基于热发泡技术的高通量单细胞打印

传统单细胞分离技术包含流式细胞术、激光捕获法和显微操作法等。然而,流式细胞术需要大量样本,且仪器体积庞大,价格昂贵;激光捕获法和显微操作法则耗时长,并且单细胞获取效率和通量较低。将热发泡喷墨技术应用于单细胞打印。利用热发泡喷嘴驱动细胞悬液,因此无需外接注射泵,并在芯片上集成大量喷嘴,实现高通量单细胞打印。首先通过Open CV算法分割喷嘴图像,然后通过卷积神经网络(CNN)对带有单细胞的喷嘴图像进行训练和识别,最后控制喷嘴实现单细胞打印。实现了对浓度1×10^(6)cells/m L的CHO-K1+CDCHO和CHO-K1+DMEM/F12+FBS两种细胞悬液的16块96孔板单细胞打印,单个96孔板分选在5 min内完成。两种细胞悬液即时细胞活性损耗分别为9.1%和8.3%,单细胞打印率分别达到86.7%和87.3%,单细胞克隆率分别达到44.5%和36.9%。

石墨烯光电探测器的研究进展

石墨烯应用在超快、超宽谱、长寿命光电探测器方面极具潜力。首先分析了石墨烯增强光电探测器超高速的机理;其次,从提高探测响应度的各类纳米结构角度分别综述了光电探测器国内外最新研究进展;最后,介绍了石墨烯光电探测器的应用波段。

石墨烯增敏的光纤表面等离子共振传感器优化设计

基于多层膜矩阵理论,系统研究了包层半径、镀层厚度、石墨烯层数和外界环境折射率多个结构设计参数对光纤表面等离子共振光谱特性的影响机制。模拟结果证明:石墨烯层确实能增强折射率传感灵敏度,且置于多模光纤和金膜之间效果更好;随着石墨烯层数的增加,共振波长右移;在其它相关参数限定后,光纤包层半径越小,折射率传感灵敏度越高;随着金膜厚度增大,共振波长增大,透射光强反而减小;外界环境折射率增大,共振谱中心波长线性右漂,光强增强。

一种复合结构多通道吸收器优化设计研究

基于交替光栅和石墨烯设计了一种近红外波段电磁超材料多通道吸收器。采用时域有限差分法(FDTD)数值模拟了结构设计参数对吸收光谱的影响规律,获得了最佳结构。同时探究了各通道吸收率对入射光源角度的依赖性。仿真结果表明,基于法布里-珀罗(F-P)腔共振、磁激元共振和相消干涉形成的吸收光谱主要集中在0.95~1.15μm近红外波段。交替光栅的结构参数和介质层厚度对光谱特性影响较大,当光栅高度增大或周期减小时,腔共振模迅速右移,并伴随各干涉峰小幅度右漂,吸收率大幅改变;介质层厚度对干涉谱影响强烈,当介质层厚度达40 nm以上时,干涉谱几乎消失。各通道吸收峰对光源入射角不敏感,但当入射角在10°以上时,低端吸收率随入射角线性增大,线性拟合度高达0.9931。

通信波段宽带吸收器设计研究

基于材料和尺寸不同的三光栅级联结构设计了一种通信波段电磁超材料吸收器。利用时域有限差分法(FDTD)数值分析了结构设计参数对吸收光谱的影响规律,获得了最佳结构。同时探究了吸收光谱对光源特性的依赖性。仿真结果证明,基于表面等离子共振和FP腔共振耦合形成的吸收光谱主要集中在0.66~1.78μm通信波段,吸收率均达94%以上。吸收谱带宽随介质层厚度增大明显展宽;而三光栅宽度比和高度比对吸收带宽几乎无影响,但对吸收率影响较大。因FP腔模和SPR模两种共振机制在同一单元周期下,共振波长沿相反方向漂移,近乎彼此抵消,导致吸收光谱带宽对周期不敏感;同时具有吸收光谱特性不受光源入射角限制的优势。