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”。

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

规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。 测量范围：0～5000ppm，分辨率：0.11ppm 配置清单10套(教师1套，学生9套，6人/组，54人) 序号 名称 规格与性能要求 单位 数量 一基础设备 1 教师演示台 1、规格：2400mm×700mm×900mm、 张 1 2 学生实验台 1、六边形，桌面配电 张 9 3 学生凳 与学生实验台配套 个 54 4 计算机 PC电脑 台 10 二、实验仪器 1 数字化实验考试系统 中学化学实验操作考试系统与数字化实验系统配套。系统基于C/S结构，适用于WinXP、Win2000、Win7等操作系统,分为数据库服务器端、教师管理端和学生考试端。系统主要包括考生信息管理、教师信息管理、试题资源管理 套 1 2 传感器蓝牙模块 可插入任何传感器模块,将测量数据通过蓝牙传入计算机，实现实时无线实验。 套 10 3 数据采集器 数据采集器与计算机之间、数据采集器与传感器之间均采用USB接口，四通道传感器接口，即插即用。 套 10 4 分析处理软件 1．自动生成实验报告，方便学生编辑和提交实验报告，包括实验数据和图像等。 套 1 2．实验数据和图像分别可以保存，自动生成实验课件，支持课件的回放。 3．图像点对应数据点可以实现闪动，便于观察。 4．可同时保存在同一次实验过程中因改变不同实验条件而产生的多张数据表格和多个实验图象，便于比较。 5．软件分为专用软件和通用软件，专用软件操作简捷，重点突出，直观性强，通用软件功能强大，适合探究式学习，支持教师和学生自主搭建实验，鼓励学生动手实践，支持多传感器组合实验。  6．多种形式实验结果——窗口可切换为数字、指针和波形等模式显示； 7、同一传感器可以波形-数字、波形-仪表、波形-波形等同步组合多模显示，大大方提高了实验现象的观察效果。可同时显示接入的多种变量，也可将某一变量放大单一显示。可对任一接入的变量实现数据、表格、图像的并行或单一显示。 8、任何一种传感器可自动在组合图线和计算表格中生成变量，方便数据的采集、导入以及其他处理。 ９、数据记录：数据以自动记录、点击记录、外部调入等方式导入表格，传感器对应的变量在表格中自动生成。 10、可将数据导入到EXCEL表格等软件进行其他处理，也可直接将数据保存，方便下次调用。可以在计算表格中可直接新建文档，不必关闭软件。 11、公式及变量：可通过运算编辑窗口将公式手动输入或从公式库输入到表格并自动生成独立的记录单元；变量可手动输入或自动生成，可输入变量和恒量；可自行编辑公式保存到模板，方便下次调用。 12、数据计算： 支持常规四则运算，支持对数、指数、三角函数、反三角函数等运算。 13、坐标绘图——可自动生成二维平面坐标系，根据实验需要可自定义X轴和Y轴变量，可在标系中绘出变量-时间、变量-变量等实验图像，亦可在同一坐标系内重复绘制多组实验图像以方便比较。 14、图线处理——基本功能：图像可整体放大、缩小，也可单轴拉伸、压缩、平移，可选择单一图线进行综合处理，任何一条图线均可被锁定-解锁、隐藏-显示，实验数据可单点显示，也可图线显示，也可图线-单点组合显示，也可以脚标方式实时显示数据点坐标值。可对图像以X轴镜像显示，也可暂态显示，可调图线的线型，可整体移动图像，也可框选并直接显示框选范围在X轴和Y轴的截距。 15、可整体复制实验界面道图像编辑器、可将实验界面直接保存为图像。 16、对光电门的多种记录模式实现软件控制（硬件中内置的可实现硬件控制）。 17、可打印和保存实验数据、实验图像； 18、操作功能按钮集中在“控制面板”，为老师熟悉软件提供方便，“控制面板”可隐藏以便放大图像。需要时再调出。 5 电流电压组合传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：电压；-15V～+15V，分辨率：0.006V； 电流: -3.0A～+3.0A，分辨率：0.002 A 个 10 6 温度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-25℃～125℃，分辨率：0.01℃ 个 10 7 压强传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～700Kpa，分辨率：0.02KPa 个 10 8 湿度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100 RH%，分辨率：1% 个 10 9 电导率传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～30000μs/cm，分辨率：0.1μs/cm 个 10 10 PH传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～14PH，分辨率：0.01pH 个 10 11 二氧化碳传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～5000ppm，分辨率：0.11ppm 个 10 12 溶氧传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～20mg/L，分辨率：0.01 mg/L 0~20mg/l 个 10 13 气中氧传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100%，分辨率：0.1% 个 10 14 浊度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0~200ntu，分辨率：0.05 ntu 个 10 15 色度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100%透射率，分辨率：0.1%透射率 个 10 16 二氧化硫传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～20ppm，分辨率：0.1ppm 个 10 17 氧还原传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-1999mv～+1999mv, 分辨率：1mv 个 10 18 高温传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-200～1000℃，分辨率：0.7℃ 个 10 19 传感器附件 电源1个，USB连接线3根，使用指导书1本，铝合金传感器专用包装箱1只  套 10 　　南京师范大学课程资源研究所 　　公司电话：025-83204284 　　公司传真：025-83302681转8009 　　手机：13405879778 　　联系人：王老师 　　网　　址：http://www.kczyyjs.com 　　QQ号码：3352552402、2269329198 　　研究所可提供的中小学系列教育产品有： 　　专业的研发生产厂家，欢迎详询洽谈 系列产品有：校园小型科技馆、科普馆、科技创新实验室、科学探究实验室、中学数字化探究实验室（计算机数据采集系统）、人工智能实验室、VR技术实验室、创客实验室、实验箱、新能源与新材料科技馆、生命科学科技馆、现代农业科普馆、消防科普科技馆、幼儿园科学发现室、农业科普馆、社区科普科技馆、综合实践活动室、综合实践基地。

产品详细介绍

研发生产的半球谐振微陀螺、圆盘多环微陀螺等10多款高性能、小尺寸、高可靠性MEMS微惯性传感器，达到惯性级，在微小卫星、微航天器等场合极具应用潜力。与传统的微陀螺相比，该陀螺无运动部件，抗冲击性更好；同时该陀螺可以采用角速度检测和角速度积分检测两种工作模式，极大的提升了其应用场合与范围。

高性能低噪声海洋声/矢量传感器是一款专为海洋环境监测、海底油气资源勘探设计研发的高性能声学传感器。团队凭借丰富的海洋声/矢量传感器设计经验，提出了“材料-结构-系统”一体化闭环式设计，突破了声-电低噪声耦合技术，结合先进的电子技术与海洋声信号处理技术，创新工艺，充分发挥新一代高性能压电材料的性能优势，从根本上提升了传感器综合性能。 该传感器具有超低的自噪声，在相同测试条件下，与常规同类型传感器相比有接近15dB的信噪比提升。相关技术打破了国外同类技术封锁，处于国内领先、国际先进水平，对提升我国海洋装备性能具有重要的意义。该传感器现已成功应用于小尺度矢量声呐、探测浮标声呐系统、海底地震仪等海洋装备。

传统光纤器件性能单一受限，体积较大。团队在本应用领域主要研究选择合适的纳米材料和微纳加工技术，在光纤上实现尺寸的最小化和功能的集成化，为极端环境的传感应用提供可能的解决方案。可以应用于1.最小化光纤探头2.光纤远程照明、传像、传能3.柔性可穿戴光纤健康监测4.结构健康检测5.自动光学视觉微观信息检测系统

硅芯片是当代信息技术的核心，当前正向“深度摩尔”（More Moore）和“超越摩尔”（More than Moore）两个方向发展。物联网（IoT）应用是“超越摩尔”技术路线中相当重要的一环，需要数量巨大的集成电路芯片来分析处理来自外部传感器件的海量信号。目前，大多数传感信号采集器件和信号处理单元均为分离设计，将在整体上产生更大功耗并占据更大的空间。由此，复旦大学材料科学系教授梅永丰课题组提出了将信号检测和分析功能集成于同一个芯片器件中的全新概念。作为演示，研究团队将单晶硅薄膜柔性光电晶体管与智能薄膜材料相结合和组装，构造了对不同环境变量进行检测和分析的柔性硅芯片传感器及其系统。这一思路不仅具有优异的可扩展性，还可与当前集成电路先进制造工艺相兼容。5月2日，相关研究结果以《面向智能数字灰尘的硅纳米薄膜光电晶体管多功能集成传感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）为题发表在《科学进展》（Science Advances）上。研究团队从器件的传感机理入手，利用柔性薄膜组装集成芯片传感器，实现了多种环境参数探测功能的集成。图1：(A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流。智能材料在环境刺激中可以发生折射率、颜色、晶体结构等方面的光学性质变化，但一般需要光谱设备或比色卡才能进行比对。而翻转的硅薄膜光电晶体管由于没有栅极金属阻挡功能区域的光信号吸收，可以更容易获得高灵敏的传感特性。利用这一点，研究团队将多种智能薄膜材料贴合在器件功能区，智能材料内部物理性质变化引起了微小光学性能改变，从而表现在输出的光电流上，因此可以在同一个芯片上实现对多种不同信号的同时检测。图1A展示了传感器件典型的功能层结构，顶层的智能薄膜材料对环境刺激发生响应，进而改变下方硅单晶薄膜光电晶体管的输出信号。具有2微米厚的热氧化二氧化硅层则作为光电晶体管的封装，对下方器件进行保护。硅薄膜光电晶体管完全由晶圆级先进集成电路工艺方法制备而成，结合了传统硅基光电子器件的高性能和硅纳米薄膜超薄厚度下的优良柔性。图1B是贴附于半径仅为2毫米直径玻璃管上的柔性器件阵列，表现出良好的弯曲性能。图1C是单个器件功能区域的特写，在蓝色虚框部分集成不同智能材料即可实现对不同环境信号的检测。图1D是具有完备传感与数据处理功能的柔性系统合成图，包括传感与参比器件、逻辑与存储单元、信号放大器和电源。研究团队利用该系统实现了对环境中湿度的实时、快速检测，演示的信号为依次减小的三个湿度脉冲。整个过程中直接对环境变化做出响应的信号，即参比器件与传感器件输出电流随时间的变化如图1E中所示。当环境发生变化（如图所示通入氢气），传感器件的输出电流大幅增加，而参比电流保持平稳，再利用差分电路处理，即可给出所检测的环境参数的值。研究团队开发了将智能材料与光电传感结合的新颖传感机制，并将传感模块与后续信号处理等模块集成在一起，展示了其在气体浓度、湿度、温度等多种环境参数检测方面的能力，已经初步具备了未来的“智能数字灰尘”的雏形。该策略也可以应用于其他的数字传感系统，在后摩尔时代中将具有巨大的应用潜力。论文主要由李恭谨博士，博士研究生马喆和尤淳瑜合作完成，并获得韩国延世大学Taeyoon Lee教授和中科院微系统所狄增峰研究员的合作支持。该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学和专用集成电路与系统国家重点实验室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流 ）

成果创新点 1.温飘、分辨率、稳定性等指标具有国际领先水平； 2.温度自补偿技术、信号源漂移自矫正技术、噪声抑 制技术等是主要创新点。 技术成熟度 小试中试阶段 市场前景 可用在大型天文望远镜中作为边缘传感器；可以用在 精密车床、电子显微镜、原子力显微镜、共焦显微镜等中。 转化计划 预期转化方式：自主转化寻求投资，已于天使基金接 触。