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物联网智能实验室

抛弃传统人工笔记记录化学、物理、生物实验现象方法,将实验设备和影像记录系统构筑为物联网,将实验参数、信息记录、实验现象串联,实现对实验过程的实时记录,实时回溯可查,对实验现象进行智能分析比对,增强实验重复性,并利用机器深度学习语言对实验过程进行学习,最终实现机器自动进行实验。

集成微型传感系统

将表面等离子体共振传感器集成到多通道的微流控或嗅觉感知集成器件中,集成筛选、血液分离和聚合酶链反应等生化操作,构造自动化、小型化、实时快速的多路集成微型检测系统。扩展探测范围,构筑多信号(嗅觉、视觉、触觉、光谱、电子)机器智能感知系统。

多通道集成检测系统
纳米棒SERS基底
手持便携SERS仪

表面等离子体共振传感器

表面等离子体共振传感器,基于光和金属表面的自由电子在界面处的共振效应,可以根据金属表面或周围的环境变化做出极其灵敏的响应,已经展现了作为下一代新型传感器的巨大潜力。相比于传统的传感器,表面等离子体共振传感器具有无需标记、高灵敏度、稳定性强、重复利用、传感区域小等优点。本课题组致力于利用改进的新型制备技术,制备多样的表面等离子体共振传感器,提高传感灵敏度、品质因子、扩大应用范围,为构筑传感系统提供元器件。

纳米锥
纳米火山
纳米风扇
纳米网格
手性纳米孔
漂浮椭圆孔
纳米多级结构
纳米三角/环复合结构

电磁理论模拟设计和深度学习

基于MatLab、comsol、FDTD等软件对构筑结构形状、电磁场近远场分布、光电性质、传感性能等进行理论计算和模拟,为实验提供指导和支持,并利用机器深度学习程序对模拟过程进行学习,构造智能自动模拟系统。

椭圆纳米孔电磁场分布
纳米孔电磁场分布
手性孔波失
倒立中空纳米锥模型

胶体刻蚀微纳结构制备技术

传统的微纳结构制备技术,如电子束刻蚀,聚焦离子束刻蚀等,制备成本高、耗时长、产量低,很难在非平面(三维)上制备结构以及对材料具有限制性。胶体刻蚀技术以其方便、快速和精确的操作实现纳米结构的制备,并且能较方便的在三维尺度上构筑纳米结构。我们旨在继续改良胶体刻蚀技术,获得质量更高、更可控的胶体晶体模板,推向工业生产,制备表面等离子体共振传感器和各种特异功能的微纳结构

已制备的微纳结构实例
气液界面法制备单层胶体晶体模板
胶体晶体模板辅助刻蚀和沉积

掠射角沉积微纳结构制备技术

掠射角沉积制备技术无需模板,利用大角度的气相沉积,配合基底的可控角度变化,即可大量平行制备制备如纳米棒、螺旋线等微纳结构,制备成本低、快速、效率高,适合工业生产和商品化应用。我们旨在利用掠射角沉积技术制备特征结构和表面等离子体共振传感器,研究其在SERS、细菌检测和区分、病毒检测方面的应用,开发商品化新型检测系统。

掠射角沉积制备过程
掠射角沉积制备结构
掠射角沉积制备配置