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单分子开关器件的研究
偶氮苯分子作为典型的光致变色分子，在紫外和可见光的照射下，可实现顺式与反式结构之间的相互转化。在单分子水平研究偶氮苯分子的异构化，不仅能实时观测单个异构化事件的动力学过程，揭示其对外界刺激响应的规律，同时也有望实现单分子水平的开关、存储器等，从而实现器件微型化/功能化的目的。近几年，在扫描隧道显微镜中观察到了电场诱导偶氮苯分子异构化的现象，但是其异构化的机理尚不明确。
北京大学
2021-04-11
单分子晶体管和分子诊断技术
项目采用光致异构化合物通过酰胺共价键链接于具有纳米间隙阵列的二维单层石墨烯的间隙形成光致异构化合物-石墨烯单分子器件；采用生物分子链接构建了单分子生物传感器；利用有机半导体小分子构建了性能可靠的2-3纳米单分子场效应晶体管。当单个光致异构化合物被桥接于具有纳米间隙阵列的二维单层石墨烯之间的纳米间隙时，它们具有可逆的光控开关功能和电控开关功能；当生物分子桥连石墨烯电极时，它们具有单分子DNA精准测序的功能；单分子场效应晶体管目前是国际上最小的晶体管，有望为器件微小化产生芯片集成核心技术。
北京大学
2021-02-01
一种基于单分子器件平台的单分子电学检测新方法和新技术
利用硅基单分子器件研究了分子马达水解的动力学过程，发现了无标记的电学检测方法观察到的分子马达的转动速度要比荧光标记的方法快一个数量级（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯环为骨架、芴基为核心的共轭分子，并在末端修饰上氨基，通过稳定的酰胺键将带有羰基官能团的功能分子连接在石墨烯电极之间，通过使用自主搭建的高速电学测试平台对化学反应进行了实时监测。大的共轭结构以及酰胺共价键的强耦合保证了分子具有良好的导电性；在化学反应进行的过程中，分子结构的变化将导致分子轨道发生改变，从而影响导电通道，影响器件的电导特性。
北京大学
2021-04-11
一种基于单分子器件平台的单分子电学检测新方法和新技术
研制了国际首例稳定可逆的单分子光开关器件（ Science , 2016 , 352 , 1443; J. Phys. Chem. Lett. , 2017 , 8 , 2849）；观察到了低温下联苯基团由于σ单键的旋转产生的精细立体电子效应（ Nano Lett. , 2017 , 17 , 856）；研究了分子间主客体相互作用的动力学过程（ Sci. Adv ., 2016 , 2 , e1601113），揭示了羰基和羟胺反应形成酮肟的分子机制（ Sci. Adv. , 2018 , 4 , eaar2177），证实了利用单分子电学检测方法研究单分子反应动力学的可行性，为实现单分子化学反应的可视化研究迈出了重要的一步。他们利用硅基单分子器件实现了具有单碱基对分辨率的DNA杂交/脱杂交动力学过程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. , 2016 , 55 , 9036）；在单分子水平上揭示了分子马达水解的动力学过程（ ACS Nano , 2018 , 11 , 12789），展现了单分子器件在单分子生物物理研究方面的可靠性。
北京大学
2021-04-11
基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法
本发明公开了一种基于单光场相机的微尺度流动三维速度场的测量装置及方法，其中测量装置包括双脉冲激光器、荧光显微镜、相机系统、同步控制器和计算机，其中计算机用于存储ＣＣＤ相机获得的光场图片；选择两帧时间间隔为Δｔ光场照片，利用计算的点扩散函数，反卷积重建出示踪粒子的三维位置信息；通过三维互相关算法得出微流场的三维速度场信息。本发明采用单相机系统与传统荧光显微镜结合，实现微尺度流场的三维速度场测量，系统无需深度扫描，可以对非定常流动或非周期性流动的流场测量。
东南大学
2021-04-11
核酸单分子荧光图像测序智能检测技术
深圳国际研究生院张盛副教授团队在已开展的核酸测序方面的专用图像传感元器件关键技术基础上，提出了“基于单分子荧光图像测序的冠状病毒核酸智能检测技术”重大攻关项目研究方案。课题组通过远程网络讨论与协作等多种方式，组织了相关学科的专家多次进行技术研讨，并与深圳市行业内的权威机构合作，在两周内快速进行原理论证，形成技术方案，完成智能检测装置的原型结构设计及前期研究准备工作。 项目致力于开发具有核酸智能检测能力的低成本嵌入式物联网设备，为公共卫生防疫事业提供更加有力、且具备“提前生产、快速部署、分散检测”特点的新型核酸检测的解决方案，有望实现未来冠状病毒传染事件中基因序列的快速发布与潜在感染者的本地化核酸检测能力快速部署，帮助医护人员和民众在家庭或社区对感染或疑似患者进行现场筛查，减少潜在感染者的聚集与交叉感染，快速实现核酸检测层次的确诊检验与病症初筛，助力疫病防控和公共卫生领域战略科技力量的提高和储备。
清华大学
2021-04-10
单分子场效应晶体管
通过施加栅压形成有效的双电层静电场，以此构建出石墨烯基单分子场效应晶体管。具体从电化学窗口以及正负栅压下双电层的对称性等方面考虑，筛选了一种阴阳离子尺寸匹配的离子液体（DEME-TFSI）；这种离子液体栅的双电层厚度约为0.75 nm，能够在较小的栅压范围内产生强的静电场，从而有效地调控分子的能级。由于离子液体的凝固点较低 (~180 K)，可以实现较大温度范围内连续的栅压调控。
北京大学
2021-04-11
单分子晶体管器件研究取得重要进展
当电子器件基本单元--晶体管的尺寸进入到亚纳米尺度，量子效应将越来越显著。探索极端尺度下的晶体管器件并研究其性能和物理机理，对未来信息技术以及介观物理学的发展具有深刻的意义。
科技部
2021-04-19
高性能稀土基单分子磁体中的对称性策略
验证D5h局域对称性可以有效减弱横向磁各向异性以及抑制磁量子隧穿效应（Chem. Sci.2013, 4, 3310），随后再进一步通过精准分子设计，创造了其时单分子磁体的有效能垒和磁滞回线开口温度的世界纪录（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12966;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 5441;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2829），同时又发现D5h局域对称性的钬单离子磁体中的超精细相互作用可以有效抑制零场磁量子隧穿效应（Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 4996） 为高性能稀土基单分子磁体中的对称性策略（包括对称性策略的理论基础、高性能单分子磁体中的理论模拟和实验分析、相关实例讨论）以及未来的机遇与挑战作了全面论述
中山大学
2021-04-13
表面修饰导电聚合物的单分散高分子微球
导电聚合物具有传统聚合物所缺乏的电活性，因而在轻质电池、电磁屏蔽材料、防腐涂层和传感器等领域有着很大的发展潜力。导电聚合物特别是聚苯胺由于自身的分子结构刚性大，分子链间相互作用力强，因而其加工性能较差，难溶难熔，这在一定程度上限制了导电聚合物的应用。将聚苯胺与其他材料复合，制备复合材料是解决这个缺陷的重要方法之一。该项目涉及一项基于表面修饰导电聚合物的单分散聚苯乙烯高分子微球的生产技术。单分散的聚苯乙烯微球经改性后，可获得表面包覆有壳层结构或者纳米线结构的导电聚合
厦门大学
2021-01-12