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在臨床和科研中，識別細胞類型是癌癥診斷、血液分析等的重要內容，項目擬開發一套基于細胞類型解卷積算法，并與基因芯片結合，建成細胞類型分析設備。 在血細胞檢測、免疫力評估、癌癥診斷、干細胞移植、腫瘤微環境分析等臨床應用中，必然要判斷樣本中的細胞類型和豐度。目前，臨床使用的方法(染色、流式細胞等)存在：細胞類型判斷不準、過分依賴抗體、流程復雜等缺陷。單細胞轉錄組測序(如Drop-Seq、10X genomics等)由于細胞泄露等原因，檢測基因不全，導致對細胞類型的判斷有誤，且需要新鮮樣本，實驗較復雜，后續分析復雜。 因此，在臨床和科研中，亟需一種能快速、簡潔、準確地分析樣本中所有細胞類型及其豐度的方法和設備。項目將開發一種基于解卷積的細胞類型識別算法，并和基因芯片技術結合，集成為細胞類型分析設備。只通過一組基因的表達水平，判定樣本中所有細胞類型及其豐度；且可根據組織類型定制芯片，擴展應用。該設備可用于臨床和科研中關于血液疾病、癌癥、免疫分析等，成本低、操作簡單、準確性好。

1 成果簡介隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的提高，環境污染、疾病監測、食品安全等民生熱點日益受到人們的關注。如何對上述問題進行簡單、快速的監控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環境監測和細胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學、電子、力學等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優點。為了降低成本、 穩定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現今研究熱點。然而現有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學基金重點項目、教育部清華大學自主研究項目等項目資助下， 創新性提出一種基于 SPP-介質波導異質垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應用進行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設備集成；可批量生產，價格低廉；靈敏度較傳統的集成型 SPP 傳感器件高出一個數量級；可實現對傳感區域的精確或者大范圍調節；可實現對納米量級大小的物質的探測；傳感性能穩定，應用領域廣泛。上述優點表明該芯片可以工廠大批量生產經營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學，生物，醫學等多 個領域均有應用價值。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經多次驗證，可以實現對折射率液體以及納米級薄層物質的高靈敏探測，并初步應用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內尚無同類產品， 而且此產品在疾病檢驗，環境監測，藥品鑒別等多個領域具有應用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經濟和技術優勢。

項目成果/簡介: 熒光二氧化硅微球（CDs@mSiO2）負載抗體等生物大分子針對病毒、細菌和疾病體外檢測試劑盒。 技術指標（創新要點等）： 1、使用性能優越的碳量子點取代穩定性差、熒光量子產率低的有機熒光染料和毒性大的無機半導體量子點； 2、通過調節碳量子點的合成原料，使得碳量子點偶聯錨定在二氧化硅微球上，且不會引起碳點的熒光猝滅從而有利于連接抗體或生物大分子等，產品具有快速、靈敏度和特異性高等優勢。應用范圍: 應用領域及預期經濟社會效益等： CDs@mSiO2具有經濟性、功能性和環境協調性等基本特性，CDs@mSiO2生產效率高、成本低、性能好等優點，可用于病毒、細菌和疾病體外檢測。效益分析: 應用領域及預期經濟社會效益等： CDs@mSiO2具有經濟性、功能性和環境協調性等基本特性，CDs@mSiO2生產效率高、成本低、性能好等優點，可用于病毒、細菌和疾病體外檢測。知識產權類型:發明專利知識產權編號:1、發明專利“一種兩親性碳量子點及其制備方法” CN201510213429.3； 2、發明專利“一種氮摻雜碳量子點的簡易綠色合成方法” CN201410039846.6； 3、發明專利“一種高強度熒光水凝膠及其制備方法” CN201610060548.4； 4、發明專利“一種超大長徑比的碳量子點聚苯胺復合納米管及其合成方法”201610316536.3； 5、發明專利“一種新型的熒光磁性納米管材料及其制備方法” CN201410185776.5。技術先進程度:達到國內先進水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

本發明公開一種含有量子點的乙烯-醋酸乙烯酯膠膜的制備方法，包括以下步驟：用改性劑對半導體量子點的表面進行親水性或親油性改性，再將改性后的半導體量子點均勻分散在溶劑中，形成半導體量子點墨水，然后把半導體量子點墨水、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和助劑混合，經過熱壓成型或擠出成型，得到含有半導體量子點的乙烯-醋酸乙烯酯膠膜。該制備方法簡單，可控性好，可操作性強，易于工業化生產。本發明還公開了一種含有量子點的乙烯-醋酸乙烯酯膠膜，應用于太陽電池，能有效提高太陽電池的利用效率。

北京大學物理學院的賈爽研究員和中科院強磁場科學中心的張警蕾研究員、南方科技大學的盧海舟教授等組成的研究團隊對外爾半金屬材料TaAs等在強磁場下的磁性質進行了深入研究。利用磁扭矩探測和平行磁化率探測技術，他們發現當外爾電子在強磁場下進入量子極限時，其橫向和縱向磁化率都表現出強烈的不飽和性。這一強磁場下的不飽和磁性與非相對論型的拓撲平庸電子呈現的飽和磁性截然相反，是相對論型的電子所獨具的指針性屬性。 由于各種拓撲電子材料的能帶對于包括自旋軌道耦合以及化學勢在內的各種參數高度敏感，決定電子拓撲性質的能量尺度可能小至毫電子伏特量級，因此通常的譜學測量如角分辨光電子譜等往往無法分辨能帶的細節。而普通的電輸運測量只能表征費米面的貝里曲率，無法區分相對論型的電子能帶是否存在能隙。這項對于拓撲電子材料的磁性研究，結合了理論計算與強磁場下的實驗表征，提出了探測相對論型的電子的一種決定性指針。該工作已在《自然?通訊》上發表 Nature Communications 10, 1028 (2019).Magnetic responses of the non-relativistic and relativistic fermions a, b, c, d: The energy bands of non-relativistic (parabolic-band) fermions; g, i, h, j: The energy bands of -relativistic fermions; e, f: Calculated parallel magnetization (M||) and effective transverse magnetization (MT) of non-relativistic fermions are saturated in strong magnetic field. k, l: Non-saturated M of relativistic fermions. 此項工作的通訊作者為賈爽研究員，中科院強磁場科學中心的張警蕾研究員和南方科技大學的盧海舟教授；第一作者為量子材料中心博士生張成龍和南方科技大學的王春明教授。同時，這項研究受到國家自然科學基金（No. U1832214, No.11774007）國家重點研究計劃（2018YFA0305601）以及中科院先導研究計劃（XDB28000000）等的支持。

熒光二氧化硅微球（CDs@mSiO2）負載抗體等生物大分子針對病毒、細菌和疾病體外檢測試劑盒。 技術指標（創新要點等）： 1、使用性能優越的碳量子點取代穩定性差、熒光量子產率低的有機熒光染料和毒性大的無機半導體量子點； 2、通過調節碳量子點的合成原料，使得碳量子點偶聯錨定在二氧化硅微球上，且不會引起碳點的熒光猝滅從而有利于連接抗體或生物大分子等，產品具有快速、靈敏度和特異性高等優勢。

量子隧穿是微觀世界的基本現象，它是指粒子可以像波一樣地穿過有阻礙的區域（即勢壘），是微觀粒子的波粒二象性的一個具體表現。如今，量子隧穿的概念已經滲透到物理學的方方面面，比如廣泛使用的掃描隧道電子顯微鏡、半導體異質結等。然而，關于量子隧穿卻有一個基本問題充滿著爭議，那就是隧穿的過程是否需要時間？如果需要時間那又該如何測量呢？自量子力學誕生以來，這個問題一直伴隨著量子力學的發展而爭論至今。 隨著超短激光脈沖的問世，人們一直努力、希望在強場隧道電離的范疇來解決這個的重要爭議問題。隨即，學術界提出了可以通過阿秒鐘方案測量隧道電離的發生時間（即時間延遲），阿秒鐘巧妙地將隧穿時間延遲轉化為光電子發射角的偏移，然而對于實驗結果，大家一直未取得一致的看法。學術界通過十多年的研究，基本上形成了兩種對立的觀點，即瞬時隧穿（隧穿幾乎不需要時間）與延時隧穿（隧穿需要百阿秒量級的時間），各自都有相應的理論與實驗支持。似乎這兩種觀點充滿矛盾、不可調和！量子隧穿的示意圖量子隧穿可以看作是微觀粒子的“穿墻術”增強型阿秒鐘的原理。（a）線偏振的二次諧波打破了圓偏振的基頻光的對稱性，標記了最大值激光電場的方向與時刻。（b）不加二次諧波時測量的光電子動量譜。（c）加入標記光場后測量的光電子動量譜。 傳統的阿秒鐘是采用單個橢圓偏振或近圓偏振的激光脈沖，因此傳統阿秒鐘的校準依賴于少周期激光的載波包絡相位和橢偏率的確定，它們的噪聲抖動會給阿秒鐘的測量帶來很大的誤差。日前，北京大學物理學院、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室“極端光學創新研究團隊”劉運全教授和龔旗煌院士領導的研究小組，提出并實現了一種全新改進型阿秒鐘，在一束圓偏振飛秒激光場中加入了另一束線偏振的倍頻光來校準阿秒鐘，使得光電子發射角的偏移量的定標更加精準。這種增強型阿秒鐘使得隧穿時間的測量更加準確可靠。理論上還證明了上述兩種看似對立的隧穿圖像可以被統一在同一個理論框架下進行描述。在強場近似理論框架下，他們分別建立了瞬時隧穿圖像以及基于Wigner表象的延時隧穿圖像，對于增強型阿秒鐘的實驗結果，這兩種隧穿圖像的理論結果都與實驗結果相符合。因此，這是第一次使用同一個理論框架和同一個實驗完美地統一了這個長期的學術爭議，為隧穿時間研究提供一種思路。

在高晶體質量的狄拉克半金屬Cd3As2納米線中觀測到手征反常導致的負磁電阻效應（Nat. Commun. 6, 10137 (2015)）；并借助于納米線比表面積大的優勢，測量到起源于拓撲表面態輸運的π A-B效應(Nat. Commun. 7, 10769 (2016); Phys. Rev. B 95, 235436（2017）)。 最近，他們通過輸運測量首次在狄拉克半金屬Cd3As2納米線中觀測到連續體態和離散表面態耦合產生的Fano共振現象。研究表明直徑約為60 nm的Cd3As2納米線的表面態能帶會發生劈裂，通過柵壓調制費米能級到一個表面態子能帶的帶底時，會呈現出零偏壓微分電導峰；在磁場作用下，由于塞曼效應，零偏壓電導峰會發生劈裂，測量得到表面態的朗德因子為32；Fano共振進一步導致零偏壓微分電導峰隨偏置電壓具有非對稱的線形，并可能對材料中起源于“外爾軌道”的量子振蕩頻率產生修正。這項工作對于深入研究拓撲半金屬的輸運性質，以及設計實現可電學調控的Fano體系有著重要意義。圖1. Cd3As2納米線中量子限制效應引起的電導振蕩；(b)柵壓調制的微分電導譜。

本發明屬于量子點 LED 封裝領域，具體涉及一種高發光效率的量子點白光 LED，其中，LED 芯片固定設置在基板表面，量子點硅納米球附著在 LED 芯片表面，熒光粉膠將量子點硅納米球和 LED 芯片完全包裹住，所透光殼體直接安裝在基板上或通過一模塑料固定在基板上方，并將熒光粉膠、LED 芯片和量子點硅納米球密封在內，透光殼體內的空隙處填充有封裝膠。本發明還公開了一種高發光效率的量子點白光 LED 的制備方法。本發明的量子點 LED 能夠顯著提高白光LED 的發光效率，在生產中能夠更加便捷地控制量子點與熒光粉各自的發光光譜，從而得到所需的理想型發光，且可顯著減少量子點的用量，節約生產成本。

郭光燦院士團隊在基于人工合成維度的量子模擬方面取得重要實驗進展。該團隊李傳鋒、許金時、韓永建等人將攜帶不同軌道角動量的光子（又稱為渦旋光子）束縛在簡并光學諧振腔內，通過引入光子的自旋軌道耦合人工合成了一維的拓撲晶格，為拓撲量子模擬開創了一種新的方法。