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北京大學物理學院“科技部極端光學創(chuàng)新研究團隊”肖云峰研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導的課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁模式光學微腔，極大地增強了表面對稱性破缺誘導的非線性光學效應(yīng)，得到的二次諧波轉(zhuǎn)換效率提升了14個數(shù)量級。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然?光子學》(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：光學微腔增強表面非線性效應(yīng)。 二階非線性光學效應(yīng)是現(xiàn)代光學研究與應(yīng)用中最基本、最重要的非線性光學過程之一，被廣泛地用于實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、光學調(diào)制和量子光源等。由于結(jié)構(gòu)反演對稱性的限制，常用的硅基光子學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，這種反演對稱性可以被打破，進而誘導出二階非線性光學響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的表/界面非線性光學研究存在兩個重要挑戰(zhàn)：一是非線性轉(zhuǎn)換效率極低，即使在高強度的脈沖光激發(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)嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導的非線性信號分析。 該項工作中，北京大學課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁光學微腔極大增強光與物質(zhì)相互作用的優(yōu)勢，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。為了充分發(fā)揮微腔“雙增強”效應(yīng)，研究人員發(fā)展了一種動態(tài)相位匹配方法，利用光學微腔中熱效應(yīng)和光學克爾效應(yīng)的相位調(diào)制，高效地實現(xiàn)了基波和諧波信號同時與微腔模式共振。實驗上獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換效率達0.049% W-1，相比傳統(tǒng)表面非線性光學，該效率增強了14個數(shù)量級。左圖：實驗獲得的激發(fā)光和二次諧波光譜圖；右圖：動態(tài)相位匹配過程二次諧波功率變化。 研究人員進一步通過對基波偏振和二次諧波模式場分布的測量分析，成功提取得到只有表面對稱性破缺誘導的非線性信號，排除了體相電四極響應(yīng)的干擾。這種表面對稱性破缺誘導的非線性信號有望作為一種超高靈敏度的無標記“探針”，用來檢測和研究材料表面分子的結(jié)構(gòu)、排布、吸收等物理與化學性質(zhì)，為表面科學研究與應(yīng)用提供了一個全新的物理平臺；同時，該項研究發(fā)展的動態(tài)相位匹配機制具有普適性，可進一步推廣到不同材料、不同形狀的光學諧振腔中，有望在非線性集成光子學中發(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，現(xiàn)分別在美國加州理工學院應(yīng)用物理系和北京大學物理學院攻讀博士學位，通訊作者為肖云峰研究員。論文合作者包括新加坡國立大學仇成偉教授和王卓博士、清華大學劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學楊蘭教授等。 研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室、量子物質(zhì)科學協(xié)同創(chuàng)新中心和極端光學協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

隨著支配半導體技術(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為是超越摩爾定律延續(xù)集成電路發(fā)展進程的重要途徑之一，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)就是為此而開發(fā)的，該技術(shù)通過在更大范圍內(nèi)優(yōu)選結(jié)構(gòu)/功能材料組合，開發(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)計和制造的騰挪空間。經(jīng)過多年探索，目前已形成了涵蓋金屬、聚合物、陶瓷、復合材料的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。 微系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢 多元兼容集成制造技術(shù)  獲獎情況 上海市技術(shù)發(fā)明一等獎2016年團隊獲獎 國家技術(shù)發(fā)明二等獎2008年 上海市技術(shù)發(fā)明一等獎2007年 超薄超快高熱流密度微通道散熱器 上海交通大學團隊在長期研究經(jīng)驗和技術(shù)積累基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了不同高熱導率材料組合構(gòu)造的復合結(jié)構(gòu)微通道散熱器設(shè)計方案，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?shù)某∩崞骼鋮s能力達到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)上達到了相當高的散熱能力水平，為解決高功率芯片系統(tǒng)超高熱流密度散熱問題提供了一個深具可行性的解決方案。 高溫薄膜溫度傳感器研究  發(fā)動機燃燒室等極端惡劣環(huán)境下（高溫、強振動、強腐蝕等）的工作參數(shù)現(xiàn)場監(jiān)測對傳感器技術(shù)是嚴峻挑戰(zhàn)，國內(nèi)外研究廣泛。交大團隊基于特種材料微納集成制造技術(shù)的長期積累，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，成功開發(fā)了多種可與現(xiàn)場結(jié)構(gòu)共型的高溫薄膜傳感器，具有體積小、環(huán)境擾動小、響應(yīng)快、靈敏度高、可分布式安置等優(yōu)點，該團隊已經(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)動機不同部位測溫需求 無線溫度傳感器測溫系統(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)接板性價比不高，阻礙了廣泛應(yīng)用。上海交大團隊基于非硅微加工技術(shù)的長期積累，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，還開發(fā)了復合材料非硅轉(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，實驗室能夠針對不同類型器件三維高密度封裝的具體要求，定制開發(fā)不同功能的專用轉(zhuǎn)接板，為多功能、高密度、高功率、低成本封裝提供個性化解決方案。 TSV-3D 高密度封裝概念圖  金屬-聚合物-納米復合材料非硅基轉(zhuǎn)接板實物圖片

該技術(shù)涉及一項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等功能性基團的微球。 

"近年來，鋰離子電池在智能電網(wǎng)、航空航天和軍事儲能等高能耗新能源領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴展，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）的實際比容量已經(jīng)接近各自的理論極限值，無法滿足日益增長的能量密度需求。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。 本項目主要通過構(gòu)筑缺陷來增強富鋰錳基正極材料的電化學性能，實現(xiàn)高的首圈庫倫效率、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值測試方法大多采用取樣的方式來測定溶液的pH值，對隨時變化的工業(yè)廢水的pH檢測相對滯后，不能實時反應(yīng)溶液酸堿性的變化，其結(jié)果是當檢測到pH值偏離正常時，污染已經(jīng)發(fā)生，不能在第一時間控制污染造成的損害。 本項目將pH指示劑固定在微流芯片中，當不同酸堿度的液體流經(jīng)檢測芯片時，特定波長透過光強發(fā)生變化，經(jīng)光電二極管轉(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)讀出pH值，可實時反映流體pH值的改變，監(jiān)控生產(chǎn)狀況的變化及對污染進行實時報警。

項目成果/簡介:隨著支配半導體技術(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為是超越摩爾定律延續(xù)集成電路發(fā)展進程的重要途徑之一，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)就是為此而開發(fā)的，該技術(shù)通過在更大范圍內(nèi)優(yōu)選結(jié)構(gòu)/功能材料組合，開發(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)計和制造的騰挪空間。經(jīng)過多年探索，目前已形成了涵蓋金屬、聚合物、陶瓷、復合材料的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。微系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢多元兼容集成制造技術(shù) 獲獎情況上海市技術(shù)發(fā)明一等獎2016年團隊獲獎國家技術(shù)發(fā)明二等獎2008年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎2007年超薄超快高熱流密度微通道散熱器上海交通大學團隊在長期研究經(jīng)驗和技術(shù)積累基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了不同高熱導率材料組合構(gòu)造的復合結(jié)構(gòu)微通道散熱器設(shè)計方案，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?shù)某∩崞骼鋮s能力達到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)上達到了相當高的散熱能力水平，為解決高功率芯片系統(tǒng)超高熱流密度散熱問題提供了一個深具可行性的解決方案。高溫薄膜溫度傳感器研究 發(fā)動機燃燒室等極端惡劣環(huán)境下（高溫、強振動、強腐蝕等）的工作參數(shù)現(xiàn)場監(jiān)測對傳感器技術(shù)是嚴峻挑戰(zhàn)，國內(nèi)外研究廣泛。交大團隊基于特種材料微納集成制造技術(shù)的長期積累，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，成功開發(fā)了多種可與現(xiàn)場結(jié)構(gòu)共型的高溫薄膜傳感器，具有體積小、環(huán)境擾動小、響應(yīng)快、靈敏度高、可分布式安置等優(yōu)點，該團隊已經(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)動機不同部位測溫需求無線溫度傳感器測溫系統(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)接板性價比不高，阻礙了廣泛應(yīng)用。上海交大團隊基于非硅微加工技術(shù)的長期積累，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，還開發(fā)了復合材料非硅轉(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，實驗室能夠針對不同類型器件三維高密度封裝的具體要求，定制開發(fā)不同功能的專用轉(zhuǎn)接板，為多功能、高密度、高功率、低成本封裝提供個性化解決方案。TSV-3D 高密度封裝概念圖 金屬-聚合物-納米復合材料非硅基轉(zhuǎn)接板實物圖片知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán) 、 集成電路布圖設(shè)計技術(shù)先進程度:達到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級

目前，從美國能源信息署的數(shù)據(jù)可以看出，到2025年，全球的石油年需求量將達到136.5億噸。然而，世界范圍內(nèi)易開采、低成本的石油資源越來越少，難開采、高成本的石油資源越來越多，因此需要目前主要可以通過開發(fā)一些新的技術(shù)來解決這一矛盾，水力壓裂就是一種新型高效的開采技術(shù)，它是石油、天然氣低滲透油氣井開采增產(chǎn)的重要新技術(shù)，水力壓裂一般應(yīng)用到水平井中。在水力壓裂過程的中，支撐劑是其中的關(guān)鍵材料。本項目采用軟化學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)明提供一種識別微絲菌用熒光探針的制備方法，該方法先采用鹵代長碳鏈化合物對咔唑吡啶苯乙烯類菁染料的4-甲基吡啶部分進行修飾，而后再與3-甲酰基-N-乙基咔唑反應(yīng)合成具有長疏水鏈的熒光探針。本發(fā)明效果為，該探針制備過程中將咔唑吡啶苯乙烯類菁染料的制備和修飾同步化，制備方法簡單，制得的熒光探針背景干擾小，熒光強度高，熒光性質(zhì)穩(wěn)定。利用微絲菌具有疏水表面這一特性，本申請中所制備的具有長疏水鏈的熒光探針可與其結(jié)合，從而達到熒光識別微絲菌的目的。

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，空心陶瓷球為TiO2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.制備實心微球：(1)制作聚苯乙烯微球；(2)進行磺化；(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)進行水熱處理得到陶瓷先驅(qū)體包覆的聚苯乙烯實心微球；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。

高性能的相干光源是基礎(chǔ)光物理研究和集成光子學應(yīng)用的關(guān)鍵前提之一。近年來，具有超高品質(zhì)因子的回音壁模式光學微腔已經(jīng)成為研究各種新型高效光源的重要平臺，實驗上已經(jīng)獲得了包括宇稱-時間反演對稱激光、軌道角動量激光和微腔光學頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對稱性導致腔中激光場通常是等強度相向傳輸?shù)模瑖乐刈璧K了諸多光子學器件應(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諧振腔的幾何手征對稱性。這種方法得到的激光方向性是固定的，難以動態(tài)調(diào)控其出射性質(zhì)，且對諧振腔的形狀設(shè)計和工藝制備要求較高。