直流电沉积镍纳米线

利曼中国LEEMANCHINA国内第一台直流电弧光谱仪在湖南株洲硬质合金集团分析测试中心顺利安装调试成功后，在高纯金属及疑难样品分析领域引起了巨大震撼！解决了长期以来对于一些难熔物质特别是氧化钨，碳化硅，陶瓷等复杂样品的分析，无须消解和稀释，可直接对粉末状、线状和屑状样品进行分析。完美解决了ICP、AAS样品消解的麻烦和缺点。利曼中国LEEMANCHINA推出的Prodigy直流电弧光谱仪继承了光谱领域数十年的经验沉淀和技术积累，沿用了Prodigy高端ICP光谱仪最新科技成果，将直流电弧这项古老而又经典的分析技术带入了全新的应用领域额。一经推出，即广受好评，向广大用户展示了最新仪器理念、尖端分析测试技术，提供了尖端的实验室疑难技术解决方案。直流电弧光谱仪测定高纯镍、高纯钨、高纯钼以及高纯石墨中的痕量元素高纯镍主要用于制造合金，也用于制造国内和世界范围内的消费产品如充电电池、磁铁、催化剂及硬币（5美分）等。粉末状的镍可以与铁粉、铜粉等金属混合，用于增强汽车零件的密度，如离合器、转子和齿轮等。 钼是银灰色金属，熔点为2623 º C，是元素周期表中的第六高熔点。钼很容易形成结实稳定的碳化物，当其在空气中加热到600 º C时便形成了挥发性氧化物。无论是纯钼还是钼合金，当温度达到1900º C时，其强度和机械稳定性使其有着广泛的应用。钼以纯金属存在时，常被用于制作灯丝、高温炉部件以及耐磨性反射镜和光学元件。钼的合金态最基本的应用就是出现在不锈钢和合金钢中。这些材料通常应用于制造低摩擦耐磨的汽车部件、天然气输送管、铸铁、工业催化剂、阻燃剂以及汽轮机部件等。 钨是一种脆性、高密度、灰白色金属，具有良好的导电性，其熔点比其它所有纯金属都要高。除了碳以外，钨的熔点是元素周期表中所有元素中最高的。无论是在纯金属还是在合金中，钨的良好的导电性及热性能使得其在很多领域中得到应用。在非合金形式应用中，钨常用于制作弧焊电极、灯丝和高性能汽车配件。另外，在电气、航天器和高温应用领域都有比较广泛的应用。在合金应用领域，钨增强了材料的硬度和拉伸强度，可以应用于制作耐磨工具、x射线管、高温合金和工业催化剂等。 石墨是现存最软的矿物质之一，而且是电的良导体。除此之外，石墨具有不可思议的热稳定性（熔点3650 º C）并且是极好的热导体。大部分天然石墨被加工成粉末用于制造如钢、润滑油、工业涂料、橡胶和塑料助剂、制动器衬片、电池、电极以及气冷核反应堆等材料。 以上材料中的痕量元素常规分析方法如ICP光谱、ICP质谱等分析手段需要克服分析前样品的消解处理难题，消解过程通常复杂且费时，而且增加了样品制备过程中的污染的风险，严重的干扰以及缺少对应的标样，往往严重影响分析数据的正确度及分析进度，是目前分析领域的难题，利曼Prodigy直流电弧技术的推出，很好地解决了此困境，为分析手段增添了新的手段与方法。 直流电弧光谱仪允许固态形式的以上样本进行直接分析，不需要溶样，大大地加快了样品的准备和分析速度。直接分析不需要进行样品稀释，获得了比其它分析手段更好的检测限。以下为相关检出限数据：高纯钨的检测限： 检测限的计算方法是7次校正空白测量值的标准差的3倍。 元素 波长(nm) 最低检测限(ppm) Ag 328.068 0.025Al 309.271 0.40 As 234.984 1.2 B 249.773 0.11 Be 313.042 0.012 Bi 306.772 1.2 Ca 396.847 0.34 Cd 214.438 0.30 Co 345.351 0.54 Cr 284.984 0.25 Cu 324.754 0.063 Fe 259.940 0.95 Ga 294.364 1.0 Ge 303.906 0.14 K 766.491 0.42 Li 670.784 0.34 Mg 279.553 0.083 Mn 257.610 0.045 Mo 313.259 6.4 Na 589.592 4.3 Ni 310.155 0.096 Pb 261.418 0.51 Sb 217.589 0.47 Si 252.412 0.25 Sn 317.502 0.68 Sr 407.771 2.8 Ti 308.803 0.086 V 318.540 1.0 Zn 213.856 0.37 高纯钼中元素的检测限： 元素 波长(nm) 最低检测限(ppm) Ag 328.068 0.14 As 193.759 2.9 B 249.678 0.54 Ba 455.404 2.8Be 234.861 0.11 Ca 396.847 1.0 Cd 226.502 0.33 Co352.981 4.3 Cr 427.480 3.0 Cu 327.396 0.37 Fe 259.940 1.4 Ga 294.364 1.3 Ge 270.963 4.6 Mg 285.213 0.11 Mn 257.610 0.83 Na 588.995 0.09 Ni 305.082 3.1 P 253.565 20 Pb 283.307 14 Sb 217.589 1.1 Se 203.985 4.2 Si 251.612 12 Sn 283.999 3.4 Te 214.275 2.5 Ti 334.941 1.3 Tl 535.046 3.5 V 437.924 26 Zn 206.191 0.02 Zr 349.621 4.3 高纯镍中痕量元素的检测限： 元素 波长(nm) 检测限(ppm) 元素 波长(nm) 检测限(ppm) Ag 328.068 0.12 Li 670.784 0.50 Al 309.271 0.48 Mg 279.553 0.37 As 193.759 3.2 Mn 257.610 0.095 B 249.678 0.49 Mo 317.035 0.56 Ba 493.409 0.45 Na 588.995 0.97 Be 234.861 0.18 P 253.565 1.1 Bi 306.772 0.28 Pb 283.307 0.31 Ca 393.366 0.55 Sb 217.589 1.7 Cd 214.438 0.32 Se 203.985 4.6 Co 238.892 2.6 Si 251.612 0.78 Cr 283.563 0.58 Sn 283.999 0.24 Cu 327.396 0.055 Sr 407.771 3.5 Fe 259.940 0.44 Te 214.275 1.0 Ga 287.424 0.21 Ti 334.941 0.49 Ge 270.963 0.59 V 318.540 0.44 In 325.609 1.7 Zn 334.502 1.6 K 766.491 2.4 Zr 339.198 3.8 石墨中痕量元素的检测限： 元素 波长(nm) 检测限(ppm) 元素 波长(nm) 检测限(ppm) Al 308.216 0.13 Mn 259.373 0.008 As 193.759 0.32 Na 589.592 0.73 B 249.773 0.027 Ni 341.477 0.005 Ca 396.847 0.32 P 253.565 0.055 Cd 226.502 0.021 Pb 283.307 0.026 Cr 283.563 0.010 Sb 231.147 0.034Cu 327.396 0.043 Si 252.412 0.22 Fe 259.940 0.021 Sn 283.999 0.006 Ga 294.364 0.014 Ti 337.280 0.027 K 766.491 0.61 V 309.311 0.008 Li 670.784 0.020 Zn 213.856 0.009 Mg 285.213 0.058 Trace elements analysis in high purity Tungsten, molybdenum, Nickle and granite by Prodigy DC- Arc .

2011年1月10日，13日，利曼中国分别在北京、西安两地举行了直流电弧光谱仪的技术交流会。本次会议邀请了包括中国计量研究院、北京有色研究总院地矿、北京矿冶研究总院、中国农科院土壤所、核工业地质研究院、河北地矿中心在内的60多家地矿、有色行业重点单位参加。该次技术交流会由来自美国利曼总部的Rury博士和Dalager博士主讲，北京总部应用工程师陈应华、王飞主持了此次会议。会上主要介绍了Prodigy直流电弧光谱仪的主要技术特点以及在一些典型样品上的应用。 Prodigy直流电弧发射光谱仪由于采用了长焦距中阶梯光栅光学系统和大面积程序化CID检测器阵列，相比于传统的基于照相版技术的直流电弧光谱仪，在仪器性能和分析速度上均有一个质的飞跃。仪器的技术特点主要体现在以下方面： 分析速度快 固态检测器和计算机的使用，使得仪器分析速度有了极大的提升，所有元素一次激发60秒内即可获取结果。 大范围波长覆盖，无谱级重叠 由于采用了独有的激发台和光室设计，波长覆盖范围可达175-900nm，除了分析常规元素外，还可分析位于紫外区的P等元素。 分辨率高，谱图干扰小 源自于ICP-OES的中阶梯光栅光学系统和大面积固态检测器使得仪器具有出色的分辨能力，可以有效消除谱图间的干扰。 真正实现全谱直读功能 由于CID固态检测器的非破坏性，随机读取能力，prodigy可以实现以下诸多高级功能： 同步背景校正 出色的内标校正能力 时序分析功能可以获取每个元素的精确蒸发曲线 对每条谱线可以单独设定曝光时间 强弱谱线同步测量 对于Prodigy的应用，利曼公司在针对一些典型样品做了应用研究，这些样品包括： 金属氧化物、碳化物、硼化物以及氮化物 难溶粉末如SiC 贵金属及其它高纯金属 地质样品 核原料-氧化铀、氧化钚 土壤、淤泥、煤灰等 从应用过程和结果来看，相比于其它方法或传统的直流电弧光谱仪，Prodigy展现出了许多独有的优势： 去除样品消解过程 Prodigy直流电弧光谱仪可直接对粉末状、线状和屑状样品进行分析，无须化学消解及稀释过程，所以非常适合一些难溶样品或高纯样品的分析。具备更高灵敏度，实现高纯金属分析 Prodigy可以实现很高的灵敏度，通常对于固体材料的检出限为亚ppm级，非常适合高纯铜，镍以及贵金属等的研究。快速的定量及半定量分析能力 Prodigy具有极快的样品分析速度（每个样品少于一分钟）及极高的分析精度。从已有的应用来看，对于大部分ppm级别的样品分析精度，相对标准偏差可以控制在10%以内。 运行成本低廉，为您节省日常开支 和其它一些分析技术相比，Prodigy直流电弧具有极低的运行成本，无需化学前处理试剂，无特殊需要更换的备品备件，没有昂贵的需要维护的真空系统等。 Prodigy的技术特点和应用潜力，引发了在座嘉宾的浓厚兴趣，多位嘉宾与主持人进行了热烈的讨论，并对Prodigy直流电弧光谱仪表现出的性能做出了很高的评价，会上多家权威单位已经提出和利曼公司展开技术合作，希望进一步拓展prodigy的应用深度和广度。利曼中国也希望以此为契机更好地为国内用户提供优质的服务及实验室解决方案！

利曼中国湖南株洲直流电弧光谱仪技术交流会完美闭幕 2011年10月27、28日，利曼中国在湖南株洲举行了直流电弧光谱仪的技术交流会。中南大学粉末研究所、西北有色院，河北地矿，宝钢分析测试中心等单位专家参加了此次交流活动。美国利曼总部的 Dr.Maura Rury 博士和株洲硬质合金直流电弧专家颜晓华工程师分别介绍直流电弧最新技术进展、方法开发以及在高纯钨、高纯氧化钨的应用分析，以及在其它领域如高纯铜、高温镍合金、高纯钴、地质化探的独特应用，同时进行了相关样品的演示分析与方法测试验证。利曼Prodigy 直流电弧的独特性能及突出的微量及痕量元素分析能力得到了与会专家的高度评价， 相信该项将极大地推动固体直接分析技术的进步与发展。 （美国利曼总部Maura博士介绍直流电弧）（株洲硬质合金集团分析测试中心颜小华工程师介绍直流电弧应用） 会议结束后大家一起参观了株洲硬质合金集团，株洲硬质合金目前是国内最大的硬质合金生产基地，其分析测试中心是目前国内第一家引进利曼直流电弧，安装调试成功，并且运用到日常分析的客户。 （与会代表实验室现场听利曼中国应用工程师王飞介绍直流电弧） Prodigy的技术特点和应用潜力，引发了与会嘉宾的浓厚兴趣，多位嘉宾与利曼美国专家和株洲硬质合金分析测试中心实验专家进行了热烈的讨论，并对Prodigy直流电弧光谱仪表现出的性能做出了很高的评价，代表们已经提出和利曼公司展开技术合作，希望进一步拓展prodigy的应用深度和广度。利曼中国也希望以此为契机更好地为国内用户提供优质的服务及实验室解决方案！

“2009年度科学仪器优秀新产品”评选活动由仪器信息网、中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会分析仪器分会共同主办，中国分析测试协会协办。期间，共有167家仪器厂家，370台分析仪器参选，通过40多位著名专家专业公正的评审后，利曼中国Prodigy DC Arc直流电弧光谱仪获得了2009年度光谱类科学仪器优秀新品奖。 Prodigy直流电弧光谱仪无需样品的消解和稀释过程，具有很高的灵敏度，是高纯金属分析的最佳解决方案，是固体材料疑难分析的最新手段，可分析碳化硅（SiC），高纯钨（W），高纯铜（Cu），镍等复杂样品。 利曼推出的Prodigy直流电弧光谱仪继承了光谱领域数十年的经验沉淀和技术积累，沿用了Prodigy高端ICP光谱仪最新科技成果，将直流电弧这项古老而又经典的分析技术带入了全新的应用领域额。

热烈祝贺利曼中国国内第一台直流电弧光谱仪（DC-ARC）在湖南株洲硬质合金集团分析测试中心顺利安装调试。 Teledyne Leeman Labs公司新近推出的Prodigy直流电弧光谱仪继承了在光谱仪领域数十年的经验沉淀和技术积累，将直流电弧这项古老而又成熟的分析技术带入了全新的应用领域。 直流电弧光谱仪可直接对粉末状、线状和屑状样品进行分析，无须化学消解及稀释过程，克服了ICP、AAS样品消解的麻烦和缺点，尤其对于一些难熔物质更是具有独到的优势。特别适合氧化钨，碳化硅，陶瓷等复杂样品的分析。另外直流电弧光谱仪具备更高灵敏度，实现高纯金属分析，由于无须消解和稀释过程，因此可以实现很高的灵敏度，通常对于固体材料的检出限小于1个ppm。 直流电弧光谱仪的推出无疑为某些固体材料和高纯金属分析提供了最佳解决方案，是ICP和AAS等传统方法的很好补充。为一些复杂样品的分析提供了一个快捷方便的解决途径。 株洲硬质合金集团有限公司是国家&ldquo 一五&rdquo 期间建设的156项重点工程之一。主要生产金属切削工具、矿山及油田钻探采掘工具、硬质材料、钨钼制品、钽铌制品、稀有金属粉末制品等六大系列产品。是目前国内最大最早的硬质材料和钨钼材料生产龙头企业。其分析测试中心为国家重点实验室，实力雄厚，技术一流，敢为天下先，引进先进技术。得知利曼公司推出新一代直流电弧，在双方公司领导关照下，技术人员的努力下。利曼中国国内第一台直流电弧光谱仪（DC-ARC）顺利安装调试成功。仪器表现优异，分析结果用户非常满意，尤其对三氧化钨分析，结果达到很高的水平，是ICP-MS,ICP，AAS无法能做到的。

中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究院是国土资源部直属中国专门从事勘查地球物理地球化学应用技术研究中心，其技术中心为国家重点实验室，实力雄厚，技术一流，主要从事对地质土壤、矿产等的研究与分析，该研究院拥有一批经验丰富专家从事着地质复杂样品中无机元素含量的分析，他们采用早期的交流电弧光谱仪对土壤中的元素分析已有很多年，但由于早期电弧光谱仪存在着不能同时扣背景、无法记录样品全谱信息、结果处理繁琐等缺陷，而地质土壤样品存在导电性差、基体复杂、容易飞溅，样品含量较低等特点，这些复杂条件导致给这类样品分析方法制定带来了很多困难。 Leeman Labs公司新近推出的Prodigy直流电弧光谱仪继承了在光谱仪领域数十年的经验沉淀和技术积累，将直流电弧这项古老而又成熟的分析技术带入了全新的应用领域。 直流电弧光谱仪可直接对粉末状、线状和屑状样品进行分析，无须化学消解及稀释过程，克服了ICP、AAS样品消解的麻烦和缺点，尤其对于一些难熔物质更是具有独到的优势。对于氧化钨，碳化硅，陶瓷等复杂样品以及高纯金属分析，已经建立了很成熟的分析方法， 为复杂样品的分析提供了快捷方便的解决途径。 本次安装调试是利曼Prodigy 直流电弧在地矿领域的第一台仪器，在双方领导关注及技术人员努力下，顺利调试成功。仪器表现优异，灵敏度与稳定性远远超出技术中心专家的预计，尤其是仪器配置有先进的时序数据采集软件，更让专家们叹不绝口，它在方法开发过程起到很大作用，通过时序信号的采集，让不同元素采用不同曝光时间，提高检测信号，降低背景，灵敏度与稳定性达到理想的状态，分析结果用户非常满意，特别是土壤的分析，由于技术中心专家有着丰富经验，在缓冲剂、内标选择上有独到之处，结合仪器先进方法开发技术，让样品结果准确性与稳定性达到一个很高的水平，解决了ICP-MS，ICP，AAS等仪器无法解决的分析难题。

MoS2(二硫化钼)，由于其优异的带隙结构(直接带隙为1.8 eV)，高表面体积比和的场效应晶体管(FET，field effect transistor)性能，已成为具代表性的二维过渡金属硫族化合物（TMDC, transition-metal dichalcogenide）。使用纳米晶（Nano-Crystal，NC）修饰MoS2，即可以保持每个组成部分的立特性，同时又提供了复合材料产生的协同特性，大的扩展了MoS2材料的应用领域。控制纳米晶（NC）在 MoS2基底上的形貌，包括浓度，尺寸大小和表面体积比，对电子器件的整体性能影响是至关重要的。原子层沉积技术（ALD，Atomic layer deposition）是基于自限制的表面化学反应，对缺乏表面活化学反应基团的二维材料可实现选择性表面纳米晶修饰，其中NC大小可以通过循环次数来控制。美国斯坦福大学化学工程学院的Stacey F. Bent教授，通过使用台式三维原子层沉积系统-ALD发现了一种合成ZnO修饰MoS2基杂化纳米结构（纳米片或纳米线）的新方法。ZnO纳米晶的特性，包括浓度、大小和表面体积比，可以通过控制ZnO循环次数以及ALD磺化处理得到的MoS2衬底的性能来进行系统的合成和调控。通过材料化学成分（XPS以及 Raman），显微镜观察(TEM, SEM)和同步加速器X射线技术(GIWAXS) 分析ZnO与ALD沉积次数的相互关系，并结合量子化学计算的结果，作者阐明了ZnO在MoS2衬底上的生长机理及其与MoS2衬底性能的关系。MoS2纳米片的缺陷密度和晶粒尺寸可以由MoO3的硫化温度进行控制，ZnO纳米晶会选择性地在MoS2表面的缺陷位置处成核，且尺寸随着ALD循环次数的增加而增大。ALD循环次数越高，ZnO纳米晶的聚结作用越强，使得ZnO在MoS2衬底表面的覆盖和自身尺寸大幅增长。此外，复合结构的几何形貌可以通过改变MoS2衬底的取向进行调控，即采用MoS2的垂直纳米线（NWs，nanowires）作为ALD ZnO NCs的衬底，可以大幅改善复合结构的表面体积比。该类材料有望用于一些新拓展的领域，尤其是依赖过渡金属卤化物和NCs相互耦合结构的，如基于p−n异质结的传感器或光电器件。该工作发表在2020年的国际知名期刊ACS Nano (2020, 14, 1757−1769)上。图1. （a）ZnO@MoS2复合纳米结构示意图；（b）800°C-MoS2表面的HR-STEM图像；（c）两步合成二硫化钼的工艺，即在三个不同的退火温度下（600,800,和1000°C）下使用H2S硫化ALD 合成的MoO3；（d）600 °C-, 800 °C-, 和1000 °C-MoS2的Raman光谱图,（e）Zn 2p XPS谱图（循环次数为50次）,（f）相对原子比 Zn/(Zn + Mo),（g）TEM图像，（h）表面覆盖度，（i）MoS2表面ZnO颗粒的数密度及（g）GIWAXS（grazing incidence wide-angle X-ray scattering，掠入射小角X射线散射） 图样（不同沉积次数下）；（k）800 °C-MoS2 纳米线的SEM，TEM和HR-TEM图像；（l）DEZ（diethylzinc，二乙基锌）反应的量子化学计算结果,在MoS2的边缘位和基面上进行DFT分析,黄色和绿色原子分别表示S和Mo。 上述工作中作者团队采用的原子层沉积设备来自于美国ARRADIANCE公司的GEMStar系列台式三维原子层沉积系统-ALD(如图2所示)，其在小巧的机身（78 * 56 * 28 cm）中集成了原子层沉积所需的所有功能，可多容纳9片8英寸基片同时沉积。全系配备热壁，结合前驱体瓶加热，管路加热，横向喷头等设计，使温度均匀性高达99.9%，气流对温度影响减少到0.03%以下。高温度稳定度的设计不仅实现在8英寸基体上膜厚的不均匀性小于99%，而且更适合对超高长径比的孔径3D结构等实现均匀薄膜覆盖，对高达1500：1长径比的微纳深孔内部也可实现均匀沉积。GEMStar系列ALD系统广泛应用于高深宽比结构沉积，半导体微纳结构制备，微纳粉末包覆等，服务于锂离子电池，超电容器，超电容器，LED等研究领域。图2. 美国ARRADIANCE公司生产的GEM-tar系列台式三维原子层沉积系统 参考文献：[1]. Il-Kwon, et al., Synthesis of a Hybrid Nanostructure of ZnO-Decorated MoS2 by Atomic Layer Deposition., ACS nano., 2020,14(2), 1757-1769.

由于便携式采样器、监测仪拥有体积小、重量轻等优点，越来越多的受到广大消费者和用户的青睐。但因现场环境的局限性，仪器供电设施变成了困扰用户的主要问题之一。“崂应9011J型 智能交直流电源”便是应对这一问题而推出的全新一代移动电源。 本款电源适用范围广泛，在形式上与其他同类产品形成差异化优势，不仅增加了电力监测模块及交直流逆变模块，并且在原有普通电源特点的基础上，新增了负载功耗等参数的实时监测、逆变输出AC220V电源等新功能；同时预留了级联输入接口，可实现多台电源的智能级联，延长供电时间。 新型电源秉承了锂电体积小、重量轻、容量大、自放电小、使用寿命长、安全可靠、环保、充放电次数多（1000次以上）等优点。其智能化设计，在电源电压低于安全值时，会自动断开输出，有效的保护电池。本款电源不仅造型美观，体积轻便，更在一定程度上具有防雨雪功能等优点。可以与环境监测仪器配套使用。 一经上市，便受到广大消费者及用户的青睐。

AMETEK发布i-BEAM系列高性能双向回馈式程控直流电源系统阿美特克程控电源事业部近期发布了 Sorensen&trade 品牌i-BEAM系列产品，这是一款高性能、双向、回馈式、程控直流电源系统。i-BEAM系列产品具有完整的直流输出和回馈能力，单机功率最高可达650kW，并联系统功率最高可达1.3MW。电压范围可选80V、120V、300V、600V、800V和1000V；单机1000A时，可实现满功率输出。其可配置为单通道，双通道和四通道。i-BEAM系列产品具有直观的前面板触摸显示屏，用户能够轻松设置和监测输出参数、测量结果和系统配置。此外，其还提供多种通信控制选件，包括VNC以太网、Modbus、CAN、EtherCAT、Profibus DP、 Profinet、LabVIEW、Matlab和高速模拟量控制等。优势特性 单机功率：35KW-650KW，并联可达1.3MW 双向电压：80V/120V/300V/600V/800V/1000V 单通道电流：±200A/600A/1000A，并联达±4000A 通道数量：单通道，双通道和四通道 快速动态和高稳定性，电流上升时间（控制精度：0.1%FS） 回馈效率达96% 15英寸彩色触摸显示屏，多国操作语言可选 短路电流（Icw＜3kA） 专业的电池测试和电池模拟模式 高可靠性且经久耐用的组件(MTBF长达18万小时) 符合EN60204-1和ISO13849-1安全标准 IP20 防护等级(参考EN60529) 独特冷却设计，无需与后壁保持较远距离单通道型号和多通道型号产品i-BEAM系列产品是双向回馈式程控直流电源，可配置为单通道，双通道和四通道的系统。单通道型号产品支持能量输出和能量回馈，且可在电源和回馈模式无缝切换。多通道型号产品除了具有单通道型号产品的特性，还具有更多的优势特性。1. 多通道i-BEAM系列产品支持通道并联，可根据需求两两通道并联或全部通道并联。2. 多通道i-BEAM系列产品具有内部直流链路，可将电流从整流器传输到每个DC/DC转换器，支持通道间共享电能，在测试中减少电能损失。3. 多通道i-BEAM系列产品支持多个产品同时测试，任意通道的被测物生成的电能可直接回馈至直流链路，为其他通道提供电能，降低整体的交流负载峰值，提升了电能效率，提高了测试的灵活性。典型应用i-BEAM系列产品适用于高功率电子产品测试应用，如汽车、储能、电力电子和航空航天产品等，满足从前期研发(R&D)到设计验证和生产测试的整个产品生命周期的测试需求。 电池模拟 电池测试(充电/放电) 直流电机测试 动力系统测试 燃料电池负载测试 太阳能电池板模拟 大功率熔断器，接触器和断路器测试阿美特克程控电源事业部阿美特克程控电源事业部是模块化/机架式电源和数采设备的供应商，为航空航天、能源发电、工业制造和科研教育等领域客户提供高品质的电源和数采产品以及完善的电力电子解决方案，当前拥有品牌California Instruments, Sorensen, ELGAR, AMREL和VTI。阿美特克(纽交所代码：AME)是工业技术解决方案的优选供应商，服务于各种极具吸引力的利基市场，年销售额超过 70 亿美金。阿美特克增长模式整合了四大增长战略 — 优质运营、新产品开发、市场扩张、以及战略收购 — 并严格关注现金生成和资本部署。阿美特克的目标是在整个业务周期内实现每股收益两位数的百分比增长，并实现总资本的卓越回报。阿美特克成立于 1930 年，在纽约证券交易所上市已有 90 多年的历史，是标准普尔 500 指数的成分股之一。

2012年10月16日，由德国慕尼黑国际博览集团和弗戈工业媒体 《实验与分析》杂志共同举办的&ldquo 感怀· 传承分析测试这十年&rdquo 暨&ldquo analytica China十周年盛典&rdquo 活动，于10月16日晚在上海卓美亚喜马拉雅酒店隆重举办。 过去的十年，是中国分析测试领域发展的黄金十年，中国分析测试行业的飞跃离不开技术的推动和产品的革新。为此，这次活动特设&ldquo 2001~2011最具影响力的创新技术产品奖&rdquo 。利曼中国Prodigy直流电弧光谱仪凭借其创新性及革命性的突破，一举获得&ldquo 光谱类创新技术产品奖&rdquo 。 Teledyne Leeman Labs推出的直流电弧光谱仪，以其快速准确等特点而备受青睐，特别是对于一些复杂或难以消解的高纯样品，如钨，铌，钽等，无论是在操作便捷性还是分析效率上均具有其它技术难以匹敌的优势。

金属材料的强化是长期以来材料领域的核心研究方向。细晶强化（即Hall-Petch强化，包括晶界强化/孪晶界强化）是目前最常用且有效的强化手段之一，其内在机制是源于晶界/孪晶界对位错运动的阻碍。然而，当晶粒尺寸（d）和孪晶片层厚度（λ）达到某个临界尺寸（10-15nm）时，材料的主导变形机制将转变为晶界运动或退孪生，从而使其表现出Hall-Petch关系失效或软化效应（即材料强度随着d/λ的降低而不再增加甚至降低），成为了材料强度提升的瓶颈问题。　　近期，金属所沈阳材料科学国家研究中心材料动力学研究部段峰辉特别研究助理（第一作者）、李毅研究员、潘杰副研究员和上海交通大学郭强教授合作，首次在高层错能金属Ni中实现了超细纳米孪晶结构的可控构筑，以及纳米孪晶Ni在10nm片层厚度以下持续强化。这一结果突破了人们对纳米晶金属材料在极小结构尺寸下发生软化的现有认知，为发展超高强度/硬度金属材料提供了可行途径。相关研究成果于6月30日发表在Science Advances杂志上。　　纳米孪晶结构普遍存在于低层错能金属材料中，而在高层错能金属Ni（γsf=128mJ/m2）中引入高密度生长孪晶，特别是极小片层厚度的孪晶结构至今鲜有报道。研究人员采用直流电沉积技术，基于高沉积速率和镀层拉应力的协同作用，成功地在金属Ni中获得体积分数达100%的柱状纳米孪晶结构，实现了孪晶片层厚度从2.9 到81.0nm 的可控调节。我们的研究表明，λ图2 纳米孪晶Ni的持续强化行为。纳米孪晶Ni的强度随孪晶片层厚度的变化关系。作为对比，图中不仅包含了文献中不同晶粒尺寸或孪晶片层厚度纯Ni强度值，还包含了纳米孪晶铜的强度随孪晶片层厚度的变化关系。这些强度值都是通过单轴拉伸和压缩实验获得的。可以清楚的看到，在片层厚度小于10-20nm时，纳米孪晶Ni表现出持续强化现象，而纳米孪晶铜表现出软化行为。

如何沉积纳米粒子——纳米粒子单层膜沉积实用指南 纳米颗粒的二维致密单层膜沉积是多种技术和科学研究的基础。例如，纳米粒子单层膜可以作为传感器上的功能层，也可以用来生产用于纳米球光刻的胶体掩模。但是，怎样才能高效、可靠地得到具有三维自由度的纳米颗粒溶液，并将这些颗粒限制在横跨大基底的(二维)单层中呢?传统的纳米颗粒沉积技术纳米颗粒沉积技术种类繁多。一些相对简单和快速的方法包括溶剂蒸发、浸渍镀膜和旋涂镀膜。然而，这些技术可能会浪费大量的纳米颗粒，并且无法有效控制纳米颗粒的密度和配位结构。溶剂蒸发溶剂蒸发容易产生所谓的咖啡渍圈环效应，这种效应是由马朗戈尼流动引起的。这将导致不均匀沉积，中心的纳米粒子沉积稀疏，而边缘则形成多层纳米粒子沉积。 浸渍镀膜另一方面，如果只是用纳米粒子覆盖基底，浸渍镀膜将是一种很好的技术。然而，使用这种方法沉积纳米颗粒单分子层是非常具有挑战性的。同时，浸渍镀膜需要大量的纳米颗粒，这在处理昂贵纳米颗粒材料时将成为一个大的限制因素。 旋涂镀膜旋涂镀膜也是一种很有吸引力的方法，因为它易于规模化放大，而且在半导体工业中是一种众所周知的技术。然而，使用这种方法，薄膜的质量和多个工艺参数紧密相关，如：自旋加速度、速度、纳米颗粒的大小、基材的润湿性和所用溶剂。这使得对薄膜属性的精确控制变得非常困难。而且，一般旋涂镀膜需要大量的纳米颗粒溶液。 气液界面的单层镀膜在这里，气液界面沉积纳米颗粒单层提供了一种高度可控的沉积方法，可以将其沉积在几乎任何基底上。纳米颗粒被限制在气液界面，界面面积逐渐减小，使得纳米颗粒更加紧密地聚集在一起，从而可以实现控制沉积密度的目的，因为单位区域面积沉积的纳米颗粒的数量很容易计算，这样对纳米颗粒的需求量就会大大降低。 单层薄膜形成后，可以通过简单的上下提拉基底即可将界面上的薄膜转移到基底上。 在线网络研讨会报名如果您对如何制备纳米颗粒单分子膜感兴趣，想获取更多这方面的知识，请报名参加由伦敦大学学院的Alaric Taylor博士举办的题为“纳米颗粒单分子层薄膜沉积实用指南”的网络研讨会。报告人Alaric Taylor简介：Alaric Taylor博士是伦敦大学学院工程和物理科学研究委员会（EPSRC）研究员，他在纳米光子材料的制造，尤其是通过在气-液界面开发胶体单层自组装方面有很高的造诣。 报告内容：? 详细讲解纳米颗粒沉积的具体操作? 指出需要注意的事情? 讲述纳米颗粒沉积的技巧 报告时间：2018年9月13日下午3:00（北京时间）报名联系：如需参会，请填好下列表格中的信息发送至，邮箱：lauren.li@biolinscientific.com；姓名单位邮箱电话特别提醒：因为可能会涉及电脑、系统、耳机等调试问题，建议大家提前5-10分钟进入链接。

2012年12月11日，中国政府采购网公布了国家纳米科学中心2012年仪器设备采购项目中标公告。此次采购包括冷场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜等55套仪器，采购金额高达3200万元人民币。 　　具体公告详情如下： 　　采购人名称：国家纳米科学中心 　　采购代理机构全称：东方国际招标有限责任公司 　　采购项目名称：国家纳米科学中心2012年仪器设备采购项目 　　招标编号：OITC-G12026470 　　定标日期：2012年12月11日 　　招标公告日期：2012年11月21日 包号 品目号 货物名称 数量 1 1-1 冷场发射扫描电子显微镜 1 1-2 生物材料制备系统 1 1-3 细胞培养系统 1 1-4 分子生物学研究系统 1 1-5 低温系统 1 1-6 正置光学显微镜 1 1-7 倒置光学显微镜 1 1-8 金相显微镜 1 2 2-1 原子力显微镜 1 2-2 多靶磁控溅射镀膜系统 1 2-3 超高真空电子束蒸发镀膜仪 1 2-4 电感耦合等离子体刻蚀系统 1 2-5 等离子体增强化学气相沉积系统 1 2-6 He-Cd 激光器 1 2-7 He-Ne 激光器 1 2-8 探针台 2 2-9 电化学工作站 1 2-10 移动式光谱仪 1 3 3-1 计算模拟硬件系统 1 3-2 计算机模拟软件系统 1 3-3 激光光源 1 3-4 真空镀膜仓 1 3-5 环境控制电纺丝系统 1 3-6 高温生长设备 1 3-7 超高真空热蒸发镀膜仪 1 3-8 紫外曝光系统 1 3-9 反应离子束刻蚀系统 1 3-10 等离子（Plasma）清洗系统 1 3-11 快速热处理系统 1 3-12 原子层沉积系统 1 3-13 电学测量仪 1 3-14 实时力测量系统 1 3-15 高精度直流电源及交流电源 2 3-16 多通道电信号测量设备 2 3-17 锂离子电池测试系统和手套箱 1 3-18 太阳能测试系统光源 1 3-19 光电转化效率（IPCE）测试系统 1 3-20 线性马达 5 3-21 精密电测量系统 10 　　中标结果： 包号 中标供应商名称 中标金额 1 北京中原合聚经贸有限公司 欧元34080+美元850016.96+人民币458139 2 上海颐合贸易有限公司 美元1078293+欧元767348 3 上海颐合贸易有限公司 人民币3671846+美元1040022+欧元338852 　　评标委员会成员名单：胡达平、李振声、张连清、纪威、陆敏 　　本项目联系人：徐薇薇 　　联系电话：68729913 　　感谢各投标人对本项目的积极参与，并请未获中标的供应商于即日起5个工作日内来我公司办理保证金退回事宜(来前请先电话联系)。 　　东方国际招标有限责任公司 　　2012年12月11日

一、纳米颗粒膜制备日前，由英国著名的薄膜沉积设备制造商Moorfield Nanotechnology公司生产的套纳米颗粒与磁控溅射综合系统在奥地利的莱奥本矿业大学Christian Mitterer教授课题组安装并交付使用。该设备由MiniLab125型磁控溅射系统与纳米颗粒溅射源共同组成，可以同时满足用户对普通薄膜和纳米颗粒膜制备的需求。集成了纳米颗粒源的MiniLab125磁控溅射系统 传统薄膜材料的研究专注于制备表面平整、质地致密、晶格缺陷少的薄膜，很多时候更是需要制备沿衬底外延生长的薄膜。然而随着研究的深入，不同的应用方向对薄膜的需求是截然不同。在表面催化、过滤等研究方向，需要超大比表面积的纳米薄膜。在这种情况下，纳米颗粒膜具有不可比拟的优势。而传统的磁控溅射在制备纯颗粒膜方面对于粒径尺寸，颗粒均匀性方面无法实现控制。气相沉积法、电弧放电法、水热合成法等在适用性、操作便捷性、与传统样品处理的兼容性等方面不友好。在此情况下，Moorfield Nanotechnology推出了与传统磁控溅射和真空设备兼容的纳米颗粒制备系统。不同条件制备的颗粒粒径分布（厂家测试数据）不同颗粒密度样品（厂家测试数据）纳米颗粒制备技术特点：▪ 纳米颗粒的大小1 nm-20 nm可调；▪ 多可达3重金属，可共沉积，可制备纯/合金颗粒；▪ 材料范围广泛，包括Au、Ag、Cu、Pt、Ir、Ni、Ti、Zr等▪ 拥有通过控制气氛制造复合纳米粒子的可能性（类似于反应溅射）▪ 的纳米颗粒层厚度控制，从亚单层到三维纳米孔▪ 纳米颗粒结构——结晶或非晶、形状可控纳米颗粒膜的应用方向：▪ 生命科学和纳米医学： 癌症治疗、药物传输、抗菌、抗病毒、生物膜▪ 石墨烯研究方向：电子器件、能源、复合材料、传感器▪ 光电研究：光伏研究、光子俘获、表面增强拉曼▪ 催化：燃料电池、光催化、电化学、水/空气净化▪ 传感器：生物传感器、光学传感器、电学传感器、电化学传感器 二、无机无铅光伏材料下一代太阳能电池的大部分研究都与铅-卤化物钙钛矿混合材料有关。然而，人们正不断努力寻找具有类似或更好特性的替代化合物，想要消除铅对环境的影响，而迄今为止，这种化合物一直难以获得。因此寻找具有适当带隙范围的无铅材料是很重要的，如果将它们结合起来，就可以利用太阳光谱的不同波长进行发电。这将是提高未来太阳能电池效率降低成本的关键。近期，牛津大学的光电与光伏器件研究组的HenrySnaith教授与Benjamin Putland博士研究了具有A2BB’X6双钙钛矿结构的新型无机无铅光伏材料。经过计算该材料具有2 eV的带隙，可用做光伏电池的层吸光材料与传统Si基光伏材料很好的结合，使光电转换效率达到30%。与有机钙钛矿材料相比，无机钙钛矿材料具有结构稳定使用寿命更长的优势。而这种新材料的制备存在一个问题，由于前驱体组分的不溶性和复杂的结晶过程容易导致非目标性的晶体生长，因此难以通过传统的水溶液法制备均匀的薄膜。Benjamin Putland博士采用真空蒸发使这些问题得以解决。使用Moorfield Nanotechnology的高质量金属\有机物热蒸发系统，通过真空蒸发三种不同的前驱体，研究人员成功沉积制备出了所需要的薄膜。真空蒸发具有较高的控制水平和可扩展性，使得材料的工业化制备成为可能。所制备的薄膜在150℃退火后，XRD图。所制备的薄膜在150℃退火后，表面SEM图 三、Moorfield 薄膜制备与加工系统简介Moorfield Nanotechnology是英国材料科学领域高性能仪器研发公司，成立二十多年来专注于高质量的薄膜生长与加工技术，拥有雄厚的技术实力，推出的多种高性能设备受到科研与工业领域的广泛好评。高精度薄膜制备与加工系统 – MiniLab旗舰系列和nanoPVD台式系列是英国Moorfield Nanotechnology公司经过多年技术积累与改进的结晶。产品的定位是配置灵活、模块化设计的PVD系统，可用于高质量的科学研究和中试生产。设备的功能和特点：▪ 蒸发设备：热蒸发（金属）、低温热蒸发(有机物)、电子束蒸发▪ 磁控溅射：直流&射频溅射、共溅射、反应溅射▪ 兼容性：可与手套箱集成、满足特殊样品制备▪ 其他功能设备：二维材料软刻蚀、样品热处理▪ 设备的控制：触屏编程式全自动控制

多层石墨烯及其堆垛顺序具有特的物理特性及全新的工程应用，可以将材料从金属调控为半导体甚至具有超导特性。石墨烯薄膜的性质相对于层数及其晶体堆垛顺序有很大变化。例如，单层石墨烯表现出高的载流子迁移率，对于超高速晶体管尤为重要。相比之下，AB堆垛的双层或菱面体堆垛的多层石墨烯在横向电场中显示出可调的带隙，从而产生了高效的电子和光子学器件。此外，有趣的量子霍尔效应现象也主要取决于其层数和堆垛顺序。因此，对于大面积制备而言，能够控制石墨烯的层数以及晶体堆垛顺序是非常重要的。 近日，韩国基础科学研究所（IBS）Young Hee Lee教授和釜山国立大学Se-Young Jeong教授在期刊《Nature Nanotechnology》以“Layer-controlled single-crystalline graphene film with stacking order via Cu-Si alloy formation” 为题报道了采用化学气相沉积的方法来实现大面积层数及堆垛方式可控的石墨烯薄膜的突破性工作。为石墨烯和其他2D材料层数的可控生长迈出了非常重要的一步。 文章提出了一种基于扩散至升华（DTS）的生长理论，实现层数可控生长的关键是在铜箔基底上先可控生长SiC合金，具体来讲（如图1所示），先在CVD石英腔室内原位形成Cu-Si合金，之后将CH4气体引入反应室并催化成C自由基，形成SiC，随后温度升高至1075℃以分解Si-C键，由于蒸气压使Si原子升华。因此，C原子被留下来形成多层石墨烯晶种，在升华过程中，这些晶种横向扩展到岛中（步骤III），并扩展致边缘。在给定的Si含量下注入不同浓度稀释的CH4气体，可以控制Si-Cu合金中石墨烯的层数。图1e显示了在步骤II中引入不同稀释浓度CH4气体时C含量的SIMS曲线，在较高CH4气体浓度下，C原子更深地扩散到Cu-Si薄膜中，形成较厚的SiC层，然后生长较厚的石墨烯薄膜。由此实现可控的调节超低限CH4浓度引入C原子以形成SiC层，在Si升华后以晶圆尺寸生长1-4层石墨烯晶体。 　　图1. 不同生长过程中的光学显微镜结果，生长示意图及XPS能谱和不同生长步骤中Si和C含量的二次离子质谱SIMS曲线 随后，为了可视化堆垛顺序并揭示晶体取向的特电子结构，进行了nano-ARPES光谱表征，系统研究了单层，双层，三层和四层石墨烯的能带结构（图2a-d），随着石墨烯层数增加，上移的费米能逐渐下移。另外，分别根据G和2D峰之间的IG/I2D强度比和拉曼光谱二维模式的线形来确定石墨烯薄膜的层数和堆垛顺序。IG/I2D随着层数增加而增加（从0.25到1.5），并且2D峰发生红移（从2676 cm-1到2699 cm-1）。后，双层、三层和四层石墨烯的堆垛顺序通过双栅器件的电学测量得到了确认（图2i-k）。在双层石墨烯（图2i）中，沟道电阻（在电荷中性点处）在高位移场下达到大值，从而允许使用垂直偶电场实现带隙可调性。在三层器件上进行了类似的测量（图2j），与AB堆垛的双层相反，由于导带和价带之间的重叠，沟道电阻随着位移增加而减小，这可以通过改变电场来控制，从而确认了无带隙的ABA-三层石墨烯。在四层器件中也观察到了类似的带隙调制（图2k），确认了ABCA堆垛顺序。 图2. 不同层数的石墨烯样品的nano-ARPES,拉曼及电学输运表征 本文通过在Cu衬底表面上使用SiC合金实现了可控的多层石墨烯，其厚度达到了四层，并具有确定的晶体堆垛顺序。略显遗憾的是本文并没有对制备的不同层数的石墨烯样品进行电导率，载流子浓度及载流子迁移率的标准测试。值得指出的是，近期，西班牙Das-Nano公司基于THz-TDS技术研发推出了一款可以实现大面积（8英寸wafer）石墨烯和其他二维材料100%全区域无损非接触快速电学测量系统-ONYX。ONYX采用一体化的反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）弥补了传统接触测量方法（如四探针法- Four-probe Method，范德堡法-Van Der Pauw和电阻层析成像法-Electrical Resistance Tomography）及显微方法（原子力显微镜-AFM, 共聚焦拉曼-Raman，扫描电子显微镜-SEM以及透射电子显微镜-TEM）之间的不足和空白。ONYX可以快速测量从0.5 mm2到~m2的石墨烯及其他二维材料的电学特性，为科研和工业化提供了一种颠覆性的检测手段。ONYX主要功能：→ 直流电导率（σDC）→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间，τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向：石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线

p style=" text-indent: 2em " 无论手机、笔记本电脑、还是电动车辆都离不开锂离子电池，它是“点燃”我们日常生活的重要能源。然而近些年，锂离子电池却因为实实在在的着火事件而引起了舆论的关注。怎样才能开发出更为安全的电池呢？据科学家在ACS期刊的纳米板块发表的文章介绍，在电池中加入纳米线不仅可以提升电池的耐火性，同时也能提升电池其他方面的性能。 /p p style=" text-indent: 2em " 在锂离子电池中，锂离子通过电解质往返穿梭于两电极之间，传统锂离子电池的电解质是盐和有机溶剂构成的液体，很容易蒸发，是造成火灾的隐患。因此，学者们将研究的重心转向了固态电解质。被提议担起固态电解质的“人选”有很多，然而这些物质大多或稳定性不够，或不能满足大规模生产的需要，二者不可得兼。这其中，聚合物电解质因其良好的稳定性、低成本和灵活性而被认为是担当固态电解质的潜力股，但是它的导电性和力学性能却较差，因此，科学家们通过添加一系列化合物来设法提升聚合物电解质的性能。陶新永和他的研发团队制备出的硼酸镁纳米线恰好就具有良好的力学性能和导电性，如果把硼酸镁纳米线加入到固态电解质中，是否电池也会被赋予相应的良好特性呢？陶新永的团队对此十分好奇。 /p p style=" text-indent: 2em " 他们在固体电解质中混合了5、10、15、20重量百分比的硼酸镁纳米线并进行实验观察，发现硼酸镁纳米线确实可以提升电解质的导电性，这种提升与离子通过电解质的速度和数量息息相关，离子通过电解质的速度越快，快速通过的数量越多，电解质的导电性能就越好。此外，硼酸镁纳米线的添加还使得电解质能够承受更大的压力。研究团队还测试了加入硼酸镁纳米线后电解质的可燃性，发现它几乎不可燃烧。而由硼酸镁纳米线强化的固态电解质与阴阳极配对所构成的电池，在速率性能和循环容量上都比电解质中不含硼酸镁纳米线的电池有所提升。 /p

薄膜沉积是半导体制造工艺中的一个非常重要的技术，其是一连串涉及原子的吸附、吸附原子在表面扩散及在适当的位置下聚结，以渐渐形成薄膜并成长的过程。在一个新晶圆投资建设中，晶圆厂80%的投资用于购买设备。其中，薄膜沉积设备是晶圆制造的核心步骤之一，占据着约25%的比重。薄膜沉积工艺主要分为物理气相沉积和化学气相沉积两类。物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)技术指在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积原理可大致分为蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀，具体又包含有MBE等各种镀膜技术。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。随着技术的发展，PVD技术也不断推陈出新，出现了很多针对某几种用途的专门技术，在此特为大家盘点介绍各种PVD技术。真空蒸发镀膜技术真空蒸发(Vacuum Evaporation) 镀膜是在真空条件下，用蒸发器加热蒸发物质，使之升华，蒸发粒子流直接射向基片，并在基片上沉积形成固态薄膜，或加热蒸发镀膜材料的真空镀膜方法。其物理过程为：采用几种能源方式转换成热能，加热镀料使之蒸发或升华，成为具有一定能量(0.1~0.3eV) 的气态粒子(原子、分子或原子团)；离开镀料表面，具有相当运动速度的气态粒子以基本上无碰撞的直线飞行输运到基体表面；到达基体表面的气态粒子凝聚形核生长成固相薄膜；组成薄膜的原子重组排列或产生化学键合。电子束蒸镀技术电子束蒸镀（Electron Beam Evaporation）是物理气相沉积的一种。与传统蒸镀方式不同，电子束蒸镀利用电磁场的配合可以精准地实现利用高能电子轰击坩埚内靶材，使之融化进而沉积在基片上。电子束蒸镀常用来制备Al、CO、Ni、Fe的合金或氧化物膜，SiO2、ZrO2膜，抗腐蚀和耐高温氧化膜。电子束蒸镀与利用电阻进行蒸镀最大的优势在于：可以为待蒸发的物质提供更高的热量，因此蒸镀的速率也更快；电子束定位准确，可以避免坩埚材料的蒸发和污染。但是由于蒸镀过程中需要持续水冷，对能量的利用率不高；而且由于高能电子可能带来的二次电子可能使残余的气体分子电离，也有可能带来污染。此外，大多数的化合物薄膜在被高能电子轰击时会发生分解，这影响了薄膜的成分和结构溅射镀膜技术溅射镀膜技术是用离子轰击靶材表面，把靶材的原子被击出的现象称为溅射。溅射产生的原子沉积在基体表面成膜称为溅射镀膜。通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶体，击出阴极靶体原子或分子，飞向被镀基体表面沉积成薄膜。射频溅射技术射频溅射是溅射镀膜技术的一种。用交流电源代替直流电源就构成了交流溅射系统，由于常用的交流电源的频率在射频段，如13.56MHz，所以称为射频溅镀。在直流射频装置中，如果使用绝缘材料靶，轰击靶面的正离子会在靶面上累积，使其带正电，靶电位从而上升，使得电极间的电场逐渐变小，直至辉光放电熄灭和溅射停止。所以直流溅射装置不能用来溅射沉积绝缘介质薄膜。磁控溅射技术磁控溅射技术属于PVD（物理气相沉积）技术的一种，是制备薄膜材料的重要方法之一。它是利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向被溅射的物质制成的靶电极（阴极），并将靶材原子溅射出来使其沿着一定的方向运动到衬底并在衬底上沉积成膜的方法。磁控溅射设备使得镀膜厚度及均匀性可控，且制备的薄膜致密性好、粘结力强及纯净度高。该技术已经成为制备各种功能薄膜的重要手段。离子镀膜技术离子镀是在真空蒸发镀和溅射镀膜的基础上发展起来的一种镀膜新技术，将各种气体放电方式引入到气相沉积领域，整个气相沉积过程都是在等离子体中进行，其中包括磁控溅射离子镀、反应离子镀、空心阴极放电离子镀（空心阴极蒸镀法）、多弧离子镀（阴极电弧离子镀）等。离子镀大大提高了膜层粒子能量，可以获得更优异性能的膜层，扩大了“薄膜”的应用领域。是一项发展迅速、受人青睐的新技术。广义来讲，离子镀膜的特点是：镀膜时，工件（基片）带负偏压，工件始终受高能离子的轰击。形成膜层的膜基结合力好、膜层的绕镀性好、膜层组织可控参数多、膜层粒子总体能量高，容易进行反应沉积，可以在较低温度下获得化合物膜层。多弧离子镀(MAIP)多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，蒸发物是从阴极弧光辉点放出的阴极物质的离子，从而在基材表面沉积成为薄膜的方法。多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。分子束外延（MBE）分子束外延（MBE）是新发展起来的外延制膜方法，是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术。在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。该技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。分子束外延不仅可用来制备现有的大部分器件，而且也可以制备许多新器件，包括其它方法难以实现的，如借助原子尺度膜厚控制而制备的超晶格结构高电子迁移率晶体管和多量子阱型激光二极管等。我们在公车上看到的车站预告板，在体育场看到的超大显示屏，其发光元件就是由分子束外延制造的。脉冲激光沉积（PLD）脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition，PLD），也被称为脉冲激光烧蚀（pulsed laser ablation，PLA），是一种利用激光对物体进行轰击，然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者薄膜的一种手段。由脉冲激光沉积技术的原理、特点可知，它是一种极具发展潜力的薄膜制备技术。随着辅助设备和工艺的进一步优化，将在半导体薄膜、超晶格、超导、生物涂层等功能薄膜的制备方面发挥重要的作用；并能加快薄膜生长机理的研究和提高薄膜的应用水平，加速材料科学和凝聚态物理学的研究进程。同时也为新型薄膜的制备提供了一种行之有效的方法。激光分子束外延（L-MBE）激光分子束外延技术（L-MBE）是近年来发展起来的一项新型薄膜制备技术，是将分子束外延技术与脉冲激光沉积技术的有机结合，在分子束外延条件下激光蒸发镀膜的技术。L- MBE结合了PLD的高瞬时沉积速率（不需要考虑成分挥发时的热平衡问题等等）及MBE的实时检测功能，是一种改良的MBE方法。近年来，薄膜技术和薄膜材料的发展突飞猛进，成果显著，在原有基础上，相继出现了离子束增强沉积技术、电火花沉积技术、电子束物理气相沉积技术和多层喷射沉积技术等。目前，芯片制造过程中关键的PVD设备主要包括硬掩膜（Hard Mask ）PVD设备、铜互联（CuBS）PVD 以及铝衬垫（Al PAD）PVD，主要使用溅射镀膜技术。目前，主流物理气相沉积厂商包括，北方华创、合肥科晶、中科科仪、SPTS、ULVAC、Applied Materials、Optorun、那诺-马斯特、IHI Corporation、Lam Research、Semicore Equipment、Veeco Instruments、Oerlikon Balzers、Mustang Vacuum Systems、Singulus Technologies、KurtJ.Lesker、博远微纳、汇成真空、佛欣真空、北京丹普、九鼎精密、意力博通、CHA Industries、Angstrom Engineering、Denton Vacuum、Mantis、沈阳科学仪器有限公司等。更多仪器请查看以下专场【物理气相沉积】、【激光脉冲沉积】、【分子束外延】。

有电的地方就会产生热量，而这正是缩小电子设备的一个主要障碍。一个改变游戏规则的发现，可以通过传导更多的热量来加速计算机处理器的发展进程。TEM图像显示涂有二氧化硅（SiO2）的 28Si 纳米线。来源：Matthew R. Jones 和 Muhua Sun/莱斯大学科学家们已经验证了一种硅同位素（28Si）纳米线新材料，其热导率比先进芯片技术中使用的传统硅材料高出150%。这种超薄硅纳米线器件可以使更小、更快的微电子技术成为可能，其热传导效率超过了现有技术。由有效散热的微芯片驱动的电子器件反过来会消耗更少的能源——这一改进可以减轻燃烧富含碳的化石燃料产生的能源消耗，这种能源消耗导致了全球变暖。“通过克服硅导热能力的天然局限性，我们的发现解决了微芯片工程中的一个障碍，”报道此新研究成果的科学家 Junqiao Wu 说（课题组主页，https://wu.mse.berkeley.edu）。Wu 是加州大学伯克利分校材料科学系的一名教师科学家和材料科学与工程教授。01热量在硅中缓缓流动我们使用的电子产品相对便宜，因为硅 - 计算机芯片的首选材料 - 既便宜又丰富。可是，尽管硅是电的良导体，当它被缩小到非常小的尺寸时，它就不是热的良导体——而当涉及到快速计算时，这对微小的微芯片来说却是一个巨大问题。艺术家对微芯片的渲染。来源：dmitriy-orlovskiy/Shutterstock每个微芯片中都有数百亿个硅晶体管，它们引导电子进出存储单元，将数据比特编码为1和0，即计算机的二进制语言。电流在这些辛勤工作的晶体管之间流动，而这些电流不可避免地会产生热量。热量会自然地从热的物体流向冷的物体。但是热流在硅中变得很棘手。在自然形式中，硅由三种不同的同位素组成 - 化学元素的形式，其原子核中含有相同数量的质子，但中子数量不同（因此质量不同）。大约 92% 的硅由同位素 28Si 组成，它有14个质子和14个中子；大约 5% 是 29Si，有14个质子和15个中子；只有 3% 是 30Si，相对重量级为14个质子和16个中子，合作者 Joel Ager 解释道，他拥有 Berkelry Lab（伯克利实验室）材料科学部门的高级科学家头衔，也是 UC Berkeley（加州大学伯克利分校）材料科学与工程的兼职教授。左起：Wu Junqiao 和 Joel Ager。来源：Thor Swift/伯克利实验室 Joel Ager 的照片由加州大学伯克利分校提供作为声子，携带热量的原子振动波，在蜿蜒穿过硅的晶体结构时，当它们撞击 29Si 或 30Si 时方向会发生改变，它们不同的原子质量“混淆”声子，减慢它们的速度。“声子最终看到了这个表象，并找到了通往冷端以冷却硅材料的方法，”但这种间接的路径允许废热积聚，这反过来又会减慢您的计算机速度，Ager 说。02迈向更快、更密集的微电子学的一大步几十年来，研究人员推测，由纯 28Si 制成的芯片将克服硅的导热极限，从而提高更小、更密集的微电子器件的处理速度。但是，将硅提纯成单一同位素需要付出高昂的代价和能量水平，很少有设施可以满足 - 更没有哪家工厂能专门制造市场上可用的同位素材料，Ager 说。幸运的是，2000年代初的一个国际项目使 Ager 和杰出的半导体材料专家 Eugene Haller 能够从前苏联时代的同位素制造厂采购四氟化硅气体 - 同位素纯化硅的原料。（Haller 于1984年创立了伯克利实验室的美国能源部资助的电子材料项目，并曾是伯克利实验室材料科学部门的高级科学家和加州大学伯克利分校材料科学和矿物工程教授。）这直接导致了一系列开创性的实验研究，包括 2006 年发表在《自然》杂志上的一项成果，其中 Ager 和 Haller 将 28Si 塑造成单晶，他们用它来证明量子存储器将信息存储为量子比特或量子位，单位存储的数据同时作为 1 和 0 的电子自旋。99.92% 28Si 晶体的光学图像，伯克利实验室科学家 Junqiao Wu 和他的团队使用这种材料制备纳米线。来源：Junqiao Wu/伯克利实验室随后，用 Ager 和 Haller 提纯的硅同位素材料制成的半导体薄膜和单晶显示出比天然硅高 10%的热导率——这是一个进步，但从计算机工业的角度来看，可能不足以证明花一千多倍的钱用同位素纯硅制造一台计算机是合理的，Ager 说。但 Ager 知道，硅同位素材料在量子计算之外具有的科学重要性。因此，他把剩下的东西存放在伯克利实验室一个安全的地方，以备其他科学家可能的不时之需，因为他推断，很少有人有资源制造甚至购买到同位素纯硅。03用 28Si 实现更酷的技术之路大约三年前，Wu 和他的研究生 Ci Penghong 试图找到提高硅芯片传热速率的新方法。制造更高效晶体管的其中一项策略，涉及使用一种称为环栅场效应晶体管（Gate-All-Around Field Effect Transistor，GAAFET）的技术。在这些器件中，硅纳米线堆叠以导电，并同时产生热量，Wu 解释到。“如果产生的热量不能迅速排出，该器件将停止工作，这就像在没有疏散地图的高楼中发出火灾警报一样，”他说。FinFET（鳍式场效应晶体管）和环栅场效应晶体管（GAAFET）结构示意图。来源：Applied Materials但硅纳米线的热传递甚至更糟，因为它们粗糙的表面 - 化学处理的疤痕 - 更容易分散或“混淆”声子，他解释说。由硅纳米线桥接的两个悬浮垫组成的微器件的光学图像。来源：Junqiao Wu/伯克利实验室“然后有一天我们想知道，如果我们用同位素纯 28Si 制造纳米线会发生什么？”Wu 说。硅同位素不是人们可以在公开市场上能够轻松购买到的东西，有消息称，Ager 仍然在伯克利实验室储存了一些少量的硅同位素晶体，且仍然足以分享。“希望有人对如何使用它有一个很好的想法，” Ager 说，“如 Junqiao 的新研究就是一个很好的例证。”04纳米测试后的惊人大揭秘“我们真的很幸运，Joel 碰巧已经准备好了同位素富集的硅材料，正好可用于这项研究，”Wu 说。利用 Ager 提供的硅同位素材料，Wu 研究团队测试了 1 mm 尺寸的 28Si 晶体与天然硅的导热性 - 他们的实验再次证实了 Ager 和他的合作者几年前的发现 - 块状 28Si 的导热性仅比天然硅好 10%。尽管块状晶体硅具有相对较高的热导率（室温下 κ∼144 W/mK），但当其尺寸减小到亚微米范围时，由于声子显著的边界散射，κ 会受到强烈抑制。60 K 条件下，115 nm 尺寸的硅纳米线，κ~16 W/mK, DOI: 10.1063/1.1616981；300 K 条件下，31-50 nm 尺寸的硅纳米线，κ~8 W/mK，DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.105501。现在进行纳米级别测试。Ci 使用一种化学蚀刻技术制造了直径仅为 90 nm（十亿分之一米）的天然硅和 28Si 纳米线 - 大约比一根人类头发细1000倍。为了测量热导率，Ci 将单根纳米线悬浮于两个装有铂电极和温度计的微加热器垫之间，然后向电极施加电流以在一个垫上产生热量，然后通过纳米线流向另一个垫。“我们预计，使用同位素纯材料进行纳米线的热传导研究结果只会有 20% 的增量效益，” Wu 说。但 Ci 的测量结果让他们都感到惊讶。28Si 纳米线的热导率提高不是 10% 甚至 20%，而是比具有相同直径和表面粗糙度的天然硅纳米线好 150%。这大大的超出了他们的预期，Wu 说。纳米线粗糙的表面通常会减慢声子的速度，那这是怎么回事呢？莱斯大学（Rice University）的 Matthew R. Jones 和 Muhua Sun 捕获的材料高分辨率 TEM（透射电子显微镜）图像发现了第一条线索：28Si 纳米线表面上的玻璃状二氧化硅层（SiO2）。而纳米线导热性研究的知名专家 Zlatan Aksamija 领导的马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）研究团队计算模拟实验表明，同位素“缺陷”（29Si 和 30Si 的不存在）阻止了声子逃逸到表面，其中 SiO2 层会大大减慢声子的速度。这反过来又使声子沿着热流方向保持在轨道上 - 因此在 28Si 纳米线的“核心”内不那么“混淆”。（Aksamija 目前是犹他大学（theUniversity of Utah）材料科学与工程副教授。）“这真的出乎意料。发现了两个独立的声子阻断机制 - 表面和同位素，以前被认为彼此独立的 - 现在协同作用，这使我们在热传导研究中获得了非常令人惊讶的结果，却也非常令人满意，“Wu 说。“Junqiao 和团队发现了一种新的物理现象，”Ager 说，“对于好奇心驱动的科学研究来说，这是一个真正的胜利。这真的是太令人兴奋了。”研究小组接下来计划将他们的发现推进到下一个阶段：研究如何“控制，而不仅仅是测量这些材料的热传导性能”，Wu Junqiao 说。莱斯大学、马萨诸塞大学阿默斯特分校、深圳大学和清华大学的研究人员参与了研究工作。这项工作得到了美国能源部科学办公室的支持。原文信息Giant Isotope Effect of Thermal Conductivity in Silicon Nanowires，Penghong Ci, Muhua Sun, Meenakshi Upadhyaya, Houfu Song, Lei Jin, Bo Sun, Matthew R. Jones, Joel W. Ager, Zlatan Aksamija, and Junqiao Wu，Phys. Rev. Lett. 128, 085901 (2022)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.085901

在国家自然科学基金纳米科技重大研究计划的重点项目等支持下，湖南大学教授邹炳锁领导的纳米光子学小组与美国亚利桑那州立大学教授宁存政领导的纳米光子学小组合作，成功演示了调谐范围从500到700纳米范围调谐的半导体激光芯片，创下了一个新的纳米线激光器调谐范围的世界纪录。相关文章发表在最近一期的《美国化学会杂志》上。 　　宽调谐的半导体激光器拥有许多从光谱技术、光通讯，到芯片原位的生物或分子检测的用途。但实现这样的激光器一直很困难，主要是外延生长的半导体微结构的晶格失配有限，不能大幅度成分调节，因而对半导体带边影响有限，而发光受制于半导体的带边，因此无法实现大范围调谐。邹炳锁领导的纳米光子学小组成员潘安练采用一维纳米结构生长技术，可以将晶格失配大部分驰豫掉或全部消除，这样，可能得到大范围成分调节的半导体纳米线或带。 　　纳米线沿一个方向布满整个基片，成分均匀变化，可以看到一个连续颜色可变的激光发射带。除了激射外，这样的合金半导体还可能在光伏太阳能电池、分子和生物检测等方面得到很大应用。 　　邹炳锁领导的团队近年一直致力于一维半导体纳米结构光子学研究，并在国内率先开展纳米线光波导和纳米激光器等方面的研究，处于国内领先和国际先进水平，在多功能半导体纳米结构光子学的研究上取得了多项重要的研究成果。如潘安练、邹炳锁等教授首次合成发光颜色可以在可见光波段可调的半导体合金纳米带和纳米线，率先实现光在纳米线内长程(百微米量级)光波导，实现了硫化镉纳米线常温下的受激发射现象等。小组成员陈克求教授、王玲玲教授等对一维波导理论的研究也取得了重要成果。该小组已有多篇论文在国际著名学术期刊上发表。

亚波长下光的调控与操纵对缩小光电器件的体积、能耗、集成度以及响应灵敏度有着重要意义。其中，外场驱动下由电子集体振荡形成的表面等离激元能将光局域在纳米尺度空间中，是实现亚波长光学传播与调控的有效途径之一。然而，表面等离激元技术应用的关键目标是同时实现：①高的空间局域性，②低的传播损耗，③具有可调控性。但是，由于金属表面等离激元空间局域性较小，在长波段损耗较大且无法电学调控限制了其实用化。可喜的是：近期，由中科院物理所和北京大学组成的研究团队报道了砷化铟（InAs）纳米线作为一种等离激元材料可同时满足以上三个要求。作者利用neaspec公司的近场光学显微镜（neaSNOM, s-SNOM）在纳米尺度对砷化铟纳米线表面等离激元进行近场成像并获得其色散关系。通过改变纳米线的直径以及周围介电环境，实现了对表面等离激元性质的调控，包括其波长、色散、局域因子以及传波损耗等。作者发现InAs纳米线表面等离激元展现出：①制备简易，②高局域性，③低的传波损耗，④具有可调控性，这为用于未来亚波长应用的新型等离子体电路提供了一个新的选择。该工作发表在高水平的Advanced Materials 杂志上。图1 neaspec超高分辨散射式近场光学显微镜neaSNOM图2 InAs纳米线中表面等离激元的红外近场成像研究a) s-SNOM实验测量示意图；b) InAs纳米线的AFM形貌图；c) InAs纳米线的红外（901 cm?1）近场光学成像；d) 相应的模拟结果；e) c和d相应区域的界面分析；f) InAs纳米线的红外（930 cm?1）近场光学成像；g) InAs纳米线的红外（950 cm?1）近场光学成像；h) InAs纳米线的红外（930 cm?1）近场光学成像。该研究小组通过neaspec公司的散射型近场光学显微镜（s-SNOM）配合901–985 cm?1可调谐中红外QCL激光器，采用neaspec公司具有的伪外差近场成像技术的neaSNOM近场光学显微镜，对约为104 nm长的InAs纳米线的表面等离激元进行了研究。从近场成像图（图2 c）中可以看出，在930 cm?1红外光及AFM探针的激发下，表面产生的等离激元沿InAs一维纳米线传播，并从纳米线边缘反射回来产生相应的驻波图形。另外，可以通过定量分析表面等离激元传播的相邻的两个节点（(λp/2）的空间距离来推断表面等离激元传播的波长（λp）。同时，作者也在不同的红外波长下（930, 950, 和985 cm?1,图2 f, g, h）对InAs纳米线的表面等离激元进行了纳米尺度近场光学成像研究，结果显示出相似的驻波图形。上述研究结果证实作者通过neaspec公司的散射型近场光学显微镜对InAs纳米线的近场成像研究成功观察到了InAs纳米线中的一维等离激元。该研究在通过s-SNOM红外近场光学显微镜展示了在InAs纳米线中等离激元的真实空间成像。作者的进一步研究表明其等离激元的波长以及它的阻尼都可以通过改变InAs纳米线的尺寸和选择不同基底来调控。研究显示半导体的InAs纳米线具有应用于小型光学电路和集成设备的巨大潜力。作者的发现开辟了一条设计与实现新型等离激元和纳米光子设备的新途径。同时，该研究也展示了neaspec公司的散射型近场光学显微镜在半导体一维或二维材料纳米光学研究中的广阔应用前景。截止目前为止，以neaspec稳定的产品性能和服务为支撑，通过neaspec国内用户不断的努力，neaspec国内用户2018年间发表了关于近场光学成像和光谱的文章共14篇：其中包括4 篇Advance Materials； Advance Functional Materials；Advance Science；Advanced Optical Materials和Nanoscale等。伴随更多的研究者信赖和选择neaspec近场和光谱相关产品， neaspec国内群的不断的持续增加，我们坚信neaspec国内用户将在2018年取得更加丰厚的研究成果。参考文献：Tunable Low Loss 1D Surface Plasmons in InAs Nanowires，Yixi Zhou, Runkun Chen, Jingyun Wang, Yisheng Huang, Ming Li, Yingjie Xing, Jiahua Duan, Jianjun Chen, James D. Farrell, H. Q. Xu, Jianing Chen， Adv. Mater. 2018, 1802551 https://doi.org/10.1002/adma.201802551相关产品及链接：1、 超高分辨散射式近场光学显微镜 neaSNOM：https://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm2、 纳米傅里叶红外光谱仪nano-FTIR：https://www.instrument.com.cn/netshow/C194218.htm3、 太赫兹近场光学显微镜 THz-NeaSNOM：https://www.instrument.com.cn/netshow/C270098.htm

中科院化学所光化学院重点实验室的科研人员利用有机纳米光子学材料，实现了高效化学气体传感，相关成果发表在近期出版的国际期刊《先进材料》杂志上，并被作为即将出版的《先进光学材料》的内封面文章重点介绍。 　　据了解，光波导传感器具有普通传感器无法比拟的灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、便于集成等优点，在气体与生物传感中扮演着越来越重要的角色。 　　中科院化学所光化学院重点实验室的研究人员近年来一直致力于低维有机光子学方面的研究，围绕光子学集成器件中所需要的光波导、微纳光源、光子路由器等开展了一系列探索工作。 　　近来，他们又在有机纳米材料电化学荧光转换方面取得突破，相关工作证实了低维有机材料在纳米光子学领域的巨大潜力，为实现有机纳米光子学传感器件奠定了基础。 　　最近，在国家自然科学基金委、科技部和中科院的支持下，科研人员在前期工作的基础上，通过超分子自组装方法制备出二元有机复合纳米带，利用荧光共振能量转移中受体的杠杆效应，制备出高效的酸碱气体传感器。他们进一步将有机金属配合物的单晶纳米线引入电化学发光传感体系，实现了对生物分子多巴胺的高效、灵敏检测，相关工作发表在《先进材料》杂志上。 　　在此基础上，研究人员与活体分析化学实验室合作，制备出有机核/壳纳米结构作为光波导传感器，利用核壳之间的消逝波耦合，有效地放大了波导材料对气体的响应，从而实现了对H2O2气体的快速、高灵敏、高选择性的原位检测。

表面声子极化激元(SPhPs)是由红外光和光学声子之间的耦合产生的，被预测有助于沿极性薄膜和纳米线的热传导。然而，迄今为止的实验工作表明SPhPs的贡献非常有限。近日，美国范德比尔特大学Deyu Li教授研究团队通过测量没有覆盖Au金属层和覆盖了Au金属层的3C-SiC纳米线的样品的热导率，成功证实了SPhPs对其热导率大小的影响。由SPhPs的预衰减所引起的热传导增加甚至超过了兰道尔基于玻色-爱因斯坦分布所预测极限的两个数量级。这进一步揭示了SPhPs对材料热导率的显著影响，也打开了通过SPhPs调节固体中的能量传输的大门。文章以《Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons 》为题，发表于Nature 期刊上。 本文中，研究者通过分辨率优于10 nm的近场光学显微镜对其手中的两类纳米线进行了表征。其中S1为缺陷较小的纳米线，而S2则为层错较多的纳米线。通过对纳米线进行865 cm-1中红外激光的赝外差成像（SNOM），研究者成功获得了两类纳米线的纳米级相位成像。如下图所示，在层错较多的Sample S2中，SPhPs的传播衰减非常迅速。而在结构缺陷较少的S1， 这种衰减则要小得多。Sample S1： Sample S2： 随后，作者通过将德国Neaspec公司的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR联用，沿下图图a中的箭头方向对S1采集了610 - 1400 cm-1波数范围内的光谱。这一范围已经包括了3C-SiC纳米线全部的剩余射线谱带。其中对TO 和 LO 频率的较强振幅反馈和这种反馈沿箭头方向的衰减进一步证明了SPhPs在S1中的存在。以上结果表明层错的存在是使其成为SPhPs散射的决定性因素，而这种因素与温度的变化并不相关，进一步证明了在S1中，SPhPs是导致热导率变化的决定性因素。 值得注意的是，为了测量SNOM和Nano-FTIR，两类纳米线都被放置在了300 nm厚的SiO2薄膜基底上，相比单独存在的纳米线，放在SiO2薄膜基底上的两类样品的SPhPs的传播距离都大大减小，而信号衰减速度大幅增加，这对设备采集信号的信噪比和光学成像的空间分辨率都提出了更高的要求。 文中使用的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR能够在10 nm的空间分辨率下实现对材料的红外光谱表征，且得到的光谱能与传统FTIR，ATR-IR的红外光谱一一对应。同时，该技术具有无损伤、无需染色标记、快速且适用性广等优点，为本实验的红外及光学成像等研究起到了关键性作用。 neaspec散射式近场光学显微镜（s-SNOM）及纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR 综上所述，通过使用Neaspec近场光学显微镜，研究者建立并证明了SPhPs传播和材料热导率变化的关联性。也为将来通过SPhPs调节固体材料的热传导提供了可能性。这种调节可以在很多薄膜材料中抵消尺寸效应并改进固态器件的设计。参考文献：[1]. Pan, Z., Lu, G., Li, X. et al. Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06598-0

在最新一期的Nano Letters上(Nano Lett., 2011, 11 (9), pp 3974–3978, DOI:10.1021/nl202303y)，中科院上海微系统与信息技术研究所王跃林/李铁课题组与上海应用物理研究所樊春海课题组以快报形式报导了他们在超高灵敏硅纳米线DNA传感器方面的合作研究进展。 　　研究人员在传统半导体加工技术的基础上，利用硅材料自身的工艺选择性，基于自上而下方法发展了硅纳米线加工技术，并实现了纳米级尺寸的精确控制。硅纳米线不但宽度可以达到20纳米，而且其三角形截面具有更大的比表面积，有利于器件性能的提高，为批量制备高检测灵敏度的阵列FET生物传感器迈出了坚实的一步。 　　通过对硅纳米线进行硅烷化修饰、表面单分子膜层自组装以及单链DNA探针的固定，他们研制的DNA传感器成功实现了对低至1 fM 的DNA靶标分子的响应，这是目前已报导的最灵敏的基于硅纳米线FET的DNA传感器。 　　这种DNA传感器还可以实现对单碱基错配的分析和对多种病原DNA序列的同时检测。

近日，北京科技大学材料科学与工程学院张跃教授研究团队指导的博士生李培峰在一维纳米材料在各种场下的服役方面的研究取得新进展，并以第一作者身份在《Nano Letters》(影响因子12.94)和《ACS Applied Materials and Interfaces》(影响因子5.90)分别发表论文一篇。 　　在张跃教授的指导下，李培峰与中科院物理所的合作者利用原位TEM机械共振，研究了ZnO微/纳米线在高周应变下的疲劳行为。系统研了ZnO微/纳米线的弹性模量随直径的变化以及ZnO微/纳米线共振振幅在阻尼效应作用下随共振时间及周次衰减的区别。ZnO微/纳米线经过108&minus 109周次共振都显示了良好的疲劳性能，而遭受电子束辐照10 min后的ZnO纳米线共振几秒后即发生断裂，这在国际上尚属首次发现。 　　研究结果为我们设计、构建、优化及应用基于ZnO纳米材料的力电纳米器件提供了有益的指导，也为工作在紫外光、X射线下的纳米材料及器件的安全服役提供了参考。 　　另外，李培峰还利用自己实验室搭建的纳米操控系统研究了ZnO纳米线在电场中的服役行为。研究发现ZnO纳米线电致损伤的阈值电压随直径的增大呈线性增大，而电流密度随直径的增大呈指数减小。并提出了热核-壳模型对ZnO纳米线的电致损伤机制进行解释。纳米材料电致损伤研究对指导光电、力电和压电纳米器件的实际应用是非常有必要的。 　　此外一系列利用AFM研究ZnO纳米线在力场及力电耦合场中的服役行为的研究结果尚未公开发表。

【科学背景】铝纳米线（Al NWs）是一种具有高强度和优异电导、热导性能的一维纳米材料，因其在气体传感器、生物标记和光电子组件等领域的广泛应用而备受关注。与传统金属材料相比，Al NWs具有极少的晶体缺陷，导致异常的电子和声子散射现象，进一步增强了其性能。然而，尽管Al NWs在纳米技术中展现出巨大的潜力，传统的大规模生长方法仍然面临蒸汽压力和化学还原等问题，这给其应用带来了显著挑战。近日，来自浙江大学巨阳及名古屋大学Yasuhiro Kimura教授合作在铝纳米线森林的生长研究中取得了新进展。该团队通过控制固体薄膜内的原子扩散，成功实现了Al NWs在所需位置的大规模生长。研究表明，聚焦离子束（FIB）照射能够创造局部高应力区域，为原子扩散提供了必要的途径，进而促进了垂直NWs的生长。利用FIB优化蚀刻深度，团队显著提高了铝纳米线的密度和长度，成功获得了密度达到180×10⁵ /cm² 、长度达210微米的Al NWs。该研究还通过晶体学分析确认了NWs沿方向生长，显示出单晶高质量的特性。此外，局部晶粒粗化的现象为纳米线生长提供了核心种子，杂质的偏析进一步促进了生长过程。这一研究结果为铝纳米线的高效生产提供了新的方法，并为其在高性能纳米器件中的应用奠定了基础。通过这一研究，课题组不仅克服了传统方法的挑战，还为纳米材料的生长提供了新的思路和技术路径，推动了该领域的进步。【表征解读】本文通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、电子背散射衍射（EBSD）等多种表征手段，深入探讨了铝（Al）纳米线（NWs）森林的生长机制。这些技术的结合，使我们揭示了铝NWs在局部高应力区域内的生长特性及其微观结构变化。首先，通过30°倾斜SEM图像的分析，本文定量评估了不同聚焦离子束（FIB）蚀刻深度对Al NWs的长度和密度的影响。这些图像揭示了最佳的蚀刻深度可显著提高NWs的生长密度和长度，最高密度达180×10⁵ /cm² ，长度可达210微米。这些结果显示了FIB对提高NWs生长的有效性，为后续的生长机制分析提供了重要基础。接下来，针对FIB照射引起的局部晶粒粗化现象，本文通过STEM技术进行了微观机理的深入表征。STEM低角度暗场（LAADF）图像的分析表明，FIB照射导致了晶粒在表面附近的粗化，而未照射区域则保持超细晶粒的特征。通过这种晶体学分析，我们得到了局部晶粒粗化与NWs生长之间的关联，揭示了在FIB照射区域内，粗大晶粒为NWs的生长提供了核心种子。此外，使用电子背散射衍射（EBSD）技术进一步验证了FIB诱导的晶粒粗化对Al NW生长的影响。通过ACOM-STEM-EBSD对照明区域的定量晶粒分布分析，结果显示，粗大晶粒的存在为NWs的生长提供了必要的晶体方向和结构支持。同时，局部的O和Ga杂质偏析现象也在STEM-EDS和STEM-EELS分析中得到了验证，显示出它们对NWs生长的重要性。在此基础上，通过综合应用SEM、TEM、STEM、EBSD等表征手段，本文深入分析了Al NWs的生长机理及其依赖于FIB诱导的局部晶粒粗化的特性。结果表明，FIB不仅优化了晶粒的分布和结构，还通过调整应力场和各向异性扩散影响NWs的生长路径。这一发现为高性能Al纳米线的制备提供了新的思路。总之，经过多种表征手段的深入分析，本文揭示了铝纳米线森林的生长机制及其微观结构特征。这些研究成果推动了新型金属纳米线材料的制备，为未来在气体传感器、生物标记和光电子组件等领域的应用奠定了基础。通过优化生长条件和微观机理的理解，我们有望在高性能纳米器件的发展上取得进一步进展。【科学图文】图1：FIB 辐射区域的纳米线图像。图2：STEM 薄膜表征。图3：ACOM-STEM 分析。图4: Al 纳米线生长机制的探讨。【科学结论】本文提出了一种创新的铝（Al）纳米线（NW）森林生长技术，通过 FIB 辐射诱导的局部晶粒粗化克服了传统金属纳米线大规模生产中的难题。这一方法突破了以往仅关注驱动力增大的局限，通过精确控制晶粒粗化和杂质分离，实现了高密度、垂直生长的单晶纳米线森林。其次，该技术的可扩展性为其他金属纳米线的生产提供了新的思路，推动了纳米材料在高性能器件中的应用潜力，如气体传感器、生物标记物和光电组件。总体而言，本文的方法不仅拓宽了金属纳米线的生产范畴，还为未来的纳米科技应用奠定了基础，提供了有效的解决方案和新的研究方向。原文详情：Yasuhiro Kimura et al. ,Growth of metal nanowire forests controlled through stress fields induced by grain gradients.Science385,641-646(2024).DOI:10.1126/science.adn9181；

Fig. 1: View of the SuperMaMa laboratory at the University of Vienna. The hanging gold-plated insert is the radiation shield behind which the superconducting nanowire detectors are installed. C: Quantennanophysik @ Universität Wien　　Fig. 2: Counting single proteins with a superconducting nanowire. The background and nanowire are altered in Photoshop with the Generative Fill AI. (Human Insulin PDB:3I40). C: CC BY-ND 4.0 Quantum Nanophysics University of Vienna.　　据奥地利维也纳大学(University of Vienna, Boltzmanngasse, Vienna, Austria.)2023年12月4日提供的消息，由维也纳大学量子物理学家马库斯阿恩特(Markus Arndt)领导的国际研究团队在蛋白质离子检测方面取得突破：超导纳米线探测器凭借其高能量灵敏度，实现了蛋白质离子检测的突破(Quantum physics: Superconducting Nanowires Detect Single Protein Ions)。几乎100%的量子效率，比传统离子探测器在低能量下的探测效率高出1000倍。与传统探测器相比，它们还可以通过冲击能量来区分大分子。这允许更灵敏地检测蛋白质，并提供质谱分析中的附加信息。这项研究的结果于2023年12月1日已经在在《科学进展》(Science Advances)杂志网站发表——Marcel Straus, Armin Shayeghi, Martin F. X. Mauser, Philipp Geyer, Tim Kostersitz, Julia Salapa, Olexandr Dobrovolskiy, Steven Daly, Jan Commandeur, Yong Hua, Valentin Köhler, Marcel Mayor, Jad Benserhir, Claudio Bruschini, Edoardo Charbon, Mario Castaneda, Monique Gevers, Ronan Gourgues, Nima Kalhor, Andreas Fognini, Markus Arndt. Highly sensitive single molecule detection of macromolecule ion beams. Science Advances, 1 Dec 2023, Vol 9, Issue 48. DOI: 10.1126/sciadv.adj2801. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2801　　参与此项研究的除了来自维也纳大学的研究人员之外，还有来自奥地利科学院(Austrian Academy of Sciences, Boltzmanngasse, Vienna, Austria)、荷兰MSVision(MSVision, Televisieweg 40, 1322 AM Almere, The Netherlands)、荷兰单量子(Single Quantum, Rotterdamseweg 394, 2629 HH, Delft, The Netherlands) 瑞士巴塞尔大学(University of Basel, St. Johannsring 19, CH-4056 Basel, Switzerland)以及瑞士洛桑联邦理工学院(école Polytechnique Fédérale de Lausanne简称EPFL, Rue de la Maladière 71b, CH-2002 Neuchatel, Switzerland)的研究人员。　　大分子的检测、识别和分析在生命科学的许多领域都很有趣，包括蛋白质研究、诊断和分析。质谱法通常用作检测系统即一种通常根据带电粒子(离子)的质荷比分离带电粒子(离子)并测量检测器生成的信号强度的方法。这提供了有关不同类型离子的相对丰度的信息，从而提供了样品组成的信息。然而，传统探测器只能对具有高冲击能量的粒子实现高探测效率和空间分辨率——这一限制现已被使用超导纳米线探测器的国际研究团队克服。　　低能粒子的合力(Joined forces for low energy particles)　　在当前的研究中，由维也纳大学与代尔夫特的单量子、EPFL、MSVision和巴塞尔大学的合作伙伴协调的欧洲联盟首次展示了超导纳米线的使用所谓的四极杆质谱(quadrupole mass spectrometry)中蛋白质束的优秀检测器。待分析样品中的离子被送入四极杆质谱仪并进行过滤。“如果我们现在使用超导纳米线而不是传统探测器，我们甚至可以识别以低动能撞击探测器的粒子，”维也纳大学物理学院量子纳米物理小组(Quantum Nanophysics Group at the Faculty of Physics at the University of Vienna)的项目负责人马库斯阿恩特 (Markus Arndt) 解释道。这是通过纳米线探测器的特殊材料特性(超导性)实现的。　　借助超导技术实现这一目标(Getting there with superconductivity)　　这种检测方法的关键是纳米线在非常低的温度下进入超导状态，在这种状态下它们失去电阻并允许无损电流流动。进入离子对超导纳米线的激发导致返回到正常导电状态(量子跃迁)。在此转变期间纳米线电特性的变化被解释为检测信号。“通过我们使用的纳米线探测器，”第一作者马塞尔 施特劳斯(Marcel Strauß / Marcel Straus)说，“我们利用了从超导到正常导电状态的量子跃迁，因此可以比传统离子探测器性能高出三个数量级。” 事实上，纳米线探测器在极低的冲击能量下具有显著的量子产率-并重新定义了传统探测器的可能性：“此外，配备这种量子传感器的质谱仪不仅可以根据分子的质量到电荷状态来区分分子，还可以根据分子的动能对它们进行分类。这改善了检测并提供了更好的空间分辨率的可能性，”马塞尔施特劳斯说道。纳米线探测器可以在质谱、分子光谱、分子偏转或分子量子干涉测量中找到新的应用，这些领域需要高效率和良好的分辨率，特别是在低冲击能量下。图 2(Fig. 2)是用超导纳米线计数单个蛋白质。　　团队和资金(Team & Funding)　　单量子(Single Quantum)领导超导纳米线探测器的研究，洛桑联邦理工学院的专家提供超冷电子学，MSVISION 是质谱专家，巴塞尔大学的专家负责化学合成和蛋白质功能化。维也纳大学将所有组件与其在量子光学、分子束和超导性方面的专业知识结合在一起。　　本研究得到了戈登和贝蒂摩尔基金会 (Gordon and Betty Moore Foundation: 10771)、欧盟地平线2020框架计划(European Union’s Horizon 2020 Framework Programme: 860713 and 777222)的资助。　　上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。　　Abstract　　The analysis of proteins in the gas phase benefits from detectors that exhibit high efficiency and precise spatial resolution. Although modern secondary electron multipliers already address numerous analytical requirements, additional methods are desired for macromolecules at energies lower than currently used in post-acceleration detection. Previous studies have proven the sensitivity of superconducting detectors to high-energy particles in time-of-flight mass spectrometry. Here, we demonstrate that superconducting nanowire detectors are exceptionally well suited for quadrupole mass spectrometry and exhibit an outstanding quantum yield at low-impact energies. At energies as low as 100 eV, the sensitivity of these detectors surpasses conventional ion detectors by three orders of magnitude, and they offer the possibility to discriminate molecules by their impact energy and charge. We demonstrate three developments with these compact and sensitive devices, the recording of 2D ion beam profiles, photochemistry experiments in thegas phase, and advanced cryogenic electronics to pave the way toward highly integrated detectors.文章来源：科学网 诸平

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受科技部国际合作司委托，湖北省科技厅于6月27日组织专家组在武汉召开了由武汉理工大学承担的国家国际科技合作重点专项“高性能纳米线钒系锂离子动力电池联合研发”项目验收会。验收会技术验收由复旦大学赵东元院士主持，来自全国各地7位专家参加了验收。　　该项目面向清洁高效能源的可持续发展，通过与哈佛大学开展合作，建成了单次百公斤级纳米线钒系正极材料中试线和自动化电子生产线，完成了纳米线钒系动力电池的装配和装车实验，进行了电动汽车示范运行，该项目依托武汉理工-哈佛大学纳米联合重点实验室和材料复合新技术国际联合研究中心，实现强强合作，发表高水平学术论文60余篇，申请国外发明专利2项、国内发明专利50余项，授权专利18项，培养人才30多人，对我国发展清洁高效能源系统产生了积极影响。

石墨烯/二维材料电学性质非接触快速测量系统西班牙Das Nano公司成立于2012年，是一家提供高安全级别打印设备，太赫兹无损检测设备以及个人身份安全验证设备的高科技公司。ONYX是其在全球范围内推出的第一款针对石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料大面积太赫兹无损表征的测量设备。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱专利技术，实现了从科研及到工业级的大面积石墨烯及二维材料的无损和高分辨，快速的电学性质测量，为石墨烯和二维材料科研和产业化研究提供了强大的支持。与传统四探针测量法相比，ONYX无损测量样品质量空间分布与拉曼，AFM，SEM相比，ONYX能够快速表征超大面积样品背景介绍太赫兹辐射( T射线)通常指的是频率在0. 1～10THz、波长在30μm-3mm之间的电磁波，其波段在微波和红外之间，属于远红外和亚毫米波范畴。该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过度区，也是电子学向光子学的过渡区。在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的产生方法和探测手段，科学家对于该波段电磁辐射性质的了解和研究非常有限，在相当长的一段时期,很少有人问津。电磁波谱中的这一波段(如下图) ，以至于形成远红外和亚毫米波空白区,也就是太赫兹空白区（THz gap）。太赫兹波段显著的特点是能够穿透大多数介电材料（如塑料、陶瓷、药品、绝缘体、纺织品或木材），这为无损检测（NDT）开辟了一个可能的新世界。同时，许多材料在太赫兹频率上呈现出可识别的频率指纹特性，使得太赫兹波段能够实现对许多材料的定性和定量研究。太赫兹波的这两个特性结合在一起，使其成为一种全新的材料研究手段。而且其光子能量低，不会引起电离，可以做到真正的无损检测。 ONYX工作原理 ONYX是全球第一套实现石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料全面积无损表征的测量系统，能够满足测试面积从科研级（mm2）到晶元级（cm2）以及工业级（m2）的不同要求。与其他大面积样品的测量方法（如四探针法）相比，ONYX能够直观得到样品导电性能的空间分布。与拉曼、扫描电镜和透射电镜等微观方法相比，微米级的空间分辨率能够实现对大面积样品的快速表征。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱THz-TDS技术，产生皮秒量级的短脉太赫兹冲辐射。穿透性极强的太赫兹辐射穿透进样品达到各个界面，均会产生一个小反射波可以被探测器捕获，获得太赫兹脉冲的电场强度的时域波形。对太赫兹时域波形进行傅里叶变换,就可以得到太赫兹脉冲的频谱。分别测量通过试样前后(或直接从试样激发的)太赫兹脉冲波形,并对其频谱进行分析和处理,就可获得被测样品介电常数，吸收吸收以及载流子浓度等物理信息。再利用步进电机完成其扫描成像，得到其二维的电学测量结果。ONYX主要参数及特点样品大小: 10x10mm-200x200mm 全面的电导率和电阻率分析样品100%全覆盖测量最高分辨率：50μm完全非接触无损无需样品制备载流子迁移率, 散射时间, 浓度分析 可定制样品测量面积(m2量级)超快测量速度： 12cm2/min软件功能丰富，界面友好全自动操作图1 太赫兹光谱范围及信噪比ONYX主要功能→ 直流电导率（σDC）→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间，τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向石墨烯材料：→ 单层/多层石墨烯 → 石墨烯溶液→ 掺杂石墨烯→ 石墨烯粉末→ 氧化石墨烯→ SiC外延石墨烯其他二维材料： → PEDOT→ Carbon Nanotubes→ ITO→ NbC→ IZO→ ALD-ZnO石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线ONYX测试数据1. 10x10mm CVD制备的石墨烯在不同分辨率下的电导率结果 2.10 x10mm CVD制备的石墨烯不同电学参数测量结果 3.利用ONYX测量ALD沉积在硅基底上的TiN电导率测量结果 ONYX发表文章1. P Bogild et al. Mapping the electrical properties of large-area graphene. 2D Mater. 4 (2017) 042003.2. S Fernández et al. Advanced Graphene-Based Transparent Conductive Electrodes for Photovoltaic Applications. Micromachines 2019, 10, 402.3. David M. A. Mackenzie et al. Quality assessment of terahertz time-domain spectroscopy transmission and reflection modes for graphene conductivity mapping. OPTICS EXPRESS 9220, Vol. 26, No. 7, 2 Apr 2018. 4. A Cultrera et al. Mapping the conductivity of graphene with Electrical Resistance Tomography. Scientific Reports , (2019) 9:10655.ONYX用户单位重要客户合作伙伴参与项目创新点：ONYX是第一款针对石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料大面积太赫兹无损表征的测量设备，采用先进的脉冲太赫兹时域光谱专利技术。与传统四探针测量法相比，ONYX无损测量样品质量空间分布；与拉曼，AFM，SEM相比，ONYX能够快速表征超大面积样品石墨烯/二维材料电学性质非接触快速测量系统

自然界中的生物视觉系统因其多样化的功能引人注目，尤其是具有非凡视觉能力的复眼系统，如宽阔的视场角和强大的运动跟踪能力，在机器视觉的实际应用中具有巨大的潜力。当前制造复眼系统通常采用可变形电子技术，然而该技术面临包括全局形变的复杂性、应力稳定性、几何限制、以及光学组件与探测器单元之间不匹配的潜在问题，因此开发一体化的人工复眼系统并将其集成到自主平台如机器人或无人机上实现特定的视觉功能极具挑战性。近期，香港科技大学范智勇教授团队开发了一种独特的针孔复眼（PHCE）系统，该系统集成了3D打印的蜂窝状光学结构和半球形的全固态高密度钙钛矿纳米线（PNA）光电探测器阵列。这种无透镜的针孔结构（PHA）可以根据底层图像传感器的需求，设计制备出任意布局。该团队通过对比光学模拟和成像结果验证了该视觉系统的关键特性和功能，包括超宽视场、精准的目标定位和运动跟踪能力。该团队进一步演示了PHCE系统在无人机上的功能集成，使其能够跟踪地面上的四足机器人。这种独特的空中-地面协作机器人互动展示了PHCE系统在未来多机器人协作和机器人群技术开发中的潜在应用前景。相关工作以“An ultrawide field-of-view pinhole compound eye using hemispherical nanowire array for robot vision”为题发表于国际顶级学术期刊《Science Robotics》，并当选当月封面文章。香港科技大学电子与计算机工程系博士后周宇、孙梽博和博士研究生丁宇宬为文章共同第一作者，香港科技大学电子与计算机工程系讲席教授范智勇为文章通讯作者。该工作得到了香港研究资助局项目、粤港澳联合实验室项目、科学探索奖以及中银香港科技创新奖的大力支持。图1. PHCE及其集成组件的示意图和图像。(A)PHCE整体结构示意图。(B)PHCE系统的剖视图。(C)半球形多孔氧化铝膜中钙钛矿纳米线的横截面电镜图像和宏观照片。(D)强盗蝇眼的宏观照片。(E)安装在印刷电路板上的PHCE系统的侧视照片。(F)相邻针孔单元的横截面示意图。(G) 不同小眼间角下针孔像素数量与整体视场角的相对关系。(H)单个针孔和针孔阵列角度依赖的归一化强度分布。要点：研究者受到昆虫（例如强盗蝇）复眼独特几何结构的启发，设计了蜂窝状的针孔阵列，通过光学计算和模拟仿真优化了有限像素数下的接受角Δφ、小眼间角ΔΦ，确定了对应针孔的最佳长度直径比，可以消除相邻小眼之间的盲区并减少光效率损失。研究者使用摩方精密面投影微立体（PμSL）光刻3D打印技术（nanoArch® P140，精度：10 μm）制备了对应几何参数的针孔阵列，并与半球壳的凸面共形，原料为光敏树脂。由于高打印自由度和简化的结构，上述针孔阵列的参数可以很好地设计和协调，以满足对应图像传感器的需求。图2. 钙钛矿纳米线光电探测器的性能。(A)多孔氧化铝膜中不同钙钛矿纳米线的光致发光光谱。(B)不同组分钙钛矿纳米线的X射线衍射光谱。(C)单像素纳米线光电探测器各部分能级关系。(D)单像素探测器的时间依赖开/关光响应。(E)单像素光电探测器的光强依赖光电流密度和响应度。(F)未封装单像素光电探测器的工作稳定性。要点：钙钛矿纳米线是在氧化铝纳米通道内以铅纳米线作为前驱体之一生长的，未完全消耗的铅与钙钛矿形成接触，在除去基底后，通过热蒸镀的方式制备凹球面的铟电极，研究者使用PμSL 3D打印技术制备了与半球壳凹面共形的掩膜版。氧化铝多孔结构为钙钛矿材料提供了天然的封装，提高了器件的工作性能。通过调节钙钛矿中的卤素和金属元素，PNA光电探测器感测区域可以从可见拓展到近红外。在弱光下，探测器的响应度可达到2.9 A/W，随着光照强度的增加，光电流增加而响应度减小。此外，未封装的器件在常规环境中存放 10 个月后，仍保持超过80%的原始光电流数值。图3. PHCE系统的成像能力。(A)测量装置的示意图。(B)半球形成像系统的视场测量。(C)捕获的圆形图案图像。(D)捕获的十字和三角图案图像。要点：研究者集成了由121个小眼构成的单目复眼系统，半球形的几何结构赋予整个系统约140°的大视场角。PHCE系统能够在广阔的视场内成像。由聚光灯生成的圆形、十字和三角图案可以被PHCE系统准确捕获并成功识别。上述实验成像效果与模拟仿真结果高度吻合。图4. PHCE系统的目标定位和无人机运动跟踪。(A)包含两个 PHCE 的双目视觉系统照片。(B)双目视觉系统的工作原理。(C)在3D空间中移动点光源的空间位置和生成的移动路径。(D)无人机运动跟踪的工作原理。(E)安装在无人机上的PHCE照片。(F)-(H)光源和无人机移动期间的相对位置照片以及由无人机上的PHCE捕获的相应图像。要点：为了精确定位点光源在3D空间移动轨迹，研究者进一步构建了基于一对PHCE（分别具有37个小眼）的双目复眼系统，其中两个PHCE之间的角度固定为60°，整体视场增加到220°。双目系统可将整个区域可以分为三部分，即盲区、运动检测区和精确定位区。双目复眼捕获运动光源在不同位置的图像，研究者可以解析这些位置并重建其在3D空间中的运动轨迹。由于PHCE系统出色的角度选择性，研究者进一步将其安装在可编程的商业无人机上，实现了对载有点光源的四足机器人运动的实时定位和追踪。综上所述，受到昆虫复眼系统的启发，研究者设计并制造了一种独特的针孔复眼系统，具有广阔的视场、精确的目标定位和动态运动跟踪能力。通过进一步改进和技术升级，包括缩小设备尺寸、增加小眼数量、提高成像分辨率和响应速度，该复眼系统有望实现在智能光电传感和机器人技术领域的广泛应用。