基于惯性微流原理的微流控芯片用于血浆分离

血浆是临床生化检验中一类广泛使用的样品, 从全血中分离血浆是生命医学研究领域中一项非常重要的技术. 惯性微流(inertial microfluidics)原理的主要特点是无需施加任何外力如电磁力等, 仅依靠液体流动就可以在微通道内实现一定尺寸的微粒或细胞的聚焦流动. 本研究基于惯性微流原理, 设计并制备了具有不对称弯管结构通道的微流控芯片. 采用制备的荧光微球作为模型样品考察了装置的性能, 发现尺寸越大的微球保持惯性聚集流动的流速范围也越大. 在此基础上, 利用发展的芯片平台成功实现从稀释的血液样品中将血浆分离. 使用芯片对样品进行两次分离, 即二级分离后, 血液中血红细胞的分离效率超过90%. 该装置具有结构简单、体积小巧、操作方便等特点, 不仅可以快速分离血浆, 而且对血细胞基本无损, 易于作为功能模块与现有的一些芯片实验室(lab on a chip, LOC)系统集成结合.     

梯度磁场在生物大分子研究中的应用

磁场作为一种物理环境,广泛应用于各行各业.随着磁体技术的飞速发展,磁场在科学研究与实践应用中的重要性日趋凸显.在生物大分子研究方向,磁场也发挥了重要的作用.其中,梯度磁场作为磁场的一种,由于其提供的资源除磁场外,还有磁场梯度,使其具备除常规磁场效应(择优取向、晶体质量改善等)外的其他应用价值(如溶液的对流控制、晶体质量改善、分离纯化等),因此备受关注.梯度磁场环境下涉及生物大分子的研究,主要集中在生物大分子的结晶、分离与纯化,以及自组装等方向.充分利用梯度磁场,可以实现高质量的生物大分子晶体生长、高效低成本的生物大分子分离与纯化等重要应用.因此,梯度磁场在生物大分子结构解析技术、生物药物制备技术等方向具有十分重要的价值.本文将从梯度磁场物理环境对生物大分子溶液体系的基础性影响角度出发,回顾并讨论梯度磁场在生物大分子研究中的应用,并对该领域的发展前景进行了预期.     

液滴式微流控芯片制备沸石咪唑骨架材料

沸石咪唑骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)因其大比表面积、规则孔道结构、骨架可调控、水热稳定性等特点,在吸附、分离和催化领域具有广阔的应用前景.本工作基于模板法设计和制备双"T"型连续液滴式微流控芯片,通过多相持续进料,稳定快速合成单斜晶C2/cZIF-7(方纳石结构),ZIF-8和Co-ZIF-8等材料,从而减少产物的差异性.微流控芯片连续制备得到的ZIFs具有非常高的结晶度和均一性.此外,通过调节起始反应物浓度和停留时间,实现了ZIFs产物粒径和形貌的调控.微流控芯片提供了一种简易可控快速宏量制备ZIFs材料的新方法.     

集成光纤的微流控电泳芯片制作技术

利用印刷电路板技术制作芯片模具, 以PDMS为材料制成微流控电泳芯片. 该芯片上集成有光纤, 靠光纤传输激发光, 使激发光斑的大小与微流控沟道的深度尺寸相接近, 提高了检测灵敏度, 省去了光学聚焦系统. 对集成光纤的微流控电泳芯片的加工工艺和封装方法进行了探讨. 用所制作的芯片对FITC(异硫氰酸荧光素)和以FITC标记的氨基酸进行了分离, 结果证明了该芯片的可行性.     

毛细管电色谱梯度洗脱

毛细管电色谱是近年来发展迅速的一种微柱色谱电分离模式。这种模式中,流动相依靠电渗流来振动,因此与液相色说相比电色谱分离可以达到更高柱效,分析速度也大为提高。复杂样品的分离需要发展的应的梯度电色谱洗脱模式。     

有机平面pn异质结发光二极管材料与器件

有机发光二极管(OLED)在新型显示和固态照明等领域有着广泛的应用潜力,在可穿戴设备、手机、电视等显示产品上已经实现了较大规模的商业化应用,未来预计在柔性显示领域将具有更为突出的应用前景.为进一步降低OLED材料与器件的制备成本,近些年来,大量的研究聚焦于开发不含有稀有金属、兼具低成本和高性能优势的OLED材料与器件.本文综述了基于纯有机半导体材料、利用层间电荷转移来构筑OLED的研究进展,着重讨论了有机平面pn异质结发光二极管(pn-OLED)概念的提出,以及相应的有机半导体材料与器件等方面的进展,并对该类型器件目前发展中遇到的问题,以及将来在发光晶体管、电泵浦激光器等领域潜在的应用进行了讨论.     

超材料异质结构楔形光波导引起的光谱空间分离现象

采用化学电沉积方法制备了银树枝状结构光波段超材料,测试了其光学性能.结果表明,超材料在光波段出现了明显的多通带透射峰,在透射峰值波长位置测试出明显的平板聚焦效应.采用银树枝结构光波段超材料制作了一种异质结构透明楔形光波导,通过光纤探头在光波导外表面的移动,研究了光波导对光波谱的响应.实验结果表明,不同频率的光波包被停留在楔形波导不同厚度处,从而形成了光谱的空间分离现象.这种超材料楔形光波导可以通过改变楔角大小来实现对光谱空间分离的有效调节,在慢光研究和光存储等领域有广阔应用前景.     

感应电悬浮的稳定平衡研究

在同样的结构尺寸情况下,要得到与磁悬浮一样大小的作用力,电悬浮需要非常大的电场梯度,这个值往往达到甚至超过空气的击穿强度.因此,在宏观机械中一般很少看到电悬浮的应用.随着微机械技术的发展,构件尺寸减小,电悬浮便有了潜在的应用价值,并被认为可用来克服微机械运动部件的摩擦和磨损.近年来国内外均有人相继对它开展研究.在各种悬浮机制中,感应悬浮结构简单,不必具备位置反馈控制器,仅仅通过电路设计,调     

梯度折射率超材料透镜

超材料是由人工设计的、具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构,有负等效质量密度、负等效弹性模量、负折射率等特性.声子晶体超材料是一种具有周期性结构的超材料,其布拉格带隙或局域共振带隙的存在使处于禁带频率下的声波或弹性波进入声子晶体后无法在其中传播.其能带特性可以通过设计进行调节,使通带频率下的声波或弹性波进入具有特定结构的声子晶体后,实现成像、聚焦以及定向传输等对波传播的极端控制功能.梯度折射率超材料是一种折射率随空间变化而变化的结构.梯度折射率透镜由局部非均匀结构组成,其折射率是空间坐标的函数.波在透镜中会沿着弯曲的轨迹传播,可以通过适当的设计实现对波的弯曲、偏转和聚焦等功能.梯度折射率的设计可以通过改变局部晶体单元的性质实现有效折射率的梯度分布,如改变声子晶体的晶格尺寸、散射体的填充率、散射体的材料等.此外,梯度折射率超材料透镜能够通过设计在宽频率范围内精准聚焦波,从而实现能量采集等工程应用.本文从光学理论原理、透镜设计及其应用三方面展开介绍,首先对理论基础以及目前构建梯度折射率器件的几种方法进行总结,然后从透镜的应用角度介绍几种典型案例,最后对透镜的未来研究作出展望.     

溶胶-凝胶法制备毛细管电色谱开管柱

近年来,溶胶凝胶技术在许多领域得到了应用.我们曾应用该技术制备毛细管电色谱开管柱并分离了一些芳香化合物[1].现在我们利用同样方法制备开管柱来分离碱性蛋白质具体做法是:首先用1ｍｏｌ/Ｌ的ＮａＯＨ溶液冲洗毛细管1ｈ,接着用水冲洗过夜,然后在氮气流中将柱子加热到180℃保温1ｈ;把2.5ｍＬγ缩甘油醚基三甲氧基硅烷,2.0ｍＬ乙酸乙酯与0.5ｍＬ水充分混匀,调节其ｐＨ值至4～5,在室温下搅拌水解6ｈ后将制得的溶液吸入预处理后的毛细管内静置约10ｍｉｎ,然后用氮气流以≤1ｃｍ/ｍｉｎ的速度将溶液冲出柱子,最后在氮气流下将柱子在140℃保温5…     

第5届全国毛细管电泳及相关微分离分析学术报告会和第4届亚太国际毛细管电泳及相关微分离分析学术报告会通知

第5届全国毛细管电泳及相关微分离分析学术报告会（CCE2002）和第4届亚太国际毛细管电泳及相关微分离分析学术报告会（APCE2002）将分别于2002年10月8～10日和2002年10月11～14日在上海召开.会议的相关议题包括毛细管电泳、芯片毛细管电泳、芯片实验室及其他微分离分析技术. 大会已开始征稿,凡在这一领域的技术、应用、仪器和附件的研制及基础理论等方面尚未公开发表的论文均     

智能视觉芯片

智能视觉芯片(视觉芯片)是一种集成视觉传感器、高能效处理器、存储器的片上系统芯片,在自动驾驶、安防监控、机器人视觉等领域都具有广泛的应用价值.硅基CMOS工艺上既可以实现大规模的视觉传感器,也可制备大规模存储器和处理器,所以基于硅基CMOS工艺,人们可以借助光电子、微电子混合集成技术实现感存算一体化融合的视觉芯片,以克服传统视觉系统中图像串行传输和处理的瓶颈,有效降低处理延迟并提高智能化水平.构建视觉芯片需要突破高性能视觉图像传感器设计、高能效视觉图像处理器设计、视觉处理算法以及传感器/存储器/处理器一体化集成等多方面的关键问题.本文首先介绍视觉芯片的概念和架构,然后分别介绍视觉芯片各项关键技术的发展现状,最后简述视觉芯片的未来发展方向.     

单壁碳纳米管的分离方法

单壁碳纳米管根据长度、管径、导电属性、手性和对称性的不同分为多种结构类型.结构不同的单壁碳纳米管在光、热、电、磁等物理性质以及许多化学反应方面表现不同,因此在应用方面有很大的差异.为了获得结构均一的单壁碳纳米管,人们发展了多种分离方法.这些方法包括梯度密度离心法、共价修饰分离法、非共价修饰分离法、电泳分离法、色谱分离法、场流分离法、萃取分离法、刻蚀分离法、基于电流效应分离法、胶带法和洗涤法.根据单壁碳纳米管的结构特征,分离可以分为5个层次,依次是长度、管径、导电属性、手性和对称性.导电属性的分离是目前研究的重点,半导体性单壁碳纳米管同时具有带隙、超小尺寸和超高载流子迁移率,在纳电子领域有广阔的应用前景,有望取代硅基器件引发下一代电子器件革命.手性管和对映异构体的分离是新的发展点,近期手性管的分离已经取得很多进展,对映异构体的分离则处在起步阶段.本文将从这5个层次阐述单壁碳纳米管的分离方法及其原理,同时分析不同分离方法的优缺点.     

电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用

激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况.     

分子印章法DNA芯片合成(Ⅲ)——反应条件的优化

对分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片的工艺条件进行了探索.研究了对寡核苷酸压印偶联反应影响较大的3个因素核酸反应液反应活性的稳定性、点阵上不同核酸单体残留物的交叉污染和封闭反应对寡核苷酸微阵列杂交结果的影响.实验研究表明,在氩气保护(水和氧含量低于5×10-6)下四和核苷酸单体的乙腈混合液的反应活性可保持10 h以上.采用了一种含羟基小分子的液体对压印偶联反应后的芯片进行处理,成功地清除了芯片上大量剩余的活性核酸单体分子,解决了它们对临近点阵可能产生的污染问题.最后指出了在寡核苷酸微阵列制备过程中可以舍弃通常DNA固相合成工艺中的封闭反应步骤,有效地提高了DNA芯片的制备效率.上述研究表明分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片不仅可行,而且经济.     

微矿分离:煤炭清洁化与土壤改良的新契机

报道一种新型的矿物分离技术.该技术集成了磨矿、分离、颗粒级配和土壤改良技术,是结合微纳米科学与材料加工技术等开发的一种多学科交叉的能源化工创新性技术.利用此技术可以高效地选择性脱除含碳材料源中的微量元素及矿物质,制备出清洁固体燃料(clean solid fuel, CSF)、清洁类液体燃料(pseudo liquid fuel, PLF)以及土壤改良矿物质(soil remediation minerals, SRM),简称为微矿分离(RMS)技术.该技术主要包括4个工艺步骤:(1)基于矿物嵌布形态解构,采用流体磨实现碳质组分与无机组分的高效解离;(2)采用颗粒表面改性、多相流界面调控及专用助剂等将碳质颗粒和无机颗粒高效分离;(3)分离之后形成的碳质颗粒流,脱水制成CSF,或者进入PLF制备单元,同时无机颗粒流经脱水制成SRM;(4)采用多峰级配将碳质颗粒制成高浓度PLF. RMS工艺技术经小试和工业放大试验,已完成工业放大验证,可燃体回收率大于80%的同时CSF灰分小于7%. SRM制成的天然矿物质肥料和土壤改良剂,可有效缓解表土流失问题,提高植被及作物产量,通过植物及土壤增量固碳,进而达到碳中和目的.RMS技术可生产低成本的清洁燃料并可实现煤基固废的资源化利用,为煤炭的高效清洁化利用和CO2减排提供了可靠的途径.     

超声管形聚焦式声化学反应器

提出一种新型声化学反应器, 该反应器通过纵振电声换能器激励特定长度的圆管, 使其能有效地将纵向振动转化为径向振动从而向管内辐射超声波, 并在管内聚焦形成高强声场. 管形聚焦式声化学反应器结构简单, 容器壁均可辐射声波, 故电声转换效率高, 其产生的聚焦声场为声化学反应提供了良好的条件. 反应器的长度最大可达2 m, 处理液可连续式通过, 在声化学等液体处理领域有很好的应用前景.     

几类重金属元素在人肝分离亚细胞成分中的相对分布

肝脏是人体和动物的重要解毒器官, 可作为环境污染物在体内负荷的指示器, 肝脏中的元素含量及其赋存状态与人体健康和疾病密切相关. 采用差速离心分离技术将正常人肝组织分离为细胞核、线粒体、溶酶体、微粒体和胞液等5个亚细胞组分, 结合原子吸收和原子荧光光谱分析研究了As, Cd, Hg, Pb等重金属在正常人肝组织及其分离细胞器组分中的相对分布. 结果表明所测重金属总量与已报道的值基本一致. 分离亚细胞组分分布表明, Hg在线粒体、微粒体和胞液等组分中浓度较高; Cd在胞液中浓度最高, 其次为线粒体; As在细胞核中浓度较高; 而Pb在微粒体中浓度很高, 且与Fe的分布模式相类似. 人肝中汞主要以无机汞形态存在, 甲基汞约占总汞的9%~50%, 平均为20.9%±13.3%.     

热处理工艺对KTa0.65Nb0.35O3薄膜结晶学性能的影响

钽铌酸钾(KTa_(1-x)Nb_xO_3,简称KTN),铁电与顺电相变温度(T_c)可通过改变钽铌比调节,将T_c调节到近室温附近,其晶体具有良好的热释电、电光和非线性光学性质,可用于热释电探测器、电光调制器、电光偏转器、全息存贮等,其薄膜可用于光电子器件和集成光学器件中.当x=0.35时,KTN在无机材料中具有最大的二次电光系数.我们用Sol-Gel法制备了其沿(100)、(111)取向生长的薄膜.薄膜的结晶学性能对薄膜的电学、光学和电光性能有很大的影响,如焦绿石结构相的存在,使KTN薄膜失去铁电性.另外,薄膜的Curie温度(T_c)升高,介电温谱峰竞化,剩余极化强度降低,电滞回线变窄等,不仅与尺寸效应、衬底对薄膜的应力有关,而且与薄膜的结晶学性能有关.本文研究了热处理工艺对薄膜的结晶学性能的影响.     

梯度结构多孔表面强化沸腾及其在相变器件中的应用

表面微/纳加工是强化沸腾传热的重要方法和研究热点.很多基于表面微/纳加工技术的梯度结构多孔表面也展现出了良好的强化沸腾能力,但不同的梯度结构多孔表面对沸腾传热的影响目前尚缺少系统性的研究.本文从几何尺寸梯度和润湿性梯度两个方面回顾了梯度结构多孔表面的沸腾强化进展以及对应的相变器件研究.几何尺寸梯度结构表面可分为单层几何梯度结构多孔表面、多层几何梯度结构多孔表面、覆盖微/纳米层的梯度结构多孔表面以及径向梯度孔径多孔表面.除几何尺寸上的梯度结构对强化沸腾有明显效果,润湿性梯度的改变也被证明可以大大提高沸腾换热效果.由于梯度结构多孔表面优异的沸腾传热性能,其在相变器件(如环路热管、平板热管等)方面得到了广泛应用,并有效提升了器件的传热性能.本文总结了部分梯度结构多孔表面在强化沸腾传热及提高相变器件性能方面的共同点,为后续的进一步研究奠定了基础.但是梯度结构多孔表面还有进一步优化的空间,对梯度结构多孔表面的进一步研究将有助于得到更高效的沸腾换热表面和相变传热器件.