现阶段牛津纳米孔公司所开发的MinIon测序仪尚存在若干内在缺陷，如单次使用成本极高，单次检测正确率低，检测通量小，检测速度慢等天然缺陷。在这个意义上，我国科研工作者尚存实现自主知识产权并超越国外同行的机会

介武汉大学联合团队创新性开发了纳米孔靶向测序检测方法，能大幅提升病毒阳性检出率，并能实现当天同时检测新冠和其他10大类、40种常见呼吸道病毒并监测病毒突变。既往新冠病毒诊断依赖于qPCR核酸检测，但是该方法显示出较高的假阴性率和低敏感性，阳性检出率仅为30％至50％，从而导致临床高度疑似新冠感染患者或低病毒潜伏的“假痊愈患者”检测“假阴性”现象频发。此外，qPCR核酸检测无法同时检测其他秋冬季高发、症状与新冠相似的其他呼吸道病毒，给疫情防控和患者分流管理带来极大挑战。

精准制备原子级平整的纳米光学腔，实现了对亚皮米厚度变化的原位测量，比以往报道的等离激元尺子的亚纳米精度高了三个数量级，创造了新的世界记录，为原子/分子尺度上极其微弱的物理和化学过程的探测提供新的方案。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 光学腔在激光器的发明、腔量子电动力学与精密测量等方面发挥了极其重要的作用。减小光学腔的模式体积可以提高光与物质相互作用的强度，极大地拓宽光学腔的应用领域。然而，光学腔的小型化面临光学衍射极限物理规律与现代制造技术精度的双重限制。该成果主要创新性与先进性如下： （一）精准制备原子级平整的纳米光学腔，实现了对亚皮米厚度变化的原位测量，比以往报道的等离激元尺子的亚纳米精度高了三个数量级，创造了新的世界记录，为原子/分子尺度上极其微弱的物理和化学过程的探测提供新的方案； （二）利用纳米光学腔对固态量子体系的物态进行调控，实现室温下纳腔中光与物质的强耦合，推动全固态纳腔量子光学的发展，为小型化集成量子光学器件与芯片的开发提供新的途径； （三）证实纳腔量子光学体系的响应速度是超快的，可达到数十飞秒，比高品质光学微腔体系快几个数量级，是发展超高带宽信息器件的理想平台。

1.痛点问题 从目前中国节能政策的导向来看，绿色建筑节能环保需求不断加强，且对材料的保温性和防火性都提出了较高的要求，传统有机材料因为其防火性能差，开始逐步退出市场。泡沫陶瓷同时具有良好的保温性和防火性，作为A1级建筑保温材料市场非常广阔，每年新增建筑市场约2000亿元，老旧建筑的改造也差不多有2000亿元的市场规模。而长期以来，采用泡沫陶瓷作为保温节能和烟气过滤的主要问题是气孔率只能做到95%以下，气孔率超过95%以后，抗压强度急剧下降。 2.解决方案 本技术采用二级孔结构和在孔内生长纳米线的方法，使得高气孔率的泡沫陶瓷强度得到显著提高，具备了在保温节能和高温烟气过滤应用的可能性。具体包括：在陶瓷原料中适当掺入一定比例的微米级铝粉，利用铝粉的可肯达尔效应，将铝粉形成氧化铝空心球，形成在空壁和三角处的二级孔结构，显著增强了泡沫陶瓷的力学性能；在陶瓷原料中参入Si粉，在1400度左右，在埋碳的还原气氛中，可以在孔壁中形成碳化硅纳米线，这些纳米线可以协同增强力学性能和增加高温烟气的过滤效果。 3.合作需求 1）应用场景：选择一栋建筑外墙保温为示范工程，测试保温节能的效果。 2）资源对接，目标合作区域、领域和合作企业。

本发明公开了一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的中部设有测量离子电流的第二电极。本发明解决了将亚纳米功能层集成于纳米孔的技术难点，其制备亚纳米功能层的方法简单；解决了DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。

为了更加直观地探究纳米世界，大量研究者致力于发展高时间-空间分辨能力的微纳探测技术，由龚旗煌院士负责的“飞秒-纳米时空分辨光学实验系统” 国家重大科研仪器研制项目正是围绕这一目标开展工作。近日，该重大仪器项目在基于超快光电子显微镜技术实现表面等离激元的多维度探测方面取得重要进展，相关成果于2018年11月19日发表在《自然通讯》 杂志（Manipulation of the dephasing time by strong coupling between localized and propagating surface plasmon modes, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07356-x）。 基于金属纳米粒子的局域表面等离激元因其高局域强度，小局域尺度，高灵敏度等特点，被大量应用在不同领域。但是，几个飞秒的超短模式寿命(dephasing time)大大限制了其应用的广泛性和实用性。该工作设计的多层结构实现了局域表面等离激元和传播表面等离激元的强耦合(图1(a))。动态数值模拟结果也清晰地证明在强耦合下局域表面等离激元模式和传播表面等离激元模式之间的能量交换。近场方面，光电子显微镜对表面等离激元模式进行直接成像，大大突破了原有的远场探测技术的限制。并且结合不同激发光源，实现不同维度的探测。结合波长可调的激光光源，光电子显微镜在频域记录下表面等离激元模式随波长变化的强度演化过程(图1(b))。结合超快泵浦探测技术，光电子显微镜在时域记录下表面等离激元模式随时间变化的演化趋势。该工作更加深入并直观地探测强耦合体系中的能量转换过程，并通过强耦合中失谐量的改变实现模式寿命的操控，相较于未耦合的局域表面等离模式，强耦合的模式寿命由6飞秒(10-15秒)提高到10飞秒。这一研究成果对进一步发展基于表面等离激元的人工光合成、生物传感等应用具有重要的指导价值。图1、（a）光电子显微镜和多层结构示意图，（b）远场和近场探测曲线、不同波长激光激发下光电子显微镜记录的局域表面等离激元模式分布图。 此研究是由北京大学和日本北海道大学共同合作完成，北京大学物理学院博士生杨京寰和重大仪器项目的国际合作者、北海道大学助理教授孙泉为该文章的共同第一作者，北京大学龚旗煌院士和北海道大学Misawa教授为共同通讯作者。除了自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目，该工作还得到了科技部、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、极端光学协同创新中心、“2011计划”量子物质科学协同创新中心、日本文部科学省及学术振兴会、北海道大学纳米技术平台等单位的支持。目前国家重大科研仪器研制项目“飞秒-纳米时空分辨光学实验系统”的研制正在有序推进中，已经取得了一批包括此工作在内的阶段性成果。该实验系统的核心仪器是附带低能电子显微功能的光电子显微镜(PEEM), 其激发光的波长覆盖范围从极紫外到近红外(图2)。下一步该实验系统有望在二维材料、光电材料与器件、表面介观物理等研究领域大显身手、发挥积极作用。图2、北京大学研究团队的飞秒纳米时空分辨系统

该实验系统能够同时实现几个飞秒的超高时间分辨率和四纳米的超高空间分辨率，成为介观光学与微纳光子学研究的强大实验测量手段。

开发了一种基板支持快速蒸发结晶法，成功 制备了单纳米尺寸的 DAST 纳米晶体，并显示出极好的荧光、二阶非线性特性 (DAST 晶体具有极高的光学二阶非线性系数，在光学倍频、电光调制、超宽频 太赫兹发生、荧光探针等多方面有着广阔的用途)。

本发明公开了一种纳米孔电学传感器。它包括基板、第一绝缘层、对称性电极、电接触层、第二绝缘层、纳米孔；在基板上依次设有第一绝缘层、对称性电极，在第一绝缘层上和对称性电极边缘上设有电接触层，在对称性电极上设有第二绝缘层，在基板、第一绝缘层、对称性电极和第二绝缘层的中心设有纳米孔。本发明的纳米电极的厚度可以控制在0.35～0.7nm之间，达到检测单链DNA中的单个碱基的电学特征的分辨率要求，从而适于便宜，快速电子基因测序。本发明的纳米孔电学传感器解决了将纳米电极集成于纳米孔的技术难点，其制备纳米电极的方法简单。

本发明公开了一种纳米孔电学传感器。它包括基板、第一绝缘层、纳米功能层、电接触层、第二绝缘层、纳米孔；在基板上依次设有第一绝缘层、纳米功能层，在第一绝缘层上和纳米功能层边缘上设有电接触层，在纳米功能层上设有第二绝缘层，在基板、第一绝缘层、纳米功能层和第二绝缘层的中心设有纳米孔。本发明的纳米功能层的厚度可以控制在0.3～0.7nm之间，达到检测单链DNA中的单个碱基的电学特征的分辨率要求，从而适于便宜、快速基因电子测序。本发明的纳米孔电学传感器解决了将纳米功能层集成于纳米孔的技术难点，其制备纳米功能层的方法简单；解决了DNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与纳米功能层的相互作用的影响。