本项目获 2015 年中国专利金奖，2015 年江苏省科学技术奖一等奖。 从上世纪 90 年代起开展了益生菌的大规模分离和筛选，得到了 20 多株具有重要益生功能和自主知识产权的专利菌株。课题组应用以上优良菌种和核心技术， 陆续研发了畅优发酵乳、畅优 ST-III 乳酸菌饮料、莫斯利安常温酸奶等新型发酵乳制品，市场增长率达到 50%，实现销售收入 120 多亿元，不仅创造了良好的 经济效益，而且树立了科技创新、引领中国乳业健康成长的标杆。成果的技术指标、创新性与先进性 （1）系统评价了 26 株专利菌株及其发酵乳的保健功能，植物乳杆菌 ST-III 对胆固醇的去除率为 45.17%，乳酸片球菌 P9 对李斯特菌的抑制率达 48.2%；对15 株典型益生菌菌株进行了全基因组测序和精细图谱绘制，覆盖率达到 260 倍以上，完成 10 株典型菌株的比较基因组分析，发现 ST-III 的耐酸和耐盐的分子机制等。 （2）开发氢氧型弱碱性阴离子交换、细胞微囊固定化高密度培养技术，活菌数分别达到 1.0×1011 cfu/mL 和 2.7×1011 cfu/g 以上，开发陶瓷微滤膜浓缩装置，浓缩倍率达 50 倍以上。 （3）开发新型液氮深冷发酵剂，实现超浓缩发酵剂的瞬时造粒，菌体存活率达 99%；液芯包囊新型发酵剂，4℃保藏一年菌体浓度达 1011 -1012cfu/g；生物膜载体新型发酵剂，热风干燥的菌浓度达 1010 cfu/g。 （4）开发高剪切粘度损失控制和二次巴杀技术，打破酸奶无法长期常温存 放的难题，实现酸奶常温下 5 个月以上的货架期；开发益生菌协同发酵技术，首创了国内植物乳杆菌发酵乳制品，成为全球销量最大的植物乳杆菌发酵乳制品。针对优良菌株进行了系统的功能评价和二次开发，解析了专利菌的益生性状、 生理特性、遗传背景及环境因子作用规律。基于终产物抑制解除、损伤修复、生物膜培养和胶囊化保护等机制开发了载体保护、反馈抑制解除、抗环境胁迫等高密度培养技术，并开发了液氮深冷、液芯包囊、生物膜载体等新型发酵剂产品。 以产业化生产为导向，攻克了益生菌协同发酵、低温长时发酵、高剪切粘度控制及质构保持、二次巴氏杀菌等新型发酵技术及生产工艺。形成了益生菌发酵乳制品的系统生产技术体系，开发出了系列新型益生菌发酵乳产品并实现了产业化生产。

全喉切除的患者肿瘤与声带同时被切除，导致正常的语言功能丧失，生活质量下降。目前主要通过电子喉辅助发声。但电子喉的声音为金属音，发音不自然，且需手持电子喉抵住喉部，使用不方便。针对以上不足，本项目利用基于唇语识别的人工智能发声方法，采集人体对象嘴唇区域的视频，利用人工智能技术分析每段视频所代表的语言信息。该方法使用时不需要手握装置，而且采用电子发声方式进行发声，让声音听起来更加自然。

一种黄铜矿类正单轴晶体制备红外非线性光学元件的定向切割方法，步骤包括：(1) 根据黄铜矿类正单轴晶体解理面{101}和{112}，利用带有吴氏网标尺的晶体标准极图和 X射线衍射仪θ-2θ连续扫描确定晶体的C轴方向；(2)将已确定C轴方向的晶体置于切 割机上，根据光学元件所需的相位匹配角θm朝近C轴方向转动样品台Δθ后进行切割， 获得光学元件初样，Δθ＝θ(101)-θm；(3)将光学元件初样置于X射线衍射仪样品台 上，测定光学元件初样切割面的回摆谱，获得衍射峰位值θ′及Δθ′，Δθ′＝|θ′- θ′(101)|；(4)光学元件的精加工，对光学元件初样切割面进行修正，直至Δθ′＝Δθ。

一种黄铜矿类负单轴晶体制备红外非线性光学元件的定向切割方法，步骤包括：(1) 根据黄铜矿类负单轴晶体解理面{112}和{101}，利用带有吴氏网标尺的晶体标准极图和 X射线衍射仪θ-2θ连续扫描确定晶体的C轴方向；(2)将已确定C轴方向的晶体置于切 割机上，根据光学元件所需的相位匹配角θm朝远C轴方向转动样品台Δθ后进行切割， 获得光学元件初样，Δθ＝θm-θ(112)；(3)将光学元件初样置于X射线衍射仪样品台上， 测定光学元件初样切割面的回摆谱，获得衍射峰位值θ′及Δθ′，Δθ′＝|θ′- θ′(112)|；(4)光学元件的精加工，对光学元件初样切割面进行修正，直至Δθ′＝Δθ。

成果描述：通过对QCM（石英晶体微天平）技术和检测标的物的化学特性的研究，课题组成功研制出一种基于石英晶体微天平（QCM）的生物医学农业等多领域快速低成本检测技术新型自动检测系统。课题组与中国农业科学院和四川大学生物治疗国家重点实验室建立了良好的长期合作关系。所研制的系统已经在中国农业科学院和四川大学生物治疗国家重点实验室的配合下完成了测试和实验，拿到了大量实验数据资料，完成了系统效能评估。经过实验得到数据说明了课题组研制的测试系统具有实时性好、分辨率高、成本低、体积小、操作方便等优点。该测试系统的检测精度可以达到纳克级别。 以在重金属检测领域中的应用为例，国外目前对重金属离子的定量检测主要有紫外可分光光度法（UV）、原子吸收法（AAS）、原子荧光法（AFS）、电感耦合等离子体法（ICP）、Ｘ荧光光谱（XRF）和电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）等。我国对重金属污染十分重视，目前国内对重金属离子的定量检测主要还是借鉴国外一些常用的检测方法。但是这些检测方法价格普遍昂贵、操作相对繁琐且检测限仅可达纳克（ng）级。国家每年都要花费大量的财力、人力和物力来检测各种领域里的重金属。该测试系统的研制成功将会提供一种全新的、低成本的、简单有效的检测重金属的方法。该成果不仅可以应用于农产品中的重金属离子检测，其在环保和生化领域同样拥有极大的应用前景。

研发阶段/n内容简介：纳米线碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管涉及一种新型功率半导体器件制造技术。结合微电子技术工艺，构造用纳米线碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管。它具有高速、耐苛刻环境、低导通电阻等一系列特点，广泛用于数字电子技术等领域。本产品获得一项专利，专利号：200510018701.9。

本发明公开了一种用于汗液中多巴胺检测的柔性场效应晶体管及其制备方法。通过高熵普鲁士蓝类似物材料对柔性场效应晶体管进行表面修饰，显著提升了器件的电化学传感性能，使其对多巴胺有着较低的检测限和较宽的检测范围。该柔性场效应晶体管以聚酰亚胺为衬底，具备良好的柔韧性和稳定性，适用于可穿戴式应用场景。其结构简单，制备工艺灵活，适合大批量生产。基于高熵普鲁士蓝类似物修饰的柔性场效应晶体管为柔性生物传感器在汗液检测领域提供了一种新的技术方案，为疾病早期诊断和个性化医疗提供了新的技术手段。

研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一，也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机，大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石，目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小，芯片内晶体管单元已经接近分子尺度，半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展，急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级，带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象，已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求，因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样，当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时，光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进，光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特点，利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片，具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片，基于量子阱二极管发光探测共存现象，探索关键微纳制造技术，研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象，首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片，这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注，化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术，在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下，InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计，无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例，其外延片结构如图2所示，从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层，通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数（层厚度与In的比例等等）可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术，制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连，光线从透明的蓝宝石衬底发出，这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短，不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合，提升感知系统性能，而且缩小了器件整体外形，符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势； 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺，不再需要对LED和PD进行单独的封装，而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一，极大地缩短了集成系统的制作周期； 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD，简化了生长异质材料的复杂性，缩短了器件流片的周期，使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产，有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台，并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验，能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图，从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片，本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能，如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片，我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统，如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时，实现对外界光信号的探测与感知，通过后端系统处理后，再将信息通过阵列显示出来，实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者，他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文，获授权中国发明专利23项，美国发明专利2项，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道，荣获2019年中国电子学会科学技术奖（自然科学）、2019年南京市十大重大原创成果奖等。

深圳博升光电科技有限公司是由美国工程院院士常瑞华创办的中外合资企业，致力于研究生产用于3D感知领先世界的半导体垂直腔体激光器（VCSEL）光芯片。博升光电的创始团队来自加州大学伯克利分校、斯坦福大学、清华大学等国际知名高校。其中研发团队来自硅谷，工程生产团队来自台湾，市场运营团队来自美国及中国，在产品研发、生产、商业运营等方面经验丰富。博升光电成立后即获得业界顶级投资公司武岳峰资本、力合创投、嘉御资本、联想之星等超过1亿元人民币的A轮融资。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接！