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利用光子飞升微孔阵列设计细菌趋化受体，实现细菌趋化性的可量化、无标记检测
摘要： 全细胞生物报告器（如细菌细胞）可用于环境和临床中特定分析物的检测。然而，目前通过趋化反应观察此类生物报告器的方法严重依赖显微镜分析、荧光标记和难以扩展的微流控装置。本文证明，利用硅飞升级微孔阵列（FMA）的本征光学测量可在数分钟内检测趋化性。该方法通过对作为硅衍射光栅的微孔进行相移反射干涉光谱测量（PRISM），实现无标记、实时量化光学读数中捕获的细菌细胞数量。通过在微孔上方生成非稳态化学梯度，我们首先证明基于PRISM信号响应可轻松区分对引诱剂的趋化性和对驱避剂的趋避性。引发可观测细菌反应的最低化学驱避剂浓度为50 mM，而引发反应的最低化学引诱剂浓度为10 mM。其次，我们结合计算方法运用PRISM快速筛选并鉴定出新型合成组胺趋化受体菌株。结果表明，通过计算设计方法与定量、实时、无标记检测手段的结合，能够在大肠杆菌（E. coli）中制造并表征新型合成趋化受体。
关键词： 衍射、合成生物学、光学生物传感器、趋化性、微结构
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于皮秒激光微加工的生物医用钛合金微观结构与特性
摘要： 激光微加工因其高精度、非接触性和可调参数等特性，近年来已成为研究热点。本文采用皮秒激光对TC4钛合金植入体样品进行特定表面织构加工，通过响应面法优化了直接影响表面织构微观结构与特性的激光功率、扫描速度和扫描次数等关键参数。利用扫描电子显微镜(SEM)评估微观结构，并通过三维表面轮廓仪测量表面织构特征尺寸。此外，通过内皮细胞培养实验研究了具有特定表面织构样品的生物功能化效果。结果表明：结构良好的表面织构对促进钛合金植入体的细胞黏附与增殖具有重要作用。
关键词： 皮秒激光微加工、微结构、生物功能化、钛合金
更新于2025-09-23 15:22:29
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脉冲激光沉积法制备的氮化铝纳米薄膜特性研究
摘要： 本文采用脉冲激光沉积（PLD）法制备了氮化铝（AlN）纳米薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对纳米薄膜的微观结构和晶粒尺寸进行了表征。结果表明：激光能量密度、环境气压和衬底温度等PLD工艺参数会显著影响纳米薄膜的厚度、形貌及晶粒尺寸——随着激光能量密度、环境气压和衬底温度的升高，纳米薄膜表面粗糙度增大且晶粒尺寸增加。此外，薄膜中存在择优取向生长现象。
关键词： 微结构、脉冲激光沉积（PLD）、氮化铝、晶粒尺寸、纳米薄膜
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用同步辐射X射线光刻通过简单尺寸变换制备不同角度的聚合物微结构
摘要： 本文中，我们开发了一种通过同步辐射X射线光刻结合简单尺寸变换，在单一基底上制备不同角度聚合物微结构的方法。早期在平面基底上创建多样化三维（3D）特征的研究主要聚焦于曝光技术、材料特性和光源。少数研究团队曾尝试在曲面基底上构建微结构。我们通过将三维基底简单变形为二维（2D），制备出具有不同倾斜角度的微结构。微结构的倾斜角度随特定位置支撑体的角度变化而改变。我们采用凸面、凹面及S形支撑体，制备出高纵横比（1:11）和高倾斜角度（达79°）的微结构。该方法简便且可拓展至多种三维微结构应用场景，例如光学元件微阵列的制备，以及生物应用中的倾斜微/纳米通道构建。
关键词： 弯曲基底、微结构、光刻技术、同步辐射X射线
更新于2025-09-23 15:21:01
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氧化锌包覆聚乙烯醇纳米复合薄膜作为高效三阶非线性光学材料：结构、微观结构、发光及强低阈值光限幅特性
摘要： 考虑到氧化锌（ZnO）和聚乙烯醇（PVA）的重要特性，我们采用基于溶液浇铸的简单且经济高效的方法，制备了以PVA为基体聚合物、含少量ZnO的纳米复合薄膜。本文展示了其结构、微观结构、线性和发光性能以及非线性光学特性的研究结果。该文主要讨论样品所表现出的强烈低阈值非线性吸收（NLA）行为，这是通过标准Z扫描技术研究的。随着强度或ZnO含量的增加，样品表现出从可饱和吸收到反可饱和吸收的转变，这种现象在442 nm连续波（CW）激光激发下很少观察到。非线性吸收系数和三阶非线性极化率虚部的有效值高于近期报道的结果。从光限幅曲线获得的限幅阈值也明显优于其他已报道的数据。
关键词： B. 发光，B. 微结构，B. 光学性能，A. 氧化物，A. 复合材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用激光微加工技术在金刚石中制造的微结构
摘要： 通过使用波长为355纳米的纳秒脉冲DPSS（二极管泵浦固态）激光器和振镜扫描系统，在微波等离子体增强化学气相沉积法（MW PECVD）制备的多晶金刚石板表面形成了不同微观结构。实验采用不同平均功率（5至11瓦）、扫描速度（50至400毫米/秒）和扫描线间距（"填充间距"）（5至20微米）。随后运用扫描电子显微镜、共聚焦显微镜和拉曼光谱技术对这些微观结构进行检测。获得的微观结构展现出优异的几何形态——良好的垂直度、深邃的沟槽和平滑的表面表明激光微加工技术可应用于金刚石微流控器件制造。拉曼光谱显示根据工艺参数不同存在细微差异：某些情况下经激光改性的材料其金刚石特征峰（1332 cm?1处）仅轻微展宽和偏移且未出现附加峰，表明激光作用后金刚石基本未改变；部分参数则显示材料确实发生了改性，拉曼光谱中出现低质量化学气相沉积（CVD）金刚石的典型附加峰，这意味着材料无序度增加或形成了新的碳相。
关键词： 激光微加工、多晶金刚石、微结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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飞秒激光在硅上制备的一维开放纳米纹理微通道阵列中毛细流动动力学的温度效应
摘要： 利用高速摄像研究了飞秒激光加工硅制成的开放纳米纹理微沟槽阵列中水的毛细流动随温度的变化关系。在23-80°C温度范围内，该吸液材料在进入粘惯性区之前的初始铺展阶段可实现极快速液体流动，最大流速达37厘米/秒。该材料的毛细性能在惯性区、粘惯性区及部分Washburn流动区均随温度升高而增强。在所有研究温度下均观察到经典的普适性Washburn流动区，证明其高温下同样具有普适性。该研究成果对开发应用于电子冷却、能量收集、提升工业锅炉临界热通量以及Maisotsenko循环技术的毛细材料具有重要意义。
关键词： 梅索琴科循环、电子冷却、硅、开放式毛细微通道、微结构、纳米结构、飞秒激光加工、毛细流动
更新于2025-09-23 15:19:57
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外加磁场下镍的激光烧蚀：微米级颗粒的选择
摘要： 该研究展示了在液体中进行镍靶材纳秒激光烧蚀以制备无污染微纳米胶体结构的方法。实验分别在双蒸水和乙醇两种液体中进行，以阐明液体对烧蚀材料特性的影响。通过在烧蚀过程中施加外磁场，拓展了液相激光烧蚀方法。将基底置于液体中可实现胶体溶液中微米/亚微米颗粒与纳米颗粒的分离——在外磁场作用下，微米级结构会沉积在基底上。特定实验条件下，还能在基底上制备有序的一维微米结构。研究还考察了不同激光波长对液相分散纳米结构和基底沉积微米结构特征的影响?；诠庋晕⒕?、扫描电子显微镜、选区电子衍射和透射电子显微镜的详细分析，系统研究了所制备结构的形貌、成分及尺寸分布。该方法能制备无污染的微纳米结构，在生物技术、催化和磁光器件领域具有应用潜力。
关键词： 液相激光烧蚀、金属纳米粒子、微结构、胶体溶液、外磁场
更新于2025-09-23 15:19:57
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评论：提高太阳能电池效率的表面纹理化方法
摘要： 由于化石燃料使用增加导致环境污染和资源枯竭，可再生能源需求持续增长。在各类可再生能源中，众多研究者开发的太阳能电池因其使用便捷、维护成本低等优势得到广泛应用。但该技术仍存在效率、废弃物处理及光污染等问题引发关注。太阳能电池最大的缺陷源于光学损耗导致的低能量转换效率。为提升电池效率，数十年来研究者开展了大量研究并开发出多种解决方案。本综述详细阐述了利用微/纳米级结构对太阳能电池表面进行纹理化处理的原理与应用。这些具有独特光学特性的纹理化表面可作为减反射或陷光界面来减少光学损耗，从而提高太阳能电池效率。本文介绍了纹理化表面的光学特性及应用实例。
关键词： 光程长度增强、纳米结构、微结构、太阳能电池、减反射
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种用于液晶显示器的高效广角量子点偏振片
摘要： 本文设计了一种集成量子点（QDs）的下转换偏振片，用于液晶显示器（LCD）。通过在聚乙烯醇（PVA）与量子点层之间采用特殊的光学微结构设计，在模拟和实验中均可实现亮度提升近60%。此外，该LCD的可视角度从55°扩大至130°，色域从72%扩展至94%国家电视系统委员会（NTSC）标准，表明这种量子点偏振片具有广阔的应用前景。
关键词： 偏振片、液晶、量子点、微结构
更新于2025-09-16 10:30:52