界面光电分析装置

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/18580eb5-c78e-4baa-a5ae-f6bc8e181e94.jpg" title=" 149034298047758_meitu_5.jpg" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 对界面上电荷传输信息的精准获取，是深入认识生命活动与光电能量转化过程的基础，可应用在超灵敏光电生物传感器的构建和敏化太阳能电池光电转化效率的提高等方面。 /p p 　　刚刚获得2016年度上海市自然科学一等奖的“功能化界面电荷传输过程中的电分析化学基础研究及其应用”项目，所研究的正是这一领域。 /p p 　　针对界面光电分析化学基础研究中存在的关键问题与挑战，华东理工大学龙亿涛、花建丽、应佚伦、马巍、武文俊等老师，经过10年的努力，取得了多项成果：在研制界面光电分析装置上，通过设计与制备结构可控的光电分子，聚焦功能化动态界面电荷传输过程，发展了高时空分辨的“电化学—纳米光谱”单纳米粒子动态界面传感新方法，应用于纳米粒子界面电荷传输的动态、原位、实时、高通量分析 提出纳米孔道电化学限域效应，建立纳米孔道单分子界面分析技术，实现了对多尺度界面单分子动态结构研究，为功能化复杂界面电荷传输新机制的研究提供了新方法。 /p p 　　据介绍，该获奖团队目前正在以筹建中的“国际合作联合实验室”和“界面光电分析化学基础研究”创新研究群体项目为依托，通过构建新型功能化动态界面，对单分子水平和单颗粒水平上的电荷传输机制进行探索。 /p p br/ /p

大连化物所分子反应动力学国家重点实验室1102组承担的中科院重大科研装备研制项目“表面光化学动力学研究装置”于11月23-24日通过了中科院计划财务局组织的专家组的现场测试和验收。 　　以中国科技大学朱俊发教授为组长的测试专家组在11月23日全天对建成的“表面光化学动力学研究装置”的各项指标进行了认真测试，给出的测试报告认为“测试结果表明，该研究装置完全达到甚至优于各项设计指标，运转良好，而且操作简便。该设备将为研究表面光化学动力学提供强大的、性能独特的研究平台”。 　　以清华大学莫宇翔教授为组长的验收专家组于11月24日听取了项目负责人杨学明做的研制工作报告、经费收支报告、设备使用报告和测试组组长做的测试报告，审核了相关的文件档案，提问和质询了有关问题。经充分讨论后，专家组形成的验收意见认为本项目研制成功的实验装置“基于超高真空系统、采用可调谐飞秒激光技术和质谱技术，具有原位测量和高灵敏度的特点”，“将为研究表面光化学动力学提供强大的、性能独特的研究平台”。专家组一致同意该项目通过验收。

什么是双面光伏？通过超越全球能源发电容量的吉瓦数（GW），双面光伏正慢慢找到成为主流的方向。并且，越来越多收集到的组件性能数据都有助于获得更可靠的效率增益预测。我们在本文中尝试概括叙述了双面光伏领域中的当前研究、亟待解决的疑问以及技术开发等问题。相见于“另一面”过去二十年间，光伏（PV）已发展成为一种成熟的技术，因此很难再有大幅度的效率提升。如今主要依靠缩减投资和运营成本来实现降低平准化度电成本（LCOE），而非通过技术进步提高 PV 电池的能源输出。然而，能显著提高 PV 电池效率的比较可靠的方法是将组件的背面也用于发电。因此，在不扩大组件占地的情况下，可同时利用反射或漫射的阳光进行发电。人们似乎已对双面光伏的巨大潜能达成了共识。但是，在能量输出增益的模拟和测量方法尚未普遍建立的情况下，通过双面 PV 组件预测的效率增长有着很大差异；这取决于假设的系统设置、地点和表面反照率以及所用的模拟算法。 双面光伏发电如何作用？其主要理念很简单。除了用 PV 组件的一面来收集太阳光线外，还可通过背面采集来自多个角度的反射和散射光线以生产更多电力。除了对背面材料和内部互联进行相应调整外，电池技术和几何结构均以经验证的单面组件原理为基础。也就是说，在未来 10 年内，双面 PV 很可能从一个发展远景顺利转变为被广泛应用的技术，且预计世界市场占有率将高达 30-50%。 发展中的双面光伏发电优化会对另一面的性能产生负面影响。因此，为双面 PV 电厂寻求理想设置是一个复杂的挑战。由于倾角是组件效率的一个重要因素，前后面的理想角度可以不同。 另一个参数则是组件的长度和各排组件之间的距离，即地面覆盖率（GCR）。适应太阳光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一个发电厂的效率。但即使对单面PV 发电厂而言，较高的 GCR 值也会在太阳高度角较低的早晨或傍晚时分发生相互遮挡的情况。对于双面光伏发电厂，遮挡则是一个更大的问题。理想状态是在各排组件之间有足够的空间形成一个大小适合的表面，使地面反射不被遮挡。可是这将降低地面覆盖率和电厂的单位面积输出。 与组件设置相关的参数还包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟踪 PV 组件，因此应将双面组件放置于更高的位置，从而对更多来自地面的多角度的反照辐射光线进行转化；但建设成本也将由此增加。这一概念也同样适用于为了避免安装件构成遮蔽而修改扭力结构。 尽管早在 20 世纪 60 年代便已对双面 PV 电池进行了研究和开发，其被广泛使用的时代仍未到来。市场观察员们的普遍解释是，与单面系统相比，双面系统缺少可信赖的产量增益计算方法。因此，投资者们继续观望，因无法完全知晓准确的效率提升，而犹豫是否以更大的规模推动双面系统。即便在大数据和机器学习的年代，组件背面的太阳能辐射模拟仍是一项复杂的任务。因此，全世界的公司和研究机构持续对各种不同潜在相关参数及其对能量输出的影响进行调查研究。除了符合其他标准外，这些研究项目还覆盖了：● 地面反照率的影响● 背板材料● 系统设置和组件的几何结构● 测量背面的太阳能辐射● 系统设置&组件几何结构在单面 PV 组件中，被转化为电力的太阳光束直接来自天空。与之相反，双面组件的背面则收集在阴影迷宫、地面纹理和结构型障碍中穿行的光线。而对一面太阳辐照度进行优化会对另一面的性能产生负面影响。因此，为双面 PV 电厂寻求理想设置是一个复杂的挑战。由于倾角是组件效率的一个重要因素，前后面的理想角度可以不同。另一个参数则是组件的长度和各排组件之间的距离，即地面覆盖率（GCR）。适应太阳光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一个发电厂的效率。但即使对单面PV 发电厂而言，较高的 GCR 值也会在太阳高度角较低的早晨或傍晚时分发生相互遮挡的情况。对于双面光伏发电厂，遮挡则是一个更大的问题。理想状态是在各排组件之间有足够的空间形成一个大小适合的表面，使地面反射不被遮挡。可是这将降低地面覆盖率和电厂的单位面积输出。 与组件设置相关的参数还包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟踪 PV 组件，因此应将双面组件放置于更高的位置，从而对更多来自地面的多角度的反照辐射光线进行转化；但建设成本也将由此增加。这一概念也同样适用于为了避免安装件构成遮蔽而修改扭力结构。

表面和界面的性质在材料制备、性能及应用等方面都起着重要作用，是材料科学领域研究的重要课题。2023年12月18-21日，由仪器信息网主办的第五届材料表征与分析检测技术网络会议将于线上召开，会议聚焦成分分析、微区结构与形貌分析、表面和界面分析、物相及热性能分析等内容，设置六个专场，旨在帮助广大科研工作者了解前沿表征与分析检测技术，解决材料表征与分析检测难题，开展表征与检测相关工作。其中，在表面和界面分析专场，北京师范大学教授级高工吴正龙、国家纳米科学中心研究员陈岚、暨南大学 实验中心主任/教授谢伟广、上海交通大学分析测试中心中级工程师张南南、岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师吴金齐等多位嘉宾将为大家带来精彩报告。部分报告内容预告如下（按报告时间排序）：北京师范大学教授级高工 吴正龙《X射线光电子能谱（XPS）定量分析》点击报名听会吴正龙，在北京师范大学分析测试中心长期从事电子能谱、荧光和拉曼光谱分析测试、教学及实验室管理工作。熟悉表面分析和光谱分析技术，积累了丰富实验测试经验。主要从事薄膜材料、稀土发光材料研究及石墨烯材料表征技术、表面增强拉曼光谱技术的研究，在国内外期刊发标多篇学术论文。现任全国表面化学析技术委员会副主任委员，主持和参与多项电子能谱分析方法标准。近年来，在多场国内电子能谱应用技术交流培训会上担任主讲人。报告摘要：X射线光电子能谱（XPS）作为最常用的表面分析技术，表面探测灵敏度高，可以检测表面化学态物种的表面平均含量、表面偏析；分析薄膜组成结构；评估表面覆盖、表面分散、表面损伤、表面吸附污染等。本报告在简要介绍XPS表面定量分析原理基础上，通过实际工作中的一些实例，探讨XPS定量结果解释，帮助大家正确理解XPS定量分析结果，更好地利用XPS技术分析表面。岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师 吴金齐《岛津XPS技术在材料表面分析中的应用》点击报名听会吴金齐，岛津分析中心应用工程师，博士毕业于中山大学物理化学专业，博士毕业后加入岛津公司，主要负责XPS的应用开发、技术支持、合作研究等工作，使用XPS技术开展不同行业材料表征相关研究，具有多年XPS仪器使用经验，熟悉XPS数据处理及解析，合作发表多篇SCI论文。报告摘要：介绍相关表面分析技术及XPS在材料表面分析中的应用。国家纳米科学中心研究员 陈岚《纳米气泡气液界面的检测》点击报名听会陈岚，爱尔兰国立科克大学理学博士，剑桥大学居里学者，2014年至今，先后任国家纳米科学中心副研究员、研究员及博士研究生（合作）导师；主要从事纳米界面微观检测及纳米界面光电化学性能调控方面的研究；ISO/TC281注册专家，全国微细气泡技术标准化技术委员会（SAC/TC584）委员，中国颗粒学会微纳气泡、气溶胶专委会委员，Frontiers in Materials及Catalysts客座编辑，科技部在库专家，北京市科委项目评审专家；主持科技部发展中国家杰出青年科学家来华工作计划1项，参与国家重点研发计划“纳米科技”重点专项、“纳米前沿”重点专项各1项；共发表论文近60篇，授权专利9项，编制国家标准10部。报告摘要：体相纳米气泡具有超常的稳定性及超高的内压，高内压的纳米气泡在溶液中稳定存在的机制一直众说纷纭。因此，研究纳米气泡边界层对于解释纳米气泡的稳定性具有重要的意义。由于纳米气泡气液界面的特点，检测体相纳米气泡边界层十分困难，常规的方法和技术手段很难实现。在本工作中，首次采用低场核磁共振技术（LF-NMR）对体相纳米气泡边界层中水分子的弛豫规律进行了系统研究，提出了纳米气泡边界层测量的数学模型，并成功地测得了不同尺寸纳米气泡的边界层厚度。研究发现，纳米气泡粒径越小，边界层所占比例越高，因而也越可以对更高内压的气核进行有效保护，纳米气泡的稳定性也可以据此进行定量解释。暨南大学 实验中心主任/教授谢伟广《范德华异质结光电探测及光电存储器件》点击报名听会谢伟广，暨南大学物理与光电工程学院教授，博导。2007年博士毕业于中山大学凝聚态物理专业，导师为许宁生院士；研究方向是微纳尺度多场耦合行为及应用，半导体光电转换过程、器件及集成；在Advanced Materials, ACS Nano等期刊发表SCI论文80多篇，代表性成果包括：实现了多种二维半导体氧化物的CVD制备，首次发现了极性二维氧化物长波红外低损耗双曲声子极化激元现象；发展了钙钛矿薄膜的真空气相制备方法，实现了高效气相太阳能电池及光电探测阵列的制备。研究团队发展的多项方法已被国内外同行广泛采纳，并在Nature、Sciecne等著名期刊正面评价。主持国家基金面上项目、重点项目子课题、广东省自然科学基金杰出青年基金项目等多项项目；于2022年（排名第一）获得中国分析测试协会科学技术（CAIA）奖一等奖。报告摘要：二维钙钛矿（2DPVK）具有独特的晶体结构和突出的光电特性，设计2DPVK与其他二维材料的范德华异质结，可以实现具有优异性能的各类光电器件。本报告主要介绍下面两种异质结器件：（1）光电探测器：制备了2DPVK/MoS2范德华异质结器件，由于II型能带排列中层间电荷转移所诱导的亚带隙光吸收，器件在近红外区域表现出了单一材料均不具备的光电响应。在此基础上引入石墨烯（Gr）夹层，借助Gr的有效宽光谱吸收和异质结中光生载流子的快速分离和输运，2DPVK/Gr/MoS2器件的近红外探测性能进一步得到了大幅提升。（2）光电存储器：开发了基于MoS2/h-BN/2DPVK浮栅型光电存储器，其中2DVPK由于其高光吸收系数，能同时作为光电活性层与电荷存储层，器件展现了独特的光诱导多位存储效应以及可调谐的正/负光电导模式。上海交通大学分析测试中心中级工程师 张南南《紫外光电子能谱（UPS）样品制备、数据处理及应用分享》点击报名听会张南南，博士，2019年毕业于吉林大学无机化学系，同年入职上海交通大学分析测试中心，研究方向为材料的表界面研究，主要负责表面化学分析方向的X射线光电子能谱仪（XPS）及飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）方面的测试工作。获得上海交通大学决策咨询课题资助，授权一项发明专利，并在 J. Colloid Interf. Sci.， Catal. Commun.等期刊发表了相关学术论文。报告摘要：紫外光电子能谱(UPS)，能够在高能量分辨率水平上探测价层电子能级的亚结构和分子振动能级的精细结构，广泛应用在表/界面的电子结构表征方面。本报告主要介绍UPS原理、样品制备、数据处理以及在钙钛矿太阳能电池、有机半导体、催化材料等领域的应用。参会指南1、进入第五届材料表征与分析检测技术网络会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icmc2023/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、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。3、本次会议不收取任何注册或报名费用。4、会议联系人：高老师（电话：010-51654077-8285 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）5、赞助联系人：周老师（电话：010-51654077-8120 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

2021年2月10日，在海外求学10年之后，张学强回到中国。他所专长的气固、液固界面原位表征技术，有望开拓在新能源、国防等领域的应用。　　作为北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造研究所教授、博士生导师，张学强所从事的研究为利用高时空分辨的光谱技术探测分子、原子等微观尺度下气固界面在外场(光、热、电等)作用下的物理化学演变行为。　　这项研究有什么用？“应用的范围非常广泛。”张学强近日接受中新社记者采访时举例说，在石油变成汽油的过程中，通过观测其与催化剂界面的相互作用和变化，可以理解催化剂的作用机理、帮助实现催化剂的设计和效率优化；又如在氢能方面的研究，可以更加了解电解池电极催化水制氢的作用机理，从而探索提高效率的方法。　　“我从事的主要是基础研究”，张学强介绍说，“微纳制造、微观界面研究在国际上是非常前沿的领域，竞争十分激烈。”　　此前，张学强2010年从吉林大学本科毕业后，在美国求学近10年。2016年5月，在美国圣母大学拿下博士学位，又先后在美国伊利诺伊大学香槟分校、加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究。　　目前，张学强在北京理工大学机械车辆学院激光微纳制造研究所。“刚出国时，中国在这方面的研究刚刚起步，美国和德国等处于领先地位。但10年过去，中国在该领域的研究已经后来居上。”张学强在多家研究所的工作经历，在设备硬件、实验方法、操作等方面都有知识储备。　　张学强1987年出生在辽西偏远山村，从小学习成绩突出。在青少年读书时，便受到了多位老师的帮助，高中班主任甚至帮他购买学习资料，希望他在学业的道路上走得更远。“我非常幸运一路走来有这么多人无私的帮助，也希望在我有能力的时候可以帮助身处困境的人，为国做贡献”，张学强心里始终有个回国的情结。　　当2018年北京理工大学到美国高校宣讲时，得知国家对飞秒加工技术、基础研究的需求，而且与自己的研究十分契合，张学强从此与北理工结缘。　　在美国的时候，张学强喜欢看NBA，喜欢开车出去远足，但是也看到美国存在的种族问题、枪支问题、华人天花板问题等。“离得远反而看到中国在很多方面都做得很好。”　　2019年，张学强正处在十字路口。如同许多留学生一样，他面临从事独立研究、进入科技公司、还是回到祖国的抉择。张学强认为，作为从事基础研究的学者，许多人并不那么在意物质，而是在意能否有宽松的科研条件。从科研的角度看，国内的科研条件已经越来越好，这让归国学者有用武之地。　　张学强说，身边回国的学者越来越多。他回到国内，不仅生活待遇与在美国差不多，而且也感受到浓浓的人情味。北京理工大学党委书记张军亲自关心张学强的生活工作，促膝长谈的同时也嘱托他要做“顶天立地”的科研，既要做到本领域的最前沿，也要扎根于祖国大地，做个人事业发展与国家需要同频共振的中国式人才。

1、背景介绍 近年来，随着工业4.0及人工智能的发展，越来越多的自动化设备被广泛应用于生产过程中。工业4.0离不开智能制造，我国在2015年提出的“中国制造2025”宏伟计划中，第一项战略对策就是“推行数字化网络化智能化制造”，而智能制造中，最核心的一环就是机器视觉。机器视觉是指通过机器来模拟人眼的功能，对客观事物进行信息提取，处理和分析，最终实现检测和判断，最终交给计算机进行控制。中国是机器视觉产业发展最为迅速的国家，目前已经在工业，航天，医疗，交通，科研等诸多行业进行了广泛的应用。图1 机器视觉代替人眼二、目前机器视觉存在问题 典型的工业机器视觉系统包括：光源，镜头，相机，图像采集卡，软件，监视器，输入/输出等。对于光学检测来说，机器视觉系统的性能主要取决于系统中光学相关部件，比如光源，镜头，相机等的性能。此外，光学检测要求的精度一般都较高，但是大多数相机在出厂时，并没有专门针对光学检测应用进行专门校准，往往会导致机器视觉系统的精度达不到要求，结果会出现误差。 比方说，如果将刚出厂的工业相机对着一个均匀照明的发光面进行拍照，拍摄出的图像四个角往往会出现暗区，这主要是由于相机镜头的余弦响应造成的。此外，由于相机传感器（CCD/CMOS）的非均匀性，也会导致对均匀光场成像的时候，图像的亮暗，颜色不均匀，如下图所示。以上这些因素，都会导致在一些精密的光学检测（比如平板显示检测）时，检测结果和真实情况出现较大偏差。图2 校准前相机平场响应 除此之外，相机对于不同亮度的线性响应也不同。由于相机输出的信号是灰度值，并不具有真实的物理意义。因此，在做光学检测（比如说亮度检测时），需要对相机进行线性度和亮度标定，建立起相机灰度信号和真实亮度的关系曲线。三、工业相机校准解决方案 为了解决以上机器视觉系统中存在的问题，提高机器视觉系统，尤其是AOI等光学检测系统的精度，欧洲机器视觉协会EMVA提出了《EMVA1288：成像传感器和相机性能表征标准》，其中介绍了如何对成像传感器及相机的空间不均匀度，灵敏度，线性度和噪声等一些列指标进行表征和校准的办法。其中明确写到：“最好的均匀光源是积分球均匀光源”，且推荐“光源的均匀性要大于97%”。图3 蓝菲光学相机平场校正方法 用户在使用时，只需要相机对准均匀光源的开口，拍摄一张图像，再经过算法进行计算，就可以对相机的均匀性进行校正，这一过程称为平场校正。经过均匀光源校准后，相机的均匀性可以显著提高。如下图所示，为一个工业相机经过积分球均匀光源校正前后相机的均匀性测试结果。从图中可以很明显看出，校正前相机的均匀性较差，中心场的响应优于周边的响应。校正后相机平面内的响应一致。相机校正前 相机校正后图4 工业相机经过蓝菲光学LED 积分球均匀光源系统平场校正前后对比 四、完美的积分球面光源 工业相机的精度决定了机器视觉系统的检测精度，校准光源的均匀性决定了工业相机的精度。越是均匀的积分球光源，经过其校准后得到的相机均匀性越高。根据积分球的原理，入射到积分球的光在积分球内部进行多次反射，最终在输出端口得到亮度，色度都完全均匀的面光源。积分球的出光口均匀性主要取决于以下几个方面：1.积分球内壁材料的反射特性。材料的反射特性可以分为朗伯反射，镜面反射和混合反射。由积分球原理可知，积分球内壁材料反射特性越接近朗伯特性，其开口处均匀性越高。此外，当入射光是宽谱光时（比如白光），材料的光谱反射一致性决定了开口处的色度均匀性，材料的光谱反射率越一致，也就是对各个波长的反射率越一致，开口处的色度越均匀。2.积分球的设计。如何设计积分球的尺寸，入射光的位置，挡板的位置和方向，都会影响积分球开口的均匀性。 蓝菲光学积分球均匀光源Spectra-CT提供了一种超均匀，高动态范围，亮度/色温均可精细调节的面光源。该积分球光源采用蓝菲光学独有的高反射率完美朗伯反射材料Spectraflect® ，基于蓝菲光学40余年的光学系统开发经验，精细的积分球结构设计，是机器视觉相机校准的完美解决方案。其主要具有以下特点：出光面超级均匀，均匀性大于99.5%系统输出稳定性高，稳定性达0.1%亮度线性可调节，可实现从微弱光0.1cd/m2至25000cd/m2的亮度输出色温动态可调节，可实现从低色温2700K到高色温7500K的输出自带亮度监控，实时观测亮度输出情况软件实现光源和探测器的全部控制，界面简单易用，可提供控制指令供二次开发。系统还可定制各类色温，亮度，单色光，大视场角等不同参数的光源图5 蓝菲光学LED 均匀光源系统（Spectra-CT）及开口处光斑亮度分布 Spectra-CT LED积分球均匀光源是均匀性较高的面光源，其卓越的性能可以满足EMVA1288要求的相机均匀度，线性度，信噪比，动态范围等诸多参数测试。是从研发到生产，各类工业相机的理想校准光源。

中国科学技术大学教授罗毅研究团队的副教授叶树集小组在界面蛋白质分子结构表征方面获新进展。该小组在国际上首次成功测出界面蛋白质的酰胺III谱带信号，解决了如何区分界面蛋白质a-螺旋结构和无规卷曲结构这一界面表征难题，研究成果发表于国际期刊J. Am. Chem. Soc. 2014, 136(4), 1206-1209上。 　　如何精确表征蛋白质，特别是界面蛋白质的分子结构是理解蛋白质结构演变的关键，是国内外学者共同面临的一个非常重要的难题。针对该难题，该小组发展了界面光谱多谱带协同表征方法，首次利用和频光谱技术成功测出了常规手段无法测量的界面蛋白质酰胺III信号。虽然a-螺旋与无规卷曲结构的酰胺I谱带振动峰都位于1650 cm-1左右，但在酰胺III谱带区域，它们的振动峰分别位于1260 cm-1以上和1260 cm-1以下，研究发现两种结构所对应的酰胺III谱带特征峰面积比与蛋白质中无规卷曲结构含量成线性关系。将酰胺I和酰胺III信号结合起来，解决了如何区分界面蛋白质a-螺旋与无规卷曲结构这一界面蛋白质多年的难题。审稿人给予了该工作极高的评价，其中一审稿人认为该工作解决了一个蛋白质表征上的缺口，提供了新的光谱窗口 另一审稿人说该工作是一个重要突破。 　　此外，在手性分子理论以及非线性光谱理论的启发下，该研究组成功发展了免标记的手性与非手性界面光谱表征技术，原位、实时地表征了胆固醇分子在生物膜上的组装与运输行为：胆固醇分子以10° 左右的倾斜取向角度插入中性生物膜中，并停留在生物膜磷脂双层膜的外层，在纯水环境下没有发生翻转行为(flip-flop)，胆固醇浓度较低和较高时分别以不同方式组装。该成果发表于J. Phys. Chem. Lett.。该技术将为胆固醇在真实细胞环境下的组装与动力学行为研究提供分子水平上的表征技术与研究思想指导。 　　叶树集研究小组作为国际上利用非线性和频光谱技术研究界面蛋白质分子结构与动力学仅有的几个小组之一，发展了具有特色的表面与界面生物分子结构表征手段，并围绕生物界面相关物理化学问题及其新表征方法的发展开展系统研究，在JACS、Langmuir、J.Phys.Chem.C、Analyst等国际期刊上发表多篇系统性文章，研究成果被JACS、PNAS、Ann.Rev.Anal.Chem.和Chem.Rev.等介绍与引用，获得国内外同行的高度认可。由于该小组系统而有特色的研究工作，2013年Elsevier出版社邀请该小组为丛书Advances in Protein Chemistry and Structural Biology撰写综述论文，成为该丛书1944年创刊以来，第五篇以国内为第一作者单位署名发表的文章。 　　上述研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中央高校创新团队等资金资助。

p 　　5月26日，中国科学院新疆理化技术研究所承担的中科院科研装备研制项目“从超高真空到常压的表面光谱原位表征系统”通过了中科院条件保障与财务局组织的专家验收。 /p p 　　项目负责人邱恒山向专家组详细汇报了项目的实施情况和仪器装备最终所达到的性能指标。测试组专家到现场进行了各项性能指标的实际测试，验收组专家审阅了项目的相关验收材料和经费使用情况。经过测试组专家和验收组专家的综合评议，专家组给予高度评价并一致认为该研制装备的各项性能指标均达到预期目标。 /p p 　　该项目将表面谱学的方法引入到了光催化领域的研究中，通过大量的创新性设计，实现真空腔体本底真空度优于3× 10-10 mbar，高压腔内真空度在10-9 mbar到1000 mbar之间可变并可由质谱原位检测 可传样样品则可以实现加热(1000 K)、冷却(100 K)和测温 通过高压腔与真空红外谱仪的密封连接，装备最终可以实现样品在高压腔内不同气体压力、不同温度和不同光照条件下的真空(偏振)红外谱的原位检测。与会专家一致认为该项目的实施有助于开展气固(光)催化反应机理的系统研究，在分子水平上获得反应的微观信息，是对现有研究方法的重要补充和全新发展。 /p p 　　中科院条财局装备办公室主任张红松、新疆理化所副所长崔旺诚出席会议。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/9309c784-241c-4d39-944f-95765aa8d3d7.jpg" title=" W020170531466982123675.jpg" / /p p style=" text-align: center " 从超高真空到常压的表面光谱原位表征系统 /p p br/ /p

下一代材料结构与界面分析技术论坛高新材料产业是国家重要的基础性、战略性、先导性产业。要在这片蓝海占据先机，必须发展面向高精度、多尺度、动态和界面材料的下一代材料表征方法。在当前材料科学领域，对材料微观结构与表界面性质进行多维、精确表征已成为科研和工业界共同追求的重要目标。本次论坛分为上下场，分别围绕“分子结构分析”与“表界面表征”，涵盖新材料领域所需的代表性表征技术及其发展趋势，深入剖析包括中子散射大科学装置在内的散射技术、电化学扫描显微镜、等离子体表面成像、电子显微镜、石英晶体微天平、原子力显微镜等多种独特材料结构和界面表征装置的最新研究进展与动态，深入分析这些技术在材料表征领域的应用现状及其所面临的挑战，基于此讨论这些技术在未来的应用领域和方向，为科研和工业界提供有价值的参考。此外，论坛将着重探讨基于大科学装置的材料表征技术这一全新发展方向，以推动材料表征技术的持续创新与发展，有效促进材料科学领域的全新的合作和学术交流方式。 组织机构：华南理工大学材料科学与工程学院散裂中子源科学中心（高能所东莞研究部）广州市仪器行业协会论坛主席：华南理工大学材料科学与工程学院 张广照教授论坛召集人：华南理工大学材料科学与工程学院 龚湘君教授散裂中子源科学中心（高能所东莞研究部） 程贺研究员专题论坛日程安排：时间报告人报告主题14:00-17:00Section 1：材料结构表征大科学装置中国科学院高能物理研究所童欣研究员、孙志嘉研究员等中国散裂中子源极化中子、探测器和谱仪的研制与应用进展系列报告中国科学院上海高等研究院李娜研究员同步辐射溶液散射装置在生物制药领域的应用案例Section 2：材料表面分析表征技术东华大学陈前进研究员基于扫描电化学成像的单颗粒分析华南理工大学电镜中心王宇教授化学键强耦合半导体超结构的制备与原位电镜表征上海交通大学余辉长聘副教授用于表界面过程分析的超灵敏超分辨表面等离激元显微成像技术南昌大学王涛副教授石英晶体微天平的表征原理及应用创新广州中医药大学科技创新中心钱露高级工程师原子力显微镜探针改性及在新材料领域的应用论坛主席简介：张广照，华南理工大学教授、博导，国家杰青，长江学者，973首席科学家。长期从事高分子溶液与界面的工作，发展了QCM-D、微量量热等高分子表征方法，发现了阴离子杂化共聚反应。以此为基础，在海洋防污高分子材料方面取得突破。先后主持国家自然科学基金重点项目(3项)、973项目、军科委项目等国家级项目10余项。发表学术论文140余篇(通讯/第一作者)，出版专著2部、译著1部。获授权中外发明专利60余件（美、日、新、澳大利亚专利5件）。担任国际海洋材料保护研究常设委员会(COIPM)委员, 国际标准化组织和国际电工委员会(ISO/IEC)海洋污损专家组成员。以第一完成人获广东省技术发明一等奖、教育部科技进步一等奖、广东省专利金奖等。分论坛召集人简介龚湘君，华南理工大学材料科学与工程学院教授,博导。2014年加入华南理工大学材料学院任副教授，2017年至今任教授。研究兴趣为设计高精度动态显微成像技术研究颗粒、微生物、细胞、生物和环境分子在界面附近的动态行为和物理化学现象。包括：（1）三维动态光学显微镜的研制；（2）颗粒、气泡、微生物和细胞的相互作用表征、附着机制和运动策略；（3）生物分子和环境污染分子在界面的动态和迁移行为；（4）颗粒、气泡、微生物及细胞筛选、识别和控制技术。发表SCI论文40余篇，授权专利10项(美国专利1项)，主持国家自然科学基金等纵向及横向科研项目19项。获2023年中国仪器仪表协会朱良漪分析仪器青年创新奖。程贺，散裂中子源科学中心（中国科学院高能物理研究所东莞研究部）研究员，微小角中子散射谱仪科学家。中国材料与试验标准委员会（CSTM)下属科学试验技术领域委员会（FC98)委员、中国晶体学会小角散射专业委员会委员、中国化学会高分子学科委员会分子表征专业委员会。目前主要研究方向：一先进中子散射谱仪设计及关键部件研发；二中子散射研究软物质多相多尺度动态学和动力学。在先进谱仪设计研发方面，作为子课题主要参与者，建设我国第一台基于反应堆的小角中子散射谱仪，填补国内空白，该谱仪已于2012年10月通过科技部和中国科学院的验收；物理设计并组织建成世界上第1台基于散裂中子源的微小角谱仪，该谱仪已于2023年7月通过广东省科技厅组织的专家验收；使用散射方法，研究软物质——聚合物溶液和聚合物共混物中多相多尺度结构的动力学和动态学行为，已发表60余篇SCI论文、2篇专著。报告人简介及报告摘要报告题目：中国散裂中子源极化中子、探测器和谱仪的研制与应用进展系列报告 报告人1：中国科学院高能物理研究所 童欣研究员 童欣，中国科学院高能物理研究所研究员、散裂中子源科学中心副主任、中国科学院大学博士生导师、国家重点研发计划首席科学家、百千万人才工程国家级人选、中国散裂中子源学术委员会主任。2018年获中国科学院重大人才工程项目资助，加入中国科学院高能物理研究所，负责组建中国散裂中子源极化中子中心，领导并规划极化中子领域的建设与发展。获国家自然科学基金、科技部、中国科学院、广东省科技厅等十余项项目支持，获广东省自然科学基金杰出青年项目资助。获2020年度李氏基金会杰出成就奖，获橡树岭国家实验室重大事件奖多次，入选东莞市第九批创新创业领军人才。报告摘要：利用光泵的方法可将氦三原子核的极化进行累积，形成超极化态。超极化氦三气体在中子散射、医疗器械、粒子物理、精密测量等多个领域的应用。在报告中，本人将讲述氦三气体极化器的研制过程，研制的极化器解决了卡脖子问题，仪器性能指标达到国际先进水平。报告人2：中国科学院高能物理研究所 孙志嘉研究员孙志嘉，研究员是国家重大科技基础设施-中国散裂中子源探测器研发团队负责人和学科带头人，现任国家重点研发计划首席科学家和广东省高精度射线探测技术重点实验室主任，主要从事射线探测技术与方法研究，长期致力于高端科研仪器装备研发。近五年来，先后主持了国家自然科学基金重大科研仪器和重点项目、国家重点研发计划项目和广东省重点项目。在国内外核技术领域著名期刊发表高水平论文80余篇，获授权发明专利30余项。先后担任了中国核学会电离辐射计量分会、中国核学会核电子学与核探测技术分会、中国计量测试学会电离辐射专业委员会等多个核技术学术组织的理事和委员，2018年入选中国科学院青年创新促进会优秀会员，2023年入选中国人民政治协商会议第十四届全国委员会委员（科学技术界），为实现我国科技高水平自立自强建言献策。报告摘要：中国散裂中子源（CSNS）是“十二五”期间重点建设的大科学装置，是国际前沿的高科技、多学科应用的大型科研基础设施。探测器作为中子谱仪重要核心设备之一，长期以来严重依赖进口，并受制于发达国家的技术封锁，已成为制约我国中子谱仪建设与运行的“卡脖子”问题。探测器团队依托大科学工程CSNS建设，围绕中子谱仪的紧迫需求，通过对探测器、电子学、数据获取和实时控制等全技术链条的长期系统研究，解决了探测器多项共性的关键技术，建立了工程化大规模应用的探测器体系，先后完成了多台中子谱仪探测器的研制任务。未来将继续完善中子谱仪探测器研发体系，朝着更大面积、更高空间分辨、更高探测效率以及更高集成度四方向发展，促进我国中子科学与技术蓬勃发展。报告人3：中国科学院高能物理研究所 陈洁研究员陈洁，博士，中国科学院高能物理研究所研究员，中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪负责人。中国晶体学会固体局域结构与全散射技术专业委员会委员，国家重点研发计划课题负责人。2017年入选中国科学院青年创新促进会，2021年入选中国科学院基础研究领域青年团队，东莞市特色人才（二类），获2023年创新东莞科技进步奖一等奖（排名第二）。主要从事中子谱仪技术、中子衍射与成像实验方法学及其应用等研究。近年科学合作在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、JACS、Nano Energy、Acta Materialia、Corrosion Science等学术期刊上发表论文30余篇。报告摘要：中国散裂中子源（CSNS）能量分辨中子成像谱仪（ERNI）是国内首台的高分辨成像与衍射相结合的中子成像谱仪。ERNI可探测材料和器件内部数厘米深处的结构信息，具备多尺度、多维度、多模态耦合的表征手段：常规中子照相和中子CT可提供试样内部的缺陷、孔洞、裂纹等信息；布拉格边中子成像和中子衍射可获得材料内部晶体结构、磁结构和应力应变的二维/三维空间分布；中子光栅成像可对材料内部的磁畴结构进行3D可视化。ERNI将服务新能源、新材料、高端装备制造等领域中，材料和器部件的研发与设计、加工制造、运行与服役性能评价等研究与应用，同时将应用于文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色研究领域。报告人4：中国科学院高能物理研究所 康乐正高级工程师康乐，中国科学院高能物理研究所东莞研究部（散裂中子源科学中心）正高级工程师，硕士生导师。现任职散裂中子源科学中心合作谱仪机械总工程师，南方科技大学合作谱仪——高压中子衍射仪项目负责人，散裂中子源二期工程副总工程师。2005年在中国科学技术大学精密机械与精密仪器系取得学士学位，同年保送硕博连读，2010年在中国科学技术大学国家同步辐射实验室取得核科学与技术专业博士学位。2010年入职中国科学院高能物理研究所，参与大科学装置-中国散裂中子源建设工作，主要从事中子散射技术，中子谱仪物理、工程设计，中子及同步辐射光学工程方面的研究工作。报告摘要：中国散裂中子源是国家“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首，是我国首台基于散裂反应的加速器驱动脉冲中子源，于2018年8月23日顺利通过国家验收，为材料科学、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术研发提供了强有力的研究平台，对满足国家重大战略需求、解决前沿科学问题、解决瓶颈问题具有重要意义。基于高压中子散射探针在新能源、功能材料、凝聚态物理、地球物理及生命科学方面的重大需求，南方科技大学联合散裂中子源科学中心在中国散裂中子源建设一台兼具衍射和成像功能的高压粉末中子衍射仪，将实现多种服役条件下对矿物、陶瓷、水合物、有机物等物质结构性能的研究。报告人5：中国科学院高能物理研究所 缪平研究员缪平, 中国科学院高能物理研究所研究员、博导、中国散裂中子源（CSNS）高分辨中子衍射仪负责人。在CSNS主持建设我国首台超高分辨中子衍射仪，并且创新探索高分辨中子衍射技术的多学科交叉应用，在磁性反常热膨胀、量子自旋液体、铁基超导以及有机质子导体材料等领域，产出多项成果。报告摘要：中国散裂中子源高分辨中子衍射仪（TREND）由中国散裂中子源与北京大学深圳研究生院合作建设，其最佳分辨率设计指标达到≤0.05%的超高水平，将成为我国首台、世界第三台的超高分辨中子衍射仪。同时，为了满足小样品测试以及动态原位观察的需求，样品处中子通量也将达到较高水平，其设计指标为1×106n/s/cm2@100kW。该谱仪的应用领域如下：（1）凝聚态物理领域里细微结构变化引发的物性变化以及临界行为；（2）精确解析功能材料复杂晶体结构；（3）功能材料原位实验高精度测量结构变化、及其对性能的影响；（4）金属材料的晶粒和晶格微应力测量；（5）晶体学方法学研究，比如非公度晶体结构、非公度磁结构等。报告人：中国科学院上海高等研究院 李娜研究员报告题目：同步辐射溶液散射装置在生物制药领域的应用案例李娜，研究员，同步辐射生物小角X-射线散射线站科学家、上海光源BL19U2同步辐射溶液散射线站负责人，主要研究方向为同步辐射溶液散射技术方法学开发及其在软物质领域中的应用研究。现已以第一作者、通讯作者和共同作者的身份在国际知名期刊发表论文83篇；作为项目负责人主持科技部、中科院、上海市各类科研项目合计14项。现已提交专利申请8项，获批5项。现已出版科普译著3部、专著1部；同时参与撰写学术专著1部；主持完成学术译著1部。2017年入选中国科学院青年创新促进会会员，2021年入选中国科学院特聘研究岗位“骨干研究员”。2022年入选上海市青年科技人才协会。2023年入选中国科学院“关键技术人才”（工程技术类）。现任Frontiers in Molecular Biosciences学术期刊编审，同时作为Scientific Reports，Biochimica et Biophysica Acta特约审稿人。报告摘要：溶液小角散射实验方法是表征溶液体系多尺度时空结构的研究利器，在软物质研究领域已得到广泛应用。位于上海同步辐射光源的BL19U2生物溶液小角X-射线散射（SAXS）线站，具有光通量高以及准直性好的特点。从应用研究需求出发，线站自主开发了多元化的溶液SAXS原位实验装置，同时线站配备有快速数据采集探测器以及自动散射数据分析处理程序，使得弱散射体系的小角散射测量以及结构演化动力学时间分辨测定更为方便。本报告将分享BL19U2线站最新实验装置方法学研究进展以及在生物制药领域的应用研究案例。报告人：东华大学 陈前进研究员报告题目：基于扫描电化学成像的单颗粒分析陈前进，东华大学研究员，国家高层次青年人才。本科和博士分别毕业于四川大学和香港中文大学，随后在美国犹他大学和德州大学奥斯汀分校从事博士后研究。2018年加入东华大学化学与化工学院，任特聘研究员、博士生导师。独立工作以来以通讯作者在PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem.等期刊发表SCI论文 30余篇。主持国家自然科学基金面上/青年、上海市自然科学基金探索/面上等项目。2022年获中国颗粒学会自然科学奖二等奖（唯一完成人），受邀担任中国颗粒学会理事会理事，《中国化学快报》等期刊青年编委。主要研究方向为电分析化学，单颗粒分析，电化学成像。报告摘要：高效低廉的电催化剂合成和开发是电化学研究的重要方向之一。传统方法主要将纳米催化剂与导电碳粉、粘合剂等混合制备复合电极，所获得的结果是一种系综平均，难以反应催化剂个体的真实活性和反应异质性。我们发展了基于微液滴方法的扫描电化学成像技术，实现了电化学过程的单粒子水平研究。（1）单个纳米晶颗粒及其有序组装体的电催化反应过程，从单个颗粒水平建立其本征尺寸、晶相、结构、组成和电催化活性的构效关系；（2）在亚个体水平识别空间反应活性位点，明确活性分布与贡献；（3）基于电化学析气反应产生局域气体过饱和条件实现单个纳米气泡动态行为的实时电化学监测，在单个气泡水平理解界面异相成核行为，定量描述了表面纳米拓扑结构-气泡成核能垒的关系。报告人：华南理工大学电镜中心 王宇教授报告题目：化学键强耦合半导体超结构的制备与原位电镜表征王宇，华南理工大学电镜中心与前沿软物质学院双聘教授，珠江青年拔尖人才。本科毕业于南京大学基础学科强化部，博士毕业于厦门大学化学系，曾于美国阿克伦大学、加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究，2021年加入华南理工大学。长期从事可控组装及催组装的方法学发展以及组装原位表征技术发展。开发原位液相透射电镜表征方法，创制高通量电镜智能操作与分析系统，开发电镜成像模拟算法，将人工智能用于图像及物相分析。通过（催）组装构建功能材料并发展智能电子显微镜技术，以材料制备与表征方向的创新推动光电、催化、及电池领域。近年来，发表通讯或第一作者论文包括Nature Communications (3)、JACS (3)、Science Advances、Chemical Society Reviews 在内的科学论文十余篇。报告摘要：半导体超晶格中强电子耦合则有望带来超原子晶体、超导、超高电荷迁移率材料等新物理和新材料突破。自组装过程中量子点的配体演化决定超晶格中的电子耦合强度，能否实现新物理的关键，但因缺少高分辨原位表征手段，人们对该过程的认知仍十分匮乏。我们针对纳米粒子自组装体系设计了原子分辨率透射电镜液相原位池，研究半导体量子点自组装形成超晶格过程中的配体物理化学，获得量子点原子分辨率实时成像，揭示了不同化学环境下配体移除所导致的迥异自组装动力学及其对超晶格中电子耦合强度的影响。基于原位表征获得的配体物理化学认知，我们开发了一类新的强电子耦合超晶格及其制备方法，通过高效率配体移除将二维量子材料组装成界面强电子耦合的扭角超晶格，通过电子能谱与理论计算共同揭示了此类扭角超晶格中可在室温下涌现出新能带结构，为超原子晶体和信息存储提供一类新材料。本报告也将简单涉及人工智能在原位电镜图像及物相分析中的应用。报告人：上海交通大学 余辉长聘副教授报告题目：用于表界面过程分析的超灵敏超分辨表面等离激元显微成像技术余辉，上海交通大学生物医学工程学院长聘副教授，博士生导师。本科与博士均毕业于浙江大学，并先后在香港科技大学和美国亚利桑那州立大学开展研究工作。2017年回国担任独立PI，带领团队开展光学成像技术、光学传感技术及体外诊断技术研究，在无标记动态光学成像、生物标志物检测等方向取得创新成果，在PNAS等顶级期刊发表学术论文40余篇，申请/授权专利10余项。担任十四五国家重点研发计划专项课题负责人、基金委国家重大科研仪器研制项目子课题负责人、国自然面上项目负责人，入选上海市浦江人才计划。报告摘要：对微纳米尺度材料表界面的动态分析至关重要，已有技术在灵敏度与分辨率上仍存在关键局限。表面等离激元是存在于金属与介质界面处的倏逝波，并仅对界面附近纳米级区域内的折射率变化敏感，是非标记动态分析界面过程的有效工具。表面等离激元显微成像技术结合了表面等离激元的高灵敏度与光学成像的高分辨率，为界面处分子相互作用分析、单颗粒催化过程分析、电化学成像等领域提供了独特的研究手段。本报告将介绍表面等离激元显微成像技术应用与表界面分析的基本原理、技术及系统，并汇报本课题组近年来在进一步发展超灵敏与超分辨表面等离激元显微成像技术方面所取得的研究进展。报告人：南昌大学 王涛副教授 报告题目：石英晶体微天平的表征原理及应用创新王涛，2013年博士毕业于中国科学技术大学高分子化学与物理专业，2016年加入南昌大学，获得江西省首批“双千计划”项目，主持国家自然科学基金3项，江西省自然科学基金1项，主要研究方向包括高分子材料界面化学与物理、界面功能材料和高分子能源材料等。本人主要涉及的表征仪器为耗材型石英晶体微天平（QCM-D），研究内容从研究高分子材料在界面上的构象与性能的关系，逐渐扩展界面功能材料、纳米材料等方面的应用，尤其是近几年开展了基于电化学石英晶体微天平(EQCM-D)在储能材料界面性质的研究。

■ 高飞雪，吴凯，伊晓东本文总结了国家自然科学基金委员会化学科学部催化与表界面化学学科相关的国家重大科研仪器研制项目的资助概况及已批准项目的研制目标、仪器构成与应用领域，在此基础上，提出了项目申请与管理的一些建议与思考。前言 “创新科学仪器”是科学发展的原动力。运用科学仪器进行实验可以判定科学理论的正确性和准确性，发现新的现象，提出新问题，从而促进技术进步，推动相关领域的发展。国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）于2011年设立国家重大科研仪器研制项目，面向科学前沿和国家需求，以科学目标为导向，资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件的研制，以提升我国的原始创新能力【1】。我国“催化与表界面化学”近十年来得到了快速发展，某些领域的研究成果得到了国际上的肯定和关注，特别是在创新仪器研制方面瞄准国际前沿，超前部署，为今后做出原创性工作提供有力的技术支撑。希望这些与“催化与表界面化学”相关的创新仪器的成功研制将进一步推动“催化与表界面化学”的发展。一、重大科学仪器基金项目资助概况国家重大科研仪器研制项目包括部门推荐和自由申请两个亚类。自重大科学仪器研制项目设立以来，化学科学部共资助6项部门推荐的重大科研仪器项目，其中与“催化与表界面化学”相关的有4项，具体的重大仪器项目（部门推荐和自由申请）资助情况见表1和表2。表1 “催化与表界面化学”相关重大仪器研制项目（部门推荐）信息表表2 “催化与表界面化学”相关重大仪器研制项目（自由申请）信息表二、部门推荐类重大仪器研制项目在这里，我们重点介绍部门推荐类重大仪器研制项目的研制目标、仪器构成以及应用领域。1、高分辨多功能化学成像系统问题的提出：化学成像是近年来兴起的新型表征技术，它将光学成像与谱学测量相结合，可同时获得化学成份的含量和空间分布信息。由于时间和空间分辨率的限制，现有化学成像技术大多难以实现分子水平的原位检测；而且基本上是单一模式成像，难以进行分子结构和分子间相互作用的多组分/多参数分析和验证。研制目标：复杂体系中表界面分子结构和性能变化的原位、实时研究，突破材料化学、生命化学等前沿交叉领域研究的技术瓶颈。仪器构成与功能：高分辨多功能化学成像系统，以超分辨受激辐射耗尽STED光学成像为基础，将具有超高空间分辨的光学成像和质谱、光谱等谱学技术及扫描探针显微成像技术相结合，在对物质的形貌进行成像的同时，对其化学组成、表界面分子结构、分子间相互作用及其动态变化等进行分子水平的原位、实时、多参数表征。在此基础上，发展了纳米尺度和分子水平的化学成像新技术和新原理。仪器构成示意图见图1。应用领域：该仪器的建成和使用促进纳米化学、能源化学和生命化学等领域的研究取得新突破，为绿色化学、生物医药、电子工业、环境治理、能源资源等高新技术产业的发展提供高水平的综合实验平台。图1 高分辨多功能化学成像系统示意图2、基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置问题的提出：绝大部分现有能源和新洁净能源都涉及原子分子的物理化学过程，因此研究原子分子在气相和表面的化学物理过程一直是能源基础研究极其重要的方向。极紫外波段光源在气相原子分子和表面物种的探测中发挥着不可替代的作用。但是, 现有光源亮度较弱大大限制了在这一方向的研究能力。研制目标：研制一套基于高增益谐波产生模式的、超高亮度且具有超快时间特性的可调极紫外相干光源的综合实验装置，将先进相干光源的发展和原子分子和自由基的高灵敏度探测方法发展紧密结合起来, 将先进相干光源装置的研制与能源相关的基础物理化学研究装置的研制紧密结合起来, 希望在较短的时间内使该综合实验研究装置成为世界上独特的的基础物理化学实验研究平台。仪器构成与功能：该大型综合实验装置主要由高品质的电子直线加速器、极紫外激光高增益谐波产生放大器、极紫外光束线和实验站（含基元反应实验装置、表面光化学反应实验装置、分子束表面散射化学反应实验装置、生物质谱实验装置、中性团簇实验装置等）组成，产生的极紫外激光脉冲能量超过100 uJ，重复频率可达50 Hz，波长在极紫外区域（50-150 nm）完全连续可调，脉冲长度可实现30 fs/100 fs/1 ps切换。结合传统激光技术、离子成像技术、原子分子和自由基高灵敏度电离技术、高分辨质谱技术以及独特的UV-EUV泵浦-探测技术，该装置可以被广泛地用于研究光化学动力学、团簇结构及动力学、表面化学动力学、燃烧化学动力学、生物分子结构等能源化学相关过程的重要基础科学问题。仪器构成示意图见图2。图2 基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置结构图应用领域：该大型综合实验装置可用于燃烧、能源催化、大气化学、星际化学、表面科学和生物质谱分析等领域的研究。3、基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置问题的提出：化石能源的高效利用、能量转换与储存中的多相催化反应和电化学反应都是发生在表面和界面上的物理化学过程。研制基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置，从微观的原子分子尺度检测上述物理化学过程涉及的多种表面反应关键中间物种、自由基和激发态，对化石能源的优化利用和洁净能源的开发起着非常关键的作用。研制目标：国内第一个红外自由电子激光用户装置，同时也是国际上第一个面向能源化学研究的红外自由电子激光装置，使我国在低增益FEL振荡器装置研究方面达到国际先进水平，解决能源化学前沿科学问题。仪器构成与功能：结合当前自由电子激光等技术领域最新成果，该仪器由中红外到远红外波段连续可调的红外自由电子激光，和以其为光源的表界面反射吸收红外光谱、纳米红外光谱（空间分辨光谱）、和频光谱（时间分辨光谱）、光解离光谱和光激发光谱五条实验线站组成。该大型实验装置显著提升了从原子分子水平研究多相表界面过程（如（电）催化剂活性中心位本质、（电）催化剂作用机理和（电）催化反应机理）、团簇结构及其反应动力学和红外振动态激发分子反应动力学的能力。实现了原位/在线/工况探测过去只能间接推测而无法直接从实验上获知的能源化学反应关键中间体（如氧物种、表面－吸附分子成键振动等）的结构、解析相关的团簇结构及其动力学、获取分子振动激发对化学反应影响等全新的信息。发现新现象、揭示新规律，取得实验和理论的突破。仪器构成示意图见图3。应用领域：该仪器的建成将为解决能源化学的瓶颈问题的提供研究平台，使能源化学和材料化学相关领域研究取得突破性进展。图3 基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置结构图4、超高时-空分辨的离子化学研究系统问题的提出：离子是物质科学中的基本粒子之一，是稀土分离、核废料处理、离子电池、分子磁体、发光、相转移催化、土壤污染修复和离子通道等领域中重点研究对象。溶剂介质中离子化学的核心科学问题是离子溶剂化效应。溶剂化离子的结构复杂而动态，造成研究手段匮乏，理论处理棘手。研制目标：建造一套具有超高时-空分辨能力的离子化学研究系统，探索与发现离子化学中的新现象和新性质。仪器构成与功能：该系统的建成将为相对稳定的金属正离子和非金属负离子的制备提供普适的方法；所产生离子束通过电化学系统的加速、抽取、偏转、漂移和减速，软着陆到介质表界面或其它指定位置；综合利用软着陆离子束、分子束、低温和超高真空技术，实现原位制备单离子、溶剂化离子、离子对、离子配合物和聚集体等；结合超高空间分辨成像技术和超高时间分辨的超快多维光谱技术、测量单个离子的本征结构，研究受控的离子溶剂化过程，探究溶剂化离子的大小、结构、电荷和能量转移等；监控单一离子在多相表界面的迁移动力学，研究离子迁移与介质表界面结构、离子种类、离子大小和溶剂化效应等之间的内在关系；对具有特殊功能性质的稀土发光和磁学配合物，测量单个裸露离子或配位（或溶剂化）离子的光学及磁学性质等。整套仪器的主要参数指标包括：在空间分辨上约为0.01 ~ 0.1 Å；时间分辨上为fs ~ ns（不同能量测量范围）；在能量分辨上能达到0.1 ~ 1 meV；为达到软着陆目的，离子束的能量小于1 eV。仪器构成示意图见图4。应用领域：该仪器将在我国超纯稀土萃取、高端稀土功能材料开发、土壤污染中重金属处理、核废料处理中的放射性离子提取与转化、磁性分子材料的设计与制备、离子电池和储能材料的研制等重大应用过程提供技术平台。图4 超高时-空分辨离子化学研究装置的主要系统功能划分上述四项仪器研制项目（部门推荐）从可调谐极紫外自由电子激光到中远红外自由电子激光，使原可探测的光谱段扩展和增强。利用其对表界面活性中间物种等进行探测，特别是对很难探测到的甲烷等的关键中间物种、自由基和激发态进行有效探测及其随时间演化的动力学过程，以及中间体物种与催化剂表面成键的探测（大多在远红外区）等，为催化及能源化学领域反应路径和机理的理解提供了重要的直接实验证据。同时，成像与光谱和质谱结合，可同时获取表界面反应的物种定量和定性以及化学组成信息，为反应机制提供可视化证据。特别是结合超高空间分辨的成像技术和超快时间分辨的多维光谱技术，研究离子的本征性质和行为，是离子化学研究的前沿，将为能源、材料和环境等领域提供重要的技术平台。上述仪器的成功研制和发展的实验方法将进一步推动“催化与表界面化学”的发展，加速创新性原创成果的产生，为“催化与表界面化学”未来发展提供了重要技术储备，同时也反映了表界面化学表证方法的发展趋势。三、创新仪器和表征方法的发展态势表界面结构与性质的演变是表界面化学的研究核心，必须借助于先进的实验技术和表征方法，既要注重挖掘和综合利用现有的实验技术，又要注重利用新的科学原理来建立新的表征方法【2】。在材料结构表征技术中，原子分辨电子三维/四维技术、基于X射线、自由电子激光和同步辐射光源的三维相干衍射成像技术、4D扫描透射显微技术（4D-STEM）和电子叠层成像术（Electron ptychography）在原子水平上研究材料体系的组成、分布、结构与性质的时空变化，对于表界面物理化学至关重要。在真实催化反应条件下与同一时间尺度下，综合使用原位X射线吸收谱学(XAS, X-ray adsorption spectroscopy)、原位X射线掠入式衍射(GID, grazing incidence X-ray diffraction)、原位傅立叶变换红外光谱(IR，infrared Fourier transform spectroscopy)、引入外加扰动(如同位素切换)的瞬变动力学分析(TKA，transient kinetic analysis)、原位光电子能谱、原位固体核磁、光催化电荷转移过程全时空域成像、球差校正扫描透射电镜二次电子成像等多种表征技术，可以同时获得多种信息，有助于人们深入理解真实催化过程和催化作用机制，总结催化活性与催化剂的内在规律，为新型高效催化剂的研制提供科学依据。通过反应器的创新设计，在电极材料与电化学表界面（固液两相及气液固三相界面）工作条件下，协同联用和同步耦合原位X光吸收光谱、表面增强振动（红外和拉曼）光谱、扫描探针显微技术（SPM）与微分电化学质谱等原位表征技术是电化学前沿研究的强大工具。原位界面和频振动光谱（SFG）、液体环境中的电化学STM、引入光、电、力、温度等外场和液体、气氛等化学环境的透射电镜（TEM）、液固界面AFM、介质环境下的X射线吸收精细结构谱（XAFS）、液相体系中的圆二色谱法等是目前介质环境下表征技术的重点与难点。基于石英音叉轻敲模式的非接触原子力显微镜（Qplus NC-AFM）技术、非弹性电子隧道谱（IETS）、针尖增强拉曼光谱（TERS）、二维飞秒红外光谱、秒X射线激光脉冲、时间，空间与能量分辨的超快超宽频多维光谱、将皮秒级太赫兹脉冲耦合到STM针尖的太赫兹（THz）STM等技术是化学键与能量迁移表征技术发展的方向。四、建议与思考我国表界面化学的研究起步较晚，作为跨度宽广、应用普遍和意义重大的一门交叉学科，表界面化学在我国经过几十年的艰苦发展，其触角已经深入到物理、化学和其他相关学科的诸多研究方向，受到人们越来越多的重视。得益于我国经济的快速发展以及国家对基础科学研究的大量投入，近十几年来一批高端精密设备被引进、改造、创制并投入到实际研究之中，在解决催化及相关方向的关键科学问题取得了重要进展。但是，目前我国高端精密仪器的制造和创制能力还不足。一方面，重要的表面分析仪器和设备都是国外垄断，制约我国表面化学乃至基础科学的发展。另一方面，我国表界面化学的研究也在一定程度上依然存在着“跟风”和急于求成现象，导致研究创新性相对缺乏，在一些需要啃硬骨头和相对冷门的方向和领域的研究动力不足。例如，人们更多关注表面反应的静态表征，但对于表面反应的动态过程研究十分有限，理论研究也比较薄弱。再如，表面扩散动力学以及低维结构的生长动力学研究等缺乏足够的重视和深入的探讨，在表面量子态调控等方面也几乎是空白。重大科学仪器研制项目是科学基金资助体系中环境支撑的重要部分，是推动科学问题导向的创新仪器研制和原创成果产生的重要平台。科学基金在持续资助创新仪器的同时，不断完善仪器基金的后续管理和支撑条件。2018年化学部学科重组后，设立了仪器创制与大科学装置应用的申请代码（B0407）。表界面化学（B02）仪器项目的申请可选择任一代码。仪器基金的会评是在学科或学部函评的基础上，学部推荐后统一由计划局组织评审。近三年来，表界面化学相关仪器项目（自由申请）的申请数不多，结题项目的优秀率也不高。对于已经结题的仪器（部门推荐）项目，结题两年后还要开展后评估工作。主要考察仪器的科学目标和应用目标完成情况、依托仪器取得的重大科研成果情况、关键核心技术的掌握和推广应用情况、仪器核心器件自主可控情况和仪器运行及其稳定性，另外还考察组织管理情况，例如：依托单位履行职责情况（包括基础设施和配套设施建设、人员配备、运行经费保障、国有资产管理等）。同时注重考察仪器研制技术团队建设和人才培养情况，成果转化及对经济社会的影响。建议依托大科学装置和基金委资助的仪器研制项目，充分发挥研制仪器在解决相关科学问题中的重要作用。针对表界面的关键科学问题，鼓励高端精密仪器的制造和基于新原理的原创性仪器研制，注重挖掘和提升现有仪器的综合有效利用，发展基于大数据和AI技术的表界面研究新方法和新范式，注重培养仪器研制、设计加工和维护专业技术人才队伍，提升我国表界面化学创新仪器的研制能力，促进学科的全面快速发展。【参考文献】[1] 2021年度国家自然科学基金项目指南[2] 高飞雪, 伊晓东. 催化与表界面化学“十四五”发展规划概述, 中国科学: 化学, 2021, 51(7): 932. doi: 10.1360/SSC-2021-0121

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

表界面化学是能源、环境和生命等前沿科学领域的核心。在分子水平上表征表界面化学，对阐明上述领域关键科学问题的化学本质具有重要意义。然而，表界面层极薄、其物种复杂性及高度动态性，对化学测量学提出了挑战。飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)是迅速发展的先进表界面分析技术。而作为基于高真空环境的分析技术，SIMS难以直接分析涉及到液体的表界面。　　近年来，中国科学院化学研究所活体分析化学实验室研究员汪福意课题组，针对动态表界面分析问题以及诸多重要表界面过程处于“黑箱”状态的研究现状，基于高化学稳定、高真空兼容的微流控装置，将一系列液体表面以及固液界面引入超高真空的SIMS分析系统中，发展了多场景适用的具有高界面敏感(ppm)、高时间分辨(μs)、超薄信息深度(nm)和“软”电离等特性的原位液相ToF-SIMS新技术，以直接分子证据可视化追踪液体表面/固液界面的微观弱相互作用，并原位实时监测界面电化学双电层结构、反应中间体、鉴定电催化活性位点等。迄今为止，原位液相ToF-SIMS是唯一已知可原位探测固液界面的质谱分析技术，为揭示电化学、能源、环境、生命等领域重要表界面微观结构的时空演化机理及界面构效关系提供了高效、独特的研究平台。　　汪福意课题组与中国科学院生态环境研究中心曲久辉院士/胡承志研究员团队合作，将原位液相SIMS技术拓展至纳米孔道膜分离过程中的固液界面分析，原位捕获了离子水簇在纳滤膜孔道传输过程的水合形态变化，提供了基于水簇结构转化与其膜孔传输适配的纳滤膜分离技术原理，为高性能纳滤膜材料开发与膜分离系统优化提供了实验依据。相关成果发表在《科学进展》(Science Advances 2023, 9, eadf8412)和《美国化学学会纳米杂志》(ACS Nano 2023, 17, 12629)上。　　汪福意课题组与南昌大学教授陈义旺/胡笑添团队合作，发展了原位液相SIMS技术，研究了钙钛矿太阳能电池领域饱受困扰的前驱体溶液老化问题，以直接分子证据揭示了三阳离子混合卤化物钙钛矿前驱体溶液在长期存储过程中的老化反应机制。进而，该团队针对前驱体离子老化机制提出了Lewis酸/碱添加剂减缓钙钛矿溶液老化的策略，并阐释了添加剂化学结构与添加剂抑制老化效果之间的构效关系。研究表明，原位液相ToF-SIMS新技术可作为“分子眼”促进对钙钛矿溶液化学的认知，推动了钙钛矿器件产业化策略的设计和开发。相关成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202215799)上。进一步，该团队以低维钙钛矿前驱体溶液中的胶体粒子作为研究对象，应用原位液相ToF-SIMS可视化间隔阳离子参与的胶体组装行为，揭示了氢键作用与量子阱结构优化的新机制，为实现高效低维钙钛矿太阳电池印刷提供了实验依据。相关成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303177)上。　　研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院的支持。　　液相ToF-SIMS原位剖析钙钛矿溶液老化化学及抑制老化作用机制

中国科学技术大学环境科学与工程系刘贤伟课题组在界面化学过程的原位高分辨成像方面取得进展，相关研究成果以“Dynamic imaging of interfacial electrochemistry on single Ag nanowires by azimuth-modulated plasmonic scattering interferometry”为题近日发表于Nature Communications。污染物的催化转化是水污染控制技术的重要方法，解析环境催化材料在污染物转化过程中活性位点的动态变化，对理解材料的构效关系，解析催化机理，设计并研发新的环境催化材料具有重要意义。尽管目前研究人员对分析纳米材料的活性位点有浓厚的兴趣，但在温和的水溶液环境中，对单个纳米材料界面反应的动态演绎过程研究仍然存在挑战。 图1高分辨表面等离子体散射相干成像示意图 　　针对上述挑战，研究团队研发了高分辨等离子体散射干涉成像技术，通过调制入射光有效消除了反射光的干扰，实现了具有高空间分辨率和高抗干扰能力的表面等离子体散射干涉成像。以银的表面化学反应为例，研究团队原位追踪了溶液中单根银纳米线的动态电化学转化过程，在空间上刻画了纳米线反应动力学分布，为建立纳米线表面缺陷、重构与反应活性的关系提供了关键证据。该免标记成像分析方法，可以与电子显微镜等技术耦合表征纳米材料的结构和化学组成，为高分辨原位成像分析污染物的催化转化动态过程和解析其构效关系提供了有效的分析方法与技术平台。 图2 单根纳米线表界面动态反应过程的成像分析 　　该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

（本文部分内容及图片来自公众号： 高分子科学前沿，顶刊动态）成果简介2021年12月1日，Nature刊发题为“In situ Raman spectroscopy reveals the structure and dissociation ofinterfacial water”（《原位拉曼光谱揭示界面水分子结构和其解离过程》）的研究论文。厦门大学化学化工学院李剑锋教授课题组与北京大学深圳研究生院潘锋教授课题组合作，利用原位表面增强拉曼光谱技术，共同揭示了钯单晶电极界面水分子构型及其在析氢反应中的核心机制，为提升电催化反应速率提供了一种新的策略，解开了界面水分子结构如何调控电催化反应这一科研难题。背景介绍电催化可加速由固液界面上的电势驱动的化学反应，这可能是全球经济可持续发展的关键因素，因为它可以将来自可再生能源的电能直接转化为绿色燃料，例如氢气。其中水分子直接参与到众多重要的电催化反应之中，了解水在固-液界面的结构和动态过程是表面科学、能源科学和催化领域的一个极其重要的课题。然而，处于电极/溶液界面的水分子，作为反应过程的重要研究对象，数目远远低于体相水分子，而电极电势的实时变化又将极大影响真实的反应进程，必须在电场控制的条件下进行原位研究才能如实获得相关信息。关于界面水分子在电催化反应过程中的结构变化与作用机制的研究可谓困难重重。图文导读厦门大学李剑锋教授课题组与北京大学深圳研究院潘锋教授课题组利用使用电化学、原位拉曼光谱和计算技术，在电催化析氢反应过程中，对钯单晶电极/溶液界面水分子的构型及其动态变化过程进行实时监测。图1. 探测Pd(hkl)表面上的界面水图2. 界面水的拉曼光谱作者发现，除了已知的含有氢键的水分子，界面上还有一类与阳离子键合的水分子。直接光谱证据表明界面水由氢键和水合Na+离子水组成。在HER电位下，由于偏置电位和Na+离子作用，无序的水分子排布成更为有序的特殊结构，这种结构可以加速电极与水分子间的电荷转移，进而极大提升电催化反应析氢的速率，为指导绿色制氢提供新的理论途径。本文还探讨了电解质和电极表面对界面水的影响，发现会影响水的结构。因此，通过局部阳离子调整策略，使有序界面水能够提高电催化反应速率。图3. 水分解图4. 界面水的HER曲线和拉曼光谱仪器推荐工欲善其事，必先利其器。本研究中，拉曼光谱的检测使用了HORIBA XploRA PLUS智能型全自动拉曼光谱仪。XploRA PLUS拥有高灵敏度、高分辨率，可实现激发波长全自动切换。除具备通常的拉曼光谱测量功能外，可实现超快速拉曼光谱成像、荧光成像、超快速PL光谱成像等。适合化学、纳米、材料、食品、药品、地质、考古、物证鉴定、珠宝鉴定等领域。HORIBA XploRA PLUS智能型全自动拉曼光谱仪扫码咨询产品课题组介绍李剑锋男，厦门大学化学化工学院教授。2003年本科毕业于浙江大学；2010年在厦门大学获得博士学位；2011-2014年分别在瑞士伯尔尼大学和瑞士苏黎世联邦理工学院从事博士后研究。主要研究领域为核壳纳米结构、表面等离激元、表面增强拉曼光谱、表面增强荧光光谱、电化学、界面光电催化、食品环境公共安全领域的拉曼光谱快速检测等。以第一作者或通讯作者身份在Nature、Nature Energy、Nature Mater.、Nature Protoc.、Nature Commun.、Science Adv.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Rev.等国际高水平学术刊物上发表论文100余篇，被SCI他引6000余次，授权专利5项，撰写英语书章节4部。担任J. Phys. Chem.的高级编辑、Anal. Chem.、Adv. Opt. Mater.、ChemElectroChem等国际期刊编委。曾获基金委“杰出青年基金”、基金委“优秀青年基金”、国家自然科学二等奖（排名第三）、中国青年科技奖、入选中组部“万人计划”-科技创新领军人才、中组部高层次人才-青年项目、全国百篇优秀博士论文奖。潘锋北京大学教授，博士生导师，北京大学讲席教授、北京大学深圳研究生院新材料学院创院院长。潘锋教授已发表包括2篇《自然.纳米技术》在内的SCI代表性论文250余篇，其中影响因子10及以上和自然指数论文120余篇，3项国际发明专利和近80项国内专利申请，授权发明专利27项。潘锋教授目前聚焦探索基于图论的结构化学的新范式和新能源材料基因科学与工程，包括探索材料的结构“基因”、材料高通量的计算、合成与检测及数据库等“材料基因组”工程及用于加速“清洁能源及关键材料研发”，包括新型太阳能电池、热电发电、储能和动力电池及关键材料的跨学科的基础研究和应用，具有十多年在国际大公司从原创基础研究到创新产品产业化的经历 。荣誉及奖励：2015-18连续四年入选爱思唯尔中国高被引学者；2016年国际电动车电池协会（ABAA10）杰出研究奖；2018年获得美国电化学协会“ECS电池领域科技创新奖”。文献信息Wang, YH., Zheng, S., Yang, WM. et al. In situ Raman spectroscopy reveals the structure anddissociation of interfacial water. Nature 600, 81–85 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04068-z扫码查看文献

2023年4月14日，国家重大科研仪器研制项目“面向红外芯片的光谱与界面功能关系研究的多尺度表征系统”启动会在上海技物所召开。咨询专家代表匡定波院士、祝世宁院士、龚新高院士、贾金锋院士，国家自然科学基金委员会数学物理学部常务副主任董国轩、中国科学院条件保障与财务局副局长曹凝、监理专家和上海市科委相关处室领导等出席启动会。上海技物所党委书记龚海梅、副所长陈建新、项目负责人陆卫等50余人参加 会议。 　　该项目由上海技物所牵头，联合中国科技大学和上海科技大学承担，旨在通过发展对界面态敏感的红外光谱与应用技术，为研究和理清复杂界面中具有光电作用功效的电子态如何决定高端红外芯片极限性能的核心问题提供先进方法和表征手段，具有显著的科学价值和应用前景。项目基于对红外芯片界面关系的深厚理解和实际应用需求，提出了“谱效”关系新思路，展示了技术方案的创新性。拟研制的装置包括4个核心子系统和2个辅助子系统。项目中的关键技术如红外调制光谱、红外成像光谱、纳米探针光电谱、界面电子态预测和数据驱动算法等已有研究积累，具有很好的实施基础。 　　会上成立了项目咨询专家组，并向受聘专家颁发了聘书。专家组和监理组认真听取了项目实施方案报告，并认为该项目研制目标明确，预期技术指标先进，整体设计路线清晰。针对核心科学问题以及研制过程中可能遇到的技术难点和其他困难，项目团队提出了合理的预案，有望为我国红外探测芯片技术基础研究领域发展做出贡献。 　　董国轩在讲话中要求项目牵头单位和项目组加强组织管理，确保项目按期高质量实现目标。项目推荐部门和地方科技主管部门分别表示将积极支持项目承担单位和项目团队开展相关科技攻关工作。

表界面化学是能源、环境和生命等前沿科学领域的核心。在分子水平上表征表界面化学，对阐明上述领域关键科学问题的化学本质具有重要意义。然而，表界面层极薄、其物种复杂性及高度动态性，对化学测量学提出了挑战。飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）是迅速发展的先进表界面分析技术。而作为基于高真空环境的分析技术，SIMS难以直接分析涉及到液体的表界面。近年来，中国科学院化学研究所活体分析化学实验室研究员汪福意课题组，针对动态表界面分析问题以及诸多重要表界面过程处于“黑箱”状态的研究现状，基于高化学稳定、高真空兼容的微流控装置，将一系列液体表面以及固液界面引入超高真空的SIMS分析系统中，发展了多场景适用的具有高界面敏感（ppm）、高时间分辨（μs）、超薄信息深度（nm）和“软”电离等特性的原位液相ToF-SIMS新技术，以直接分子证据可视化追踪液体表面/固液界面的微观弱相互作用，并原位实时监测界面电化学双电层结构、反应中间体、鉴定电催化活性位点等。迄今为止，原位液相ToF-SIMS是唯一已知可原位探测固液界面的质谱分析技术，为揭示电化学、能源、环境、生命等领域重要表界面微观结构的时空演化机理及界面构效关系提供了高效、独特的研究平台。汪福意课题组与中国科学院生态环境研究中心曲久辉院士/胡承志研究员团队合作，将原位液相SIMS技术拓展至纳米孔道膜分离过程中的固液界面分析，原位捕获了离子水簇在纳滤膜孔道传输过程的水合形态变化，提供了基于水簇结构转化与其膜孔传输适配的纳滤膜分离技术原理，为高性能纳滤膜材料开发与膜分离系统优化提供了实验依据。相关成果发表在《科学进展》（Science Advances 2023, 9, eadf8412）和《美国化学学会纳米杂志》（ACS Nano 2023, 17, 12629）上。汪福意课题组与南昌大学教授陈义旺/胡笑添团队合作，发展了原位液相SIMS技术，研究了钙钛矿太阳能电池领域饱受困扰的前驱体溶液老化问题，以直接分子证据揭示了三阳离子混合卤化物钙钛矿前驱体溶液在长期存储过程中的老化反应机制。进而，该团队针对前驱体离子老化机制提出了Lewis酸/碱添加剂减缓钙钛矿溶液老化的策略，并阐释了添加剂化学结构与添加剂抑制老化效果之间的构效关系。研究表明，原位液相ToF-SIMS新技术可作为“分子眼”促进对钙钛矿溶液化学的认知，推动了钙钛矿器件产业化策略的设计和开发。相关成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202215799）上。进一步，该团队以低维钙钛矿前驱体溶液中的胶体粒子作为研究对象，应用原位液相ToF-SIMS可视化间隔阳离子参与的胶体组装行为，揭示了氢键作用与量子阱结构优化的新机制，为实现高效低维钙钛矿太阳电池印刷提供了实验依据。相关成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303177）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院的支持。液相ToF-SIMS原位剖析钙钛矿溶液老化化学及抑制老化作用机制

仪器信息网讯 材料表征与检测技术，是关于材料的成分、结构、微观形貌与缺陷等的分析、测试技术及其有关理论基础的科学。是研究物质的微观状态与宏观性能之间关系的一种手段，是材料科学与工程的重要组成部分，是材料科学研究、相关产品质量控制的重要基础。仪器信息网将于2022年12月14-15日举办“第四届材料表征与分析检测技术网络会议（iCMC 2022）”，两天的会议将分设成分分析、表面与界面分析、结构形貌分析、热性能四个专场，邀请材料科学领域相关检测技术研究与应用专家、知名科学仪器企业技术代表，以线上分享报告、在线与网友交流互动形式，针对材料科学相关表征及分析检测技术进行探讨。为同行搭建公益学习互动平台，增进学术交流。为回馈线上参会网的支持，增进会议线上交流互动，会务组决定在会议期间增设多轮抽奖环节，欢迎大家报名参会。会议报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icmc2022/表面与界面分析主题专场会议日程：报告时间报告题目报告人专场二：表界面分析（12月14日下午）14:00--14:30XPS谱峰拟合中国科学技术大学理化科学实验中心高级工程师 姜志全14:30--15:00分辨率、液相、物性测试——原子力显微镜在表界面分析中的应用牛津仪器科技（上海）有限公司AFM应用工程师 竺仁15:00--15:30电池中的表界面分析中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员 沈炎宾15:30--16:00钕铁硼磁性材料的电子探针表征岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师 赵同新16:00--16:30铜基金属催化剂表界面的原位环境透射电镜研究天津大学教授 罗浪里16:30--17:00应用非线性光学技术探测物质表界面东南大学研究员 卢晓林直播抽奖：暖心青年玻璃杯5个嘉宾介绍:中国科学技术大学理化科学实验中心高级工程师 姜志全姜志全，理学博士，中国科学技术大学高级工程师。研究领域为表面化学与纳米催化，在不同层次构筑纳米催化模型体系，利用各种光谱和能谱技术对物质进行测试和分析，同时致力于构建原位测试表征系统，力图在原子分子水平上揭示研究体系的构效关系和作用机制。作为项目负责人，已主持完成两项国家自然科学基金项目（项目批准号20803072与11079033）和一项中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目（项目编号2015gf05）。已在国内外学术期刊发表SCI收录论文七十余篇。【摘要】 针对XPS数据处理过程中的谱峰拟合问题，报告主要介绍了谱峰拟合的基础知识、拟合方法和相应的拟合参数设置，并结合实例示范了谱峰拟合的操作流程。牛津仪器科技（上海）有限公司AFM应用工程师 竺仁2015年毕业于美国明尼苏达大学机械工程系，在博士以及博士后期间积累了多年的原子力显微镜使用和研发经验。2016年加入牛津仪器Asylum Research ，任职原子力显微镜应用工程师，负责原子力显微镜的技术支持和应用开发。【摘要】 在众多的表界面分析工具中，原子力显微镜（AFM）具有独特的优势及应用。通过纳米针尖和样品的近场相互作用，AFM可以达到远超光学技术的分辨率，甚至实现晶格缺陷级别的表征。由于不依赖于真空技术，AFM适合在复杂液体环境中进行扫描，包括对液相反应进行原位成像。功能化的AFM针尖，还能够对样品的电学性质和力学性质进行表征。凭借这些特点，AFM不仅是表界面学术研究中的常用工具，也愈来愈多地被用于解决工业研发和生产中的问题。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员 沈炎宾沈炎宾，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员，博导，国家级青年人才，江苏省双创人才。哈尔滨工业大学学士，丹麦奥胡斯大学博士。长期从事先进二次电池关键材料、界面化学调控、原位电化学机理研究。截止2022年4月，已在J. Am. Chem. Soc., Nature Commun., Joule等期刊发表研究论文~80篇，是30余项中外发明专利的发明人，主持国家省市各级基金和产业界横向合作项目十余项，《物理化学学报》和《电化学》青年编委。【摘要】 锂电池的界面稳定化学对电池循环寿命和安全性影响极大，聚焦界面化学研究是实锂电池长循环寿命和高安全性突破的关键。我们致力于锂电池界面化学研究，近几年围绕着锂电池的三个界面问题，即电极活性材料的界面化学稳定性、电极｜电解液界面的循环稳定性、以及固态金属锂电池固-固界面的离子传输挑战开展研究，提升锂电池的性能。在这个报告中，我将跟大家分享我们在锂电池表界面分析中的一些经验。岛津企业管理（中国）有限公司应用工程师 赵同新从事电子显微分析十多年，专长于材料表征，在材料微区测试和金属构件的失效分析上有着丰富的经验，曾参与CNAS压力容器失效分析机构认可标准制定和研讨。在大型的行业研讨会上主讲过《金属构件的失效分析》、《汽车材料的电子探针测试与分析》、《含超轻元素矿物的微区定量测试》、《电子探针及其在材料测试中的应用》等专题。现专职于微区定量测试研究，负责不同行业材料的应用开发。对多种材料的微区观察、测试和分析需求有着深入的理解，为行业用户提供现场技术支持及应用解决方案。【摘要】 介绍超轻元素和稀土元素的电子探针测试特点、NdFeB磁性材料微区定量测试方法探讨、NdFeB磁性性能改善晶界扩散Tb/Dy的表征等问题。天津大学教授 罗浪里天津大学分子+研究院教授，国家青年人才计划入选者，在纽约州立大学获得博士学位，先后在美国西北大学、能源部西北太平洋国家实验室从事研究工作。主要研究方向为原位透射电子显微学在异相催化、锂电池等领域的应用，以第一/通讯作者在Nature Mater., Nature Nano., PNAS, JACS, PRL, Angew等杂志上发表论文40余篇。【摘要】 气体与金属界面的相互作用是相催化研究的核心科学问题之一。反应气体在金属表面上的吸附、解离和反应过程决定了催化反应的机理和金属催化剂的性能。金属催化剂设计中的表观形貌、表面原子结构、元素掺杂、物相以及应变调控等等策略都需要对于金属催化剂表面原子级的精准表征。更重要的是，反应气体分子与上述金属催化剂表面的相互作用的原子过程，厘清这些原子过程既可以为反应机理的研究例如活性位点的确定提供直接证据，又可以为催化剂的衰减机制研究提供有力证据，从而优化催化剂设计。 在诸多高分辨原位表征手段中，透射电子显微学一直走在催化科学研究的应用前沿。球差矫正的扫描透射成像（AC-STEM）以其亚埃级的空间分辨率，成为催化剂材料中单原子、原子团簇以及原子尺度结构调控几乎唯一的直接结构表征手段。另一方面，球差校正环境透射电镜（AC-ETEM） 作为原位透射电镜技术中为催化研究而开发的技术，为样品室创造出加热/气体环境的同时保持基本不损失电镜本身的分辨率，是研究催化剂在反应气体中动态变化的强有力的手段之一。本工作以广泛用于合成甲醇、水煤气转换、CO/烃类选择氧化等众多反应的铜基催化剂为例，研究了铜及合金单晶表面和纳米颗粒在CO氧化反应、水蒸汽中反应条件下的动态结构的变化，厘清了一系列反应气体驱动的活化原子机理，丰富了催化理论以及指导原子精准催化剂的设计。东南大学研究员 卢晓林研究员，博士生导师，东南大学生物科学与医学工程学院，生物电子学国家重点实验室。任多个协会/学会委员或会员，曾参与评审科技部、科技委和省一级基础研发和应用类项目等。【摘要】 和频振动光谱（Sum frequency generation vibrational spectroscopy，SFG）技术最近几十年来发展迅速。由于这种二阶光学技术本身所具有的表界面选择性和对分子基团取向的敏感性，已经成为了研究物质表界面的一种重要和有效的工具。报告将介绍和频振动光谱在高分子和生物界面研究方面的一些成果。会议报名：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icmc2022/

「纳境科技」成立于2020年，是一家专注于超表面光学器件设计与制造的科技企业。公司以超表面光学与半导体工艺相结合为基础，为光学行业提供轻、薄、高效的新一代光学元件。目前产品主要有超透镜和光谱仪两类，应用于机器人、智能手机、XR、自动驾驶、安防监控等领域。超表面光学能够将微观结构的精密设计与光学性质的精细调控结合在一起，操控光的传播，从而实现各种各样的光学功能。「纳境科技」CEO龚永兴介绍，以超透镜为例，随着消费电子的升级，对于产品的重量、厚度、平整度、效率、温漂等方面都提出更高的要求。超透镜就是基于超表面技术，利用微纳工艺和介质材料研发而成的透镜。它颠覆了传统光学器件中繁琐的透镜组，以微米级的厚度实现了原来几毫米甚至厘米级的透镜功能，并且集多个光学元件功能于一身，大幅减小成像系统的体积、重量，使结构简化、性能优化。“在光谱仪方面，行业最大的痛点就是形态大，产品贵，一台好的光谱仪要数万到数十万不等”，而「纳境科技」利用超表面阵列对光的调制作用研制了新形态的微型光谱仪。相较于传统光谱仪，超表面光谱仪具有体积极小、成本极低、台间差小等优势，可广泛应用于手机、环保、机器人传感等领域。微型光谱仪在智能手机上的应用，意味着消费者在日常生活中凭借手机可以实现简单的测量和检测，比如检验食品和药物的成分是否安全，检测皮肤状况，判断食物的成分组成以及环境污染等等。此外，「纳境科技」为大量客户提供设计方案，积累了大量的微结构设计数据，用于支持光学器件设计，现已具备大视场衍射器件设计技术、近红外消色差设计技术以及多波段成像光谱方案设计技术。「纳境科技」团队现有40余人，研发人员占比75%。核心创始团队来自浙江大学、麻省理工学院等科研院所，平均拥有10年以上微纳光子器件和光学芯片的设计、制备经验。创始人林宏焘是麻省理工学院博士后，主攻产品战略、设计与工艺集成。首席科学家马耀光在北大、加州大学、科罗拉多大学从事博士后研究。CEO龚永兴曾任上市公司副总经理，拥有丰富的运营管理和战略设计经验。目前，「纳境科技」超透镜产品主要包括成像、DOE、光束整形等产品，目标应用于机器人、手机、XR等领域。公司透露称，其超透镜相关产品已经拿到订单并处于样品测试阶段，预计二季度可以实现量产；微型光谱仪产品预计在明年可以实现量产。龚永兴表示，当前「纳境科技」有多款应用于不同场景的产品处于在研状态，未来超透镜所在波段也会从现在的近红外向可见光拓展。公司现已启动新一轮融资，资金计划用于产品研发与产能建设。

仪器信息网讯 2023年6月19日，为积极推动表面分析科学与应用技术的快速发展，加强同行之间交流合作，展示表面分析技术最新的进展，推动分析测试质量保障体系、数据溯源体系和标准体系的建设，由国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会、中国分析测试协会高校分析测试分会、北京理化分析测试学会表面分析专业委员会及仪器信息网联合举办的“第十届表面分析技术应用论坛暨表面化学分析国家标准宣贯会”顺利举办。本届会议由仪器信息网在线直播，科研云、寇享学术、邃瞳科学云、科学邦等平台同步转播，线上观看人次首次累计超7.5万人次。本届会议由清华大学姚文清老师和中科院化学所刘芬老师主持。中国科学院院士、清华大学李景虹教授致辞李景虹院士首先介绍了国家大型科学仪器中心——北京电子能谱中心的基本情况。近年来依托国家贴息贷款，北京电子能谱中心进一步建设成国际一流的表面化学分析平台，配有国际首台原位AES-FIB联用等配置俄歇电子能谱仪、国际首台原位气固、液固、电化学分析全配置近常压X射线光电子能谱仪、国内首台检测固体表面的大分子质量飞行时间二次质谱仪、覆盖太赫兹至紫外波段的全光谱范围的真空型傅里叶变换红外光谱等设备。此外，在信息化管理、科研成果、标准制定、人才培养等方面均取得一系列重要成果。北京工业大学/南方科技大学教授 韩晓东韩晓东主要介绍了原子分辨的材料力学显微学与材料弹-塑性新原子机制的最新成果，包括面心立方材料弹塑性力学行为原子机制的基础科学研究、原子分辨材料力学行为实验方法与装置系统的方法学和实验技术发展以及目前国际前沿的界面结构设计与先进性能结构材料研究等。 中科院化学所研究员 陈春城陈春城在报告中提到，光催化是目前最有前景的技术之一，然而光催化界面机理尚不十分清晰，已成为限制光催化发展的关键因素。原位漫反射红外光谱技术是目前研究异相光催化的有力工具，具有可原位检测、实验气氛可控、温度可控、可实时检测分子结构变化等特点。报告还介绍了原位红外光谱在光催化机理研究、氧化铁电极表面光电氧化水、大气颗粒物光化学等领域的应用。 赛默飞世尔科技（中国）有限公司资深应用专家 葛青亲葛青亲介绍了赛默飞世尔科技CISA表面联用分析解决方案，并举例使用XPS-SEM以及XPS-SEM-Raman联用进行钠离子电池极片失效分析、使用XPS-SEM-Raman表征二维材料MoS2、使用XPS-SEM表征抗菌纤维织物、使用XPS+UPS+REELS+ISS+Raman全面表征石墨碳材料等。中国科学院地球化学研究所副主任/研究员 李阳李阳在报告中介绍了TEM-EELS在月壤分析中的应用，其具有空间分辨率高、能量分辨率高、可结合SAED、EDS等准确快捷鉴定矿物、可拓展应用于H、He、OH等分析等特点，丰富了元素地球化学的分析手段，并介绍了月壤分析的应用案例及最新成果。天津工业大学教授 赵丽霞赵丽霞在报告中介绍了二次离子质谱及相关标准概况，并着重介绍了飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS)以及动态二次离子质谱技术，还介绍了二次离子质谱技术在航天、地质等领域的应用。清华大学分析中心高级工程师 李展平李展平在报告中介绍了二次离子质谱的发展历程，并对比了TOF-SIMS与XPS、AES技术的特点与区别，最后介绍了在SIMS质量分辨测量方面相关标准的最新成果与进展。 北京艾飞拓科技有限公司高级应用工程师 郭茹郭茹在报告中介绍了TOF-SIMS的原理与应用，并说明了IONTOF最新一代系统M6的全新功能将如何更好地辅助研究工作，最后举例说明了TOF-SIMS在半导体、OLED、电池、有机材料、生物等领域的具体应用。 宝山钢铁股份有限公司中央研究院教授级高级工程师 张毅张毅主要介绍了国际标准ISO 24417:2022《表面化学分析 辉光放电光谱法分析铁基表面的金属纳米膜》的制定过程，新标准从产品与工艺研发需求出发，详细介绍了实验方法的建立过程，以及国际标准的指定历程，最后张毅还分享了在国际标准制定过程中的几点体会。 上海交通大学研究员 孙洁林孙洁林在报告中介绍了扫描探针显微术的标准体系以及SPM标准制修订现状。当前原子力显微镜在生物学研究中应用越发广泛，原子力显微镜的研制及应用对标准化提出了更高的需求，报告以精确测量柔性生物样品弹性性质为例，介绍了建立特定的样品制备方法、发展测量技术、建立数据处理分析方法、采用精确测量标准等标准化体系构建过程。会议回放：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/bmfx2023/

2024年8月14日，由北京卓立汉光仪器有限公司、北京怀柔仪器和传感器有限公司、先锋科技(香港)股份有限公司、无锡中镭光电科技有限公司联合举办的第五届“逐梦光电”国产光电分析仪器和核心技术研制与应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛在北京中建雁栖湖景酒店成功开幕。本次盛会汇聚了来自全国各大知名高校、研究院以及“产、学、政、研、用、金”不同领域的近百位专家学者，共同探讨光电技术的最新进展和产业发展趋势。开幕第一天，线上直播观众人数突破3.5万人。▲正式开幕本次研讨会聚焦荧光、拉曼、条纹、分幅、icmos、成像光谱仪、2μm激光器、光机、自动化，磁光，压电，仪器联用等10余类产品以及钙钛矿，太阳能，二维材料，燃烧诊断，等离子体诊断，LIBS，半导体，激光物理等八大应用方向，旨在推动光电技术的创新发展，加强产学研用的深度融合，促进光电产业的转型升级。会议包括主题报告、技术展示等多种形式，为参会者提供了一个交流思想、分享经验、探讨合作的平台。▲北京卓立汉光仪器有限公司总经理张志涛在开幕式上，北京卓立汉光仪器有限公司总经理张志涛发表致辞，对远道而来的嘉宾表示热烈欢迎，并对光电产业的未来发展寄予厚望。随后，15位来自激光诱导击穿光谱、拉曼光谱领域的专家学者分别就各自的研究领域作了深入的阐述，分享了最新的研究成果和经验。▲北京怀柔仪器和传感器有限公司总工程师刘海锋北京怀柔仪器和传感器有限公司总工程师刘海锋做激光技术与光学仪器在大科学装置的应用机遇技术报告，对怀柔科学城做重点介绍，怀柔科学城作为北京“三城一区”国际科技创新中心的关键平台，定位于世界级原始创新承载区，聚焦物质、信息智能、空间、生命、地球系统五大科学领域，部署了众多顶尖科技设施，聚集了国际上首个集极低温、超高压、强磁场和超快光场等综合极端条件实验装置；中国首台第四代高能量同步辐射光源及北京激光加速创新中心等，这些设施将汇聚成全球大科学装置最密集区域，为前沿激光技术、光学仪器研发应用带来前所未有的机遇与挑战。▲多场低温科技（北京）有限公司超精密运动部门负责人刘立民多场低温科技（北京）有限公司超精密运动部门负责人刘立民做基于压电的超精密运动解决方案报告，全面剖析压电技术在超精密运动控制领域的基础原理与最新进展，同时聚焦于多场科技推出的系列压电超精密运动产品，并详细描述这些产品的技术规格、操作原理以及在不同行业中的具体应用案例，展示它们如何在复杂环境中保持卓越的性能以满足用户对高精度和高稳定性的严格要求。并对其在半导体加工、生物医疗、精密光学等领域的应用情况做简单介绍。▲北京卓立汉光分析仪器有限公司应用专家赵牧原北京卓立汉光分析仪器有限公司应用专家赵牧原做太阳能领域产品综合解决方案报告，介绍了太阳能电池领域的前沿情况，并介绍卓立汉光公司面向太阳能电池领域推出的DSR光电检测系统，包括各个系统的测量原理、特点、适用范围和应用案例。▲合肥工业大学副教授杨蕾合肥工业大学杨蕾副教授做激光诱导击穿等离子体光谱报告，深入剖析了激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的核心理念、根本机制及其固有的优势与局限性。针对LIBS技术在原位检测应用中的两大核心挑战——固体样本表面形貌的未知变异性与液体样品检测的复杂性，她展开了详尽探讨。研究固体样本表面形貌变化对等离子体、光谱的影响，提出减小其影响的方法；液体样品的Libs原位检测中，直接检测易产生飞溅，且激光脉冲存在一定的吸收损耗，导致光谱信号弱，研究并提出液体样品的检测方案，为提高液体样品在线定量检测精度提供参考。▲西安交通大学副教授袁欢西安交通大学袁欢副教授做激光诱导等离子体技术及其在电力系统中的典型应用报告，分析近些年来电力系统内基于激光诱导等离子体技术的检测方法，主要包括真空灭弧室真空度、绝缘油内金属颗粒、电缆表面绝缘强度、媒质灰飞等方面的研究，从技术原理、产业情况、仪器研制等方面进行论述，希望进一步推进激光诱导等离子体技术在电力系统内的产业化应用。▲北京卓立汉光仪器有限公司光学工程师何运北京卓立汉光仪器有限公司光学工程师何运做从实验室到在线及小型化LIBS系统应用介绍报告，介绍LIBS仪器应用，从实验室到现场及小型化。具体包括：1）激光诱导击穿光谱技术简介；2）实验室、现场和小型化LIBS仪器的应用。▲西安交通大学博士时铭鑫西安交通大学时铭鑫博士做激光诱导击穿光谱在油气资源勘探中的应用研究报告，报告指出，准确获取岩石与岩心样本的矿物元素与有机质组分信息，是理解其矿物学及有机地化特征、评估潜在储层及甜点区域的关键。时博士通过深入研究激光与岩石样本的相互作用及等离子体演化过程，优化了LIBS检测参数，成功构建了针对岩石及岩心样本的矿物元素与有机元素定量分析模型。该模型有效解决了模型过拟合与欠拟合问题，显著提升了元素预测的准确性。此外，研究还进一步探索了多光谱融合技术在页岩岩心总有机碳等有机质热解参数预测中的应用，为实现井场近原位、快速检测矿物元素与有机质特征参数提供了新方法。这一技术突破有望为油气田现场生产开发方案的即时优化提供强有力的数据支撑，推动油气资源勘探与开发效率的提升。▲西安交通大学教授吴坚西安交通大学吴坚教授做激光诱导击穿光谱技术及其在核工业领域应用进展报告，鉴于核工业材料的特殊性，实现其元素组分的原位在线测量一直是技术难题。LIBS技术凭借其独特的优势，如不受辐照环境影响、非接触式测量、远距离操作等，为这一领域带来了革命性的解决方案。报告回顾了LIBS技术在核工业多个关键环节中的国内外研究与应用进展，包括铀资源勘探、核燃料生产、核电站运行监测以及乏燃料处理等方面，展示了LIBS技术在提升核工业材料分析效率与准确性方面的巨大潜力。并着重团队在核电站异物识别、结构材料分类以及安全壳氯离子侵蚀检测等方面的研究成果。团队不仅成功研制了光纤式和望远镜式LIBS检测装置，还成功将这些装置应用于实际现场，实现了对核工业环境中复杂材料元素组分的快速、准确分析。最后，展望了激光诱导击穿光谱技术在核工业领域的应用前景。▲国家农业智能装备技术研究中心助理研究员马世祥国家农业智能装备技术研究中心马世祥助理研究员做激光诱导击穿光谱技术在农业中的应用研究报告，激光诱导击穿光谱技术（LIBS）作为一种新型元素检测技术，被广泛地应用于农业、工业以及矿产勘探等各个领域。针对农业中土壤、水体检测需求，团队基于LIBS技术开展研究，实现了土壤及水体中重金属、营养元素等快速测量，并研制了农田土壤健康管理专家“知土SmartSoil”系列产品，得到了广泛的应用和好评。它不仅帮助农民解决了土壤健康管理中的难题，还促进了农业生产的可持续发展，为实现乡村振兴和农业现代化贡献了重要力量。马世祥助理研究员及其团队的研究成果，为LIBS技术在农业领域的应用开辟了新的道路，也为未来农业环境监测和资源管理提供了更加广阔的前景。▲研究员张开锋张开锋研究员做基于等离激元波导针尖的高分辨率拉曼光谱技术报告，重点介绍了TERS（针尖增强拉曼光谱）技术的优化方案，针尖增强拉曼光谱（TERS）是一种能以纳米级空间分辨率获取化学信息的方法。现有的TERS技术，激发光会直接照射到探针针尖，其光照射的面积（几百 nm）远大于针尖直径（几十 nm），因此针尖以外的样品信号，即背景信号会被叠加检测。提高 TERS 信号的对比度，测量具有荧光活性或强拉曼活性的样品是一项重大挑战。张老师发展了基于等离激元薄膜波导针尖的TERS技术，实现了高稳定性、低背景噪声的TERS测量。该技术可以应对要求高对比度、低热损伤和多环境等TERS测量需求，有望促进TERS技术的推广和发展。▲北京化工大学副教授杨志宇北京化工大学杨志宇副教授做自旋电化学储能的发展前景及挑战报告，储能技术可以将波动电能转化为稳定电力，进而推动能源革命。水系离子电池因安全性高、成本低廉、环境友好，被认为是一种极具发展前景的新型大规模储能技术。然而，常见的过渡金属氧化物阴极材料具有导电性差、容量低、循环稳定性差等问题。基于此，杨老师通过调控过渡金属氧化物活性中心的自旋态来改善电极材料内部电荷的储存和转移机制，以及晶体的结构变形，从而提高电极的能量储存能力和稳定循环能力。发展高效的自旋调控策略以及搭建可视化的自旋检测技术有望推动这一领域的快速发展。▲西安交通大学教授任丹西安交通大学任丹教授做电化学原位拉曼光谱的搭建与应用报告，深入探讨了电化学原位拉曼光谱技术的构建与应用，特别是在清洁电力驱动下的电化学二氧化碳还原（CO2RR）这一绿色碳利用技术中的关键作用。面对当前电催化二氧化碳还原领域催化剂与反应体系尚不成熟、催化机理不明以及界面微环境调控困难的挑战，任老师强调了拉曼光谱技术作为研究电催化界面的关键技术的重要性。报告详细阐述了电化学原位拉曼光谱技术的设计思路、系统搭建过程及其在实际研究中的应用。该技术能够高效捕捉催化反应界面上的微环境信号，为深入理解电催化反应机理、优化催化剂设计提供了有力的分析工具。▲苏州惟光探真科技有限公司总经理刘争晖苏州惟光探真科技有限公司正高级工程师刘争晖做晶圆级半导体光电测试与解决方案报告，团队依托自主知识产权的激光辅助离焦量传感器，小型化科勒照明系统，高稳定性的系统集成设计、数据处理和软件算法等核心技术，针对Si和第三代半导体先进制程，提供显微和荧光成像的核心光学模组，供AOI系统、缺陷检查系统、探针台等集成；针对SiC、GaN等第三代半导体材料和MicroLED新型器件先进制程中面临的发光性质、应力和载流子浓度不均匀的新问题，提供荧光和拉曼光谱相关的系统解决方案，与晶圆厂商合作，开拓良率控制的新途径。供应链国产稳定可控，以更高的性能、更好的应用服务和较低的价格对半导体显微和光谱市场领域进行国产替代。▲北京卓立汉光仪器有限公司应用工程师张丽文北京卓立汉光仪器有限公司应用工程师张丽文做科研与分析型拉曼产品介绍与应用分享报告，介绍卓立汉光科研型与分析型拉曼产品及其应用，包括各个系统的性能、特点、和应用案例，重点介绍了Finder930全自动显微共聚焦拉曼光谱系统，RTS多功能拓展型拉曼光谱系统及联用技术，Finder Insight小型科研级拉曼光谱仪及Finder Edge手持式拉曼光谱仪，并重点分析了其在材料科学、生物医学、考古、食药环侦、管制品、禁毒、违禁塑料等领域的应用情况。▲中国科学院工程热物理研究所金楷茹中国科学院工程热物理研究所田振玉研究员的博士生金楷茹同学做基于原位拉曼光谱的高温结焦积炭动态表征报告，完成了基于原位拉曼光谱的高温结焦积炭动态表征研究，该研究针对航空发动机燃烧室积炭及高超声速飞行器热管理再生冷却管路中的热结焦问题，提出了创新的解决方案。在高温、高压及复杂反应条件下，燃烧积炭和热解结焦是航空及航天领域面临的重大挑战，它们不仅会导致设备堵塞、燃油效率降低、功率输出下降，还可能对飞行安全构成严重威胁。传统方法难以实时、准确地监测这些过程中积炭和结焦结构的动态变化。金楷茹同学的研究利用原位拉曼光谱技术，直接在火焰或高温反应环境中对积炭和结焦进行动态表征，这一技术突破使得研究者能够实时捕捉到积炭和结焦结构在极端条件下的细微变化。通过对乙炔燃烧喷嘴尖端积炭结构以及乙炔热解过程中惰性石英表面焦炭结构的动态监测，该研究不仅揭示了积炭、结焦结构随时间和温度变化的规律，还深化了对积炭、结焦生成机制的理解。除上述大会报告以外，会议期间，结合用户各种需求，卓立汉光公司适时展示多种产品系统，部分产品系统提供免费测样，欢迎详询！

近年来，国产仪器的发展已经成为大家关注的焦点。随着十四五”规划文件牵引、地方政策支持、国产采购倾斜，支持国产仪器发展，让国产设备及仪器有更多“用武之地”已经成为政府、市场以及公众的共识。而同时，相关国产仪器品牌也在加练内功，在产品性能及应用拓展层面不断深耕，越来越多的国产仪器被大家接受并认可。为响应国家整体布局，更好地为科学研究提供技术服务，卓立汉光将于2022年8月25-26日在上海举行第三届“逐梦光电”国产分析仪器研制与应用研讨会暨高端分析仪器发展论坛。本届会议特别邀请了自中国科学院各个研究所及知名高校的二十余位嘉宾现场分享，从极端环境下的高压可视在线分析到与体外诊断的即时检验技术，从食品安全到环境污染检测，从新一代发光显示器件到二维光电材料调控表征，从空间激光通信到清洁能源等，报告内容涉及的研究面广泛且方向独特，涵盖了光学、卫星通信、生物医学、纳米科学、电化学、拓扑量子学、传感学、激光动力学等多个领域。点击报名》》》本届会议在主题设置上按照分析仪器的类型进行了分类，其中，8月25日为拉曼和荧光技术应用主题，8月26日为光电&激光&等离子体主题，这一点与前两届有所不同。据悉，如此设置，是为了让参会嘉宾可以围绕某一类型的仪器展开系列专题应用报告，通过报告分享及探讨借鉴，充分挖掘分析仪器在各大领域的应用潜力，并期望能以应用为导向，为国产仪器带来更明确，更多样化，更贴近用户需求的发展方向。本次会议采用线上与线下同步直播方式， 仪器信息网将同步直播，会议日程如下：第三届“逐梦光电”国产分析仪器研制与应用研讨会会 议 日 程 会议主题： 拉曼光谱技术应用 分会主席：步扬8.25上午8:40-8:50致开幕辞公司领导北京卓立汉光仪器有限公司8:50-9:20面向POCT的SERS分析策略杨海峰上海师范大学9:20-9:50极端环境下物质性质的原位实验研究梅升华中国科学院深海科学与工程研究所9:50-10:20拉曼光谱数据解析技术及应用朱启兵江南大学10:20-10:35茶歇+线上抽奖+仪器展示10:35-11:05基于激光诱导击穿光谱的重金属检测技术研究步扬中国科学院上海光学精密机械研究所11:05-11:35绿氢制备中的电化学原位拉曼光谱研究蒋昆上海交通大学11:35-12:05火星表面物质光谱探测技术万雄中国科学院上海技术物理研究所12:05-13:30午餐&休息 会议主题： 荧光光谱技术应用 分会主席：何海平8.25下午13:30-14:00深紫外瞬态荧光光谱及在第三代半导体中的应用刘争晖中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所14:00-14:30荧光光谱在钙钛矿激子复合研究中的应用何海平浙江大学14:30-15:00固态照明荧光陶瓷的精细结构控制与应用张乐江苏师范大学15:00-15:30窄带隙近红外荧光量子点的设计合成与生物医学应用研究张叶俊中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所15:30-15:45茶歇+线上抽奖+仪器展示15:45-16:15面向高清显示的量子点发光材料与器件宋继中郑州大学16:15-16:45极端环境下的纳米定位系统及应用邢健多场低温科技(北京)有限公司16:45-17:15基于氮化镓基发光器件的偏振光场调控与检测王淼中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所17:15-17:45量子点配体动力学调控的电荷转移行为濮超丹上海科技大学17:45-17:50产品体验官聘用仪式&致谢 　会议主题： 光电技术应用 分会主席：康斌8.26上午9:00-9:30载流子时空演化的飞秒干涉显微成像系统康斌南京大学9:30-10:00大气压辉光放电微等离子体光谱仪研制及应用汪正中国科学院上海硅酸盐研究所10:00-10:30硅基二维材料及其光电探测器李亮中国科学院合肥物质科学研究院10:30-10:45茶歇+线上抽奖+仪器展示10:45-11:15二维超薄钙钛矿的微纳光电特性王琳南京工业大学11:15-11:45钙钛矿光电转换材料的有序调控李亮苏州大学11:45-12:15低温等离子体的产生及其应用章旭明浙江理工大学12:15-13:45午餐&休息会议主题： 激光技术应用 分会主席：陈俊锋8.26下午13:45-14:15超快闪烁体研究与应用进展陈俊锋中国科学院上海硅酸盐研究所14:15-14:45“通达未来的空间信息高速公路”——空间激光通信发展现状与趋势董明佶中国科学院上海微小卫星创新中心14:45-15:15空气激光——大气诊断的远程探针姚金平中国科学院上海光学精密机械研究所15:15-15:30茶歇+线上抽奖+仪器展示15:30-16:00激光技术在激光康普顿光源装置中的应用范功涛中国科学院上海高等研究院16:00-16:30本征二维材料的超线性光电响应袁翔华东师范大学16:30-17:00核壳纳米粒子的可控制备及其用于高灵敏拉曼增强分析研究王琛南京师范大学17:00-17:30短波红外及中波红外胶体量子点焦平面成像技术张硕中芯热成科技（北京）有限责任公司17:30-17:35谢幕&期待报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/zolix2022

2011年6月，上海光机所高功率激光单元技术研发中心(光源)研制的太阳电池阵地面光照设备通过了上海811所的现场验收。 　　验收组对设备技术指标进行了现场测试和检查，对有关技术文件资料进行了审查，并听取了该项目负责人李海兵所作的产品研制总结报告。验收组认为产品性能指标满足任务要求，技术文件资料完整有效，一致同意项目通过验收。 　　太阳电池阵地面光照设备主要应用于定性模拟卫星在轨运行时的空间光照环境，用来检测光照状态下太阳电池阵功率输出功能的正确性、太阳电池阵电路之间电连接的匹配性、太阳电池阵与供配电分系统连接的匹配性，以及星上负载工作状态输出的正确性。 　　此前，上海光机所已为航天部门研制开发了多台套同类设备，并已成功应用于卫星电池的地面检测。该套设备交付后将用于相关国际合作项目，进行卫星地面检测和演示工作。

2024年8月16日，由北京卓立汉光仪器有限公司、北京怀柔仪器和传感器有限公司、先锋科技(香港)股份有限公司、无锡中镭光电科技有限公司联合举办的第五届“逐梦光电”国产光电分析仪器和核心技术研制与应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛圆满落幕。从2020年第一届在怀柔举办以来，逐梦光电受到越来越多的关注和支持，今年第五届逐梦光电研讨会线上观众人数突破14.3万人。本次研讨会聚焦荧光、拉曼、条纹、分幅、iCMOS、成像光谱仪、2μm激光器、光机、自动化，磁光，压电，仪器联用等10余类产品以及钙钛矿，太阳能，二维材料，燃烧诊断，等离子体诊断，LIBS，半导体，激光物理等八大应用方向。会议期间，共进行了多场精彩纷呈的学术报告和专题研讨。今日，15位来自光谱仪、探测器、光电设备、光机械与自动化、激光器等领域的专家学者分别就各自的研究领域作了深入的阐述，分享了最新的研究成果和经验。华东师范大学副研究员——沈昊华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室沈昊副研究员做声子散射对激子极化激元物理特性的影响报告，报告指出，光与物质间的强耦合现象是量子光学的基础，当量子发光体与光腔的耦合强度超过两者的平均损耗时，强耦合发生，形成部分光部分物质的极化激元态，具有广泛的应用潜力，如玻色-爱因斯坦凝聚、极化激元激光及量子信息领域。然而，在强耦合系统中，对于声子散射对强耦合系统中极化激元物理性质的影响未得到充分研究。鉴于其重要性，当前研究聚焦于探讨声子散射如何影响极化激元的物理性质，旨在揭示其深层物理机制，并实现对声子散射的动态调控，最终推动光电子器件在室温下的实际应用。上海交通大学副教授——王波上海交通大学王波副教授做几何阻挫光子晶体二次谐波报告介绍，该研究通过微纳结构设计，探索了新奇光学模式对光与物质相互作用的调制与增强作用，为非线性光源的生成与调控提供了新途径。在光子晶体中引入基于三角孔的成对角度微扰，模拟了磁性结构中的几何阻挫现象，使常规能谷模式转变为简并的伊辛自旋阻挫态。这种设计首次实现了对光学二次谐波效应的显著增强，并发现阻挫效应不仅增强了光子晶体局部模式的反向对称破缺，还提高了二次谐波的偏振容忍度。该研究成果在平面微纳器件的非线性光产生与调制领域具有广泛应用前景。新奥能源研究院——张宇鹏新奥能源研究院张宇鹏老师做光谱诊断在磁约束聚变等离子体中的应用，介绍磁约束聚变等离子体的光谱诊断技术的基本原理，应用情况及最新进展，全面分析了不同光谱诊断系统的设备差别及应用情况，并对新奥聚变能源商业化路线做重点阐述。北京卓立汉光仪器有限公司应用专家——赵怡然北京卓立汉光仪器有限公司应用专家赵怡然做光谱仪、探测器等光电模组产品及应用介绍。卓立汉光仪器有限公司长期以来深耕光谱系统领域，不断推动技术革新与产品升级，从早期的传统CT结构光谱仪起步，逐步发展为能够根据不同实验需求量身定制、优化升级的光谱系统解决方案提供商。报告介绍了在超快探测领域推出的各种皮秒，纳秒时间分辨的超快探测器，为国内科研用户提供更可靠更便捷的服务。西安交通大学教授——闫理贺西安交通大学教授、陕西省信息光子技术重点实验室副主任闫理贺老师做飞秒激光与超快光子技术报告，报告称飞秒时间分辨瞬态吸收和超快荧光光谱技术已被广泛应用于光物理和光化学动力学研究，是光电材料和器件研究中的重要检测手段。为进一步提升研究精度，闫老师课题组开发了超高时空分辨白光泵浦-探测瞬态吸收和超快荧光光谱显微成像系统，可实现对材料微区瞬态吸收与超快荧光的高灵敏度检测；借助这一先进仪器，闫老师课题组开展了荧光量子点、太阳能电池、微纳激光器等光电材料与器件中特定微区内光生载流子超快动力学过程研究，建立了材料与器件微观结构与其性能之间的直接关联，为新型高效光电功能材料与器件的开发提供了重要参考依据。国防科技大学副研究员——杨雄国防科技大学空天科学学院杨雄副研究员做激光诱导荧光技术在电推进等离子体中的精确诊断应用报告，报告指出激光诱导荧光诊断技术能精确分析电推力器离子/原子速度、温度、密度、电场、磁场等丰富信息，是当代空间电推进技术研究发展中不可或缺的重要工具，杨老师对激光诱导荧光等离子体诊断技术的基本原理特征及其在电推进中的典型应用案例进行了介绍，并对技术发展方向进行展望。华东师范大学博士——马腾飞华东师范大学博士，星元极光光学工程师马腾飞做光芯片波导耦合及角分辨传导光谱性能研究报告，报告介绍了铌酸锂是非线性光学及光子集成器件领域的热点研究对象，目前基于铌酸锂微纳结构的器件核心尺寸集中于百纳米量级及以上。为实现器件的进一步小型化与集成化，对于极限尺寸下铌酸锂器件的研究成为新兴方向之一。然而，铌酸锂晶体的加工难度大，现阶段对于100 nm 及以下尺寸的超浅结构加工鲜有报道。马腾飞博士及其团队通过结合以往在铌酸锂微纳加工方面的研究基础，拟利用聚焦离子束（FIB）系统制备铌酸锂光栅耦合器。在保证对铌酸锂器件较小损伤的前提下，开启铌酸锂器件面内光场模式的垂直高效耦合渠道。项目利用铌酸锂材料在非线性光学方面的特长相融合，探索在铌酸锂微纳元器件上集成耦合器结构，为研发铌酸锂微纳光学芯片奠定基础。华中科技大学教授——郭连波华中科技大学教授，武汉光电国家研究中心激光部副主任/副书记郭连波做多模态融合激光探针技术报告，报告指出激光诱导击穿光谱（以下简称为“LIBS”）随“好奇号”和“祝融号”探索火星，与“蛟龙号”揭秘深海，被称为“未来化学分析巨星”。郭教授团队围绕LIBS技术的基础、新方法、仪器研制和应用展开全链条攻关研究。在此基础上，针对目前LIBS单一指标检测的局限，提出基于激光等离子体图像-光谱融合、激光光谱-超声融合等多模态融合探测新方法与新技术、即激光探针技术，该激光探针技术的多模态融合感知是未来LIBS发展的必然趋势，也是激光探针技术向多功能、高稳定和多参数同时检测的最佳解决方案。研究结果表明，LIBS的进阶技术激光探针具有快速、高集成、多功能和高稳定等独特的优点，在现场快速检测领域具有非常广阔的应用前景。中国科学院北京纳米能源与系统研究所青年研究员——朱来攀中国科学院北京纳米能源与系统研究所朱来攀青年研究员做第三代半导体中的界面极化及其调控报告，报告指出当前第三代半导体材料为信息技术的变革提供了重大机遇，第三代半导体的非中心对称结构和宽带隙特性所产生的界面极化（压电/热释电/摩擦电等）效应为高性能电子和光电器件的研究打开了一扇新窗口。朱老师重点介绍以碳化硅和钙钛矿两类前沿第三代半导体材料中的界面极化效应，通过深刻理解这些效应的产生机制，掌握其调控手段，以提升材料在苛刻环境中机械能采集、自驱动传感、光电传感与成像等领域的应用。朱老师强调期望通过此次报告加深人们对第三代半导体中界面极化-电/光耦合行为中的新现象、新机制的理解与认识，所开发的新材料、新工艺和新器件促进了光电器件与界面调控相关领域的发展。北京大学研究员——那帅北京大学那帅研究员做光与声的共鸣：生物医学光声成像报告，光声成像作为一种新兴的混合成像技术，巧妙融合了光学成像的高对比度与超声成像的高分辨率特性，能够提供丰富的功能和结构信息。那老师详细阐述了光声成像系统的核心组件与工作原理，揭示了这一技术如何精准捕捉生物体内光声信号并转化为高质量的图像。同时，他也客观分析了当前光声成像技术面临的技术瓶颈与挑战，包括但不限于信号灵敏度、成像深度与速度的平衡等难题。此外，报告还展望了未来发展方向，提出了通过多模态成像提升成像性能的潜力。中国科学院空间应用工程与技术中心高级工程师——宋伟中科院空间应用工程与技术中心宋伟高级工程师做基于数字全息技术气体密度测量原理与应用报告，针对科学载荷面临的实际问题，宋老师团队基于数字全息技术搭建了一套原理实验装置，对于挥发气体测量精度约为10-4kg/m3，即0.1ppb，测量平均相对误差约为2.0%。并以此装置开展了多项技术验证试验，拓展了未来应用方向。北京卓立汉光仪器有限公司副总经理——陈兴海北京卓立汉光仪器有限公司副总经理陈兴海做光机械产品及应用分享报告，为大家介绍了卓立汉光光机械产品线的未来发展方向。首先，开发16mm笼式系统，以满足市场对高精度和高稳定性光学仪器的需求。其次，补充安装件和转接件，提升现有产品的兼容性和扩展性。同时，丰富高稳定镜架与配套，增强高端市场竞争力。此外，兼顾各种常规镜架的补充，确保产品线的完整性和多样性。通过更丰富的产品、优化研发资源、制定有效的营销策略，在激烈的市场竞争中取得优势，推动公司光机械产品线的持续发展。北京市农林科学院信息技术研究中心副研究员——吴升北京市农林科学院信息技术研究中心吴升副研究员做植物高通量表型技术装备发展及应用报告，报告指出当前作物科学研究和育种模式已经进入到多组学大数据时代，作物表型高通量技术装备被列为重要的科研基础设施，世界顶尖农业科研机构和种业巨头竞相投入巨资研发作物高通量表型技术装备，作物表型高通量技术装备具有广泛的应用范围和市场需求。吴老师从作物表型高通量平台技术发展、应用产品、市场需求及展望等几个方面进行了详细介绍。江南大学副教授——李磊江南大学李磊副教授做新质生产力下的光电检测设备布局报告，为大家详细介绍我国光电产业布局，面临的挑战和机遇，展示车载、显示行业光色测量解决方案，以及非标定制产品案例、半导体、光通讯行业产品案例分享。邢台学院讲师——秦齐邢台学院秦齐讲师做2μm波段窄线宽光纤激光器及其在空间光通信和生物组织切割中的应用报告，深入探讨了2μm波段窄线宽光纤激光器的前沿应用及其技术实现。这一特殊波段的激光器因其独特的激射波长位于人眼安全范围内，并展现出显著的水汽吸收特性，而备受科研与产业界的瞩目，且成熟的货架产品已经开始落地应用。秦老师主要介绍基于子环腔的单频掺铥光纤激光器实现机理，以及基于2μm波段环形腔激光器的线宽压窄技术。此外还将介绍课题组开展的基于2μm波段单频光纤激光器的自由空间光通信和生物组织切割实验研究。北京卓立汉光仪器有限公司分公司总经理——赵瑞琨北京卓立汉光仪器有限公司分公司总经理赵瑞琨做2μm激光器产品及应用介绍报告，首先对无锡中镭光电科技有限公司做全面介绍，无锡中镭光电是光纤激光器到国产激光研发平台，立志于高端激光技术国产化，为国内激光工业领域提供具备良好品质和稳定供应链。产品涵盖2μm掺铥系列光纤激光器，高功率窄线宽系列光纤激光器等，并可满足科研及工业客户的特殊定制化需求。赵经理分享2μm光纤激光器在内科手术、无机非金属加工等领域的优势和应用范围，详细讲解了风冷、水冷散热方式在不同应用场景下的区别，并对无锡中镭光电科技有限公司开发的新型2μm光纤激光器做了重要分享。除上述大会报告以外，会议期间，结合用户各种需求，卓立汉光公司适时展示多种产品系统，部分产品系统提供免费测样，欢迎详询。至此，为期三天的第五届“逐梦光电”研讨会圆满结束。期待下一届逐梦光电再相聚！

仪器信息网讯 8月5日-6日，由国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会、中国分析测试协会高校分析测试分会、北京理化分析测试学会表面分析专业委员会及仪器信息网联合主办的“第十一届表面分析技术应用论坛暨表面化学分析国家标准宣贯会”网络会议圆满召开。本次会议由仪器信息网在线直播，中国分析测试协会、蔻享学术、科研云、科学邦、邃瞳科学云等平台同步转播，线上观看人数累计超8.7万人。为期1.5天的会议，共有15位杰出的专家老师带来了精彩纷呈的报告，成功吸引了众多行业内人士的踊跃参与，通过线上平台积极互动，展开了深入的讨论。8月5日-表面分析技术与应用专场姚文清 清华大学/国家电子能谱中心 研究员/副主任 主持人李景虹 清华大学国家电子能谱中心/中国分析测试协会高校分析测试分会 院士/主任/主任委员报告题目：《表面等离子体显微成像》表面等离体成像技术，作为无需标记、高灵敏且直观高通量的分子检测技术，已广泛应用于生命科学和材料科学。李景虹院士在研究过程中发展了SPRM成像技术，揭示病毒动态侵蚀过程；并提出电化学成像技术，以高灵敏电流原位研究电催化及表面材料性质。结合表面等离体与电化学阻抗理论，研究生物离子通路中的变化。为解决图像失真问题，引入AI图像重构技术，提升检测真实性与灵敏度。该技术还与其他纳米及电化学技术耦合，拓展功能，对纳米材料、生物反应机制及临床药物研发具重要意义。陈伟 新加波国立大学 教务长讲席教授报告题目：《Hydrogen Evolution via Interface Engineered Nanocatalysis》氢气已成为一种绿色、可持续的燃料，可以满足未来全球能源需求。目前，大部分氢气仍通过蒸汽重整甲烷制得，这一过程源自有限的化石资源，并大幅增加二氧化碳排放。而由可再生能源驱动的电催化析氢反应（HER）作为一种安全、可扩展、低成本且环保的制氢途径，展现出巨大潜力。在报告中，陈伟教授总结和讨论了近期在界面控制纳米催化析氢方面的研究成果，包括通过电子金属-载体相互作用对单原子铂催化剂的氧化态进行精细调控，从而显著调节酸性或碱性HER中的催化活性；以及通过铂单原子（SAs）锚定的超薄氧化镍纳米片（NiO-Pt）引发的自门控现象，开发出高效的HER电催化剂等。葛青亲 赛默飞世尔科技（中国）有限公司 资深应用专家报告题目：《基于原位XPS-Raman的表面分析联用技术和应用》XPS作为一种高效的表面分析手段，因其元素化学态敏感性和表面敏感的特性，可以很好地揭示材料的表面和界面信息。同时，随着表面分析技术拓展性的逐渐增强，结合其他分析技术，可以提供更丰富的样品信息。葛青亲主要介绍和分享了基于XPS-Raman联用分析技术的应用和解决方案，并可进一步联合SEM、REELS、ISS等技术在聚合物、碳材料、BN和MoS2等二维材料表征中提供全方位的多功能性应用。蔡斯琪 岛津企业管理（中国）有限公司 产品专员报告题目：《X射线光电子能谱（XPS）技术及应用》X射线光电子能谱仪是表面分析领域中一种崭新的分析技术，通过测量固体样品表面约10nm左右被激发出光电子的动能，进而对固体样品表面的元素成分进行定性、定量及价态分析。报告中，蔡斯琪主要介绍了XPS原理、技术特点以及XPS在催化材料、电池材料、薄膜材料、电子器件等材料中的应用案例，旨在让科研工作者对XPS表面分析技术在材料领域的应用有所了解。周小元 重庆大学 教授（杰青）报告题目：《压电催化二氧化碳还原》周小元教授在报告中介绍了其团队在压电催化方面的研究及成果：1）在BaTiO3中提出了压电催化CO2还原反应（PECRR）的概念并得到了验证；2）提出了一种窄带隙压电催化剂策略，用于研究压电催化的机制。首次成功获得了原位傅里叶变换红外光谱（FT-IR）观测结果；3）提出了一种通过物理混合法大规模制备高性能、低成本压电催化剂的通用简便方法；4）提出了一种适用于多种负载金属催化剂的通用压电场增强型质谱法（EFMS），该方法提高了催化剂在多种压电催化应用中的性能，并为电荷转移、尺寸效应和金属回收提供了见解。朱永法 清华大学 教授（杰青）报告题目：《有机共轭半导体可见光催化光水解产氢研究》报告围绕有机超分子光催化剂的构建和产氢性。朱永法教授及其团队构建了氢键自组装的PDINH全有机超分子光催化剂。构筑的高度结晶的尿素-苝酰亚胺聚合物光催化剂，发现结晶度的提高不仅可以提升内径电场，还可以降低复合中心，从而促进光电荷的迁移。此外，还利用有机半导体光催化剂实现了光催化产双氧水。郭茹 北京艾飞拓科技有限公司 高级应用工程师报告题目：《TOF- SIMS飞行时间二次离子质谱仪的最新应用进展》ToF-SIMS作为一种特殊的表面分析技术，可以接近无损的获取最表面的元素、同位素、分子等信息，拥有高质量分辨和横向空间分辨的同时，还能对样品进行高纵向空间分辨的深度剖析以及三维分析。郭茹主要从ToF-SIMS原理和工作模式、最新一代M6的性能优势和技术特色、可选择的多功能解决方案和联用技术、材料表征和实际的应用进展等几个方面进行技术分享。张立武 复旦大学 教授报告题目：《气-液微界面化学成像表征及理化特性》聚焦气溶胶颗粒物的气-液界面化学过程，张立武教授及其团队开发了单颗粒微观界面受激拉曼光谱成像方法，实现了微液滴界面物质浓度和pH梯度的快速成像。研究发现，微液滴界面光化学反应速率显著高于体相，并揭示了界面电场等因素加速反应的机制。以上成果为理解大气污染物的生成和控制提供了关键科学支持，对环境保护和气候变化研究具有重要意义。冯林 爱发科费恩斯（南京）仪器有限公司 应用科学家报告题目：《表面分析技术前沿进展及多领域联合应用探索》表面分析技术已被广泛应用于诸多科学研究以及高科技产业中。冯林从空间分辨、深度分辨和原位表征多个维度出发，介绍表面分析技术（XPS、AES和TOF-SIMS等）的最新进展以及在多学科领域中的综合应用，包括研究材料表面微区特征组分和化学态的空间分布；研究膜层组分的深度分布；对材料进行原位测试芯能级、价带和导带电子结构等。保秦烨 华东师范大学 教授（优青）报告题目：《光电子能谱与能源半导体界面》揭示半导体界面物性与器件性能之间的构效关系，对指导界面调控，提高器件性能至关重要。保秦烨教授介绍了近期研究团队基于高分辨光电子能谱技术在卤化物能源半导体界面电子结构和光伏器件能量损失方面的研究进展，为构筑高效率、高稳定半导体能源器件提供理论指导和技术支持。董帆 电子科技大学 教授（优青）报告题目：《光电催化过程的界面原位表征分析技术及应用》活性氮光化学转化是重要的大气环境过程，对区域性雾霾和臭氧污染有重要贡献，对元素的地球化学循环、地球气候系统和人体健康有重要影响。董帆教授针对如何阐明含N污染物的光化学转化过程及如何实现污染物界面环境催化的定向调控等问题展开了系列研究，并建立了完备的环境催化界面原位表征方法。研究中发现电子-空穴/阴极-阳极的协同利用是提升光/电催化反应速率的有效手段；；动态活性位点的有效识别与构筑是促进光/电催化转化效率的关键。8月6日-表面化学分析国家标准宣贯会专场刘芬 全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会 秘书长 主持人卓尚军 中国科学院上海硅酸盐研究所 研究员报告题目：《GB/T 42518-2023 锗酸铋（BGO）晶体 痕量元素化学分析 辉光放电质谱法》锗酸铋（BGO）晶体是高能粒子探测的关键材料，广泛应用于核医学成像、高能物理、天体物理、石油测井、安检和工业在线检测等领域。辉光放电质谱法是BGO晶体中痕量杂质检测的理想方法。报告中，卓尚军研究员对《GB/T 42518-2023 锗酸铋（BGO）晶体 痕量元素化学分析 辉光放电质谱法》标准进行了详细解读。刘凌玉 中数云通科技有限公司 合伙人报告题目：《“仪站”到底 降本增效》将保险机制与各类仪器设备维保服务相结合，以一种新型维保服务形式为仪器设备提供售后支持，立足于解决质保期以外仪器设备维修难、维修慢的问题，可以使有限的科研资金实现最大程度的优化利用，利用模式创新、内容创新、技术创新，构建了实现各方需求均衡的全新售后服务新机制。邱丽美 石油化工科学研究院 研究员报告题目：《GB/T 42360-2023 表面化学分析 水的全反射X射线荧光光谱分析》全反射X射线荧光光谱(TXRF)是利用X射线束能在样品表面产生全反射激发进行X射线荧光分析的装置和方法，其原理主要涉及X射线的全反射现象。在地质、冶金环保、考古、生物医学、材料科学等领域得到了广泛的应用。邱丽美研究员详细阐述了标准中关于样品处理流程、TXRF检测技术实施细则以及数据处理方法的具体规定。陈建 中山大学 研究员报告题目：《GB/T 43661-2024表面化学分析 扫描探针显微术 用于二维掺杂物成像等用途的电扫描探针显微镜（ESPM，如SSRM和SCM）空间分辨的定义和校准》陈建研究院描述了用于测量扫描电容显微镜(scanningcapacitancemicroscope,SCM)或扫描扩展电阻显微镜(scanningspreadingresistancemicroscope,SSRM)空间(横向)分辨的方法,该方法涉及使用锐边的器件。这2种显微镜广泛应用于半导体器件的载流子分布成像和其他电学特性的测量。

近日，中国科大环境科学与工程系在电催化界面动态过程的原位成像分析方面取得进展，研究成果以“Plasmonic imaging of the layer-dependent electrocatalytic activity of two-dimensional catalysts”为题发表于Nature Communications上(Nature Communications 2022,13: 7869)。 　　污染物的电催化转化是水污染控制技术的重要方法。纳米催化剂的表界面是电催化反应发生的场所，因此在微观上理解电催化反应过程，建立纳米催化剂结构与催化转化性能的构效关系是提高催化剂活性的关键。传统电催化研究通过电极电流密度和催化产物，评估催化剂性能，难以在微纳尺寸上原位实时分析单个催化剂的活性分布或反应动态过程。 图1.单个二硫化钼纳米片的充电和催化过程成像分析示意图 　　针对上述问题，刘贤伟教授课题组博士生赵小娜和周晓丽博士通过表面化学调控，充分发挥了表面等离子体成像技术对电极表面电荷密度高度敏感的特性，原位成像分析了层状二维电催化材料的充电电荷密度分布和电催化界面电荷交换过程。该方法消除了电极表面充放电流的干扰，分别定量了催化剂表面的充电和氧化还原电流分布，结合课题组前期发展的表面等离子激元原位蚀刻技术(Chem, 2021, 7: 1626-1638)，发现了二硫化钼催化性能和层数之间的依赖性，建立了催化剂导电性和电催化性能之间的关系。该研究对于设计新型高效污染控制电催化纳米材料具有重要的意义。 图2.单个二硫化钼纳米片随层数变化的电催化过程 　　该项工作得到了国家自然科学基金的资助，也获得了环境科学与工程系陈洁洁教授课题组在量化计算方面的支持。

仪器信息网讯 2023年7月8日，中国材料大会2022-2023在深圳国际会展中心开幕。本届中国材料大会系首次在深圳举办，大会聚焦前沿新材料科学与技术，设置77个关键战略材料及相关领域分会场，三天会期预计超1.9万名全国新材料行业产学研企代表将齐聚鹏城，出席大会。作为分会场之一，材料界面/表面分析与表征分会于7月8日下午开启两天半的专家报告日程。中国材料大会2022-2023开幕式暨大会报现场材料界面/表面分析与表征分会由香港城市大学陈福荣教授、太原理工大学许并社教授、北京工业大学/南方科技大学韩晓东教授、中科院金属研究所马秀良研究员、北京工业大学隋曼龄教授、太原理工大学郭俊杰教授等担任分会主席。分会采用主题报告、邀请报告、口头报告、快闪报告等形式，围绕材料界面/表面先进表征方法、功能材料调控与表征、结构材料界面/相变/位错与变形、纳米催化材料、半导体材料、能源电池材料、铁电功能材料等七大主题专场邀请60余位业界专家进行了逐一分享。以下是“材料界面/表面先进表征方法”主题专场报告花絮与摘要简介，以飨读者。“材料界面/表面先进表征方法”主题专场现场报告人：香港城市大学 陈福荣报告题目：脉冲电子显微镜对螺旋材料三维原子动态的研究 像差校正电子光学和数据采集方案的进步使TEM能够提供亚埃分辨率和单原子灵敏度的图像。然而， 辐射损伤、静态成像和二维几何投影三个瓶颈仍然挑战者原子级软材料的TEM成像。对于辐射损伤，电子束不仅可以在原子水平上改变形状和表面结构，而且还可以在纳米尺度的 化学反应中诱发辐射分解伪影。陈福荣在报告中分享了如何由脉冲电子控制低剂量到量子电子显微镜的零作用。并介绍了脉冲电子光源提供可控制的低剂量电子光源, 在高时间分辨率下探测3D原子分辨率动力学 方面的研究进展。报告人：南方科技大学 林君浩报告题目：新型二维材料的原子尺度精细缺陷表征与物性关联研究二维材料是目前研究的热点。由于层间耦合效应和量子效应的减弱，大量新奇的物理现象在二维材料中被发现。其中，二维材料中的缺陷对其性能有直接的影响。理解缺陷的原子结构和动态其演变过程对二维材料功能器件的改进与性能提供具有重要意义。然而，只有少数几种二维材料在单层极限下在大气环境中是稳定，大部分新型二维材料，如铁电性，铁磁性或超导的单层材料在大气环境下会迅速劣化，无法表征其缺陷的精细结构。林君浩分享了定量衬度分析技术在二维材料缺陷表征中的应用，以及其课题组在克服二维材料水氧敏感性的一些尝试。报告人：北京大学 赵晓续报告题目：旋转低维材料的原子结构解析与皮米尺度应力场分析理论预测旋转二维材料的超导机制及其他物理学特性与层间电子强关联效应息息相关，然而迄今为止旋转二维材料的摩尔原子结构及其应力场至今未被实验在原子尺度精确测量。鉴于此，赵晓续团队利用低压球差扫描透射电子显微镜对一系列旋转二维材料的原子摩尔结构及其应力场做了深入研究和分析，通过大量实验对比和验证，系统解析出了由于层间滑移所产生的五种不同相。相关工作第一次系统分析了旋转二维材料的精细结构及应力场，对进一步探索和挖 掘旋转材料体系奇异物性有着重要指导意义。 报告人：香港理工大学 朱叶报告题目：Resolving exotic superstructure ordering in emerging materials using advanced STEM新型功能材料的特点通常是在传统晶胞之外呈现有序性。这种复杂的排序，即使是集体发生的，通常也会遭受纳米级的波动，破坏传统的基于衍射的结构分析所需的长期周期性，对精确的结构确定提出了巨大的挑战。另一方面，成熟的像差校正TEM/STEM提供了一种替代的实空间方法，通过直接成像原子结构以皮米级精度来探测局部复杂有序。报告中，朱叶通过系列案例展示了先进的STEM在解决钙钛矿氧化物和二维材料中复杂的原子有序方面的能力。STEM中的iDPC技术帮助课题组能够解开复杂钙钛矿中与调制八面体倾斜相关的奇异极性结构。工作中的表征策略和能力为在原子尺度上探索新兴功能材料的结构-性能相互作用提供了有力的工具。报告人：中国科学院物理研究所 王立芬报告题目：晶体合成的原位电镜研究发展原位表征手段对决定晶核形成的初期进行高分辨探测表征是研究材料形核结晶微观动力学的关键。王立芬在报告中，分享了利用原位透射电子显微学方法，通过设计原位电镜液态池，实时观察了氯化钠这一经典成核结晶理论模型在石墨烯囊泡中的原子级分辨动力学结晶行为，实验发现了有别于传统认知的氯化钠以新型六角结构为暂稳相的非经典成核结晶路径，该原位实验数据为异相成核结晶理论的发展提供了新思路，也为通过衬底调控寻找新结构相提供了新的启发。通过发展原位冷冻电镜技术，研究了水在不同衬底表面的异质结晶过程，发现了单晶纯相的立方冰相较于六角冰的形核生长，展示水的气象异质形核的动力学特性。通过观察到的一系列新现象、新材料和新机制，展示了原位透射电子显微学技术在材料合成研究中的重要应用，因而为材料物理化学领域的研究和发展提供新的实验技术支持和储备。 报告人：北京工业大学材料与制造学部 隋曼龄报告题目：锂/钠离子电池层状正极材料的构效关系和抑制衰退策略 层状结构的碱金属过渡金属氧化物是多种二次电池中重要的一族正极材料体系，具有相近的晶体结构，且普遍具有能量密度高和可开发潜力大的优点，其在锂离子电池中已有广泛的应用，在钠离子电池等新兴储能领域也占据了重要地位。开发层状正极材料需要深入理解材料的构效关系和演变规律，以实现更精准的材料调控和性能优化。从原子角度去解析材料的性能结构关系、演变规律以及表界面物理化学过程，是透射电子显微学的突出优势，并且随着成像技术的发展以及越来越多的新原位表征技术的开发应用，已经实现了对电池材料进行高时空分辨的原子动态表征。隋曼龄报告中，研究内容以电子显微学的表征技术为特色，以锂 /钠离子电池材料层状正极材料为研究对象，揭示正极材料在循环过程中发生的体相衰退机制和表界面演变机理，并在此基础上提出抑制正极材料循环性能衰退的应对策略，展示先进电子显微学技术在电池材料的 基础科学研究和应用开发中可以发挥的重要作用。 报告人：浙江大学 王勇报告题目：环境电子显微学助力催化活性位点的原位设计多相催化剂被广泛用于能源、环境、化工等重要的工业领域。在实际应用中，催化剂上起到关键作用的通常是催化剂表/界面上的小部分位点，即催化剂的活性位点。自从上世纪20年代Hugh Taylor提出"活 性位点"的概念以来，在原子水平确定催化剂活性位点以及理解发生在活性位点上的分子反应机制已成为催化研究的重中之重；研究人员尝试用不同的方法来获取与表界面活性位点有关的各种信息，以实现从原 子水平上对催化剂进行合理设计。然而到目前为止，由于缺乏真实反应环境下活性位点原子尺度的直接信 息以及对其原子水平调控有效的手段，对表界面活性位点的原子水平原位设计仍然具有很大挑战。王勇报告介绍了其课题组利用环境透射电子显微学对催化剂表界面活性位点原位设计的初步探索进展。报告人：吉林大学 张伟报告题目：基于优化Fe-N交互作用的超稳定储能的探索 具有高安全性、低成本和环境友好性的水系电池是先进储能技术未来发展方向之一。然而，在电极材料中进行可逆嵌入/脱出，引发较大的体积膨胀仍然是一个严峻的挑战。六氰化铁（FeHCF）具 有制备简单，成本低，环境友好等特点，是水系电池中常用的正极材料之一。对于传统金属离子，嵌入晶格时引Fe离子价态降低，金属离子向Fe离子方向移动，两者相互排斥，引发晶体内氰键进一步弯曲， 长期循环中造成晶格坍塌。有别于传统的形貌和结构的控制，受工业合成氨和金属铁渗氮中前期Fe-N弱 相互作用的启发，基于电荷载体（NH4+）和电极材料间的相互作用。张伟报告中研究设计了一种与电荷载体相反作用力的Fe-N弱的交互作用，有效解决了体积膨胀问题。报告人：香港城市大学 薛又峻报告题目：高时空分辨零作用电子显微镜设计透射电镜能够以亚埃级的空间分辨率提供单原子灵敏度的图像，原子级的观测需要强烈的电子照射，这通常会造成材料的纳米结构产生改变，辐射损伤仍然是最重要的瓶颈问题。目前主要的手段是利用冷冻电镜在低温环境下降低电子辐射损伤，但样品在急速冷冻的过程中可能会发生形貌结构的改变，冷冻后无法观察到反应过程的动态信息。制造可实现探测电子和材料间无作用量测的量子电子显微镜，可以用来克服辐射损伤的瓶颈问题。薛又峻报告表示，香港城市大学深圳福田研究院在深圳市福田区的支持下，已开发了具有脉冲电子光源的紧凑型电子显微镜的关键零部件。团队在这个基础上，设计了搭配脉冲电子光源使用的量子谐振器，作为达成量子电子显微镜的关键部件。也设计了基于多极子场的电子谐振腔、配合量子谐振腔的其他关键部件等。基于脉冲电子光源的量子电子显微镜设计开发，可望解决辐射损伤的关键问题，成为纳米尺度下 研究软物质材料的新一代利器。 报告人：南京航空航天大学分析测试中心 王毅报告题目：基于直接电子探测成像的4D-STEM在功能材料的应用传统的扫描透射（STEM）成像，采用环形探头在每一个扫描点，记录一个单一数值/信号强度，构成 2维的强度信号。直接电子探测相机的高帧率使得在每一个扫描点，完整记录电子束斑穿透样品后的衍射 花样（CBED）成为可能，由此构成四维数据 (2维实空间和2维倒易空间)，被称为4D-STEM (亦被称为扫描电子衍射成像)。通过四维数据的后期处理，不仅可以实现任意常规STEM图像的重构，比如明场像，环形明场像，环形暗场像等，不再受限于一次试验中可使用的STEM探头和相对收集角度的限制；而且也可以提取更多材料的信息，比如材料的结构、晶体的取向、应力、电场或磁场分布等， 而随着4D-STEM而产生的电子叠层衍射成像技术已被证明可进一步提高电镜的分辩率，能更有效利用电子束剂量，在对电子束敏感材料有着广大的应用空间。王毅在报告中以几种典型的功能材料为例，介绍了基于直接电子探测成像的4D-STEM和电子能量损失谱在实现原子分辨像和原子分辨元素分布研究方面的进展。 报告人：南方科技大学 王戊报告题目：DPC-STEM成像技术研究轻元素原子占位和电荷分布 新兴成像技术的发展和应用促进着材料微观结构的表征和解析，差分相位衬度-扫描透射电子显微成像技术（DPC-STEM）不仅能实现轻重原子同时成像，也能获取材料的电场和电荷分布信息。王戊分享了使用DPC-STEM成像技术，在低电子束剂量下，研究有机半导体氮化碳材料的轻元素原子占位。实现三嗪基氮化碳晶体的原子结构清晰成像，揭示三嗪基氮化碳晶体的蜂窝状结构、三嗪环的六元特征及插层Cl离子的位置所在，并发现框架腔内的三种Li/H构 型。进一步通过实验和模拟DPC-STEM图像相互印证，明确氮化碳材料中轻元素Li和H原子的占位。基于DPC-STEM的分段探头，计算由样品势场引起的电子束偏移，获得材料的本征电场和电荷信息。 基于DPC-STEM技术获得的原子尺度电场和电荷分布信息，进一步揭示原子之间电场的解耦效应，以及电子的转移和重新分布。报告人：上海微纳国际贸易有限公司 赵颉报告题目：Dectris混合像素直接电子探测器及其在4D-STEM中的应用由于提供了从样品中获取信息的新方式，4D-STEM技术在电子显微镜表征方法中越来越受到重视。在混合像素直接电子探测技术不断发展的情况下，混合像素直接电子探测器能够实现与传统STEM成像类似的采集速率进行4D-STEM数据采集，特别是能够事现驻留时间小于10µs。除了在给定的实验时间内扩展4D-STEM表征视场和数据收集，使用混合像素直接电子探测器可以更全面地记录相同电子剂量下的散射花样信息。赵颉介绍了Dectris混合像素直接电子探测器技术的最新发展，该技术现在允许4D-STEM实验，其设置与传统STEM成像类似，同时单像素采集时间低于10µs。同时介绍了虚拟STEM探测器成像和晶体相取向面分布分析的应用实例。

氮化镓(GaN)是一种广泛应用于发光二极管(led)等光电器件的材料。LED结构主要是通过外延生长在蓝宝石衬底上，但由于成本原因，硅成为蓝宝石的代替者。然而，硅和氮化物之间巨大的不配合和热膨胀系数的差异导致大量的位错和可能的裂纹。它们通常出现在生长过程中的冷却阶段。由于裂纹和位错对LED应用都是有害的，所以确定局部缺陷浓度和其他特征如掺杂和应变是至关重要的。 阴极发光(CL)技术是研究GaN性质的一种快速和高度相关的方法。非辐射缺陷如位错的分布可以直观地显示出来。以下的能带隙发射线的能量允许我们识别点缺陷。阴极发光高光谱图提供了应变、掺杂、生长方向和载流子浓度的空间变化信息。在实际应用中，通过限制电子束与样品相互作用体积的大小，可以大大提高空间分辨率。像TEM样品这样的薄物体的使用恰好克服了这种物理限制。它显著地将相互作用体积的横向尺寸从550 nm(束能为10 keV的GaN)降低到30 nm以下。Attolight设计了一种与TEM样品兼容的特殊低温样品架，用于低温下在Attolight阴极发光显微镜上进行测量。 然而，样品中较小的探测体积可能会显著降低采集到的信号，从而限制测量分辨率。Attolight CL系统优化后的集光系统完美地克服了这一困难。它允许在短时间内对横断面TEM样品进行高分辨率的高光谱映射(具有非常高的信噪比)。这样的测量并不局限于氮化镓，并且可以扩展到许多其他发光材料。 该方案是Attolight阴极发光显微镜在LED光电失效分析应用层面的完美体现，它做到了以下4个方面使Attolight阴极发光显微镜成为光电失效分析及LED应用方面的优先选择。1、具有良好的位错网络可视化和与样品同一区域TEM图像的相关性 2、堆叠不同组分(AlN, GaNs，量子阱等)的空间发光映射 3、通过CL谱中的能量位移估计位错和界面周围的局部应变和掺杂 4、点缺陷的识别与空间分布

根据热力学分子自由程理论，即使是达到标准大气压亿分之一的真空环境 （10-3 Pa），也存在着在一秒钟内彻底污染清洁样品表面的可能。对性质活泼的纳米材料表面，易潮解的氧化物以及对碳氢化合物亲合性比较好的样品，无论预处理如何精细，在把样品暴露环境的那一刻，整个表面就已经彻底改变。想要认识在此之前发生的过程对表面的影响也就无从谈起。因此一套互联表征仪器需要真正的具备原位表征能力。比较形象的理解如下图1所示，原位、特别是使役条件下的表征仪器，可以在一定程度上实现对材料在工况下的结构、化学组分等的研究，有利于理解所观测到的现象是由于何种原因所引起。因此，发展使役条件、生长环境中样品表面结构、化学性质检测是非常重要和必要的。图1. 不同观测条件下所研究对象的状态。从左到右分别是离线观测、准原位观测和使役条件下的观测。对于高质量的材料制备，其在各类基底上的生长可以理解是一个“催化反应”过程，催化反应的机理研究最大的困难在于表征设备和真实情况之间的鸿沟，如时间鸿沟、材料鸿沟、压力鸿沟、温度鸿沟等。实现真实反应条件下与各类表征平台的对接，从而达到高效表征，协同工作，减少测试周期，提高测试精确度和信息完整程度。对于目前研究的材料生长机理，关注重点包括前驱体在衬底上的初始状态、中间态、成核、扩散、聚集、相变、长大到单晶，分子束外延与扫描隧道显微镜的真空互联系统满足了上述需求，每一个过程所需要的信息包含结构形貌和化学组分。结构形貌：扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）；化学组分：包含两部分，一是反应过程中所产生的、脱附的组分；另一个是留在衬底表面上的组分。前者可以用质谱仪来实时检测，后者可以用X-射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）来观测。各类设备的特点：1、 高温近常压STM优点：（1）工作气氛可到100mbar；（2）工作温度可达1300 K（真空）；10 mbar气氛下可达250 ºC；（3）快速扫描（大于10帧/秒）；（4）原位质谱联用；缺点：因高温高压而丧失部分分辨率，难以获得原子分辨；图2. （A）高温近常压STM的实物照片(图片来自材料科学与纳米技术中心，University of OSLO)；（B）SPECS的reactor STM的原位反应池和STM探头实物图；（C）石墨烯在金属表面的生长过程实时高压高温STM原位图片。图2（A）所示的反应STM（高温、近常压STM）位于挪威的奥斯陆大学（University of OSLO）材料科学与纳米技术中心，其制造商为Leiden Probe microscopy（The Reactor STM - Department of Chemistry (uio.no)）。笔者博士后期间所在的布鲁克海文国家实验室的CFN（功能纳米材料研究中心）也有一台同样配置的Reactor STM。主要包含HP stage（高压STM扫描部件），其中的反应池由于较小的体积可以非常快速的实现气氛与真空之间的转换；独特的控制器可以实现20帧/秒的速度；最优条件下最高气压可达5bar，最高温度可达300 ℃。另一款经典的reactor STM是SPECS Aarhus 150系统（SPM Aarhus 150 NAP | SPECS (specs-group.com)），SPM的扫描头安装于原位的反应池中，高温加热是以卤素灯为热源，其工作范围是超高真空中850 K，10 mbar气氛为550 K。图2B是该经典系统的实物图。此外，扫描头中搭配有进光口，可以实现光催化反应的原位监测。如图2C所示，在室温下，干净的Cu(111)表面上，甲烷吸附后无团簇形成，加热后在金属表面上逐渐形成小的团簇，并均匀的铺展在表面上，终止气体的通入，继续加热金属，可以观测到不同尺寸的石墨烯岛，再进一步升高衬底温度，小的岛会在表面上移动聚集形成较大尺寸的石墨烯，再通入甲烷气体，在边界上继续反应，使石墨烯岛长大逐渐形成单层石墨烯。2021年，美国Lawrence Berkeley National Laboratory表面催化反应的领军人物Miquel Salmeron与以色列Weizmann Institute of Science的Baran Eren在国际最知名的Chemical Review上发表了题为“高压扫描隧道显微镜”的综述文章，概述了在过去20年内，随着扫描隧道显微镜在表面催化领域中的发展，以晶体表面在mTorr到近常压的气体存在的条件下表面结构的变化为主题，提出了高压STM这一新工具在未来表面科学研究中的重要性。目前，全球近常压扫描隧道显微镜的厂家主要有SPECS、Leiden Probe等。国产扫描隧道显微镜设备目前依然以极低温为主。2、XPS图3. 将制备腔体与XPS联用，外加质谱检测。（A）真空样品制备腔与XPS一体化系统；（B）联用质谱；（C）近常压XPS原位检测示意图。XPS的发明贡献了两个诺贝尔物理学奖，其中1905年爱因斯坦解释了光电现象，并因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。瑞典物理学家Kai Siegbahn将XPS发展为一个重要分析技术，并获得了1981年的诺贝尔物理学奖。值得一提的是，其父亲Karl Siegbahn在1924年也获得过诺贝尔物理学奖“鉴于其发现并研究X-射线光谱-for his discoveries and research in the field of X-ray spectroscopy”。美国惠普公司于1969年制造了世界上首台商业单色X射线光电子能谱仪。1962年，Imperial College London的David Turner等人又研制了紫外光电子能谱仪（Ultraviolet photoelectron spectroscopy, UPS），利用紫外光研究价带电子状态，与XPS互相补充。XPS目前已经成为了一种常规的材料化学组分分析手段，由于其表面灵敏性，特别适合于表面分析，已经成为几乎所有高校和研究院所分析测试中心的标配仪器。与近常压STM相对应的，在表面反应中也需要近常压的XPS来实时探测表面化学组分的变化。我国第一台近常压XPS系统是由原中国科学院上海微系统与信息技术研究所的刘志研究员课题组搭建，该设备是基于SPECS的近常压系统进行定制化升级，能够实现在样品环境气压最高20 mbar的条件下的光电子能谱原位测量。样品最高可以加热到800K，能够满足大部分催化反应、固-气界面等研究。随着我国科研投入的不断加大，国家对基础科研和大科学装置中心的投入，表面科学研究团队的不断发展也得益于这一类先进表征技术的发展，包括上海光源、苏州纳米所的真空互联Nano-X等都建有非常全面的表面科学研究平台。图3A所示是包含样品制备系统的XPS，含离子源（用于清洗单晶表面）；加热台（除气、晶化表面）；各类蒸发源（包括金属、非金属等，材料生长）；LEED（低能电子衍射仪，表征样品晶化结构）；原位氧化系统等；在生长腔内靠近样品处导入收集管与质谱系统连接，实时分析样品制备过程中所产生物质的化学成分（图3B）。图3C是近常压XPS系统的示意图，可以在近常压的反应氛围下监测在材料生长过程中样品表面上发生的化学变化，与质谱信息相对应，实现化学组分的分析。3、低温STM（含q-Plus AFM功能）超高真空低温STM的优点为超高分辨率，可达亚Å。超高稳定性，4K液氦温度下可以实现谱学测量，如拓扑态、能带、缺陷态、边界态、电荷分布等的实空间测量。对于STM而言，只有在低温环境中实现谱学测量的条件下才真正发挥了其独一无二的功能。仪器实物图如图4A所示，包含扫描腔、制样腔和进样腔，其中扫描腔外部较高的不锈钢杜瓦是为储存如液氮、液氦等制冷剂以实现扫描头和样品的极低温，从而实现高质量图、谱测试。样品托和扫描头的改进满足多尺度研究，如低温条件下的原位沉积。图4B所示，在腔体外部所放置的蒸发源可以聚焦到样品表面，实现原位生长和原位观测，对于分子或小尺寸纳米颗粒有独特优势；除此之外，样品托上可以改装成包含栅极、电压、电流接口的模型器件，可以在电场条件下原位监测样品表面电学信号的改变。组合q-plus AFM实现单原子键成像：2009年瑞士苏黎世IBM研究中心L. Gross等人首次报道了利用在AFM针尖上吸附单个CO分子获得了具有化学键分辨的分子结构图像，如图4C（右）所示，从上到下分别是并五苯的分子结构，STM图和AFM图像，针尖修饰的AFM图像可以清晰的分辨出分子中的五个苯环（Science, 2009, 325, 1110）。图4. （A）低温扫描隧道显微镜实物图（Omicron）；（B） 上：可以进行原位沉积的扫描腔；下：可加电场的样品托设计图；（C）左：Q-plus AFM针尖托实物图（Omicron）；右：并五苯分子的结构示意图、STM和AFM图像；（D）C26H14在Ag(100)表面上加热后发生脱氢反应的产物STM和AFM图像。自此之后，STM研究领域又开辟了一个崭新的方向，也赋予了STM更加突出的化学键分辨优势。因此，目前许多低温STM系统中都选配qPlus AFM配件用于化学键的成像。如图4D所示是C26H14前驱体分子在Ag(100)表面上脱氢聚合过程中化学键的变化（Science, 2013, 340, 1434）。从STM图上仅仅可以看出形貌的变化（第一排），AFM图像可以清晰的分辨出过程产物的不同键合情况（第二排）。最近越来越多的研究工作表明q-Plus AFM在研究反应过程中间产物中所发挥出的独特作用。笔者在准备草稿时，7月14日第377卷Science中有两篇文章均是利用q-Plus AFM实现了可控的表面化学反应操控和表征，以及超高分辨的水合质子的结构区分。在qPlus非接触原子力显微镜领域中，我国科学家江颖教授长期致力于超高分辨的SPM系统的研制和开发，近年来在表面二维冰的结构和动力学研究中取得了一系列突破性成果。4、展望以光源、“Nano-X” 真空互联实验站为代表的大科学装置中心及各研究院、大学科研平台中，根据其科研特色和研究方向，逐渐形成了材料生长、测试分析、器件加工、性能表征等大型设备互联的科学装置。主要解决了超高真空中样品易氧化、低温样品稳定性等难题，具有传统超净间无法比拟的优势。完全排除了外界环境因素的干扰，实现原子尺度下材料的本征性质及器件性能的表征。对新材料，特别是下一代先进半导体材料、量子信息材料的制备与表征具有重要意义。我们也需要认识到，从光源、互联站、到分析测试中心，再到每一个课题组的平台设施，国外进口的设备占比不低于50%，特别是高端的制造和表征设备。随着我国科研投入的增加，创新型企业如雨后春笋般不断涌现，在表界面科学相关领域，如费勉仪器的分子束外延系统、低温样品台；玻色子的低温扫描隧道显微镜、中科艾科米的无液氦系统等，也逐渐在国内甚至国际的表界面、凝聚态物理、在位化学等研究领域崭露头角。也希望国内各大研究院、所、高校等在购置相关设备时，可以考虑国产厂商，一起参与到我国重大仪器设备的自主研发中。作者简介牛天超，北航杭州创新研究院（余杭）研究员。2013年博士毕业于新加坡国立大学，之后分别在中科院上海微系统所、美国布鲁克海文国家实验室、南京理工大学和上海交通大学从事研究工作。主要研究方向是基于分子束外延生长制备和扫描隧道显微镜表征的二维材料生长机理及表面功能化研究。第一及通讯作者在包括Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., 和Prog. Surf. Sci.等期刊发表研究论文及综述30余篇。目前正在筹建中法航空大学（筹）理学院新型量子物态平台。参考资料：1、M. Salmeron, B. Eren, High-pressure scanning tunneling microscopy. Chem. Rev. 121, 962-1006 (2021).2、F. Albrecht,S. Fatayer, I. Pozo, I. Tavernelli, J. Repp, D. Peña, L. Gross, Selectivity in single-molecule reactions by tip-induced redox chemistry. Science 377, 298-301 (2022).3、Y. Tian, J. Hong, D. Cao, S. You, Y. Song, B. Cheng, Z. Wang, D. Guan, X. Liu, Z. Zhao, X.-Z. Li, L.-M. Xu, J. Guo, J. Chen, E.-G. Wang, Y. Jiang, Visualizing eigen/zundel cations and their interconversion in monolayer water on metal surfaces. Science 377, 315-319 (2022).4、苏州纳米真空互联实验站5、K. Bian, C. Gerber, A. J. Heinrich, D. J. Müller, S. Scheuring, Y. Jiang, “Scanning probe microscopy”, Nat Rev Methods Primers 1, 36 (2021).6、L. Gross, F. Mohn, N. Moll, P. Liljeroth, G. Meyer, The chemical structure of a molecule resolved by atomic force microscopy. Science 325, 1110-1114 (2009).

p & nbsp & nbsp 材料科学、信息科学和生命科学是当前新技术革命中的三大前沿科学，材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。材料的表界面对材料整体性能具有决定性的影响，材料的腐蚀、老化、硬化、破坏、印刷、涂膜、粘结、复合等等，无不与材料的表界面密切有关。因此研究材料的表界面现象具有重要的意义。 /p p & nbsp & nbsp 如何更有效地测量材料的表界面情况，对其进行更深入地研究，成为颇具潜力的一个研究领域。2016年8月24日，仪器信息网邀请清华大学朱永法老师、国家纳米科学中心程志海老师、赛默飞孙文彬老师从不同角度分享表界面分析研究进展。 /p p & nbsp & nbsp 本次会议报告如下：（视频近期上线，请提前收藏地址） /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/905de170-4040-41d0-8f2d-2daabe1bae7e.jpg" title=" QQ截图20160824152509.jpg" / /p p & nbsp & nbsp 视频上线地址，上线时间9月2日： /p p a href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2091" target=" _blank" title=" “材料表面与界面分析”网络主题研讨会" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2091 /a /p p br/ /p p & nbsp 近期更多精彩会议预告： /p p “热分析技术在多领域应用及进展”网络主题研讨会 & nbsp br/ /p p 中国科学技术大学丁延伟老师和北京化工大学刘玲老师主讲。 /p p a href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2094" target=" _blank" title=" “热分析技术在多领域应用及进展”网络主题研讨会" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2094 /a /p p br/ /p p “动物源食品安全性评价及检测”网络主题研讨会 & nbsp /p p 中国水产科学研究院李晋成老师和上海出入境检验检疫局朱坚老师主讲。 /p p a href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2119" target=" _blank" title=" " http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2119 /a /p p br/ /p p “土壤环境调查评估技术”网络主题研讨会 & nbsp /p p 南京环境科学研究所赵欣老师和中国科学院生态环境研究中心张莘老师主讲。 /p p a href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2132" target=" _self" title=" " http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/2132 /a /p

2015年4月5日至8日，第二十届华南国际口腔展览会在广州市中国进出口商品交易会琶洲展馆C区开展，该展会为中国国内举办的历史较为悠久的专业国际口腔展览会。在本次展会上，滨松中国主要在口内、全景、头颅和CBCT四个牙科数字化影像应用方面，呈现了基于滨松丰富产品种类的专业牙科影像光电探测器解决方案。滨松中国展台如今，牙科诊断已经进入了“数字时代”，图像传感器作为数字化成像的核心器件，在这个“新时代”的发展进程中扮演着至关重要的角色。作为拥有60余年光电产品研发历史的企业，滨松公司拥有着种类齐全的牙科影像用探测器产品系列，无论是CCD探测器、非晶硅探测器，还是CMOS探测器，滨松都可以最大程度地满足客户对探测器种类，以及参数性能等的不同需求。除此之外，拥有全线产品的优势，也使滨松在探测器的推荐、对比和选型辅助上，能够更加客观的关注客户的真实需求，并为其提供最贴合实际应用的探测器解决方案。与客户进行产品技术的交流欢迎关注滨松中国官方微信号相关产品信息：