業界動態

新型離子遷移譜檢測法實現過氧化爆炸物快速檢測

大連化學物理研究所李海洋研究團隊在新型過氧化爆炸物檢測方面取得新進展，他們采用試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結合時間分辨熱解析進樣技術，實現了TATP和HMTD在復雜基質中的二維分離檢測，檢測時間低于10s，靈敏度達到納克量級。

TATP和HMTD由于其原料易得、合成簡單、容易引爆、威力強，越來越多地被應用于恐怖襲擊中，如今年3月22日發生在比利時的連環爆炸案、2015年11月發生在巴黎的恐怖襲擊以及2005年7月發生在英國倫敦的地鐵及巴士連環爆炸案中均使用了TATP。

負離子模式離子遷移譜技術（IMS）已經成功應用于硝基類爆炸物如TNT、RDX等的高靈敏檢測。各類依據IMS的炸藥探測儀大量安裝在機場、地鐵等，用于爆炸物的稽查。但是新型TATP和HMTD炸藥，由于不含有硝基等電負性基團，很難被負離子模式IMS檢測；另外在實際使用過程中，TATP和HMTD通常被隱藏在復雜基質中，而基質干擾物的存在會嚴重影響它們的檢測。為此，研究人員發展了試劑分子輔助光電離正離子遷移譜，結合時間分辨熱解析進樣技術，通過利用TATP/HMTD和基質干擾物揮發性的不同，實現了它們在復雜基質中的二維分離檢測，檢測時間低于10s，檢測限分別達到23.3和0.2ng。

該新型的離子遷移譜檢測方法拓寬了爆炸物的檢測種類，降低了爆炸物的漏檢率，在機場、地鐵等公共場所的安檢中具有廣闊的應用前景。譜瑞科技（大連）有限公司已經與研究組簽訂2000萬的專利轉讓和專利使用合作協議，正在著手將此最新技術整合到已經量產的爆炸物離子遷移譜檢測儀中，并將在市場上大力推廣，使其成為我國公共安全的利器。

新型光載流子輻射技術強化半導體材料特性測量

半導體材料是微電子器件和光伏器件的基礎材料，其雜質和缺陷特性嚴重影響器件性能。隨著微電子器件集成度和光伏器件轉換效率的提高，對半導體原材料的要求越來越高。為了滿足工業化生產的需求，相應地要求材料檢測方法具有更高的靈敏度和更快的測量速度，同時避免對材料產生損傷。載流子是半導體材料的功能載體，其輸運特性決定了各種光電器件的性能，包括載流子壽命、擴散系數和表面復合速率等。光載流子輻射技術是實現對載流子輸運參數進行同時測量的一種全光無損檢測方法，但該方法在載流子輸運參數的測量表征中仍然存在一些局限，如理論模型的適用性、參數的測量精度和測量速度等。

中國科學院光電技術研究所的一個研究小組針對上述問題，以傳統半導體硅材料為研究對象，建立非線性光載流子輻射模型，并在此基礎上分別提出了多光斑光載流子輻射技術和穩態光載流子輻射成像技術，通過仿真計算和實驗測量證實了上述技術的有效性。

多光斑光載流子輻射技術可以完全消除測量系統儀器頻率響應對測量結果的影響，提高載流子輸運參數的測量精度，以電阻率為0.1～0.2Ω?cm的P型單晶硅為例，提出的多光斑光載流子輻射技術將載流子壽命、擴散系數和表面復合速率的測量不確定度從傳統的±15.9%、±29.1%和＞±50%降低到±10.7%,±8.6%和±35.4%。另外，穩態光載流子輻射成像技術由于簡化了理論模型和測量裝置，測量速率大大提高，具有較大的工業化應用潛力。

世界上最靈敏的NO2敏感材料，探測ppb 級NO2氣體

近年來，一系列理論及實驗結果表明：金屬氧化物半導體材料的表面缺陷能夠提高其對NO2分子的吸附能力，同時也能夠高效地促進電子從半導體的導帶轉移至NO2分子，從而有效地提高其檢測靈敏度。因此，通過對材料表面缺陷的調控實現對NO2的超靈敏檢測具有重要研究價值。

目前，已被廣泛研究的表面缺陷類型為單電子氧空位缺陷（VO），然而另一種坐落于SnO2表面的缺陷—超氧復合自由基（Sn4+- O2-）卻未被引起足夠的重視。與VO 缺陷中心相比，電子在超氧復合自由基上理論上更容易與NO2分子發生作用從而增強靈敏度，原因在于電子坐落于吸附的O2分子上，遠離SnO2晶格對其的束縛。然而，這種具有特殊結構的缺陷與材料靈敏度的關系還未被研究過。

我國新疆理化技術研究所竇新存團隊為了在材料表面引入這種缺陷，設計并構建了熱力學不穩定的制備條件，以極不穩定的SnCl4作為原料，利用冰浴控制反應溫度以阻止其激烈的水解反應，再利用高溫高壓的水熱環境瞬間打破前驅體溶液的亞穩態從而獲得缺陷。由此成功地將超氧復合自由基引入材料表面，以此制備的傳感器對ppb濃度量級的NO2具有超靈敏的傳感特性，對200ppb的NO2響應高達35350倍，可以說是目前世界上最靈敏的NO2傳感材料。

科研人員通過實驗還首次證明了材料表面超氧復合自由基數量的微小改變就能引起材料敏感性能的巨大變化?；谶@種材料的傳感器具有長期穩定性，良好的重復性、選擇性，以及在紫外光下迅速恢復等一系列優異的傳感特性，可為傳感器的工業化生產提供有力的保障。

通過控制SnO2表面缺陷控制NO2傳感器靈敏度示意圖

新型納米磁性薄膜成就超高靈敏度微波探測器

射頻微波探測器是微波系統中的重要電子器件，近年來，隨著通信技術的迅速發展，對未來微波探測器提出了更高的需求，如對微弱信號（μW以下）的高靈敏度檢測，以及功耗低和易于小型化、集成化。利用電子自旋特性而不是電子電荷屬性來構建微波探測器，有望解決上述挑戰。

器件結構及測試原理示意圖

蘇州納米技術與納米仿生研究所曾中明團隊利用薄膜制備技術，精確控制納米磁性薄膜的界面特性，巧妙地在“磁性自由層/隔離層/磁性固定層”三明治納米結構中，使自由層的磁矩垂直于薄膜平面，而固定層的磁矩平行于薄膜平面。由于兩磁性層的磁矩成近90°排列，極大地提高了自旋注入效率。該結構具有優異的微波探測性能：在1nW的微弱信號作用下，其探測靈敏度高達75,400 mV/mW，是半導體Schottky 二極管探測器探測極限的20倍。同時，該器件體積是半導體微波探測器的1/50，易于集成。此外，該器件可在零磁場下工作，消除了對外加磁場的依賴，簡化了器件結構，降低了功耗，為設計新型高靈敏的納米微波器件提供了重要指導。

薄膜式接近傳感器非接觸式探測人體動作和呼吸

日本產業技術綜合研究所在1月27日東京“Printable Electronics 2016”上，展出了一款非接觸式靜電電容型薄膜式接近傳感器，可在使用者感覺不到的情況下，檢測人的動作和呼吸，

該傳感器的工作原理與平板電腦觸摸面板相同。由于正面和背面電極的尺寸不同，周圍存在電場，當有人靠近時，部分電力線面向人會發生靜電容量變化。傳感器通過讀取這一變化，就可檢測出有人靠近。采用了不會被普通地板和床墊等屏蔽的頻率加載交流電壓（此次采用200kHz），即使傳感器安裝在物體背面也可以檢測出來。通過采用一種新開發的絲網膠印方法，一次熱處理燒結出內外兩面電極，時間短，成本低。

產品主要是面向居家護理，構建家用醫護系統，建立基于測量數據發現事故和疾病先兆的技術。例如積累每天身體和生活信息的數字數據并加以分析和使用，防止跌倒等事故的發生。

研究人員正對產品進行小型化和無線化，以保證臨床應用安全性和實用性。提高系統靈敏度，以檢測心率及脈搏。開發二維陣列化產品，探測人體三維動作。

便攜式生命體征監測系統

加拿大滑鐵盧大學的研究人員采用“編碼血流成像技術”開發了一種監測生命體征的便攜式非接觸式血流監測系統，可在不與皮膚直接接觸的情形下監測人體動脈點的血流。

傳統監測系統采取身體某一處的血液脈沖讀數。而新裝置則可測量身體不同部位的血液流動，并傳送到電腦，以進行連續監測。這類似于監測整個城市的交通流量，而非只監測某個交叉路口的車流量。

研究人員稱，連續收集身體不同部位的數據，為準確了解身體運行狀況提供了更完整的畫面。該裝置還可一次性及遠程掃描多位患者，因此在大規模緊急救護或長期護理方面具有很大的應用潛力。

該技術為監測生命體征提供了更多的預測手段，應用范圍也更為廣泛?？捎行Ц倪M心血管疾病的監測和預防，進而為老年患者提供更大的獨立性。同時，其非接觸式特性，對于高度傳染性疾病患者、處于重癥監護的嬰幼兒患者來說也是理想的檢測工具。

廢水重金屬清除機器人

最近出版的《納米快報》雜志報導了德國馬克斯?普朗克研究所開發的一種微型機器人，能迅速清除工業廢水中的污染物和重金屬，經回收處理后還能循環利用，有望帶來一種高效經濟的污水凈化方法。

這種微型機器人主要清除廢水中的鉛，是一種由三層結構組成的微管：最外層是氧化石墨烯，可吸收水中的鉛；中間層是鎳，讓微管有磁性，能通過外部磁場控制它們的運動方向；內層是鉑，在水中加入過氧化氫后，鉑能把過氧化氫分解為水和氧氣，形成微小泡泡，從后面推動微管前進。

每個微型機器人比人頭發還細小，可以成千上萬地投放到廢水中，自主推進、捕獲水中的重金屬，再用磁場回收，用酸溶液除去鉛離子后再利用。這是把智能納米設備用于環境治理的一種新用途。這項研究距開發出智能修復系統更近了一步。將來還可用自動化系統來控制更大數量機器人，通過磁場引導它們完成各種任務。

自動系鞋帶智能運動鞋

今年 3月中旬，耐克在為期兩天的紐約新產品和新技術發布活動上展示了一款能自動系鞋帶的運動鞋HyperAdapt Trainer 1.0，這款運動鞋在腳后跟處安裝了傳感器，當用戶穿上運動鞋時，傳感器被激活，調節運動鞋大小以適應用戶的腳掌，側方兩顆按鈕則幫助用戶控制鞋帶松緊，以保證達到用戶想要的舒適度。設計采用中性風，電池供電，一次充電3小時，可使用約14天。運動鞋將于2016年假期開售，耐克希望憑借這一技術在競爭日趨激烈的運動鞋市場搶占先機。

彪馬也計劃于今年推出同類型的AutoDisc跑鞋，短跑名將博爾特去年曾在自己的Instagram帳號里展示了該運動鞋的原型。這雙跑鞋運用了彪馬全新研制的AutoDisc自動系帶技術，基于經典DISC旋鈕鞋帶裝置，運用電力支持來實現自動系帶功能。鞋舌處的自動Disc裝置內部安置的電機可以帶動鞋款實現自動收縮功能，從而讓鞋面與用戶的足部線條完美貼合。其中底采用了彪馬近年主推的Ignite緩震中底，不管是走路還是跑步腳感都相當不錯。另外，Disc裝置有光源效果，帶有酷炫的發光效果。充電方面，配有充電頭和兩根USB線可以為兩只鞋同時充電。

Digitsole公司則將在9月推出其首款Smartshoe，擁有自動收縮和開啟功能，有加熱系統可改變鞋內溫度，通過手機APP控制， 運動數據、卡路里消耗等數據都可以通過鞋底部的傳感器同步到APP中。與此同時，傳感器還能實時監控鞋底的磨損程度，告訴你什么時候該更換了。

不怕手濕手臟的指紋識別

據相關研究部門預計，到2020年所有智能設備將配備生物識別技術，而指紋識別是最主要的方法。但是，指紋識別對于手指條件仍然有很大的限制，被自己的手機拒之門外的事情時有發生。

美國一家專門從事超聲生物識別技術研究的企業Sonavation公司聲稱，其最新推出的SonicTouch嵌入式指紋傳感器，利用超聲波技術認證指紋，可以解決手濕手臟問題。屏幕厚度只要低于400μm，新技術就可以捕捉指紋的凹凸紋路，就算手指潮濕臟污、油膩都不影響使用，準確率高。

SonicTouch由于采用3D觸摸技術，使用超聲而非物理讀取手指信息捕捉指紋，所以可以直接“固定”在設備的防護玻璃上隔著玻璃讀取指紋，保持了玻璃的完整強度。由于再不必在屏幕玻璃上為指紋傳感器專門打孔，所以其主要應用領域——智能手機、平板電腦、可穿戴設備和其他設備等都可能重新設計，這可能是一種“改變游戲規則”的技術。

據介紹，SonicTouch被稱作是最先進的物聯網和移動設備超聲波生物測量學認證模塊。它是一款完整的解決方案，能夠整合在包括從智能手機到鑰匙鏈再到家庭安全系統在內的各類設備中，用戶能把它添加到任何現有設備上，而無需拆卸零部件或改變其設計。

Sonavation首席執行官卡爾?維恩茲表示：SonicTouch目前正與3家“全球一線”廠商合作，把SonicTouch技術整合到它們未來的產品中。