業(yè)界動(dòng)態(tài)

新型離子遷移譜檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化爆炸物快速檢測(cè)

大連化學(xué)物理研究所李海洋研究團(tuán)隊(duì)在新型過(guò)氧化爆炸物檢測(cè)方面取得新進(jìn)展，他們采用試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結(jié)合時(shí)間分辨熱解析進(jìn)樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了TATP和HMTD在復(fù)雜基質(zhì)中的二維分離檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間低于10s，靈敏度達(dá)到納克量級(jí)。

TATP和HMTD由于其原料易得、合成簡(jiǎn)單、容易引爆、威力強(qiáng)，越來(lái)越多地被應(yīng)用于恐怖襲擊中，如今年3月22日發(fā)生在比利時(shí)的連環(huán)爆炸案、2015年11月發(fā)生在巴黎的恐怖襲擊以及2005年7月發(fā)生在英國(guó)倫敦的地鐵及巴士連環(huán)爆炸案中均使用了TATP。

負(fù)離子模式離子遷移譜技術(shù)（IMS）已經(jīng)成功應(yīng)用于硝基類(lèi)爆炸物如TNT、RDX等的高靈敏檢測(cè)。各類(lèi)依據(jù)IMS的炸藥探測(cè)儀大量安裝在機(jī)場(chǎng)、地鐵等，用于爆炸物的稽查。但是新型TATP和HMTD炸藥，由于不含有硝基等電負(fù)性基團(tuán)，很難被負(fù)離子模式IMS檢測(cè)；另外在實(shí)際使用過(guò)程中，TATP和HMTD通常被隱藏在復(fù)雜基質(zhì)中，而基質(zhì)干擾物的存在會(huì)嚴(yán)重影響它們的檢測(cè)。為此，研究人員發(fā)展了試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結(jié)合時(shí)間分辨熱解析進(jìn)樣技術(shù)，通過(guò)利用TATP/HMTD和基質(zhì)干擾物揮發(fā)性的不同，實(shí)現(xiàn)了它們?cè)趶?fù)雜基質(zhì)中的二維分離檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間低于10s，檢測(cè)限分別達(dá)到23.3和0.2ng。

該新型的離子遷移譜檢測(cè)方法拓寬了爆炸物的檢測(cè)種類(lèi)，降低了爆炸物的漏檢率，在機(jī)場(chǎng)、地鐵等公共場(chǎng)所的安檢中具有廣闊的應(yīng)用前景。譜瑞科技（大連）有限公司已經(jīng)與研究組簽訂2000萬(wàn)的專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓和專(zhuān)利使用合作協(xié)議，正在著手將此最新技術(shù)整合到已經(jīng)量產(chǎn)的爆炸物離子遷移譜檢測(cè)儀中，并將在市場(chǎng)上大力推廣，使其成為我國(guó)公共安全的利器。

新型光載流子輻射技術(shù)強(qiáng)化半導(dǎo)體材料特性測(cè)量

半導(dǎo)體材料是微電子器件和光伏器件的基礎(chǔ)材料，其雜質(zhì)和缺陷特性嚴(yán)重影響器件性能。隨著微電子器件集成度和光伏器件轉(zhuǎn)換效率的提高，對(duì)半導(dǎo)體原材料的要求越來(lái)越高。為了滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，相應(yīng)地要求材料檢測(cè)方法具有更高的靈敏度和更快的測(cè)量速度，同時(shí)避免對(duì)材料產(chǎn)生損傷。載流子是半導(dǎo)體材料的功能載體，其輸運(yùn)特性決定了各種光電器件的性能，包括載流子壽命、擴(kuò)散系數(shù)和表面復(fù)合速率等。光載流子輻射技術(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)載流子輸運(yùn)參數(shù)進(jìn)行同時(shí)測(cè)量的一種全光無(wú)損檢測(cè)方法，但該方法在載流子輸運(yùn)參數(shù)的測(cè)量表征中仍然存在一些局限，如理論模型的適用性、參數(shù)的測(cè)量精度和測(cè)量速度等。

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所的一個(gè)研究小組針對(duì)上述問(wèn)題，以傳統(tǒng)半導(dǎo)體硅材料為研究對(duì)象，建立非線性光載流子輻射模型，并在此基礎(chǔ)上分別提出了多光斑光載流子輻射技術(shù)和穩(wěn)態(tài)光載流子輻射成像技術(shù)，通過(guò)仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量證實(shí)了上述技術(shù)的有效性。

多光斑光載流子輻射技術(shù)可以完全消除測(cè)量系統(tǒng)儀器頻率響應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高載流子輸運(yùn)參數(shù)的測(cè)量精度，以電阻率為0.1～0.2Ω?cm的P型單晶硅為例，提出的多光斑光載流子輻射技術(shù)將載流子壽命、擴(kuò)散系數(shù)和表面復(fù)合速率的測(cè)量不確定度從傳統(tǒng)的±15.9%、±29.1%和＞±50%降低到±10.7%,±8.6%和±35.4%。另外，穩(wěn)態(tài)光載流子輻射成像技術(shù)由于簡(jiǎn)化了理論模型和測(cè)量裝置，測(cè)量速率大大提高，具有較大的工業(yè)化應(yīng)用潛力。

世界上最靈敏的NO2敏感材料，探測(cè)ppb 級(jí)NO2氣體

近年來(lái)，一系列理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：金屬氧化物半導(dǎo)體材料的表面缺陷能夠提高其對(duì)NO2分子的吸附能力，同時(shí)也能夠高效地促進(jìn)電子從半導(dǎo)體的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移至NO2分子，從而有效地提高其檢測(cè)靈敏度。因此，通過(guò)對(duì)材料表面缺陷的調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)NO2的超靈敏檢測(cè)具有重要研究?jī)r(jià)值。

目前，已被廣泛研究的表面缺陷類(lèi)型為單電子氧空位缺陷（VO），然而另一種坐落于SnO2表面的缺陷—超氧復(fù)合自由基（Sn4+- O2-）卻未被引起足夠的重視。與VO 缺陷中心相比，電子在超氧復(fù)合自由基上理論上更容易與NO2分子發(fā)生作用從而增強(qiáng)靈敏度，原因在于電子坐落于吸附的O2分子上，遠(yuǎn)離SnO2晶格對(duì)其的束縛。然而，這種具有特殊結(jié)構(gòu)的缺陷與材料靈敏度的關(guān)系還未被研究過(guò)。

我國(guó)新疆理化技術(shù)研究所竇新存團(tuán)隊(duì)為了在材料表面引入這種缺陷，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了熱力學(xué)不穩(wěn)定的制備條件，以極不穩(wěn)定的SnCl4作為原料，利用冰浴控制反應(yīng)溫度以阻止其激烈的水解反應(yīng)，再利用高溫高壓的水熱環(huán)境瞬間打破前驅(qū)體溶液的亞穩(wěn)態(tài)從而獲得缺陷。由此成功地將超氧復(fù)合自由基引入材料表面，以此制備的傳感器對(duì)ppb濃度量級(jí)的NO2具有超靈敏的傳感特性，對(duì)200ppb的NO2響應(yīng)高達(dá)35350倍，可以說(shuō)是目前世界上最靈敏的NO2傳感材料。

科研人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)還首次證明了材料表面超氧復(fù)合自由基數(shù)量的微小改變就能引起材料敏感性能的巨大變化?；谶@種材料的傳感器具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，良好的重復(fù)性、選擇性，以及在紫外光下迅速恢復(fù)等一系列優(yōu)異的傳感特性，可為傳感器的工業(yè)化生產(chǎn)提供有力的保障。

通過(guò)控制SnO2表面缺陷控制NO2傳感器靈敏度示意圖

新型納米磁性薄膜成就超高靈敏度微波探測(cè)器

射頻微波探測(cè)器是微波系統(tǒng)中的重要電子器件，近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)未來(lái)微波探測(cè)器提出了更高的需求，如對(duì)微弱信號(hào)（μW以下）的高靈敏度檢測(cè)，以及功耗低和易于小型化、集成化。利用電子自旋特性而不是電子電荷屬性來(lái)構(gòu)建微波探測(cè)器，有望解決上述挑戰(zhàn)。

器件結(jié)構(gòu)及測(cè)試原理示意圖

蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所曾中明團(tuán)隊(duì)利用薄膜制備技術(shù)，精確控制納米磁性薄膜的界面特性，巧妙地在“磁性自由層/隔離層/磁性固定層”三明治納米結(jié)構(gòu)中，使自由層的磁矩垂直于薄膜平面，而固定層的磁矩平行于薄膜平面。由于兩磁性層的磁矩成近90°排列，極大地提高了自旋注入效率。該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的微波探測(cè)性能：在1nW的微弱信號(hào)作用下，其探測(cè)靈敏度高達(dá)75,400 mV/mW，是半導(dǎo)體Schottky 二極管探測(cè)器探測(cè)極限的20倍。同時(shí)，該器件體積是半導(dǎo)體微波探測(cè)器的1/50，易于集成。此外，該器件可在零磁場(chǎng)下工作，消除了對(duì)外加磁場(chǎng)的依賴(lài)，簡(jiǎn)化了器件結(jié)構(gòu)，降低了功耗，為設(shè)計(jì)新型高靈敏的納米微波器件提供了重要指導(dǎo)。

薄膜式接近傳感器非接觸式探測(cè)人體動(dòng)作和呼吸

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所在1月27日東京“Printable Electronics 2016”上，展出了一款非接觸式靜電電容型薄膜式接近傳感器，可在使用者感覺(jué)不到的情況下，檢測(cè)人的動(dòng)作和呼吸，

該傳感器的工作原理與平板電腦觸摸面板相同。由于正面和背面電極的尺寸不同，周?chē)嬖陔妶?chǎng)，當(dāng)有人靠近時(shí)，部分電力線面向人會(huì)發(fā)生靜電容量變化。傳感器通過(guò)讀取這一變化，就可檢測(cè)出有人靠近。采用了不會(huì)被普通地板和床墊等屏蔽的頻率加載交流電壓（此次采用200kHz），即使傳感器安裝在物體背面也可以檢測(cè)出來(lái)。通過(guò)采用一種新開(kāi)發(fā)的絲網(wǎng)膠印方法，一次熱處理燒結(jié)出內(nèi)外兩面電極，時(shí)間短，成本低。

產(chǎn)品主要是面向居家護(hù)理，構(gòu)建家用醫(yī)護(hù)系統(tǒng)，建立基于測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)事故和疾病先兆的技術(shù)。例如積累每天身體和生活信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并加以分析和使用，防止跌倒等事故的發(fā)生。

研究人員正對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行小型化和無(wú)線化，以保證臨床應(yīng)用安全性和實(shí)用性。提高系統(tǒng)靈敏度，以檢測(cè)心率及脈搏。開(kāi)發(fā)二維陣列化產(chǎn)品，探測(cè)人體三維動(dòng)作。

便攜式生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員采用“編碼血流成像技術(shù)”開(kāi)發(fā)了一種監(jiān)測(cè)生命體征的便攜式非接觸式血流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可在不與皮膚直接接觸的情形下監(jiān)測(cè)人體動(dòng)脈點(diǎn)的血流。

傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采取身體某一處的血液脈沖讀數(shù)。而新裝置則可測(cè)量身體不同部位的血液流動(dòng)，并傳送到電腦，以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。這類(lèi)似于監(jiān)測(cè)整個(gè)城市的交通流量，而非只監(jiān)測(cè)某個(gè)交叉路口的車(chē)流量。

研究人員稱(chēng)，連續(xù)收集身體不同部位的數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確了解身體運(yùn)行狀況提供了更完整的畫(huà)面。該裝置還可一次性及遠(yuǎn)程掃描多位患者，因此在大規(guī)模緊急救護(hù)或長(zhǎng)期護(hù)理方面具有很大的應(yīng)用潛力。

該技術(shù)為監(jiān)測(cè)生命體征提供了更多的預(yù)測(cè)手段，應(yīng)用范圍也更為廣泛。可有效改進(jìn)心血管疾病的監(jiān)測(cè)和預(yù)防，進(jìn)而為老年患者提供更大的獨(dú)立性。同時(shí)，其非接觸式特性，對(duì)于高度傳染性疾病患者、處于重癥監(jiān)護(hù)的嬰幼兒患者來(lái)說(shuō)也是理想的檢測(cè)工具。

廢水重金屬清除機(jī)器人

最近出版的《納米快報(bào)》雜志報(bào)導(dǎo)了德國(guó)馬克斯?普朗克研究所開(kāi)發(fā)的一種微型機(jī)器人，能迅速清除工業(yè)廢水中的污染物和重金屬，經(jīng)回收處理后還能循環(huán)利用，有望帶來(lái)一種高效經(jīng)濟(jì)的污水凈化方法。

這種微型機(jī)器人主要清除廢水中的鉛，是一種由三層結(jié)構(gòu)組成的微管：最外層是氧化石墨烯，可吸收水中的鉛；中間層是鎳，讓微管有磁性，能通過(guò)外部磁場(chǎng)控制它們的運(yùn)動(dòng)方向；內(nèi)層是鉑，在水中加入過(guò)氧化氫后，鉑能把過(guò)氧化氫分解為水和氧氣，形成微小泡泡，從后面推動(dòng)微管前進(jìn)。

每個(gè)微型機(jī)器人比人頭發(fā)還細(xì)小，可以成千上萬(wàn)地投放到廢水中，自主推進(jìn)、捕獲水中的重金屬，再用磁場(chǎng)回收，用酸溶液除去鉛離子后再利用。這是把智能納米設(shè)備用于環(huán)境治理的一種新用途。這項(xiàng)研究距開(kāi)發(fā)出智能修復(fù)系統(tǒng)更近了一步。將來(lái)還可用自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)控制更大數(shù)量機(jī)器人，通過(guò)磁場(chǎng)引導(dǎo)它們完成各種任務(wù)。

自動(dòng)系鞋帶智能運(yùn)動(dòng)鞋

今年 3月中旬，耐克在為期兩天的紐約新產(chǎn)品和新技術(shù)發(fā)布活動(dòng)上展示了一款能自動(dòng)系鞋帶的運(yùn)動(dòng)鞋HyperAdapt Trainer 1.0，這款運(yùn)動(dòng)鞋在腳后跟處安裝了傳感器，當(dāng)用戶(hù)穿上運(yùn)動(dòng)鞋時(shí)，傳感器被激活，調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)鞋大小以適應(yīng)用戶(hù)的腳掌，側(cè)方兩顆按鈕則幫助用戶(hù)控制鞋帶松緊，以保證達(dá)到用戶(hù)想要的舒適度。設(shè)計(jì)采用中性風(fēng)，電池供電，一次充電3小時(shí)，可使用約14天。運(yùn)動(dòng)鞋將于2016年假期開(kāi)售，耐克希望憑借這一技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的運(yùn)動(dòng)鞋市場(chǎng)搶占先機(jī)。

彪馬也計(jì)劃于今年推出同類(lèi)型的AutoDisc跑鞋，短跑名將博爾特去年曾在自己的Instagram帳號(hào)里展示了該運(yùn)動(dòng)鞋的原型。這雙跑鞋運(yùn)用了彪馬全新研制的AutoDisc自動(dòng)系帶技術(shù)，基于經(jīng)典DISC旋鈕鞋帶裝置，運(yùn)用電力支持來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)系帶功能。鞋舌處的自動(dòng)Disc裝置內(nèi)部安置的電機(jī)可以帶動(dòng)鞋款實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收縮功能，從而讓鞋面與用戶(hù)的足部線條完美貼合。其中底采用了彪馬近年主推的Ignite緩震中底，不管是走路還是跑步腳感都相當(dāng)不錯(cuò)。另外，Disc裝置有光源效果，帶有酷炫的發(fā)光效果。充電方面，配有充電頭和兩根USB線可以為兩只鞋同時(shí)充電。

Digitsole公司則將在9月推出其首款Smartshoe，擁有自動(dòng)收縮和開(kāi)啟功能，有加熱系統(tǒng)可改變鞋內(nèi)溫度，通過(guò)手機(jī)APP控制， 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、卡路里消耗等數(shù)據(jù)都可以通過(guò)鞋底部的傳感器同步到APP中。與此同時(shí)，傳感器還能實(shí)時(shí)監(jiān)控鞋底的磨損程度，告訴你什么時(shí)候該更換了。

不怕手濕手臟的指紋識(shí)別

據(jù)相關(guān)研究部門(mén)預(yù)計(jì)，到2020年所有智能設(shè)備將配備生物識(shí)別技術(shù)，而指紋識(shí)別是最主要的方法。但是，指紋識(shí)別對(duì)于手指條件仍然有很大的限制，被自己的手機(jī)拒之門(mén)外的事情時(shí)有發(fā)生。

美國(guó)一家專(zhuān)門(mén)從事超聲生物識(shí)別技術(shù)研究的企業(yè)Sonavation公司聲稱(chēng)，其最新推出的SonicTouch嵌入式指紋傳感器，利用超聲波技術(shù)認(rèn)證指紋，可以解決手濕手臟問(wèn)題。屏幕厚度只要低于400μm，新技術(shù)就可以捕捉指紋的凹凸紋路，就算手指潮濕臟污、油膩都不影響使用，準(zhǔn)確率高。

SonicTouch由于采用3D觸摸技術(shù)，使用超聲而非物理讀取手指信息捕捉指紋，所以可以直接“固定”在設(shè)備的防護(hù)玻璃上隔著玻璃讀取指紋，保持了玻璃的完整強(qiáng)度。由于再不必在屏幕玻璃上為指紋傳感器專(zhuān)門(mén)打孔，所以其主要應(yīng)用領(lǐng)域——智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備和其他設(shè)備等都可能重新設(shè)計(jì)，這可能是一種“改變游戲規(guī)則”的技術(shù)。

據(jù)介紹，SonicTouch被稱(chēng)作是最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備超聲波生物測(cè)量學(xué)認(rèn)證模塊。它是一款完整的解決方案，能夠整合在包括從智能手機(jī)到鑰匙鏈再到家庭安全系統(tǒng)在內(nèi)的各類(lèi)設(shè)備中，用戶(hù)能把它添加到任何現(xiàn)有設(shè)備上，而無(wú)需拆卸零部件或改變其設(shè)計(jì)。

Sonavation首席執(zhí)行官卡爾?維恩茲表示：SonicTouch目前正與3家“全球一線”廠商合作，把SonicTouch技術(shù)整合到它們未來(lái)的產(chǎn)品中。