本成果采用光纤Bragg光栅传感器进行岩层变形多点测试，在国内首次将光纤光栅技术应用于岩层应变变形实时监测，填补了国内、外将光纤光栅传感技术应用于该领域的空白。以光纤光栅单点和多点传感原理为基础，建立基于光纤光栅传感技术的岩石变形检测理论和方法，通过试件、相似模型实验和现场工程实践，建立光纤光栅传感器与岩体相互作用的光学—力学模型。设计了用于室内和现场岩层变形检测的光纤光栅传感器。研究适合于埋入岩体内部的光纤光栅应变传感器结构、测量方法及相应的光纤多介质应变传递理论。 本项目获得了两项国家自然科学基金项目的资助，曾获“陕西省教育厅科学技术二等奖”一项，中国煤炭工业协会“科学技术二等奖”一项。授权发明专利3项，实用新型专利1项。

市场及经济效益分析： 目前市场生物传感器主要为QCM生物传感器，灵敏度较低。SAW生物传感器 主要可用于临床检验，重金属离子及气体等物质的特异性检测。

农药是农业生产中十分重要的生产资料。然而，农药毕竟是一类有毒的化学物质，长期大量使用(只要是有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类化合物)，对环境生物安全和人类健康都将产生较大的危害。我国是一个农业大国，农药使用品种多，用量大，其中70-80%的农药直接散落到环境中，不仅对土壤、地表水、地下水和农产品造成污染，而且进一步进入生物链，对整个环境生物和人类产生危害。由此可见，我国农药污染防治与生态环境保护任务十分艰巨。 目前，国内外对农药残留的检测都需经过长时间、复杂的样品前处理过程(包括提取、净化、浓缩等)，而且使用的检测仪器(例如，气相色谱、高压液相色谱等)庞大，价格昂贵，并需要专业人员操作。这不仅使环保、商检等监测部门的检测周期拉长、工作效率下降而且使普通居民、宾馆、饭店、学校及工厂食堂无法对购得的食物进行快速预先检测以防止食物中毒事件的发生。我们开发的以酶为基础的生物传感器是利用酶的高度专一性及其固定化后的可重复使用性研制开发出的一种新型检测仪。它可以免除冗长的样品前处理过程，在复杂的体系中不受其他物质干扰，准确地测出残留农药量。此仪器操作方便，定量准确，不仅适用于科研、环保等部门的快速监测，达到即时有效地阻止和判断农药污染事故的发生的目的，而且不需要专业人员操作，因而也适合于一般消费者使用。 生物传感器各项指标如下： 农药残留含量的测定极限为1×10-6mol/L 整个测量时间为10s-10min酶再生所需时间为10min-30min整台生物传感器及其测量仪器的总重量控制在3Kg以下

化学学院欧阳钢锋教授团队揭示封装模式是如何影响酶@MOFs的生物功能，并提供一种新的策略可制备具有高生物活性的酶@MOFs材料。研究人员以6种工业用途广泛的酶为模型（括葡萄糖氧化酶(GOx)、细胞色素C (Cyt C)、辣根过氧化物酶(HRP)、过氧化氢酶(CAT)、尿酸氧化酶(UOx)和乙醇脱氢酶(ADH)），研究了它们原位封装于ZIF-8空腔后的活性转化。研究结果发现部分酶可保持较高的生物活性，但另一部分酶活性则严重下降甚至完全失活。接着，研究人员通用过系统的表征手段发现酶的活性转化与其封装模式密切相关：1）在基于酶诱导ZIF-8成核驱动的快速封装模式中，得到的酶@ZIF-8保持较高的生物活性；2）在ZIF-8自然成核的共沉淀缓慢封装模式中（此过程中酶不参与ZIF-8成核），由于过量配体（2-甲基咪唑）的去折叠效应和竞争配位，得到的酶@ZIF-8趋向于失活（图1A）。有趣的是，这两种封装模式与酶的表面电荷性质有关。研究人员通过酶表面氨基酸残基的化学修饰调节酶的表面电荷，可实现酶@ZIF-8封装方式的有效调控，进而改善酶@MOFs的生物活性。接着，研究人员探讨了改善后的酶@MOFs（Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8）在生物传感领域的应用。我们首先可以利用Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8对H2O2进行可视化传感。谷胱甘肽(GSH)是一种生物硫醇，与糖尿病、肝病、白内障、阿尔茨海默病和帕金森病等多种病症相关。H2O2可氧化GSH进而影响酶@MOFs的H2O2传感性能(图1B)。鉴于这一原理，我们建立了一种GSH的可视化酶@MOFs传感平台，并具有较高的检测灵敏度和较宽的线性范围（图1C）。与单酶催化相比，多酶催化级联反应是生物体内一类重要的化学转化过程，在生物信号转导和代谢途径中起着关键作用。研究人员将多种酶（GOx和HRP）共封装于MOFs（简称ECMN，图1D），模拟细胞内级联催化过程；同时，可以通过调控酶的封装模式，提高ECMN的级联催化性能（图1E），并实现葡萄糖的高灵敏、可视化检测 此外，研究团队从封装策略及应用两方面总结了酶@MOFs的最新研究进展：重点介绍了MOFs孔径结构和酶生物界面与金属离子的相互作用对酶封装效率的影响及影响酶活性转化的关键因素；并展示了酶@MOFs在生物传感、催化和纳米催化治疗等领域的前沿应用。

    sPR(表面等离子共振)生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较,具有样品不需要纯化、标记,并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点,因此SPR传感器在很多领域具有广阔的应用前景,如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于SPR技术的光机电一体化系统。    技术原理:    SPR生物传感系统利用光在全反射时入射光与金属表面的等离子发生共振的原理探测生物分子之间是否发生相互作用以及结合的动力学参数,是生物学、化学、物理学等多个学科有机结合的产物。    工艺流程    传感器制作、敏感膜制备、光学子系统构建、测试子系统构建、分析软件开发。    主要技术性能指标:    系统灵敏度为9681度/RIU,分辨率为3.59×104RIU,可检测DNA分子相互作用引起的折射率变化范围为1.00~143RIU    技术水平及用途    所开发的试验系统已经达到了国际先进水平,2004年通过省级技术鉴定。申请专利两项:1.专利(申请)号:2004100940901:2专利(授权)号:2L2004200562763产品化后,可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。

本发明公开了一种高分辨率的生物传感器。第一绝缘层、纳米功能层和第二绝缘层构成的基本单元的中心设有纳米孔从而组成纳米功能层单元，第一电泳电极或微泵、第一储藏室、第二储藏室、第二电泳电极或微泵和微纳米分离通道构成微纳米流体器件单元，纳米功能层单元、源电极、漏电极、介电层、栅电极构成场效应晶体管单元。当生物分子在微纳米流体器件中经过纳米孔，并与纳米功能层发生相互作用时，由场效应晶体管单元测量该相互作用导致的场效应特征的变化，达到检测生物分子的目的。本发明解决了将纳米孔集成于纳米功能层的技术难点，可以控制生物分子穿越纳米孔时形态的变化，解决了达到检测生物分子的特征结构的分辨率，传感器的制备方法简单。

本发明提供一种基于石墨烯/介孔碳纳米复合材料生物传感器及其制备方法。本发明包括采用水热合 成法制备石墨烯/介孔碳纳米复合材料，将其作为吸附酶固载材料；采用生物传感及电化学原理，通过将 丝网和喷墨印刷相结合的方法制作检测试纸，丝网印刷用于印制导电线路，采用非接触的喷涂方式将敏 感生物元件喷印到电极支持物上，其中喷涂材料的喷涂量和喷涂面积可以控制。纳米复合载体材料是在 石墨烯片层的两面生长介孔碳，制成石墨烯/介孔碳复合材料，将其作为载体固载酶，与生

北京大学物理学院颜学庆教授和卢海洋研究员领导的课题组提出了激光驱动光子对撞机的新方案，该方案每脉冲可以产生3亿个Breit-Wheeler事件，并且所产生的正负电子对发散角只有7度，具有非常好的准直性。同时，背景噪声可以得到有效抑制，信噪比高达1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”为题在线发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。 根据爱因斯坦质能方程和量子电动力学理论，在一定条件下光子（能量）可以转化成物质，这对研究物质的起因有重要的作用。相关的理论研究始于上世纪30年代，直到1997年美国SLAC实验室才首次在实验中观测到多光子碰撞产生正负电子对的过程。然而，对于两个高能光子的互作用过程，也就是常说的光子对撞机，到目前为止还未能在实验中观测到。在光子对撞机中，光子的互作用的次数与光子数目和光子互作用截面成正比，与光子束的脉冲宽度、两束光子束的交叠面积成反比。在过去实验中不能观测到光子的互作用过程是因为已有伽马射线源的流强和亮度还达不到要求。 近年来，随着激光技术的发展，特别是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光强将可以达到1e23W/cm3以上。当如此高强度的激光与物质相互作用时，大部分激光能量被吸收并转化成伽马射线辐射源，如果可以有效控制伽马射线的发散角，辐射的伽马射线将会达到前所未有的流强和亮度。 团队研究人员在前期的工作中对产生超高亮度伽马光源进行了深入的研究，首次从理论上系统阐明了微通道结构靶中，纵向电场主导了电子的加速过程，同时电子的横向加速可以得到有效的抑制，因此可以获得高准直性的电子束，当这些电子束在横向场中的相位发生反转时，电子就会在管道边界处产生强伽马辐射。由于电子的发散角决定了伽马辐射的发散角，因此可以获得准直性非常好的γ-ray辐射源。数值模拟中10PW激光所能获得的发散角小于3度，亮度比之前研究报道结果高出两个数量级的伽马辐射源。图1. 激光驱动光子对撞机产生正负电子对的方案设计图2. 本方案可以获得高出之前2-3量级的伽马光源亮度 本工作即基于以上研究成果，将该超高亮度的伽马射线应用于光子对撞机。理论计算结果表明，该方案可以获得超高信噪比（>1000:1）,且每一发正负电子对信号（>1e8）远高于现有测量技术的探测极限。因此，通过该方案可以在实验室中验证光子互作用过程中由能量到物质的转换过程，将提供激光驱动光子对撞机研究的新途径，也将极大的促进双光子BW物理的发展。未来有望依据本方案建设基于重频拍瓦飞秒激光的高亮度伽马源及其应用装置。 北京大学物理学院博士后余金清为论文第一作者。颜学庆教授和卢海洋研究员为通讯作者。论文合作者还包括北京大学的陈佳洱院士、马文君研究员，広岛大学的T. Takahashi教授，高能物理所的黄永盛研究员。该研究工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发专项、挑战计划和中国博士后科学基金的联合资助。相关模拟工作得到北京大学高性能计算平台的支持。相关文章链接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

生物质微波催化裂解制备富含丙酮醇生物油的方法，其特征是以碳酸钠为催化剂， 以碳化硅为微波吸收介质，以微波源为加热源进行生物质裂解，采用冰水混和物冷却挥发分 获得富含丙酮醇的生物油。本发明利用微波在生物质粒子中形成的独特温度效应，以及碳酸 钠在微波场中对生物质裂解的独特催化效应，实现了丙酮醇的高选择性生成；通过本方法所 获得的丙酮醇在液体产物中的含量可达到 30-55％，大大提高对于丙酮醇的利用价值；本发 明方法所使用的原料和催化剂廉价易得，反应时间大大缩短。