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集电化学、光谱和质谱方法于一体的单细胞成像仪
世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统”
一、项目分类
重大科学前沿创新
二、成果简介
南京大学化学化工学院陈洪渊院士领衔的科研团队，在国家自然科学基金重大科研仪器专项支持下，联合清华大学、东南大学、中国医学科学院药物研究所的研究人员，攻克了单个细胞内分子反应动力学过程高时空分辨和微弱信号精准测量的技术瓶颈，研制成世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统”。
首次阐明单细胞内溶酶体中生物催化反应机制；创建了胞内不同空域热传导系数的准确测量，阐明胞内热量产生与耗散机制以及胞内“出汗”与机体“出汗”散热的生命整体一致性；研制成的极紫外(VUV)质谱成像，摆脱了MALDI技术对电离介质的依赖，极大地降低了二次离子质谱(SIMS)的电离碎片，从而降低了重构分子结构的难度，显著提升了我国生命与健康领域高端科研仪器的国际竞争力。
本项目迄今已发表研究论文逾百篇。包括PNAS 4篇，NatureComm. 2篇，Science Adv.1篇，JACS 6篇，Angew. Chem. Int. Ed. 6篇，Anal. Chem. 49篇等。申请了国内专利41件，国际专利1件，授权18件。项目组成员获得教育部“长江学者奖励计划”青年学者以及2018年度仪器仪表学会分析仪器分会“朱良漪分析仪器青年创新奖”；所研发的“单细胞活性分析仪”获“2018年度科学仪器行业优秀新产品奖”及“2021年度日内瓦发明金奖”。
南京大学
2022-08-12
一种光电化学太阳能电池光电极微纳结构制造工艺
本发明公开了一种光电化学太阳能电池光电极微纳结构制造工 艺，包括步骤：1)在洁净硅片上热生长一层 SiO2 薄膜、2)在有 SiO2 层的硅片表面光刻出圆孔阵列图形、3)刻蚀暴露的 SiO2，将光刻的图 形转移到 SiO2 层、4)镀 Cu 膜、5)去除表面的光刻胶及光刻胶表面的 Cu、6)生长 Si 微米线阵列、7)在 Si 微米线表面镀一层 ZnO 膜、8)在 Si 微米线表面生长 ZnO 纳米线、9)在 ZnO 纳米线表面制备一层 CdS 薄 膜 、 10) 在 ZnO/CdS 结 构 表 面
华中科技大学
2021-04-14
一种生物电化学系统与UASB耦合的废水处理装置
本实用新型公开了一种基于阴极电势调控的生物电化学耦合上流式厌氧生物反应装置。该装置中，上流式厌氧生物反应器污泥层中设置环形电极，生物电极系统为所述的上流式厌氧生物反应器筒体内阴极附近的微生物提供能量较高的电子用于污染物的降解。参比电极通过紧固螺栓固定于生物阴极附近，并通过导线与在线检测仪和计算机连接，用于实时监测耦合反应器生物阴极的阴极电势。可根据不同污染物降解所需的吉布斯自由能通过能斯特方程计算反应所需的电势差，并通过调节生物电化学系统的外加电压将阴极电势控制在略低于所需电势差的范围内，达到低能耗，高效率地降解氯代硝基苯等难降解有机污染物的目的。
浙江大学
2021-04-13
采用离子辐照增强PtPb/Pt二维纳米片电化学催化活性的实验成果
采用核技术方法，利用高能离子束辐照，对PtPb/Pt二维纳米片进行了原子尺度结构调控和修饰，极大地提高了纳米片的催化活性。在线辐照和原位透射电子显微镜（TEM）结果表明：通过入射高能离子与纳米片中靶原子相互作用，精确地控制纳米片微观结构的变化，利用键长变化和电子轨道杂化等机制来修饰表面原子的电子结构，从而增加催化反应活性位点，增强催化性能。同时，通过调节入射离子的剂量大小，可以有效地控制缺陷产生的数量及演化，得到具有不同催化活性的PtPb/Pt二维纳米片材料。
北京大学
2021-04-11
氧化铁石墨烯复合材料在电化学能源存储和转化领域的研究
氧化铁石墨烯复合材料目前涉及的电化学方面的应用包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池。氧化铁（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作电化学器件非常有前途的材料，不仅具有成本低、无毒性、化学稳定性好等优点，还具有较高的理论电容量。但在实际使用时又因为自身导电性的不足以及反应的循环稳定性差等问题受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面积，较高的导电性，优异的化学和热力学稳定性，以及独特的光、热、机械性能，成为了非常合适作为制作电化学能源存储和转化器件的材料。负载氧化铁在石墨烯上，不仅能够弥
天津大学
2021-04-14
解释了在钌基催化剂表面电化学合成氨的过电位很低的
在金属钌表面，另一种不稳定的中间产物*N 2
南方科技大学
2021-04-14
用于研究熔融电解质中电活性氧化物电化学行为的电解池
本发明涉及一种用于研究熔融电解质中电活性氧化物电化学行为的电解池。其技术方案是：电解池包括ZrO2管(3)、参比电极(15)、辅助电极(1)和固态工作电极(2)；ZrO2管(3)封闭端内装有熔融电解质，在ZrO2管(3)封闭端的外表面由下到上依次环绕烧结有辅助电极(1)和参比电极(15)，辅助电极(1)的上边界与ZrO2管(3)内的熔融电解质液面平齐，参比电极(15)紧邻辅助电极(1)上边界位置，固态工作电极(2)的下端插入熔融电解质中；参比电极引线(4)一端、辅助电极引线(7)一端和固态工作电极引线(8)一端与参比电极(15)、辅助电极(1)和固态工作电极(2)对应连接。本发明具有结构简单、操作容易、抗干扰能力强和测试结果更稳定可靠的特点。
（注：本项目发布于2014年）
武汉科技大学
2021-01-12
利用新型介孔二氧化钛晶体的钌原子单分散以及电化学高效析氢
一种独特的仿生矿化刻蚀法，合成钌原子单分散的介孔单晶TiO 2 ，析氢性能极其优异。高分辨透射电子显微镜与元素面扫描测试结果表明，单个钌原子的均匀分散在具有介孔结构的TiO 2 晶体中。结合X射线光电子能谱与电子顺磁共振测试结果，首次证实，钌表现出异常的+5高价态而非+4价，而晶格中的部分钛原子接收来自钌的电子形成Ti 3+ 。在0.1 M KOH电解液中，Ru-TiO 2 的起始过电势仅为82 mV，通过铝还原调节样品的电子结构，其析氢性能得到了进一步的加强，起始过电势降低至45 mV，10 mA/cm 2 的电流密度下过电势仅为150 mV。通过第一性原理的密度泛函计算证明，Ru 5+ 与Ti 3+ 协同作用降低了氢吸附能，使得其与氢吸附火山顶更为接近，从而获得优异的电化学析氢性能。
北京大学
2021-04-11
揭示了氮气在金表面的电化学还原反应路径，并对高效氮气还原催化剂的合成
氨是一种无碳的氢能载体，具有高能量密度（4.32 kWh L -1
南方科技大学
2021-04-14
一种免固定生物传感电极的制备及其在免标记均相光致电化学农残检测与癌症诊断中的应用
本发明公开了一种免固定生物传感电极的制备及其在免标记均相光致电化学农残检测与癌症诊断中的应用。它是采用电还原的方式，将含负电基团的苯基重氮盐与不含负电基团的苯基重氮盐共同修饰在基础电极表面。该电极只吸附单链DNA而不吸附双链DNA，稳定性与重现性高。该电极可用于免标记均相光致电化学生物传感方法中，该方法包含一个目标分子触发的生化反应回路，其含有无标记DNA发卡(DNA‑1)与单链(DNA‑2)。无目标分子时，DNA‑1和DNA‑2均可吸附到电极表面；此时卟啉可借助DNA‑1与DNA‑2吸附到电极表面，产生光致电化学信号响应；有目标分子时，DNA‑1可与DNA‑2相互杂交，在聚合酶的作用下将大量的DNA‑1和DNA‑2转变为长双链DNA，导致DNA‑1与DNA‑2在电极表面吸附量的减少及卟啉光致电化学响应的降低。
青岛农业大学
2021-04-13