北京大学物理学院“科技部极端光学创新研究团队”肖云峰研究员和龚旗煌院士领导的课题组利用超高品质因子回音壁模式光学微腔，极大地增强了表面对称性破缺诱导的非线性光学效应，得到的二次谐波转换效率提升了14个数量级。相关研究成果在线发表在《自然•光子学》(Nature Photonics)上，文章题为“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左图：表面二次谐波效应示意图；右图：光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一，被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战：一是非线性转换效率极低，即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子；二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中，北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势，在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应，研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1，相比传统表面非线性光学，该效率增强了14个数量级。左图：实验获得的激发光和二次谐波光谱图；右图：动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”，用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质，为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台；同时，该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性，可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中，有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。 研究论文的共同第一作者是张雪悦和曹启韬同学，现分别在美国加州理工学院应用物理系和北京大学物理学院攻读博士学位，通讯作者为肖云峰研究员。论文合作者包括新加坡国立大学仇成伟教授和王卓博士、清华大学刘玉玺教授、圣路易斯华盛顿大学杨兰教授等。 研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。

随着支配半导体技术数十年的摩尔定律日益接近其发展极限，多种功能器件集成被认为是超越摩尔定律延续集成电路发展进程的重要途径之一，这就需要能够满足多种功能器件高密度集成的制造技术。多元兼容集成制造技术就是为此而开发的，该技术通过在更大范围内优选结构/功能材料组合，开发异质集成制造工艺，大大拓展了功能微器件创新设计和制造的腾挪空间。经过多年探索，目前已形成了涵盖金属、聚合物、陶瓷、复合材料的MEMS异质异构制造技术体系，并在多种类型功能器件研发中发挥了关键作用，初步展现了其基础性支撑作用，相关技术获得2016年度上海市技术发明一等奖。 微系统集成发展趋势 多元兼容集成制造技术  获奖情况 上海市技术发明一等奖2016年团队获奖 国家技术发明二等奖2008年 上海市技术发明一等奖2007年 超薄超快高热流密度微通道散热器 上海交通大学团队在长期研究经验和技术积累基础上，创造性地提出了不同高热导率材料组合构造的复合结构微通道散热器设计方案，并基于多元兼容集成制造技术完成了多种尺寸样品研制，其中，热源面积与常用功率芯片尺度相当的超薄散热器冷却能力达到800W/cm2以上，在保留传统微通道散热器良好系统兼容性和适用性的基础上达到了相当高的散热能力水平，为解决高功率芯片系统超高热流密度散热问题提供了一个深具可行性的解决方案。 高温薄膜温度传感器研究  发动机燃烧室等极端恶劣环境下（高温、强振动、强腐蚀等）的工作参数现场监测对传感器技术是严峻挑战，国内外研究广泛。交大团队基于特种材料微纳集成制造技术的长期积累，在高温绝缘薄膜材料、多层薄膜应力调控、曲面图形化和高温敏感介质等技术上取得了一定突破，成功开发了多种可与现场结构共型的高温薄膜传感器，具有体积小、环境扰动小、响应快、灵敏度高、可分布式安置等优点，该团队已经掌握了温度、应力/应变、热流等多种高温状态参数测量技术，适用温度在800-1300℃之间。 薄膜绝缘电阻随温度的变化及测试结构 高温薄膜温度传感器制造及曲面图形化技术 薄膜温度传感器在发动机不同部位测温需求 无线温度传感器测温系统 高性能转接板 基于转接板的多芯片封装是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是传统的硅转接板性价比不高，阻碍了广泛应用。上海交大团队基于非硅微加工技术的长期积累，突破了硅转接板绝缘层完整性和再分布层热隔离的难题，成功研制了漏电流极低的低成本高性能硅转接板。此外，还开发了复合材料非硅转接板，TCV陶瓷转接板，TGV玻璃转接板等各种三维封装基板，实验室能够针对不同类型器件三维高密度封装的具体要求，定制开发不同功能的专用转接板，为多功能、高密度、高功率、低成本封装提供个性化解决方案。 TSV-3D 高密度封装概念图  金属-聚合物-纳米复合材料非硅基转接板实物图片

成果的背景及主要用途： 近距离放射治疗是通过穿刺手术将放射性药物植入病灶，通过放射性药物阻 断癌细胞增殖，达到治疗的作用。课题组主要研究低辐射损害、高精度、高可靠 性，核磁兼容微创放疗手术机器人，图像导航手术辅助平台等技术；满足三维精 准微创放疗手术需求。 技术原理与工艺流程简介： 1. 机器人系统设计及制造 通过对图像导航的近距离粒子植入引导机器人结构设计及控制部分的研究， 解决了核磁图像导航机器人结构兼容性、材料兼容性和控制兼容性等难题。解决 了超声图像导航机器人的自动控制技术和基于图像及电磁传感装置的反馈控制 技术。 在穿刺针局部放入放射性粒子，经微创进入人体后，放射性粒子会留在体内 发生作用。目前已有成品，下一步开发目标是可以放入液体药物，经手术机器人 直接注入病灶中。 2. 图像导航系统平台 自主研发具有自主知识产权的图像导航手术辅助平台软件。能够完成病人的 数据管理，三维重建，三维剂量规划，术中导航和术后验证等功能，是微创放疗 手术必不可少的部分。 本软件特点是能否针对用户需求进行模块化组合，减少用户投入。软件能实 现多种图像模式融合，便于术前核磁、CT 检查与术中超声图像导航的匹配。三 维剂量规划可以实现保护周边健康器官，最大限度进行放疗的作用。 3. 力学机理及轨迹规划 轨迹规划是手术规划的重要组成部分，在局部放疗手术中，粒子的准确植入， 是躲避重要器官，准确到达目标位置，获得准确剂量的关键技术。本技术通过对 穿刺过程针与人体软组织力学的研究，确定穿刺点及最优手术轨迹。 应用领域：医院、医疗器械公司技术转化条件：大型医疗器械公司 合作方式及条件：根据具体情况面议

将表面活性剂、助表面活性剂、水、食用油、番茄红素一起，经简单的混合 处理而制成红色透明或半透明状微乳液产品。制备技术特征在于微乳液可自发形 成，不借助外力（实际制备过程中在简单搅拌条件下即可实现，无须高速乳化、 均质等剧烈操作），即可形成液滴直径在 5～50nm 的液滴，所形成微乳化体系性 质稳定，可长期放置或经离心处理而不分层

该技术涉及一项基于聚苯乙烯基的载体高分子微球的生产技术。产品经改性后，可获得表面带-Cl、-NH3等功能性基团的微球。 

"近年来，锂离子电池在智能电网、航空航天和军事储能等高能耗新能源领域的应用不断扩展，现有商用正极材料体系（包括层状结构的镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂）的实际比容量已经接近各自的理论极限值，无法满足日益增长的能量密度需求。富锂锰基正极材料不仅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其较低的钴和镍含量能够有效降低电池的成本。 本项目主要通过构筑缺陷来增强富锂锰基正极材料的电化学性能，实现高的首圈库伦效率、倍率性能和循环稳定性，提升富锂锰基正极材料整体性能，为其商业化应用打下基础。 "

传统pH值测试方法大多采用取样的方式来测定溶液的pH值，对随时变化的工业废水的pH检测相对滞后，不能实时反应溶液酸碱性的变化，其结果是当检测到pH值偏离正常时，污染已经发生，不能在第一时间控制污染造成的损害。 本项目将pH指示剂固定在微流芯片中，当不同酸碱度的液体流经检测芯片时，特定波长透过光强发生变化，经光电二极管转化为电压信号，再经神经网络系统读出pH值，可实时反映流体pH值的改变，监控生产状况的变化及对污染进行实时报警。

该专利技术可应用于鲜枣等非呼吸跃变型的蔬菜和水果保鲜；通过综合应用 低温以及安全的物理化学处理方法，可有效延长果蔬的保鲜期，提高保鲜品质。目前鲜枣等果蔬在采后贮藏、运输过程中，存在较严重的品质劣变问题，需要有效的保鲜技术，以减少采后损失、提高经济效益。该技术已在新疆一家公司应用，用于枣采后保鲜，已成熟应用于产业；在果蔬采后领域，该技术具有较好的应用前景，在应用过程中也将产生明显的经济效益和社会效益。 专利的技术水平： 鲜枣的采时间选择在枣脆熟期；采摘后进行适度脱水处理，脱水 5-10%；然后在-2℃左右贮藏。在贮藏 4 个月后，枣果实基本保持鲜枣的色泽、口感和风味。该技术水平居国内领先。 

项目成果/简介:随着支配半导体技术数十年的摩尔定律日益接近其发展极限，多种功能器件集成被认为是超越摩尔定律延续集成电路发展进程的重要途径之一，这就需要能够满足多种功能器件高密度集成的制造技术。多元兼容集成制造技术就是为此而开发的，该技术通过在更大范围内优选结构/功能材料组合，开发异质集成制造工艺，大大拓展了功能微器件创新设计和制造的腾挪空间。经过多年探索，目前已形成了涵盖金属、聚合物、陶瓷、复合材料的MEMS异质异构制造技术体系，并在多种类型功能器件研发中发挥了关键作用，初步展现了其基础性支撑作用，相关技术获得2016年度上海市技术发明一等奖。微系统集成发展趋势多元兼容集成制造技术 获奖情况上海市技术发明一等奖2016年团队获奖国家技术发明二等奖2008年上海市技术发明一等奖2007年超薄超快高热流密度微通道散热器上海交通大学团队在长期研究经验和技术积累基础上，创造性地提出了不同高热导率材料组合构造的复合结构微通道散热器设计方案，并基于多元兼容集成制造技术完成了多种尺寸样品研制，其中，热源面积与常用功率芯片尺度相当的超薄散热器冷却能力达到800W/cm2以上，在保留传统微通道散热器良好系统兼容性和适用性的基础上达到了相当高的散热能力水平，为解决高功率芯片系统超高热流密度散热问题提供了一个深具可行性的解决方案。高温薄膜温度传感器研究 发动机燃烧室等极端恶劣环境下（高温、强振动、强腐蚀等）的工作参数现场监测对传感器技术是严峻挑战，国内外研究广泛。交大团队基于特种材料微纳集成制造技术的长期积累，在高温绝缘薄膜材料、多层薄膜应力调控、曲面图形化和高温敏感介质等技术上取得了一定突破，成功开发了多种可与现场结构共型的高温薄膜传感器，具有体积小、环境扰动小、响应快、灵敏度高、可分布式安置等优点，该团队已经掌握了温度、应力/应变、热流等多种高温状态参数测量技术，适用温度在800-1300℃之间。薄膜绝缘电阻随温度的变化及测试结构高温薄膜温度传感器制造及曲面图形化技术薄膜温度传感器在发动机不同部位测温需求无线温度传感器测温系统高性能转接板基于转接板的多芯片封装是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是传统的硅转接板性价比不高，阻碍了广泛应用。上海交大团队基于非硅微加工技术的长期积累，突破了硅转接板绝缘层完整性和再分布层热隔离的难题，成功研制了漏电流极低的低成本高性能硅转接板。此外，还开发了复合材料非硅转接板，TCV陶瓷转接板，TGV玻璃转接板等各种三维封装基板，实验室能够针对不同类型器件三维高密度封装的具体要求，定制开发不同功能的专用转接板，为多功能、高密度、高功率、低成本封装提供个性化解决方案。TSV-3D 高密度封装概念图 金属-聚合物-纳米复合材料非硅基转接板实物图片知识产权类型:发明专利 、 软件著作权 、 集成电路布图设计技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级

目前，从美国能源信息署的数据可以看出，到2025年，全球的石油年需求量将达到136.5亿吨。然而，世界范围内易开采、低成本的石油资源越来越少，难开采、高成本的石油资源越来越多，因此需要目前主要可以通过开发一些新的技术来解决这一矛盾，水力压裂就是一种新型高效的开采技术，它是石油、天然气低渗透油气井开采增产的重要新技术，水力压裂一般应用到水平井中。在水力压裂过程的中，支撑剂是其中的关键材料。本项目采用软化学浆液阀制备超低密度微球支撑剂，广泛应用于各种油气井中。