1 成果简介我国水污染事故频发， 以有机污染为主。现有技术不能迅速确定污染类型，因此事故发生后无法迅速采取恰当的应对， 是产生重大经济和环境损失以及负面国际影响的主要原因。为维护水环境安全，保障人民生活和生产， 需要一种能迅速确定污染类型的、环境友好的水体有机污染预警技术。 水质指纹与水样唯一对应， 简称水纹。课题组从 2003 年开始从事水纹研究，在清华大学基础研究基金、教育部科技重点项目、教育部清华大学自主研究项目、国家十一五重大水专项等项目资助下， 掌握了上百种水纹，创新性开发出基于水纹比对的新型污染识别原理，并研发出有机污染溯源仪，填补了迅速确定污染类型的仪器的空白。该仪器由水纹采集仪、水纹比对软件和丰富的水纹数据库组成，可以识别数十种有机污染类型。仪器的特点如下：自动取样，自动测量，自动比对；数据库设计人性化，可以自动添加新指纹；数据自动保存；水纹采集仪性能稳定，使用、维护简便，当仪器光源老化时，自动提示更换等。上述优点表明该仪器既适合在线实时监测，也可以作为监测车和实验室的专用仪器。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的仪器。 性能参数：灵敏度高，信噪比达到 250；完成一次溯源任务不足 15 分钟，测量时间短，重现性好；工作温度/湿度 15-350℃， 45-80%（不可有冷凝现象，350℃以上时湿度为 70%以下)；不加任何试剂，取样量少，不产生二次污染；连续 24 小时使用耗电仅数度，成本低。 图1 有机污染预警溯源仪2 应用说明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水质有机污染溯源预警仪在京杭运河江苏苏州段进行了为期 3 个月的实地连续测试运行， 仪器检测出数次水质异常，并及时进行了报警， 现场测试表明，该仪器能够灵敏、及时地监测到污染的发生和变化， 预警迅速，并能给污染类型的信息，对于快速确定有针对性的采取污染应对措施大有益处。 目前正在太湖水源地进行示范运行。 仪器经过了权威第三方的检测。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而污染预警和溯源的需求比较迫切，因此本仪器具有较大的推广空间。本仪器价格每台约 60 万元。而本仪器运行稳定、灵敏。总体上，仪器成本低，维护省，快速，无二次污染， 24 小时连续使用，运行费每月在 3000 元左右，具有明显的经济和技术优势。

有机玻璃因其透光性优异、可加工性能好、不易破碎、重量轻而在车窗、面罩、眼 镜片、飞机窗盖等众多领域得到广泛应用，但其机械性能尤其力学强度和冲击韧性较低。 复合材料技术是提高有机玻璃力学性能的重要手段。采用常规微米直径的连续纤维作为 增强体的难点在于如何使基体与增强体的折射率相匹配。但若纤维的直径达到纳米级 （远小于可见光波长），基体与增强体之间折射率的匹配性问题将不再重要。 二功能特点 本项目基于同轴共纺复合纳米纤维制备增强有机玻璃。将具有较高力学性能和熔点 温度的聚合物如 PEEK 用作为芯层材料，将透光聚合物 PMMA 用作为壳层材料，经同轴共 纺制备出复合纳米纤维薄膜，再将若干层薄膜累叠一起经热压机熔融压制。由此得到的 复合材料既具备有机玻璃的透光性，又具有更优异的力学性能尤其抗冲击韧性。

项目团队针对各种有机固废的处理与循环利用，原创性成功开发了气体热载体有机固废解聚再生技术。该技术以有机物自产气为热载体提供热源，实现了全密闭循环工艺，能够绿色高效地解聚工业有机废弃物（废旧轮胎、废塑料、废旧皮革、油泥等）、农业有机废弃物（农业秸秆、稻壳、薪柴等）和生活有机垃圾等，使其解聚为木醋液、粗油、炭制品和土壤调理剂、清洁燃气等产品。该技术有如下优势：⑴ 全资源化。有机废弃物全部转化，资源化利用；⑵ 密闭循环。全系统采用全密闭循环工艺，安全环保；⑶ 清洁环保。高温绝氧热解处理有机物，无二噁英、重金属粉尘；⑷ 热效率高。气体热载体直接接触加热，热解聚速度快、效率高、能耗低；⑸ 自热循环。有机物自产的清洁燃气可作为系统热源，自热循环，运行成本低。

本项目着重研发一系列不同工作频率与不同储存信息量有机射频识别（ORFID）标签或有机射频卡为主，研究各种有机集成器件，为大面积集成柔性电子产品产业化奠定了有机电子方面的理论基础。本研究采用不同有机导电材料及制作工艺使有机薄膜晶体管（OTFT）集成于塑料基底上，制备出RFID塑料芯片。工作采用一套新的完整的技术方案，包括结合应用需要进行有机RFID标签的结构，电路设计，在柔性衬底上进行芯片集成电路的制作（通过掩模板及光刻工艺制备高性能的低聚合物RFID标签集成电路，喷墨打印方式制备便宜的高分子等有机RFID标签集成塑料芯片两种路线），印刷天线，及选择合适的测试系统进行应验标签和分析标签工作机制等部分。制备出工作频率为125kHz、13.56MHz 及储存信息量为1字节及8字节的有机RFID标签。其中晶体管的性能达到开关比在104以上，迁移率0.4~0.7cm2/Vs，电路工作电压在15V左右。本项目是国内首批研发有机RFID标签的实验室研究工作，从而给国内有机RFID技术的研发工作建立一个良好的平台，弥补国内在有机RFID标签领域的空白。 主要应用范围： 从长远发展看，有机RFID有可能成为将来主导各行业信息处理的关键技术之一。有机RFID标签作为一个低成本的选择，并不会代替常用、标准的无机RFID标签，而是开辟另一个新的市场，到时在RFID市场，有机半导体将与Si片技术相互补。有机RFID技术除了具有半导体RFID技术的优点以外，还具有便宜、厚度可以非常薄等特点，可以制成柔性电子标签，使用时可以随意粘贴，不受软硬度及厚度等限制，将来可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、军事物流等众多领域。 有机半导体的生产工艺将彻底改变了以往的Si集成电路生产流程，省去了复杂及昂贵的CMOS工艺过程（扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光等步骤），便宜并且环保。因为有机电子学能够实现大规模应用很关键的一点就是其能通过印刷工艺来实现有机电子器件的低成本。同样有机RFID标签的研究中，各国研究者的目的是想通过有机半导体材料制备有机集成电路，最终可以通过印刷的方式来得到有机RFID标签产品。这意味着有机RFID标签的到来将带动印刷行业领域的进展。采用打印制备RFID标签的工艺将碳基材料的微细颗粒喷射到芯片的基底上，不到几分钟就可以制造出芯片成品，且塑料芯片可以单片制造，其成本甚至不到0.1美分。而目前如果要建造一座生产Si芯片的工厂，其资金可能要高达百亿美金以上，然而同样的资金却可以建造超过100个生产塑料芯片的工厂。不论从前端厂房及材料成本，到后端的应用与生产成本，有机RFID技术的生产都极具优势。 目前世界各国都认为有机RFID市场前景巨大。至于技术的发展，目前全球都还在探索阶段。各国家、地区和机构纷纷加大研发力度，尤其各国已经有专门的公司进行相关项目的投资。比如，美国Organic ID、IBM和德国PolyIC等公司。而中国的大部分企业一直处于观望的状态，虽然目前已经开始尝试无机RFID在一些领域的应用示范，但在技术基础方面远远落后于欧美各国，加之标准待确立和产业基础薄弱，诸多因素制约着RFID技术在中国这个世界最具潜力的消费市场难以大规模运行。如果有机RFID的研究及应用方面迟迟不肯投资，在未来新崛起的有机RFID产业里又必将落后于欧美、日韩和新加坡等国。只有在快要占领市场的有机RFID技术方面尽早投入，将来才可能分得一杯羹。 制备出基本器件后，随着研发不断深入发展，将制备存储量和响应不断提高的器件。

未经处理的PEDOT：PSS聚合物在成膜后反复弯曲不到十次循环就会出现明显裂纹，完全无法满足柔性热电器件的要求。改善PEDOT：PSS薄膜的机械柔性成为首要任务。李其锴在阅读大量的文献后，提出加入离子液体增加导电高分子链间相互作用力，形成交联结构，从而实现机械性能的改善目的。在试验过程中尝试过多种离子液体，最终选定了表现较优的LiTFSI。实验结果出乎意料，新型的柔性有机热电薄膜10000次循环后仍保持稳定的电性能。此外，该LiTFSI/PEDOT:PSS复合柔性有机热电薄膜的电学性能较未处理的PEDOT：PSS薄膜提高了近2个数量级，其功率因子达到75μW·m-1K-2,拉伸应变达到了20%以上。 目前，发展兼具力学柔性和热电性能的柔性热电薄膜材料与器件已经是刘玮书团队的重要发展方向。刘玮书团队相关研究成果已经提交专利申请，并会被应用到新型的电子皮肤的温觉仿真中。

半透明有机光伏电池具有柔性、质轻、无毒、颜色与透明度可调、 可采用大面积印刷制备、在全方位入射角且弱光环境下仍保持高 效率等特性，在便携式可穿戴电子器件、可充电军用帐篷、汽车及建筑玻璃等领域具有巨大的应用潜力。华南理工大学发光材料 与器件国家重点实验室自主研发了基于酰亚胺功能化苯并三氮唑、 萘二并噻二唑单元的聚合物半导体材料体系，在实验室小面积有机光伏器件的能量转换效率达到18%，在世界范围内率先实现了验证效率超过12%的 1 平方厘米面积的聚合物太阳电池。大面积模组器件效率也超过了 12%，多次刷新国际权威第三方检测机构认证的同类器件的最高效率，达到国际领先水平。 

微生物活体制剂，含有多种植物生长有益微生物，能够产生多种拮抗物质，抑制土壤病原菌，可有效抑制线虫和其它病虫害的传播与发生；促进植物根系发育、生长；降解土壤有机物料，降低重茬障碍；改善土壤结构、板结等，提高植物有益微生物种群数量，形成有益植物生长的土壤微生物种群结构。

产品详细介绍

传统的CCD、CMOS硅基成像器件都不能响应紫外波段的光信号，这是因为紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm）。但是近年来随着紫外探测技术的日趋发展，人们越来越需要对紫外波段进行更深的探测分析与认识。紫外探测技术是继激光探测技术和红外探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。几十年来，紫外探测技术已经逐渐应用于光谱分析、军事、空间天文、环境监测、工业生产、医用生物学等诸多领域，对现代科研、国防和人民生活都产生了深远的影响。特别是在先进光谱仪器方面，国内急迫需要响应波段拓展到紫外的硅基成像器件。硅基成像器件如CCD、CMOS是应用最广泛的光电探测器件。当前最先进的光谱仪器大都采用了CCD或CMOS作为探测器件，这是因为CCD、CMOS具有灵敏度强、噪声低、成像质量好等优点。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），CCD、CMOS等在紫外波段响应都很弱。成像器件的这种紫外弱响应限制了其在先进光谱仪器及其他领域紫外波段探测的使用。 在技术发达国家,宽光谱响应范围、高分辨率、高灵敏度探测器CCD已经广泛应用于高档光谱仪器中。上世纪中叶美国Varian公司开发的Varian700 ICP-AES所使用的宽光谱CCD检测器分辨率达0.01nm,光波长在600nm和300nm时QE分别达到了84%和50%；美国热电公司开发的CAP600 系列ICP所用探测器光谱响应范围更是达到165～1000nm，在200nm时的分辨率达到0.005nm.法国Johinyvon的全谱直读ICP，其所用的CCD探测器像素分辨率达0.0035nm,紫外响应拓展到120nm的远紫外波段。德国斯派克分析仪器公司的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪一维色散和22个CCD检测器设计，其光谱响应范围为120－800nm。德国耶拿JENA 连续光源原子吸收光谱仪contrAA采用高分辨率的中阶梯光栅和紫外高灵敏度的一维CCD探测器，分辨率达0.002nm,光谱响应范围为189—900 nm。总而言之，发达国家在宽光谱响应和高分辨率高灵敏度探测器件的研制领域已取得相当的成就。主要技术指标和创新点（1）  我们在国内首次提出紫外增强的硅基成像器件，并在不改变传统硅基成像探测器件的结构的基础上，利用镀膜的方法增强成像探测器件CCD、CMOS的紫外响应，使其光谱响应范围拓宽到190—1100nm，实现对190nm以上紫外光的探测。（2）  提高成像探测器的紫外波段灵敏度，达到0.1V/lex.s。（3）  增强成像探测器件的紫外响应的同时，尽量不削弱探测器件对可见波段的响应。（4）  选用适合的无机材料，克服有机材料使用寿命短的缺陷。 紫外探测技术已经逐渐应用于光谱分析、军事、空间天文、环境监测、工业生产、医用生物学等诸多领域，对现代科研、国防和人民生活都产生了深远的影响。特别是在先进光谱仪器方面，国内急迫需要响应波段拓展到紫外的硅基成像器件，该设计与传统CCD、CMOS结合，能满足宽光谱光谱仪器所需的紫外响应探测器的需要。能提高光谱仪器光谱响应范围，在科学实验和物质分析和检测中具有很广的市场前景。 该设计样品能取代传统CCD、CMOS，应用于大型宽光谱光谱仪器上，作为光谱仪的探测器件。将传统光谱仪器的光谱检测范围拓宽到190—1100nm. 实现紫外探测和紫外分析。具有较强的市场推广应用价值。

北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”王剑威研究员和龚旗煌院士领导的课题组，与英国、丹麦、奥地利和澳大利亚的学者合作，实现了硅基集成光量子芯片上的多体量子纠缠和芯片-芯片间的量子隐形传态功能，为芯片上光量子信息处理和计算模拟的应用，奠定了坚实的基础。相关研究成果于近日发表在国际顶级物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技术，结合了量子物理、量子信息和集成光子学等前沿学科，通过半导体微纳加工制造高性能且大规模集成的光量子器件，实现对光量子信息的高效处理、计算和传输等功能。其中，利用硅基平面光波导集成技术的光量子芯片具有诸多独特优势，包括集成度高、稳定性好、编程操控性优越和可单片集成核心光量子器件等，因此被认为是一种实现光量子信息应用的重要手段之一。 A. 硅基量子隐形传态和多光子量子纠缠芯片的示意图，左上角为集成量子光源的电子显微镜图；B. 量子隐形传态的量子线路图；C. 量子纠缠互换的量子线路图；D. GHZ纠缠制备的量子线路图 北京大学研究团队与布里斯托尔大学、丹麦科技大学、奥地利科学院、赫瑞-瓦特大学和西澳大利亚大学科研人员密切合作，在硅基光量子芯片技术和应用方面取得了突破性进展。研究团队发展了一种基于微环谐振腔的高性能集成量子光源，通过硅波导的强四波混频非线性效应，实现了光子全同性优于90%、无需滤波后处理的50%触发效率的单光子对源，达到了对4组微腔量子光源阵列的相干操控，片上双光子量子纠缠源的保真度达到了92%。团队实现了关键的可编程片上双比特量子纠缠门，可以按照功能需要切换贝尔投影测量和量子比特焊接操作，通过量子态层析实验确认了高保真的双比特纠缠操作。 研究团队在单一硅芯片上实现了高性能量子纠缠光源、可编程双比特量子纠缠门，以及可编程单量子比特测量的全功能集成，进而实现了三种核心量子功能模块——芯片上四光子真纠缠、量子纠缠互换、芯片-芯片间的高保真量子隐形传态。通过对两对纠缠光子对进行量子比特焊接操作，团队实现并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子纠缠的存在；通过对两对纠缠光子中各一个光子进行贝尔投影操作，实现了量子纠缠互换功能，使来自不同光子源的光子间产生了量子纠缠；利用两个芯片间的量子态传输和量子纠缠分布技术，实现了两个芯片间任意单量子比特的量子隐形传态，达到了近90%的隐形传态保真度。 团队研制的硅基多光子量子芯片尺寸仅占几平方毫米，比传统实现方法小了约5-6个数量级，不仅达到了器件的微型化，同时具备了单片全功能集成、器件编程可控、系统性能优越等特点，其中量子隐形传态保真度优于已报道的其它物理实现方法。多体量子纠缠体系的片上制备与量子调控技术，为片上量子物理基础研究和片上光量子信息处理传输、量子计算模拟的应用提供了重要基础。