神经工程系统中的微电极技术

神经工程系统对人们揭示神经系统的工作机理以及探索神经疾病治疗和康复的有效手段具有重要意义,而微电极是神经工程系统中最关键的部件。从微电极的形式、材料和性能评价等几个方面对国际上应用于神经工程系统的微电极技术进行了较为全面的综述。

针型神经微电极制作技术进展及其在脑机接口中的应用

近年来,植入式神经微电极已成为神经科学和微电子学一个新的研究热点。本文对植入式神经微电极中最常用的针型微电极制作技术的发展、研究现状以及在脑机接口中的应用进行了较为详细地综述,并讨论了各种制作方法的特点和局限,展望了该领域进一步研究的方向。

纳米压印技术的最新进展

总结了纳米压印技术的最新进展,其中包括压印工艺、图形赋形方法以及纳米压印技术应用三方面最新的研究成果。在压印工艺的发展方面,大面积滚轴压印的发明最具有产业化意义,它不仅解决了常规平板压印很难大面积压印成型的困难,而且整个过程是一种柔性压印过程,降低了成本,提高了压印效率,但是最小特征尺寸还有待提高;在图形赋形方法的改进中,聚合物探针阵列技术集微米和纳米成型技术于一身,压印效率高,应用前景广阔;在压印技术应用的发展中,光伏电池、电子存储设备以及传感器等为纳米压印技术的应用提供了新的领域。

两种纳米金标记p53抗体探针的制备、表征和性质研究

目的制备IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP两种纳米金标记p53抗体探针,并对其进行生物学特征表征和性质研究。方法利用纳米金粒子与蛋白质非共价吸附和与巯基修饰的寡核苷酸以Au-S键共价结合的特点,将辣根过氧化物酶(HRP)直接或通过寡核苷酸链间接标记在纳米金表面,制备两种多功能纳米金生物探针(IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针);应用透射电镜、紫外-可见光光谱等对纳米金探针性能进行表征,对纳米金探针表面HRP酶活性进行分析,并通过酶免疫标记技术(enzyme linked immuncsorbent assay,ELISA)优化探针制备条件和比较两种探针标记效率。结果①两种新型探针具有良好的单分散性,大小均一,粒径约10nm;②p53蛋白检测效果对IgG-Au-HRP和IgG-Au-DNA-HRP探针制备条件优化结果表明:制备IgG-Au-HRP探针时,HRP分子和p53抗体的最佳比例为10:1;制备IgG-Au-DNA-HRP探针时,DNA和p53抗体的最佳比例为2.5:1;③HRP分子定量检测显示:一个IgG-Au-HRP探针可标记HRP数量约11个,IgG-Au-DNA-HRP探针可标记HRP数量为20个;④两种探针结合ELISA法初步检测p53蛋白判定IgG-Au-DNA-HRP探针比IgG-Au-HRP探针检测蛋白灵敏度高。结论两种新型纳米金探针制备简单,可作为一种新型探针应用于微量蛋白的高灵敏检测。

我国相变存储器的研究现状与发展前景

介绍了我国相变存储器的研究现状及面临的关键问题。提出了我国相变存储器的发展思路和目标:加强新型材料和器件结构等方面的基础研究,形成创新性的成果,同时加强专利战略布局;加强与国内半导体公司的合作,共同推进相变存储器的产业化进程;探索相变存储器的新应用领域,寻求在通信、金融、交通、医疗、身份证等领域的应用。

柠檬酸协助的Y_2O_3包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料性能研究

采用溶胶凝胶法,以硝酸钇和柠檬酸为原料对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行包覆.室温下,在2.8～4.3 V和1 C充放电条件下,以柠檬酸协助的Y2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料作为正极,锂片作为负极,制成的电池50次循环容量没有衰减,而未加柠檬酸的Y2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料50次循环容量保持率为96.72%,未经过包覆的材料只有91.03%.

基于SOC C8051F020微流控芯片多功能控制系统

介绍了一种基于高性能SOC(System on Chip)C8051F020的微流控芯片多功能控制系统,它针对不同芯片管道结构可以实现灵活多样的控制,同时系统还可采用外部接触法对微芯片温度进行实时PID模糊监控。系统是基于高性能C8051内核,外围扩展出I/O、A/D、D/A、通信等功能模块,与PC和触摸屏构成了一套完整的多功能微芯片电泳控制系统。系统可灵活设定微芯片的电泳进样分离时间及电压,并且采用光耦隔离I/O实现高压隔离,双级继电器以实现高压无缝极间切换,具有较高的智能自动化。

硅衬底超精密CMP中抛光液的研究

针对硅衬底的化学机械抛光,采用自制的大粒径硅溶胶抛光液进行抛光实验,研究了抛光液中主要组分对抛光速率和表面平整度的影响,以提高抛光速率和抛光质量,采用测厚仪、AFM、台阶仪对抛光速率和表面进行了测试和表征.通过优化实验获得了高速率、高平整的抛光表面.去除速率(MRR)达697nm/min,表面粗糙度(RMS)降低至0.4516nm,在提高抛光速率的同时对硅片实现了超精密抛光.

压印技术制备超高密度Si2Sb2Te5基相变存储阵列

采用低成本、高效率的压印技术实现了高密度相变存储器(PCRAM)存储阵列的制备,开发出Si2Sb2Te5(SST)新材料的4Gbit/inch2存储阵列,存储单元面积为0.04μm2;利用SEM观测压印获得的光刻胶图形阵列以及刻蚀后的SST存储阵列,其单元外形均具有高度的一致性,且单元特征尺寸的3倍标准差均小于6nm;利用AFM研究了SST存储单元的I-V特性,阈值电压为1.56V,高、低电阻态阻值变化超过两个数量级。实验结果表明了SST新材料及压印技术在PCRAM芯片中的应用价值。

利用压印技术制备大面积相变材料阵列

采用高效、低成本的紫外压印技术（UV—IL）在2in．Si／SiO2基Ti／TiN／Si2Sb2Te5（SST）多层膜表面制备了密度为3．8M／In^2的AMONIL点阵结构，并通过反应离子刻蚀得到相变材料SST阵列；电阻与脉冲宽度特性测得SST基PCRAM存储单元SET／RESET电阻值变化约30倍，Ⅰ—Ⅴ特性表明，阈值电压为1．18V。此外，时间分辨XRD原位加热情况下SST薄膜结构变化说明，SST材料的相变发生在200℃～300℃之间。

基于阴极新结构的高性能自呼吸式MEMS微型氢/空气燃料电池

利用微机电系统(MEMS)技术,设计并制作了一种新型的氢/空气微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)双层、镂空式阴极流场板结构。采用新的阴极结构,不仅减小了电池的体积和质量,还促进了气体在阴极的分布,导致电池的峰值比功率密度、体积比功率密度及质量比功率密度分别提高了35.8%、53.3%和76.5%;而且采用新阴极结构的电池在0.2 A/cm2恒流放电时,稳定电压高于原电池在0.14 A/cm2放电时的稳定电压值,为高性能氢/空气自呼吸式μPEMFC的研制做出了有益的探索。

相变存储器测试系统中的脉冲信号的改善

相变存储器测试系统由于PCI控制卡中的总线信号之间的串扰,严重影响了施加在器件单元上的波形;以保证对C-RAM(Chalcogenide-Random Access Memory)进行非晶化操作时脉冲信号下降沿的速度和整个信号的完整性,针对以上问题分别从串口与单片机通信控制继电器和利用PCI控制卡控制继电器两个方面提出了解决方案,并进行了相应的硬件电路和软件设计;结果发现非晶化操作时脉冲信号下降速度加快,并且消除了信号的失真;改善后的测试系统对器件一致性的参数的提取发挥了重要作用,为芯片的电路设计奠定了基础。

用于视觉修复的柔性神经微电极阵列的电学性能表征

用于视网膜修复的神经微电极阵列（MEAs）是当前国内外研究的热点问题之一。本文提出了一种以新型材料——聚对二甲苯（Parylene）为基底的柔性神经微电极,采用MEMS技术设计了其微加工工艺,并使用电化学分析手段对制作的柔性微电极性能进行了表征。结果表明,基于Parylene柔性微电极阵列的阻抗值在中频段呈现高通特性,其阻抗值及相位角分别为2 000--100Ω和-20°,有利于实现植入式视觉假体系统对视神经进行功能性电刺激。

相变存储器单元阵列的自动化演示系统

计算机通过GPIB卡和串口分别控制脉冲信号发生器和单片机实现对C-RAM(Chalcogenide-Random Access Memory)存储阵列芯片的数据存储、数据读取和简单的数据运算的直观演示。本文重点介绍了其硬件构成、软件实现。

Pt纳米粒子修饰的多孔硅电极的制备及其电催化性能

通过循环伏安法电沉积使直径约为7nm的Pt纳米粒子均匀地分散于多孔硅表面,拟用作微型质子交换膜燃料电池的催化电极.与刷涂法相比较,电沉积Pt纳米粒子的多孔硅电极(Pt/Si)呈现出高的Pt利用率和增强的电催化活性.当Pt载量为0.38mg·cm-2时,其电化学活性比表面积高达148cm2·mg-1,是刷涂相近质量的纳米Pt/C催化剂的多孔硅电极Pt-C/Si的2倍多;该修饰电极对甲醇氧化也呈现了增强的催化性能和好的稳定性,在0.5V(vsSCE)极化1h后电流密度为4.52mA·cm-2,而刷涂了相近Pt量的Pt-C/Si电极的电流密度只有0.36mA·cm-2.

一种基于酶标纳米金探针的蛋白质检测方法

目的研究酶标纳米金探针的制备条件,并构建利用酶标纳米金探针检测蛋白质的检测体系,实现对蛋白质的高灵敏度检测。方法首先标记捕获抗体的磁珠探针、抗原及标记检测抗体和辣根过氧化物酶(Streptavidin-peroxidase,SA-HRP)的纳米金探针(AuNPprobes)进行免疫反应形成三明治结构,然后利用磁力分离器收集三明治结构,再加入四甲基联苯胺(Tetrabenzidine,TMB)溶液发生酶促显色反应,最后在450nm处进行分光光度检测,从而间接测定蛋白质含量。结果通过一系列优化实验建立检测体系,具体为:纳米金探针重悬液确定为50mmolTris(pH7.8,1.25%蔗糖,0.2%BSA,0.05%PEG,0.05%PVP,0.15%Tween20);检测体系中纳米金的最适加入量为3μl;2步孵育最适时间依次为1h和45min。使用该方法检测并绘制癌胚抗原(CEA)标准曲线,表明CEA浓度在250pg/ml^25ng/ml区间时线性关系良好,R2为0.991。通过灵敏度实验表明该检测体系的最低检测灵敏度为25pg/ml,而传统ELISA方法的检测灵敏度仅为1.65ng/ml。结论酶标纳米金探针检测体系实现了通过普通光学仪器进行高灵敏度蛋白质检测的目标,是一种很有发展前景的蛋白质检测技术。

Fe_3O_4纳米粒子与细胞的相互作用研究

研究10 nm粒径的表面未修饰Fe3O4纳米粒子在体外对人正常肝细胞HL-7702及人肝癌细胞SMMC-7721的生长影响。通过倒置显微镜、透射电镜(TEM)观察加入Fe3O4纳米粒子后肝癌细胞和正常肝细胞的形态变化及磁性纳米粒子在细胞内分布状态。用CCK-8测定加入磁性纳米粒子培养后细胞增殖能力的变化。倒置显微镜、透射电镜(TEM)结果表明:在实验浓度(200μg/mL)以下,Fe3O4纳米粒子作用未表现急性毒性。Fe3O4纳米粒子两种细胞72 h后,细胞形态均保持正常;Fe3O4纳米粒子能够进入细胞质,主要分布于吞噬溶酶体和吞噬小体。CCK-8检测Fe3O4纳米粒子对细胞的增殖无明显影响。此实验结果为磁性纳米粒子与肿瘤细胞微观结构的作用提供了有意义的实验数据,并对应用纳米粒子对人肝癌细胞进行胞内热疗提供指导。

相变随机存储器材料与结构设计最新进展

介绍了相变随机存储器(PCRAM)的研究现状,包括新型相变材料、热阻层材料和器件结构等。分析了GeSb和SiSb等相变材料具有组分简单、数据保持力好、优良的存储性能等特点,介绍了PCRAM这一新型半导体存储器的基本原理、特点以及国内外有关相变材料、过渡层材料和器件结构设计等方面的研究进展,最后提出了我国发展PCRAM的几点思考。

藤黄酸抗肿瘤细胞生物学机制

藤黄酸是传统中药藤黄中的重要成分。近年来,由于它显著的抗癌作用和低细胞毒性,受到越来越多研究人员的关注。目前细胞生物学作用机制研究在(1)藤黄酸及其衍生物对肿瘤细胞增殖的抑制和促凋亡作用,(2)激活T淋巴细胞诱导肿瘤细胞凋亡,以及(3)肿瘤血管生成的抑制作用等方面取得一系列重要进展。虽然其作用的分子机制有可能尚未被完全揭示,但这些机制为后续研究及临床应用打下了良好的基础。

硅晶片双面超精密化学机械抛光

为提高硅晶片双面超精密抛光的抛光速率,在分析双抛工艺过程基础上,采用自制大粒径二氧化硅胶体磨料配制了SIMIT8030-Ⅰ型新型纳米抛光液,在双垫双抛机台上进行抛光实验.抛光液、抛光前后厚度、平坦性能及粗糙度通过SEM、ADE-9520型晶片表面测试仪、AFM进行了表征.结果表明:与进口抛光液Nalco2350相比,SIMIT8030-Ⅰ型抛光液不仅提高抛光速率40%(14μm/h vs 10μm/h);而且表面平坦性TTV和TIR得到改善;表面粗糙度由0.4728nm降至0.2874nm,即提高抛光速率同时显著改善了抛光表面平坦性和粗糙度.