基于压电振荡原理的微阵列点样系统的研制

针对基于电磁微阀原理的非接触点样方式存在操作过程复杂、点样量偏大,以及压电喷墨原理的非接触点样方式存在点样针不易清洗、造价昂贵等不足,研制了一种基于压电振荡原理的新型非接触点样装置,实现了微量液体点样.在本装置中,毛细管点样针与压电驱动装置为两个独立单元,可以单独对毛细管点样针进行更换和清洗.采用激光拉制法制备的玻璃毛细管点样针具有内径可调、成本低等优点.此点样方式通过改变压电陶瓷的振幅和频率,可在10Symbolm@@_10～10Symbolm@@_9 L之间调控点样体积.以此为基础,结合三维精密位移控制技术,研制了一种基于压电振荡原理的微阵列生物芯片点样系统.对点样系统的点样体积、点样密度、点样精度等参数进行了测试,结果表明,此点样系统的最小点样体积可达320 pL,点样密度可达4000 点/cm2,并能够实现界面图案化制备.     

新型耗散型电化学石英晶体微天平的研制

针对目前商品化的石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器存在的功能单一、耗材昂贵等问题,基于正交解调法阻抗分析原理,本研究搭建了新型QCM仪器系统。在此仪器系统中,通过嵌入式软件和硬件电路的深度结合,实现了较宽的频率范围内石英晶体谐振频率自动匹配和精确测量,并引入了电容补偿电路对石英晶体谐振片的静态电容进行实时补偿,从而消除了较高弹性负载情况下谐振频率的测量误差。通过对不同粘弹性负载环境、连续小质量负载添加、电化学联用测试等多个实验对所搭建仪器的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明,研制的QCM仪器系统适用的石英晶体频率范围较宽,可对石英晶体谐振片的静态电容进行自动补偿,频率测量精度可达0.1 Hz,并且能够实时、连续地测量耗散因子,能与多种电化学方法联用,具有功能丰富、耗材成本低等优点。     

新型宽频自适应石英晶体微天平测量方法

针对目前石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器所存在的对晶体切割工艺要求过高,测量参数不够全面等问题,在正交解调法的基础上,提出了一种在较宽频率范围内具有自适应功能,测量频率分辨率高,并且可同时连续获取谐振频率和耗散因子D的测试方法。实验表明:室温下,频率测量自适应范围在1~9 MHz且频率分辨率小于1 Hz;随着工作电极聚丙烯酸(Poly acrylic acid,PAA)膜厚度的均匀叠加,测得范围内各晶体频率偏移呈线性变化;随着不同溶剂挥发,D因子测量结果在时间轴上连续有效。与传统方法相比,本方法具有耗材成本低,获取参数丰富等优点。     

柔性可穿戴传感器件与储能器件的发展现状与挑战

随着人们生活质量与对可穿戴监测设备需求的提高以及物联网、人工智能和人机交互等科技水平的发展,能够对人体生命体征信号采集、转化与识别的可穿戴柔性电子装置成为连接智能生物与非智能机械装置的桥梁. 可穿戴柔性电子器件对人体生命体征信号的采集包括人体脉搏、温度、皮肤应变、呼吸和心跳等指标. 本文总结概述了近年来可穿戴柔性传感器对人体生命信号采集的现状以及存在的问题和挑战,并对可穿戴柔性供能器件做了简要的总结和展望.     

电化学联用表面等离子体共振光谱法对苯胺电化学聚合过程的研究

采用双光电池传感器作为检测器件,设计并构建了新型表面等离子体共振( SPR)光谱仪,在一定范围内实现了SPR角度的快速测量。将此SPR光谱仪与电化学工作站联用,构建了电化学联用-时间分辨SPR ( EC-TR-SPR)光谱仪,以聚苯胺电化学制备过程为研究体系,验证了此EC-TR-SPR光谱仪的特性。同时通过对聚苯胺膜的暂态电化学方法测试(计时电流法和差分脉冲法),考察了仪器的时间分辨能力及其响应速度,验证了此仪器系统在小分子反应动力学以及稳态和暂态电化学联用方法研究中的应用价值。实验结果表明,此SPR光谱仪具有高的时间分辨能力,其时间分辨率可达0.1 ms;对聚苯胺膜的暂态电化学测试结果表明,此联用技术可实时监测SO2-4在聚苯胺膜中的掺杂和去掺杂过程,而单纯的电化学电流-时间曲线无法区分。     

微流控技术在纳米合成中的应用

微流控技术具有微型化、集成化的特点,且所合成产物形貌和单分散性好,已经越来越多的被应用于纳米材料的合成中。 本文对微流体技术在纳米材料合成中的应用做了系统的阐述。 对微流控芯片中流体流动、混合机理进行了介绍,并详细介绍了微流控芯片的制作工艺,展望了微流体技术在合成纳米材料中应用前景。     

电化学测试中溶液电阻的自动测量与补偿

由16位DAC器件作为分压器,设计了恒电位仪以及正反馈补偿电路,实现了对溶液电阻的自动测量和补偿,同时采用高阻抗体系对其溶液电阻测量的准确性和补偿效果进行了验证.结果表明,溶液电阻最高补偿值可达1.0×10(8)Ω,在可补偿电阻范围内,自动电阻测量误差最大不超过1.5%,平均误差小于0.5%.本实验设计的电路可以较精确...     

表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用及其应用

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）技术是利用金属薄膜光学耦合产生的物理光学现象建立的一种非常灵敏的光学分析手段. 近年发展的电化学表面等离子体共振（Electrochemical Surface Plasmon Resonance,EC-SPR）是将时间分辨表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用的一种新技术. 本文介绍了SPR和EC-SPR的基本原理,并重点阐述了时间分辨SPR光谱技术与电化学方法联用及应用,该技术已广泛地应用于反应动态过程研究、生物化学传感器、电极/溶液界面的表征、动力学常数的测定以及生物分子相互作用等领域.     

二维材料场效应晶体管生化传感器件的研究进展

场效应晶体管（Field effect transistor, FET）生化传感器件具有噪声小、功耗低、免标记、易于集成和小型化等优点,在环境监测、食品安全、疾病诊断和临床治疗等领域具有良好的应用前景。二维材料作为新一代FET生化传感器件的沟道材料,具有原子级厚度、高载流子迁移率、高比表面积和可调带隙等特性,可进一步提升FET生化传感器件的性能和拓展器件应用场景,推动FET生化传感器件的快速发展。本文综述了近年来二维材料FET生化传感器件的发展历程和最新进展,分析了二维材料FET生化传感器件的挑战和发展前景,以期为研究人员设计新的生化传感器件提供思路,促进生化传感技术的进一步发展。     

数字图像处理技术在扫描电化学显微镜中的应用

扫描电化学显微镜(SECM)使用超微电极作为探针,由于发生在探针电极上的氧化还原反应是一个扩散过程,探针电极在快速移动过程中会对扩散过程产生影响,导致SECM图像变得不清晰。本研究采用Lo G算法与NEDI插值算法相结合的图像处理技术对获得的SECM图像进行处理,Lo G算法可以提高SECM图像的清晰度,但会导致图像中部分边缘信息丢失,利用基于边缘导向插值的NEDI算法对后续图像进行处理,可以很好地解决这个问题。采用离子溅射方法制备了金叉指电极和金点阵电极两种基底,对金叉指电极基底、金点阵电极基底和印有指纹的ITO基底进行了SECM成像,通过对3种基底的SECM原始图像、Lo G变换后的图像和NEDI插值后的图像进行比较分析,表明Lo G算法与NEDI插值算法结合在一起的图像处理技术可以明显提高SECM图像的清晰度和分辨率。