吸收光谱仪2、数量:1套3、用途:测定食品、材料、环境等样品中痕量元素的含量。4、工作条件:4.1 环境温度:5--35ºC4.2 相对湿度:8--80%4.3 电源:220V±10%,交流50Hz5、仪器性能及技术要求基本描述:原子吸收光谱仪采用石墨炉原子化,背景采用可变磁场强度塞曼扣背景方式,含自动进样器、仪器工作站、循环冷却水仪等配套附件(提供产品彩页证明材料)。5.1 光学系统:5.1.1 波长范围:190-900nm;波长示值误差:≤±0.2nm,波长重复性:≤±0.15nm;(提供彩页证明材料)▲5.1.2 单色仪:C-T型全息平面衍射光栅或消像差的C-T型单色器(提供彩页证明材料)▲5.1.3 光栅刻线密度1800条/mm(提供彩页证明材料)5.1.4 狭缝:有四挡或以上的狭缝宽度,并可自动选择。(提供彩页证明材料)▲5.1.5 焦距≥330mm。(需提供彩页证明材料)▲5.1.6 检测器:光电倍增管检测器(提供彩页证明材料)5.1.7 光学室:光学系统全部采用石英涂层的反射性光学元件,无透射、折射光学元件,提高光通量。▲5.1.8 元素灯灯位:8灯位(提供彩页证明材料)5.1.9 元素灯座:固定灯座,自动准直,无须移动,自动选灯。▲5.1.10 背景扣正:石墨炉采用横向塞曼背景校正,可校正2.5A以上的背景。(需提供彩页证明材料)5.2 石墨炉部分5.2.1 温度范围:室温-3000ºC;温差小于±10°C;最大升温速率:≥2000度/秒。(需提供彩页证明材料)5.2.2 气体控制:二进制气体控制,保护气内外独立自动控制,有节气功能,延长石墨管寿命。▲5.2.3 石墨炉加热方式:带多段程序及温度区域稳定控制技术的纵向加热方式。(提供彩页证明材料)5.2.4 石墨炉加热电源:交流式加热(提供彩页证明材料)5.2.5 温度传感器:采用高频快速光纤或CCD色度温控测温,结合动态反馈温度控制系统。5.2.6 配备石墨炉进样可视系统,对石墨炉进样、原子化状态进行实时观测监控。(提供软件界面截图)5.2.7 保护功能:能够对气体的压力和流量等自动监控。石墨炉温度、冷却水、废液排放等进行监控。在意外情况下能自动切断气路、加热电源,停止工作并指示出故障产生的可能原因。5.2.8 具有自动样品方法开发功能,对每一元素的测量参数自动优化并推荐最佳值,提高效率。5.2.9 石墨炉典型检出限(验收指标):Pb 0.2ug/L;Cd 0.02ug/L;5.3 石墨炉自动进样器:50位以上样品瓶位,进样量:1-50ul,进样精度:±0.1ul,进样重复性:RSD≤1%,具有自动加入基体改进剂,样品稀释功能,含防尘设计。(提供产品彩页证明材料)5.4 软件:支持中文WINDOWS,在分析样品的同时,能同时进行数据处理。附有全汉化版本及中文在线帮助,及全套中文操作手册,有远程诊断功能。(提供软件截图)5.5 详细配置,包括以下部分:5.5.1 石墨炉主机(含仪器控制操作系统软件)1台5.5.2 原子吸收控制操作系统软件(中文版)1套5.5.3 冷却循环水机1台5.5.4 可视系统1套5.5.5 与原子吸收主机同品牌热解涂层石墨管100根5.5.6 工作站电脑1套5.5.7 图文输出设备1台5.5.8 石墨炉自动进样器毛细管1套5.5.9 与原子吸收主机同品牌原装空心阴极灯:元素灯Pb、Cd、Ni、Cr各1支5.5.10 自动进样器备件:2ml样品杯1000个,基体改进杯/试剂杯5个B(微波消解仪):1、用途:用于各种样品的消解和萃取2、工作条件2.1 环境温度0-40℃2.2 适用电源220V(AC),50HZ2.3 微波发射频率2450MHz3、技术指标:3.1 硬件部分▲3.1.1 采用双磁控管微波控制技术,微波输出功率≥1800W;3.1.2 微波发射方式脉冲和非脉冲可选,并有微波功率曲线以于证实。磁控管终身保修。(提供彩页证明材料)3.1.3 满功率工作时,微波泄漏量≤0.05mW/cm2.(提供国际认可的标准检测方法及数据证明材料),以保证操作人员健康。3.1.3 多维微波能量输出或双向波导输出技术,以保证腔体内能量分布均匀和微波能量最优化。▲3.1.4 大微波消解腔体,容积≥66L。3.1.5 腔体内具有多层防腐耐高温聚四氟乙烯或特氟龙涂层,具有≥5年的防腐质量保证3.1.6 不锈钢门体可自吸式关闭,有效防爆、防微波泄露作用,具有自动平移泻压功能,遇到意外事故可自动迅速向外平移,解除隐患后能自动恢复原状。(提供腔内爆炸平移泄压功能的演示视频)3.1.7 系统运行时自动落锁,门体打开后自动切断微波,确保操作人员安全。3.2 温度/压力控制系统▲3.2.1 传感器要求配置≥2套非接触式的红外温度传感器,测温点必须为内管底,不受液位影响且为内管管壁的实际温度,以保证测温准确性.且温度传感器需提供大于3年的免费质保。(底部测温技术提供彩页证明材料)3.3 控制终端3.3.1 触摸式一体/分体两用防腐智能控制终端,高分辨率彩色显示,支持中文界面,大屏幕直观易操作,可远距离在线控制微波消解系统的所有操作,避免微波辐射。(提供彩色图片证明)。3.3.2 控制终端至少有5个USB、1个LAN接口、1个扩展接口,用于连接无线鼠标、键盘打印机、电脑等设备(提供彩页证明材料)▲3.3.3 全自动消解罐识别系统,根据用户消解样品的数量和消解罐类型,全自动调节微波输出功率大小,确保每次试验的重现性。(提供彩页证明材料)3.3.4 全自动过温保护系统,当消解罐内温度高于设定温度时,全自动识别并自动切断微波输出,确保操作安全。当消解温度回归正常时,自动识别并启动,全自动消解罐识别系统。保证样品消解不会中断重做。3.3.5 微波消解过程中能自动记录工作数据,有平均功率计算功能,为新方法的建立提供足够依据▲3.4 仪器反应状态灯功能,仪器可通过≧3种颜色变换,显示仪器运行状态(提供图片证明材料)。3.5 高压高通量样品罐转子3.5.1 高温/高压样品消解罐,每个消解罐均有“弹性泄压阀”主动泻压保护技术,泄压后不影响样品继续消解,泄压过程无任何消耗件3.5.2 样品消解罐最高耐压:≥1500psi3.5.3 样品消解罐最高耐温:≥330℃。▲3.5.4 样品消解罐体积:≥55ml,且批处理量:≥40位3.5.5 样品消解罐和盖子的材料:TFM或PTFE-TFM▲3.5.6 保护外罐材质:复合纤维或复合石英纤维PEEKK材料,不吸收任何溶剂和气体,永远不会发生形变。(提供产品彩页证明材料)3.5.7 外罐如非认为损坏,提供5年免费质保,如有损坏,免费更换新外罐。4. 仪器配置4.1 含安全装置的微波消解主机1套4.2 高精度红外温度控制系统2套4.3 自动落锁系统1套4.4 ≧3种颜色变换状态灯光系统1套4.5 ≥40位超高压样品罐转子1套4.6 一体/分离式两用控制终端1套4.7 高压消解反应罐(含外罐、内罐、弹片、盖子)≥40套(数量≥超高压样品罐转子孔数)4.8 消解罐专用支架(可装所有配套消解罐)4.9 国内配套赶酸器(赶酸器孔数≥转子位数)1台三、售后服务及培训若投标人所投货物为进口产品,则需提供制造商或国内总代理商出具盖章的售后服务承诺函,需涵盖以下内容:1. 原子吸收光谱仪1.1、仪器设备安装、操作手册、工作站软件说明书、维修保养手册等技术文件中、英文各一份。1.2、制造商的售后服务体系通过了ISO认证。1.3、制造商在广东省内有独立的应用实验室和技术服务中心,能提供快捷优质的技术服务及备用零件、易耗品的供应,同时帮助用户进行方法开发;提供800免费热线咨询电话,以保证用户能以最快、最低成本的得到技术支持,需提供实验室照片及联系方式。1.4、保修:3年免费保修服务,提供终身维修维护。1.5、初级培训:提供现场安装培训服务,至少教会3名以上用户人员熟练掌握仪器操作及维护保养。1.6、技术进阶培训班:提供3个或以上技术培训班(中级班或提高班等以上课程)培训名额,到广东省内的制造商的应用实验室或技术服务中心进行3-5天的技术培训,含培训期间的食宿费用,培训名额有效期为到货后的三年。1.7、响应时间:在接到用户的技术/维修电话要求后,工程师在4小时内进行响应,提供技术咨询及解答;如需更换配件,工程师在2个工作日内到现场进行维修服务。2. 微波消解仪2.1 整机提供3年保修;2.2 仪器至安装之日起3年内,制造商工程师须提供1次/年的现场操作培训,每次至少保证4小时,培训人员为采购方技术人员,人数不限,采购方无须支付任何费用。2.3 温度监控系统(包括温度传感器、监测探头等)提供至少5年免费质保,期间如有损坏制造商或总代理商负责免费更换;2.4 消解罐转盘提供至少5年免费质保,期间如有损坏制造商或总代理商负责免费更换;2.5 消解罐外罐、消解罐盖子均提供至少8年免费质保,期间如有损坏制造商或总代理商负责免费更换;
  • 195万!广东省疾病预防控制中心计划采购超级微波消解仪和微波马弗炉
    项目概况广东省疾病预防控制中心超级微波消解仪和微波马弗炉采购项目招标项目的潜在投标人应在广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/获取招标文件,并于 2022年05月10日 14时30分 (北京时间)前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号:GDYD220266项目名称:广东省疾病预防控制中心超级微波消解仪和微波马弗炉采购项目采购方式:公开招标预算金额:1,950,000.00元采购需求:合同包1(超级微波消解仪):合同包预算金额:1,700,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他专用仪器仪表超级微波消解仪1(台)详见采购文件1,700,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限:合同签订日起两个月(60天)内交货,提供设备正常运转所需的标准配件/消耗品/部件。合同包2(微波马弗炉):合同包预算金额:250,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)2-1其他专用仪器仪表微波马弗炉1(台)详见采购文件250,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限:合同签订日起两个月(60天)内交货,提供设备正常运转所需的标准配件/消耗品/部件。二、申请人的资格要求:1.投标供应商应具备《政府采购法》第二十二条规定的条件,提供下列材料:1)具有独立承担民事责任的能力:在中华人民共和国境内注册的法人或其他组织或自然人, 投标(响应)时提交有效的营业执照(或事业法人登记证或身份证等相关证明) 副本复印件。分支机构投标的,须提供总公司和分公司营业执照副本复印件,总公司出具给分支机构的授权书。2)有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录:提供投标截止日前6个月内任意1个月依法缴纳税收和社会保障资金的相关材料。 如依法免税或不需要缴纳社会保障资金的, 提供相应证明材料。3)具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度:供应商必须具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度(提供2020年度财务状况报告或基本开户行出具的资信证明) 。4)履行合同所必需的设备和专业技术能力:按投标(响应)文件格式填报设备及专业技术能力情况。5)参加采购活动前3年内,在经营活动中没有重大违法记录:在经营活动中没有重大违法记录:参照投标(报价)函相关承诺格式内容。 重大违法记录,是指供应商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。(较大数额罚款按照发出行政处罚决定书部门所在省级政府,或实行垂直领导的国务院有关行政主管部门制定的较大数额罚款标准,或罚款决定之前需要举行听证会的金额标准来认定)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:合同包1(超级微波消解仪)特定资格要求如下:(1)供应商未被列入“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn)“记录失信被执行人或重大税收违法案件当事人名单”记录名单; 不处于中国政府采购网(www.ccgp.gov.cn)“政府采购严重违法失信行为信息记录”中的禁止参加政府采购活动期间。 (以采购代理机构于投标(响应) 截止时间当天在“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn) 及中国政府采购网(http://www.ccgp.gov.cn/) 查询结果为准, 如相关失信记录已失效, 供应商需提供相关证明资料) 。(2)单位负责人为同一人或者存在直接控股、 管理关系的不同供应商,不得同时参加本采购项目(或采购包) 投标(响应)。 为本项目提供整体设计、 规范编制或者项目管理、 监理、 检测等服务的供应商, 不得再参与本项目投标(响应)。 投标(报价) 函相关承诺要求内容。合同包2(微波马弗炉)特定资格要求如下:(1)供应商未被列入“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn)“记录失信被执行人或重大税收违法案件当事人名单”记录名单; 不处于中国政府采购网(www.ccgp.gov.cn)“政府采购严重违法失信行为信息记录”中的禁止参加政府采购活动期间。 (以采购代理机构于投标(响应) 截止时间当天在“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn) 及中国政府采购网(http://www.ccgp.gov.cn/) 查询结果为准, 如相关失信记录已失效, 供应商需提供相关证明资料) 。(2)单位负责人为同一人或者存在直接控股、 管理关系的不同供应商,不得同时参加本采购项目(或采购包) 投标(响应)。 为本项目提供整体设计、 规范编制或者项目管理、 监理、 检测等服务的供应商, 不得再参与本项目投标(响应)。 投标(报价) 函相关承诺要求内容。三、获取招标文件时间: 2022年04月14日 至 2022年04月21日 ,每天上午 00:00:00 至 12:00:00 ,下午 12:00:00 至 23:59:59 (北京时间,法定节假日除外)地点:广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/方式:在线获取售价: 免费获取四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2022年05月10日 14时30分00秒 (北京时间)地点:广州市越秀区越秀北路222号越良大厦13楼开标室五、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1.本项目采用电子系统进行招投标,请在投标前详细阅读供应商操作手册,手册获取网址:https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/transaction/download.html。投标供应商在使用过程中遇到涉及系统使用的问题,可通过400-1832-999进行咨询或通过广东政府采购智慧云平台运维服务说明中提供的其他服务方式获取帮助。2.供应商参加本项目投标,需要提前办理CA和电子签章,办理方式和注意事项详见供应商操作手册与CA办理指南,指南获取地址:https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/problem/。3.如需缴纳保证金,供应商可通过"广东政府采购智慧云平台金融服务中心"(http://gdgpo.czt.gd.gov.cn/zcdservice/zcd/guangdong/),申请办理投标(响应)担保函、保险(保证)保函。4.本项目适用的扶持性政策及其他政策4.1 《政府采购促进中小企业发展管理办法》(财库(2020)46号)4.2《关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》(财库〔2014〕68号)4.3 《关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》(财库〔2017〕141号)4.4 《关于环境标志产品政府采购实施的意见》(财库〔2006〕90号4.5 《节能产品政府采购实施意见》的通知(财库〔2004〕185号)4.6 《转发财政部 发展改革委 生态环境部 市场监管总局关于调整优化节能产品 环境标志产品政府采购执行机制的通知》(粤財采[2019] 1号)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:广东省疾病预防控制中心地 址:广州市番禺区大石街群贤路160号联系方式:胡先生020-310516822.采购代理机构信息名 称:广东远东招标代理有限公司地 址:广州市越秀区越秀北路222号越良大厦6楼联系方式:020-83642820转8253.项目联系方式项目联系人:戴小姐电 话:020-83642820转825广东远东招标代理有限公司2022年04月14日
  • 第三届全国信息光学与光子器件学术会议将举办
    光学前沿——第三届全国信息光学与光子器件学术会议(CIOC2010)由中国科学院上海光学精密机械研究所主办,广西师范大学与中国激光杂志社联合承办。第一届(CIOC2008)、第二届(CIOC2009)学术会议分别于2008年8月、2009年8月在南京与青岛举办,并取得了圆满成功。每届会议都有来自全国160多个高校和研究院所的近500名代表参加了会议,出版专题文集两期。应广大代表要求,第三届学术会议(CIOC2010)将于2010年8月6-9日在广西桂林举办。   CIOC2010继续以光信号处理技术、光电子技术、光子器件、新型光功能材料等领域等作为主题,还将增加能源光子学、机器视觉专题。会议面向全国高等院校、研究院所以及高新技术企业征集高水平论文。   本次会议将在会前审稿,全文通过审稿的代表可在会议报到时领取论文录用通知单,每篇文章至少需要一名作者到会参与学术交流。全文通过审稿的文章将刊登在《光学学报》 “信息光学”专刊(Ei收录)、《强激光与粒子束》(Ei收录)、《光子学报》、《应用光学》上,优秀文章可安排到《光学学报》正刊发表。其余文章可推荐到网络期刊《激光与光电子学进展》(中文核心期刊,中国科技核心期刊)出版(出版周期60天)。   广西师范大学是广西壮族自治区重点大学,坐落在世界著名山水旅游名城、历史文化名城桂林市。学校历史悠久,文化底蕴深厚,创办于1932年,有王城、育才、雁山3个校区。广西师范大学竭诚欢迎各位光学专家参会、考察和指导,以推动光学学科的建设与发展。   会议时间:2010年8月6日-9日   会议地点:广西 桂林 广西师范大学   指导单位:中国光学学会   主办单位:中国科学院上海光学精密机械研究所   承办单位:广西师范大学 中国激光杂志社   媒体支持:《光学学报》、《中国激光》、《强激光与粒子束》、《激光与光电子学进展》、《光子学报》、《应用光学》、中国光学期刊网(www.opticsjournal.net)   会议主题/征稿范围:   1、光信号处理技术 2、能源光子学   3、光通信、光网络技术 4、光器件与集成光路   5、光电子技术及其应用 6、先进光功能材料技术及应用   7、机器视觉及应用 8、其他相关技术   征文要求:   论文摘要需中英文对照,中文摘要控制在250~300字,重点包括4个要素,即研究目的、方法、结果和结论。英文摘要要求句型简单、语句顺畅、意义完整。摘要须用第三人称撰写,控制在1000字左右,一个A4页面以内(小四号字排版)。   论文全文不超过8000字,论文应该是具有国内外领先水平或独创意义的学术论文,有一定独立见解的理论论述,有可靠数据的实验报道,有科学依据的技术应用或阶段性科研成果的实验快报。不接受综述和已在国内外正式出版刊物上发表过的论文。来稿需注明论文题目、作者姓名、单位、通讯地址(包括邮编、电话、E-mail等)、标明所属征稿范围的第几类。论文格式请参考模板http://www.opticsjournal.net/post/PT080503000025GdJf.doc   注册、投稿、酒店预订请登陆会议官方网站,使用中国激光杂志社汇同会议系统在线注册和投稿。http://www.opticsjournal.net:8889/CIOC.htm   注意,选择《光子学报》投稿的作者请直接联系《光子学报》编辑部,文章录用后由会务组统一发送参会邀请函。   企业研讨及产品发布:   为促进学界和产业界的融合,本次论坛欢迎光电企业参与赞助,赞助企业可在会议、摘要集、论文集、网站上发布信息,主办单位将提供产品介绍的时间和产品展示场地。   重要日期:   论文全文提交截止时间:2010年6月1日   论文是否接收通知时间:2010年7月6日   预注册交费截止时间: 2010年7月16日   报 到:8月6日9:00-20:00   大 会 报告:8月7日9:00-17:00   分会场报告:8月8日9:00-17:00   考 察:8月9日   注册报到事项:   1.收费:本次会议收取会务费1200元,学生凭学生证1000元(预注册优惠价为一般代表1100元,学生代表900元,需在2010年7月16日之前交费)。   2.食宿:会议期间食宿费自理,无伙食补贴。   3.汇款方式:   (1)银行汇款(需由对公账户汇出):   账户名:《中国激光》杂志社有限公司 开户行:中国工商银行上海市嘉定支行   账 号:1001 7008 0930 0218 071 附言备注项:CIOC会务费   (2)邮局汇款:邮 编:201800 地 址:上海市嘉定区清河路390号   收款人:《中国激光》杂志社有限公司 附言备注项:CIOC会务费   联系方式:   通信地址:上海市嘉定区清河路390号 中国激光杂志社 201800   会务投稿:段家喜 编辑 电话:021-69918426 传真:021-69918705   展览赞助:高福海 主管 电话:021-69918011 传真:021-69918705   电子信箱:conference@siom.ac.cn   会议官方网站:http://www.opticsjournal.net:8889/CIOC.htm   中国科学院上海光学精密机械研究所   广西师范大学   (中国激光杂志社代章)
  • 红外多光子解离用于Top-Down表征膜蛋白复合物和G蛋白偶联受体
    大家好,本周为大家分享一篇来自Angewandte Chemie - International Edition的文章:Infrared Multiphoton Dissociation Enables Top-Down Characterization of Membrane Protein Complexes and G ProteinCoupled Receptors[1],文章的通讯作者是牛津大学化学系的Carol V. Robinson教授。  非变性质谱(Native MS)是结构生物学中一个成熟的工具。在电喷雾电离过程中使用非变性缓冲液可以保存多组分蛋白质复合物之间的非共价相互作用,以及它们的配体、辅因子或其他结合蛋白。它可以用于探究蛋白质复合物的相互作用和功能,因为结合事件导致质量变化,可以在质谱仪中跟踪和剖析。然而,由于膜蛋白的疏水性,使得它们在传统的非变性质谱缓冲液中不溶且容易聚集,因此在非变性质谱中呈现出独特的挑战。目前采用的方法是将蛋白质复合物溶解到膜类似物中,例如:去垢剂、纳米脂质盘、两性聚合物等,再将这些膜类似物通过碰撞激活去除。其中去垢剂是应用的最广泛的一种。然而由于碰撞激活的能量在应用中受到限制,该方法并不能在质量分析前很好地去除去垢剂。此外,在非变性质谱条件下,键的断裂也受到非共价相互作用强度的影响(例如蛋白质-蛋白质、蛋白质-去垢剂剂以及去垢剂胶束内的相互作用)。  基于光子的方法,如紫外光解离(UVPD)和红外多光子解离(IRMPD)已被证明有利于可溶性蛋白质及其复合物的Top-Down质谱分析。与此同时,基于光子的膜蛋白Top-Down模式的应用正在兴起。原理上,激光束路径中的离子被连续地驱动到振动激发态。因此,在基于光子的方法中,能量储蓄通常与前体离子的电荷状态和分子量无关。然而,电荷状态和分子量仍然会影响肽键解离需要的输入能量。先前报道的通过UVPD对79 kDa的五聚体的大电导机械敏感通道(MscL)Top-Down的断裂得到了令人印象深刻的54%的序列覆盖。然而,对于氨通道(AmtB)一个127 kDa的同源三聚体,通过碰撞激活和UVPD两种不同的方式破碎,仅实现了20%的序列覆盖率。事实上,相对较低的序列覆盖率是由于大分子量以及三聚体中增加的非共价相互作用影响的结果。尽管这些工具能够在非变性状态下实现Top-Down质谱分析,但其在膜蛋白表征中的应用仍不广泛。这就要求建立一种能使低电荷密度的高分子量蛋白质稳定地产生蛋白质序列离子的方法,而膜蛋白嵌入异质膜或膜类似物则使这一问题更加复杂。虽然IRMPD之前被用于从去垢剂中释放膜蛋白,但使用IRMPD对非变性的膜蛋白进行测序的研究相对较少。  图1. (A)改进的Orbitrap Eclipse Tribrid的原理图,其中包括一个红外激光器直接进入四极线性离子阱(QLIT)的高压细胞。离子化的蛋白质胶束被转移到高压QLIT中,在那里整个离子群受到红外光子的照射,然后被转移到Orbitrap进行质量分析。通过调节激光输出功率(W)和照射时间(ms),可以使膜蛋白从去垢剂胶束中完全解放出来。(B)三聚氨通道(AmtB)在3.0 W输出功率和200ms辐照时间下的非变性质谱。(C)在3.3 W输出功率和200ms辐照时间下AmtB的非变性质谱。  因此,作者利用改进的Orbitrap Eclipse Tribrid质谱仪,与连续波远红外(IR) CO2激光器连接,使光束聚焦到双四极杆线性离子阱(QLIT)的高压池中(图1A)。红外激活可以有效地去除蛋白质复合物中的去垢剂胶束,随后通过IRMPD使得膜蛋白碎片化。在这种安排下,由纳米电喷雾电离产生的蛋白质复合物被转移到高压池中。在转移到Orbitrap进行检测或m/z分离和随后的碎片化之前,整个离子群将受到943cm-1红外光子的照射。利用红外的方法去除去垢剂胶束,红外激光有两个可调控参数:激光输出功率(高达60瓦)和照射时间(毫秒到秒)。因此,可以更好地控制从蛋白质胶束中释放膜蛋白,确保非变性复合物的保存,同时完全去除包裹复合物中的去垢剂。通过对激光输出功率和照射时间的优化,作者发现红外激活的参数是高度可调的,不同的激光功率和照射时间的组合也可以产生分辨率相当的谱图。其中例如在3.3 W下照射200 ms时,可以得到多个电荷态的三聚体峰(~6500 m/z),也可以观察到三聚体与脂质结合的峰,而且对于图谱中的单体也能观察到与脂质结合的峰(图1C)。作者还对不同的去垢剂产生分辨率较高的图谱所需要红外参数进行了评估,从而评价了这几种去垢剂得到高分辨率图谱的难易程度(图2)。  图2. 红外辐射去除膜蛋白离子中的去垢剂是高度可调的。增加激光输出功率对三种常用的MS兼容去垢剂(C8E4,G1和DDM) AmtB三聚体峰外观的影响。辐照时间固定为200 ms,激光输出功率分别为2.1、2.4、3.0和3.6 W。去垢剂在真空中按易去除的顺序显示,这是由完全释放膜蛋白复合物所需的激光输出功率决定的,从而在m/z光谱中产生良好分辨的电荷状态峰。为了探究IRMPD分离蛋白质和去垢剂胶束的机制,作者对三种不同的去垢剂:四聚乙二醇单辛醚(C8E4)、树突状低聚甘油(G1)和十二烷基-β-D-麦芽糖苷(DDM)的溶液相和气相红外光谱进行了表征,并利用密度泛函理论(DFT)计算得到了C8E4头部基团的红外谐波光谱,用来验证所得到的红外吸收光谱会受到振动耦合的影响,对于质子化的去垢剂离子,氢键和富氧去垢剂内的质子共享可以改变观察到的振动频率。结果表明C8E4胶束的溶液相吸收光谱包含一个与预期激光波数943cm-1重叠的显著带,这就解释了为何较低的激光能量可以将去垢剂胶束和蛋白质复合物分离。而在谐波光谱中在预期的激光波数处的确产生了峰,并推测该峰来自于O-H伸缩、C-C伸缩,C-H弯曲和C-O伸缩振动的耦合。而G1和DDM的最大吸收则偏离了943cm-1的预期波数,作者认为这是不同去垢剂氢键作用的结果。而蛋白质在真空中的红外吸收能力较弱,由此推测在IRMPD的过程中,去垢剂是主要的吸收对象。所以仅需要较低的能量就可以使蛋白质从复合物中剥离而不至于破坏蛋白质的非共价作用。完整的蛋白质离子还支持串联质谱的实验,为了得到蛋白质的序列信息,作者分离了m/z在6674处(电荷态为+19)的AmtB三聚体蛋白,并将其置于高激光输出功率(9 W)下照射5 ms,在m/z 1750~4000之间产生密集的多电荷态离子片段,并得到了26%的序列覆盖,这优于之前基于碰撞激活的方法(  图3. 三聚体AmtB的IRMPD。(A)在m/z 6674处分离19+电荷态离子阱后,IRMPD后观察到的碎片离子MS2谱。多重带电碎片被高亮显示 来自相同地点的重复片段用虚线分组。为了清楚起见,许多指定的离子没有注释 (B)片段丰度相对于裂解原点(残基数)的条形图,其中丰度表示来自每个位点的片段归化一强度之和。条形图的颜色强度表示每个片段的加权平均电荷。将AmtB的拓扑域叠加在条形图上 α-螺旋跨膜区域用黄色方框表示,编号为1到11。跨膜区由质周环和细胞质环连接,用灰色线表示。(C)主干裂解位点覆盖在AmtB (PDB: 1U7G)的结构上。蓝色和红色阴影区域分别代表b型和y型离子。颜色强度对应于所分配片段的丰度。从气相分子动力学模拟中得到的高温(500 K)下的跨膜螺旋快照用虚线圈标出。为了验证这一个推测,作者又对另外两种GPCR蛋白:β -1-肾上腺素能受体(β1AR)和腺苷A2A受体(A2AR)用IRMPD进行了MS2图谱的测定,结果也观察到了片段离子相似的二级结构定位,在跨膜结构区域有着高丰度的片段,但是在二硫键相连的螺旋中并没有观察到丰富的离子片段。并再次利用分子动力学模拟研究了两种GPCR的结构对断裂的影响。在500 K下的最终结构中显示,两种GPCR中都保留了α-螺旋特征,并与观察到的裂解位点密切相关。此外,还对这两种蛋白进行了HCD和IRMPD的比较分析。对于β1AR, IRMPD产生的片段离子平均分子量为8866 Da,高于HCD产生的5843 Da。IRMPD产生的片段离子也保留了更高的平均电荷(4.7 + vs 3.6+ z)。最终,IRMPD的碎片化导致β1AR的序列覆盖率更高,为28%,而HCD为17%。在A2AR中也观察到类似的趋势,IRMPD的覆盖率为19%,而HCD为9%。  总的来说,作者证明了可以在改进的Orbitrap Eclipse质谱仪的高压QLIT下,通过红外照射可以完全释放一系列去垢剂胶束中的膜蛋白。然后,通过增加激光输出功率,获得直接从膜蛋白及其复合物中释放的序列信息片段离子,证明红外光去除去垢剂是通用的和高度可控的,为保存和鉴定膜蛋白和配体之间脆弱的非共价相互作用构建了一个可靠的方法。而且还对片段离子的产生机制做了阐述,即质子可以通过沿蛋白质骨架迁移来稳定和诱导连续的肽键裂解。  撰稿:李孟效  编辑:李惠琳  文章引用:Infrared Multiphoton Dissociation Enables Top-Down Characterization of Membrane Protein Complexes and G ProteinCoupled Receptors  参考文献  Lutomski, C.A., El-Baba, T.J., Hinkle, J.D., et al. Infrared multiphoton dissociation enables top-down characterization of membrane protein complexes and g protein-coupled receptors[J]. Angewandte Chemie-International Edition,2023.
  • 新仪微波:要做就做“国产好仪器”!
    2016年12月23日,“第二届国产好仪器调研成果研讨会”在北京京仪大酒店举行,资深仪器用户和国产仪器企业负责人等代表参加了会议。在会议期间,举行了第二届“国产好仪器”的颁奖活动。上海新仪微波化学科技有限公司的MDS-15密闭式高通量微波消解/萃取工作站 获评“国产好仪器”称号。说明:本届“国产好仪器”以样品前处理仪器设备为主题,经过用户推荐、企业申报、入围评审、调研样本征集、企业实地走访、用户评价调研流程。最终,从104家厂商186台仪器中,用户推选出48家厂商的59台仪器入选“国产好仪器”。MDS-15密闭式高通量微波消解/萃取工作站MDS-15密闭式高通量微波消解/萃取工作站,是一款广泛适用于常规实验室至极端条件下特殊应用的微波样品前处理工作站。MDS-15面向客户需求及样品前处理发展方向。??操作安全:宇航纤维外罐、安全泄压块(专利)装置等最高级别安全防护措施;??便捷高效:多种功能性罐体可选,高能均匀微波场快速消解,15分钟极速风冷;??经久耐用:耐腐蚀超长寿命工业级炉腔等高品质材料的使用等。感谢用户朋友们对新仪产品的肯定与支持,这也是新仪不遗余力的提高产品性能与产品质量,切实服务用户朋友们的真实映射。 我们希望朋友们对新仪提供更多的意见和建议,您的反馈将有助于我们的取得更大的进步!
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