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北京大學(xué)物理學(xué)院“科技部極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”肖云峰研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁模式光學(xué)微腔，極大地增強(qiáng)了表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性光學(xué)效應(yīng)，得到的二次諧波轉(zhuǎn)換效率提升了14個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然?光子學(xué)》(Nature Photonics)上，文章題為“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左圖：表面二次諧波效應(yīng)示意圖；右圖：光學(xué)微腔增強(qiáng)表面非線性效應(yīng)。 二階非線性光學(xué)效應(yīng)是現(xiàn)代光學(xué)研究與應(yīng)用中最基本、最重要的非線性光學(xué)過(guò)程之一，被廣泛地用于實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)調(diào)制和量子光源等。由于結(jié)構(gòu)反演對(duì)稱性的限制，常用的硅基光子學(xué)材料往往不具備二階非線性電偶極響應(yīng)。借助材料的表面或界面，這種反演對(duì)稱性可以被打破，進(jìn)而誘導(dǎo)出二階非線性光學(xué)響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的表/界面非線性光學(xué)研究存在兩個(gè)重要挑戰(zhàn)：一是非線性轉(zhuǎn)換效率極低，即使在高強(qiáng)度的脈沖光激發(fā)下也僅能產(chǎn)生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應(yīng)嚴(yán)重地干擾表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)分析。 該項(xiàng)工作中，北京大學(xué)課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁光學(xué)微腔極大增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用的優(yōu)勢(shì)，在二氧化硅微球腔中獲得了高亮度的二次諧波和二次和頻信號(hào)。為了充分發(fā)揮微腔“雙增強(qiáng)”效應(yīng)，研究人員發(fā)展了一種動(dòng)態(tài)相位匹配方法，利用光學(xué)微腔中熱效應(yīng)和光學(xué)克爾效應(yīng)的相位調(diào)制，高效地實(shí)現(xiàn)了基波和諧波信號(hào)同時(shí)與微腔模式共振。實(shí)驗(yàn)上獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換效率達(dá)0.049% W-1，相比傳統(tǒng)表面非線性光學(xué)，該效率增強(qiáng)了14個(gè)數(shù)量級(jí)。左圖：實(shí)驗(yàn)獲得的激發(fā)光和二次諧波光譜圖；右圖：動(dòng)態(tài)相位匹配過(guò)程二次諧波功率變化。 研究人員進(jìn)一步通過(guò)對(duì)基波偏振和二次諧波模式場(chǎng)分布的測(cè)量分析，成功提取得到只有表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)，排除了體相電四極響應(yīng)的干擾。這種表面對(duì)稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號(hào)有望作為一種超高靈敏度的無(wú)標(biāo)記“探針”，用來(lái)檢測(cè)和研究材料表面分子的結(jié)構(gòu)、排布、吸收等物理與化學(xué)性質(zhì)，為表面科學(xué)研究與應(yīng)用提供了一個(gè)全新的物理平臺(tái)；同時(shí)，該項(xiàng)研究發(fā)展的動(dòng)態(tài)相位匹配機(jī)制具有普適性，可進(jìn)一步推廣到不同材料、不同形狀的光學(xué)諧振腔中，有望在非線性集成光子學(xué)中發(fā)揮重要作用。 研究論文的共同第一作者是張雪悅和曹啟韜同學(xué)，現(xiàn)分別在美國(guó)加州理工學(xué)院應(yīng)用物理系和北京大學(xué)物理學(xué)院攻讀博士學(xué)位，通訊作者為肖云峰研究員。論文合作者包括新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授和王卓博士、清華大學(xué)劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學(xué)楊蘭教授等。 研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心和極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

隨著支配半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)十年的摩爾定律日益接近其發(fā)展極限，多種功能器件集成被認(rèn)為是超越摩爾定律延續(xù)集成電路發(fā)展進(jìn)程的重要途徑之一，這就需要能夠滿足多種功能器件高密度集成的制造技術(shù)。多元兼容集成制造技術(shù)就是為此而開(kāi)發(fā)的，該技術(shù)通過(guò)在更大范圍內(nèi)優(yōu)選結(jié)構(gòu)/功能材料組合，開(kāi)發(fā)異質(zhì)集成制造工藝，大大拓展了功能微器件創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制造的騰挪空間。經(jīng)過(guò)多年探索，目前已形成了涵蓋金屬、聚合物、陶瓷、復(fù)合材料的MEMS異質(zhì)異構(gòu)制造技術(shù)體系，并在多種類型功能器件研發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，初步展現(xiàn)了其基礎(chǔ)性支撐作用，相關(guān)技術(shù)獲得2016年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。 微系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢(shì) 多元兼容集成制造技術(shù)  獲獎(jiǎng)情況 上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2016年團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng) 國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2008年 上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2007年 超薄超快高熱流密度微通道散熱器 上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)期研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了不同高熱導(dǎo)率材料組合構(gòu)造的復(fù)合結(jié)構(gòu)微通道散熱器設(shè)計(jì)方案，并基于多元兼容集成制造技術(shù)完成了多種尺寸樣品研制，其中，熱源面積與常用功率芯片尺度相當(dāng)?shù)某∩崞骼鋮s能力達(dá)到800W/cm2以上，在保留傳統(tǒng)微通道散熱器良好系統(tǒng)兼容性和適用性的基礎(chǔ)上達(dá)到了相當(dāng)高的散熱能力水平，為解決高功率芯片系統(tǒng)超高熱流密度散熱問(wèn)題提供了一個(gè)深具可行性的解決方案。 高溫薄膜溫度傳感器研究  發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等極端惡劣環(huán)境下（高溫、強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)腐蝕等）的工作參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)傳感器技術(shù)是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)外研究廣泛。交大團(tuán)隊(duì)基于特種材料微納集成制造技術(shù)的長(zhǎng)期積累，在高溫絕緣薄膜材料、多層薄膜應(yīng)力調(diào)控、曲面圖形化和高溫敏感介質(zhì)等技術(shù)上取得了一定突破，成功開(kāi)發(fā)了多種可與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)共型的高溫薄膜傳感器，具有體積小、環(huán)境擾動(dòng)小、響應(yīng)快、靈敏度高、可分布式安置等優(yōu)點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了溫度、應(yīng)力/應(yīng)變、熱流等多種高溫狀態(tài)參數(shù)測(cè)量技術(shù)，適用溫度在800-1300℃之間。 薄膜絕緣電阻隨溫度的變化及測(cè)試結(jié)構(gòu) 高溫薄膜溫度傳感器制造及曲面圖形化技術(shù) 薄膜溫度傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位測(cè)溫需求 無(wú)線溫度傳感器測(cè)溫系統(tǒng) 高性能轉(zhuǎn)接板 基于轉(zhuǎn)接板的多芯片封裝是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是傳統(tǒng)的硅轉(zhuǎn)接板性價(jià)比不高，阻礙了廣泛應(yīng)用。上海交大團(tuán)隊(duì)基于非硅微加工技術(shù)的長(zhǎng)期積累，突破了硅轉(zhuǎn)接板絕緣層完整性和再分布層熱隔離的難題，成功研制了漏電流極低的低成本高性能硅轉(zhuǎn)接板。此外，還開(kāi)發(fā)了復(fù)合材料非硅轉(zhuǎn)接板，TCV陶瓷轉(zhuǎn)接板，TGV玻璃轉(zhuǎn)接板等各種三維封裝基板，實(shí)驗(yàn)室能夠針對(duì)不同類型器件三維高密度封裝的具體要求，定制開(kāi)發(fā)不同功能的專用轉(zhuǎn)接板，為多功能、高密度、高功率、低成本封裝提供個(gè)性化解決方案。 TSV-3D 高密度封裝概念圖  金屬-聚合物-納米復(fù)合材料非硅基轉(zhuǎn)接板實(shí)物圖片

該技術(shù)涉及一項(xiàng)基于聚苯乙烯基的載體高分子微球的生產(chǎn)技術(shù)。產(chǎn)品經(jīng)改性后，可獲得表面帶-Cl、-NH3等功能性基團(tuán)的微球。 

"近年來(lái)，鋰離子電池在智能電網(wǎng)、航空航天和軍事儲(chǔ)能等高能耗新能源領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，現(xiàn)有商用正極材料體系（包括層狀結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰）的實(shí)際比容量已經(jīng)接近各自的理論極限值，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的能量密度需求。富鋰錳基正極材料不僅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其較低的鈷和鎳含量能夠有效降低電池的成本。 本項(xiàng)目主要通過(guò)構(gòu)筑缺陷來(lái)增強(qiáng)富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)高的首圈庫(kù)倫效率、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，提升富鋰錳基正極材料整體性能，為其商業(yè)化應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 "

傳統(tǒng)pH值測(cè)試方法大多采用取樣的方式來(lái)測(cè)定溶液的pH值，對(duì)隨時(shí)變化的工業(yè)廢水的pH檢測(cè)相對(duì)滯后，不能實(shí)時(shí)反應(yīng)溶液酸堿性的變化，其結(jié)果是當(dāng)檢測(cè)到pH值偏離正常時(shí)，污染已經(jīng)發(fā)生，不能在第一時(shí)間控制污染造成的損害。 本項(xiàng)目將pH指示劑固定在微流芯片中，當(dāng)不同酸堿度的液體流經(jīng)檢測(cè)芯片時(shí)，特定波長(zhǎng)透過(guò)光強(qiáng)發(fā)生變化，經(jīng)光電二極管轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)讀出pH值，可實(shí)時(shí)反映流體pH值的改變，監(jiān)控生產(chǎn)狀況的變化及對(duì)污染進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:隨著支配半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)十年的摩爾定律日益接近其發(fā)展極限，多種功能器件集成被認(rèn)為是超越摩爾定律延續(xù)集成電路發(fā)展進(jìn)程的重要途徑之一，這就需要能夠滿足多種功能器件高密度集成的制造技術(shù)。多元兼容集成制造技術(shù)就是為此而開(kāi)發(fā)的，該技術(shù)通過(guò)在更大范圍內(nèi)優(yōu)選結(jié)構(gòu)/功能材料組合，開(kāi)發(fā)異質(zhì)集成制造工藝，大大拓展了功能微器件創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制造的騰挪空間。經(jīng)過(guò)多年探索，目前已形成了涵蓋金屬、聚合物、陶瓷、復(fù)合材料的MEMS異質(zhì)異構(gòu)制造技術(shù)體系，并在多種類型功能器件研發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，初步展現(xiàn)了其基礎(chǔ)性支撐作用，相關(guān)技術(shù)獲得2016年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。微系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢(shì)多元兼容集成制造技術(shù) 獲獎(jiǎng)情況上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2016年團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2008年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2007年超薄超快高熱流密度微通道散熱器上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)期研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了不同高熱導(dǎo)率材料組合構(gòu)造的復(fù)合結(jié)構(gòu)微通道散熱器設(shè)計(jì)方案，并基于多元兼容集成制造技術(shù)完成了多種尺寸樣品研制，其中，熱源面積與常用功率芯片尺度相當(dāng)?shù)某∩崞骼鋮s能力達(dá)到800W/cm2以上，在保留傳統(tǒng)微通道散熱器良好系統(tǒng)兼容性和適用性的基礎(chǔ)上達(dá)到了相當(dāng)高的散熱能力水平，為解決高功率芯片系統(tǒng)超高熱流密度散熱問(wèn)題提供了一個(gè)深具可行性的解決方案。高溫薄膜溫度傳感器研究 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等極端惡劣環(huán)境下（高溫、強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)腐蝕等）的工作參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)傳感器技術(shù)是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)外研究廣泛。交大團(tuán)隊(duì)基于特種材料微納集成制造技術(shù)的長(zhǎng)期積累，在高溫絕緣薄膜材料、多層薄膜應(yīng)力調(diào)控、曲面圖形化和高溫敏感介質(zhì)等技術(shù)上取得了一定突破，成功開(kāi)發(fā)了多種可與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)共型的高溫薄膜傳感器，具有體積小、環(huán)境擾動(dòng)小、響應(yīng)快、靈敏度高、可分布式安置等優(yōu)點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了溫度、應(yīng)力/應(yīng)變、熱流等多種高溫狀態(tài)參數(shù)測(cè)量技術(shù)，適用溫度在800-1300℃之間。薄膜絕緣電阻隨溫度的變化及測(cè)試結(jié)構(gòu)高溫薄膜溫度傳感器制造及曲面圖形化技術(shù)薄膜溫度傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位測(cè)溫需求無(wú)線溫度傳感器測(cè)溫系統(tǒng)高性能轉(zhuǎn)接板基于轉(zhuǎn)接板的多芯片封裝是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是傳統(tǒng)的硅轉(zhuǎn)接板性價(jià)比不高，阻礙了廣泛應(yīng)用。上海交大團(tuán)隊(duì)基于非硅微加工技術(shù)的長(zhǎng)期積累，突破了硅轉(zhuǎn)接板絕緣層完整性和再分布層熱隔離的難題，成功研制了漏電流極低的低成本高性能硅轉(zhuǎn)接板。此外，還開(kāi)發(fā)了復(fù)合材料非硅轉(zhuǎn)接板，TCV陶瓷轉(zhuǎn)接板，TGV玻璃轉(zhuǎn)接板等各種三維封裝基板，實(shí)驗(yàn)室能夠針對(duì)不同類型器件三維高密度封裝的具體要求，定制開(kāi)發(fā)不同功能的專用轉(zhuǎn)接板，為多功能、高密度、高功率、低成本封裝提供個(gè)性化解決方案。TSV-3D 高密度封裝概念圖 金屬-聚合物-納米復(fù)合材料非硅基轉(zhuǎn)接板實(shí)物圖片知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán) 、 集成電路布圖設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)

目前，從美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)可以看出，到2025年，全球的石油年需求量將達(dá)到136.5億噸。然而，世界范圍內(nèi)易開(kāi)采、低成本的石油資源越來(lái)越少，難開(kāi)采、高成本的石油資源越來(lái)越多，因此需要目前主要可以通過(guò)開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)來(lái)解決這一矛盾，水力壓裂就是一種新型高效的開(kāi)采技術(shù)，它是石油、天然氣低滲透油氣井開(kāi)采增產(chǎn)的重要新技術(shù)，水力壓裂一般應(yīng)用到水平井中。在水力壓裂過(guò)程的中，支撐劑是其中的關(guān)鍵材料。本項(xiàng)目采用軟化學(xué)漿液閥制備超低密度微球支撐劑，廣泛應(yīng)用于各種油氣井中。

本發(fā)明提供一種識(shí)別微絲菌用熒光探針的制備方法，該方法先采用鹵代長(zhǎng)碳鏈化合物對(duì)咔唑吡啶苯乙烯類菁染料的4-甲基吡啶部分進(jìn)行修飾，而后再與3-甲酰基-N-乙基咔唑反應(yīng)合成具有長(zhǎng)疏水鏈的熒光探針。本發(fā)明效果為，該探針制備過(guò)程中將咔唑吡啶苯乙烯類菁染料的制備和修飾同步化，制備方法簡(jiǎn)單，制得的熒光探針背景干擾小，熒光強(qiáng)度高，熒光性質(zhì)穩(wěn)定。利用微絲菌具有疏水表面這一特性，本申請(qǐng)中所制備的具有長(zhǎng)疏水鏈的熒光探針可與其結(jié)合，從而達(dá)到熒光識(shí)別微絲菌的目的。

本發(fā)明涉及一種空心陶瓷微球及其制備方法。本發(fā)明屬于陶瓷微球技術(shù)領(lǐng)域。一種空心陶瓷微球，為中空結(jié)構(gòu)陶瓷球，空心陶瓷球?yàn)門iO2包覆SiC的核殼結(jié)構(gòu)。空心陶瓷微球的制備方法，包括步驟：1.制備實(shí)心微球：(1)制作聚苯乙烯微球；(2)進(jìn)行磺化；(3)包覆一層陶瓷先驅(qū)體；2.陶瓷先驅(qū)體包覆的聚苯乙烯實(shí)心微球表面包覆二氧化鈦:（1）將微球分散于乙醇和酞酸丁酯的混合溶液中；（2）將酸和去離子水加入到混合溶液中；(3)進(jìn)行水熱處理得到陶瓷先驅(qū)體包覆的聚苯乙烯實(shí)心微球；3.制備空心陶瓷微球:將表面包括覆有TiO2的陶瓷先驅(qū)體包覆的聚苯乙烯實(shí)心微球放在真空爐中燒結(jié)，獲得空心陶瓷微球。本發(fā)明具有產(chǎn)品活性高，性能優(yōu)異，隔熱效果好，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

高性能的相干光源是基礎(chǔ)光物理研究和集成光子學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵前提之一。近年來(lái)，具有超高品質(zhì)因子的回音壁模式光學(xué)微腔已經(jīng)成為研究各種新型高效光源的重要平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)獲得了包括宇稱-時(shí)間反演對(duì)稱激光、軌道角動(dòng)量激光和微腔光學(xué)頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對(duì)稱性導(dǎo)致腔中激光場(chǎng)通常是等強(qiáng)度相向傳輸?shù)模瑖?yán)重阻礙了諸多光子學(xué)器件應(yīng)用的發(fā)展，例如單向光發(fā)射、全光寄存器和非互易光傳輸?shù)取Ｆ瘢@得具有單向性的回音壁微腔手征激光，通常需要直接打破光學(xué)諧振腔的幾何手征對(duì)稱性。這種方法得到的激光方向性是固定的，難以動(dòng)態(tài)調(diào)控其出射性質(zhì)，且對(duì)諧振腔的形狀設(shè)計(jì)和工藝制備要求較高。