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  • 一种基于编程静电镊阵列和飞秒激光制备的超疏水绝缘平台的数字微流控液滴机器人系统

    本文报道了一种新型的非接触式液滴操控机器人系统,该系统将静电镊子(EST)与绝缘的超疏水平台相结合,实现了可编程的液滴操控。首先,我们通过优化施加的静电势和静电镊子的高度,证明了静电镊子能够在多种绝缘的超疏水表面上精确地捕获和移动液滴——这些表面此前被认为不适合进行此类操控。静电镊子与绝缘超疏水基底的结合使得液滴能够在广泛的体积范围内(至少覆盖3个数量级)以及多种类型的液体(如HCl、NaOH和NaCl液滴)上进行捕获和操控。作为概念验证,我们最终基于静电镊子阵列构建了一个简单的液滴操控系统,并通过选择性电极激活实现了对液滴运动的数字控制。实验结果成功证明了该系统作为多功能、高性能数字微流体(

    来源:Nano Letters

    时间:2025-11-21

  • 通过可热去除的掺杂剂,解锁六角形钨氧化物纳米棒中基于Na+的电致变色性能

    六角形氧化钨纳米棒因其内部存在的较大六角形通道而成为基于钠离子(Na+)的近红外电致变色窗口材料的理想选择。然而,传统掺杂剂(如铯离子Cs+)会阻碍钠离子的插入,从而限制了材料的电荷存储能力和整体调制性能。为了解决这一问题,我们开发了掺杂了NH4+/NH3的六角形氧化钨纳米棒,并通过简单的热退火过程逐步去除这些掺杂剂。在400 °C下退火的薄膜其电荷存储能力比掺铯离子的薄膜提高了4倍以上。结合这种优异的存储能力以及纳米棒的高着色效率,厚度为150纳米的薄膜在1200纳米波长下实现了74%的光学调制效果,这一性能与基于锂离子(Li+)的系统相当。使用钠离子电解质的完整电致变色器件在褪色状态和着色

    来源:Nano Letters

    时间:2025-11-21

  • 通过二配位茴香醚的脱芳构化形成杂多环骨架

    在化学研究中,异环结构是许多生物活性分子的重要组成部分。这类化合物在自然界中广泛存在,并且在药物化学、生物化学和农业化学中具有关键作用。然而,目前合成这些复杂结构的方法往往导致形成主要由sp²杂化碳组成的平面结构,这在一定程度上限制了它们在药物设计中的应用。因为许多生物活性分子不仅含有多个立体中心,还具有三维结构,能够更有效地与靶标蛋白的结合位点相互作用,从而实现更精准的药理作用和更低的副作用。因此,开发能够生成更复杂异环结构的新合成方法成为有机化学研究的一个重要方向。近年来,研究者们对通过金属配合物来构建异环结构的策略进行了广泛探索。特别是在过渡金属与芳香环之间的配位化学中,一些研究显示,金

    来源:Organometallics

    时间:2025-11-21

  • 二铜催化的叠氮化物-炔烃环加成反应中的金属-金属协同作用及金属-配体协同作用

    铜催化的叠氮-炔基环加成反应(CuAAC)自2000年代初问世以来,因其在合成1,4-取代的1,2,3-三唑方面的高效性、选择性和广泛适用性而受到广泛关注。该反应在药物化学、高分子科学和生物化学等领域得到了广泛应用,成为一种重要的点击化学方法。尽管如此,关于其反应机理的探讨仍存在诸多争议,尤其是关于催化活性铜物种的核性(即单核还是双核)以及反应过程中是否涉及特定的中间体,仍是科学界长期关注的问题。长期以来,研究者们提出了多种可能的反应机制,并尝试通过实验和理论计算来验证这些假设。其中,双核铜中间体被认为是催化循环中的关键部分,但其分离和表征一直面临挑战。为了深入理解这一反应的机制,研究人员开发

    来源:Organometallics

    时间:2025-11-21

  • 相干完美吸收与放大系统实现超灵敏氨气检测

    相干完美吸收与激光(CPAL)现象因其具有理论上无限的品质因数这一独特特性,为超高灵敏度传感提供了出色的平台。然而,大多数射频(RF)相干完美吸收器-放大器(CPAA)系统仍处于概念验证阶段,主要受到预设频率下严格阻抗要求、对元件微小偏差的敏感性以及传感器集成过程中强烈寄生效应的阻碍。适用于高频操作的低寄生电容传感器的稀缺性进一步限制了其实际应用。在这里,我们提出了一种策略,能够精确调整集成有电容传感器的CPAA系统的工作点,使其趋近于理论上的理想状态,从而实现更高的检测灵敏度。通过协同优化CPAA的配置和传感器设计,我们实现了创纪录的灵敏度:在检测微量氨气时,灵敏度分别达到123 kHz/p

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 用于单细胞粘附力测量的纤维尖端剪切力探针

    单细胞黏附研究在细胞生物学中起着至关重要的作用。诸如原子力显微镜(AFM)技术之类的细胞黏附测量方法可用于测量单细胞的黏附力。然而,这些方法存在许多局限性,例如操作复杂或需要标记细胞。在这项研究中,我们提出了一种微型光纤尖端剪切力探针(FSFP),能够在生理条件下准确测量单细胞的黏附力。该剪切力探针的结构基于结构力学原理设计,采用飞秒激光双光子聚合技术在单模光纤的端面整体制造而成,便于进行横向操作。我们建立了FSFP光谱输出与施加力之间的关系,其微力灵敏度为2.81 nm/μN,最小可检测力为7.1 nN。该设备的整体测量范围为69 μN。我们使用FSFP在生理条件下测量了MCF-7乳腺癌细胞

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 环形开放式微流控平台揭示了胶质母细胞瘤细胞的粘度驱动机械启动机制

    胶质母细胞瘤(GBM)的肿瘤微环境特征是细胞外粘度异常高,尤其是在肿瘤侵袭边缘。虽然高粘度被认为会阻碍细胞迁移,但矛盾的是,GBM细胞在这种环境中往往表现出更强的侵袭性。在这里,我们介绍了一种新型的开式微流控平台,该平台能够在可调节的粘度条件下实时、高分辨率地分析GBM细胞的行为,且不受传统封闭系统的几何限制。利用U-251细胞系和原代GBM-3细胞,我们发现急性暴露于高粘度培养基(7.1 cP)会抑制细胞迁移,而长期暴露则会诱导细胞进入一种促进侵袭的状态。这种表型变化是由细胞骨架重构、 focal adhesions(粘着斑)缩短、YAP蛋白向细胞核转移以及线粒体能量代谢相关基因转录上调所驱

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 综述:金属-有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)薄膜的表面辅助制备与传感性能

    金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)在架构和多维应用方面具备更高的灵活性,使其成为开发薄膜传感器的理想候选材料。本文综述了MOFs和COFs薄膜的表面合成方法,重点介绍了化学气相沉积(CVD)和界面辅助合成(IAS)等先进沉积技术,以及基于这些薄膜的多功能传感应用。由于COFs和MOFs薄膜具有高孔隙率、可调结构以及优异的电子/光电性能,它们在气体检测、环境监测和可穿戴传感器领域展现出广阔的应用前景。此外,本文还探讨了长期稳定性、薄膜均匀性以及在实际使用条件下的集成问题。文中分析了实际应用中存在的均匀性、纵向稳定性以及长期恶劣环境暴露等问题,并提出了相应的解决方案以弥补现有技术的

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 磁性水凝胶:用于快速检测肠道疾病的增强型细菌生物传感器

    细菌生物传感器是检测胃肠道疾病生物标志物的一个有前景的方法;然而,它们的直接口服递送受到生物利用度、安全性以及与复杂肠道微生物群相互作用等挑战的限制。为了解决这些问题,我们开发了MagGel-BS,这是一种由磁性水凝胶包裹的细菌生物传感器平台。该混合系统使用生物相容性的海藻酸盐水凝胶来包裹磁性颗粒和细菌生物传感器,从而实现疾病生物标志物的精准检测。水凝胶显著提高了稳定性,使细菌在胃液中的存活率提高了10倍。通过使用对血红素具有响应性的细菌,MagGel-BS能够在20分钟内检测出小鼠的胃肠道出血,这比未封装的生物传感器快得多(后者需要几个小时)。重要的是,MagGel-BS在体内没有引发免疫反

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 受生物启发的、抑制模式噪声的离轴集成腔体,用于快速动态气体检测

    本文提出了一种创新的离轴集成腔(OAIC)设计,该设计模仿了细菌的尾鞭毛结构,旨在解决传统OAIC中由于气流场不均匀导致的模式干扰噪声和气体交换速度慢的问题。据我们所知,这种被称为“仿生模式噪声抑制OAIC”的腔体设计概念首次将腔体增强光谱技术与仿生设计相结合。通过将气体入口重新设计为一对仿生结构的切向入口,原本的湍流被转化为类似细菌鞭毛的旋转切向流,从而引导流体流动。利用基于遗传算法的多目标优化技术对仿生OAIC的参数进行优化,使得腔体内的流体流动更加有序且均匀,同时降低了激光与气体之间的相互作用噪声。在200–1500 sccm的流量范围内,该仿生OAIC并未出现明显的浓度波动;在800

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 基于ZIF-67生长离子纳米纤维膜分离器的超灵敏离子电子压力传感器,用于生理信号监测和人体工程学辅助

    对下一代可穿戴技术的需求不断增长,这些技术具有高灵敏度、低检测限和宽压力范围的特点,因此迫切需要先进的压力传感器,以便能够检测微妙的生理信号和大规模的机械输入,从而应用于人体工程学领域。在这里,我们介绍了一种超灵敏的离子电子压力传感器(IPS),该传感器基于富含钴的沸石咪唑框架(ZIF-67)制备的高孔隙离子纳米纤维膜(INM)作为介电隔膜,并结合了混合纳米多孔碳-激光诱导石墨烯(HNPC@LIG)和离子PVDF-HFP@IL作为电极/电解质层。ZIF-67掺杂的INM降低了基线电容,并在压力作用下增强了离子传输,从而实现了高效的电双层(EDL)形成,而HNPC@LIG则提供了较大的表面积。因

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 微四面体电极增强型可穿戴电容式双模式传感器,用于集成触觉压力和接近检测

    人工智能的进步使得智能传感器的性能得以提升,其感知能力可以与人类相媲美甚至超越人类。在这项研究中,我们开发了一种双模式电容传感器,该传感器采用双面微四面体电极(DSMEs)来实现接近感和接触检测功能。这种创新的架构设计有效降低了传感器的粘弹性和等效模量,使其在0–20 kPa的宽线性响应范围内具有1.29 kPa–1的高压力灵敏度,并且检测上限可达800 kPa。该传感器具有快速的响应时间(125毫秒)和恢复时间(65毫秒),同时在超过10,000次加载循环后仍能保持稳定的信号输出。此外,微四面体结构电极产生的非均匀电场通过电容边缘效应增强了非接触式感知能力,使得传感器能够在最远100毫米的距

    来源:ACS Sensors

    时间:2025-11-21

  • 具有钙钛矿/有机双吸收层的低噪声电调制双模光电探测器

    具有可调光谱检测范围的光电探测器在先进的光电应用中引起了广泛关注,例如自对准多光谱成像、物体识别和加密通信。本文基于垂直堆叠的钙钛矿/有机(FA0.9Cs0.1PbI2.85Br0.15/PM6:BTP-eC9)双吸收层,展示了一种双模式光电探测器,该探测器在外加偏压下可以在基本检测带(由钙钛矿吸收层决定)和扩展检测带(由有机吸收层决定)之间切换。这种光电探测器利用了非激子钙钛矿和激子有机半导体中自由电荷生成对电场敏感度存在显著差异的特性。通过界面工程处理,反向偏压和正向偏压区域下的暗电流分别降低了两个数量级和三个数量级,从而实现了超过1011 Jones的特定检测灵敏度以及两种检测模式下超过

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 3R堆叠的MoS2双层结构中偶极激子的快速超扩散传输

    激子能够在不伴随电荷流动的情况下实现能量传输,但它们的电中性限制了对其的外部控制。通过制造偶极激子(即电子和空穴在空间上分离的激子),可以赋予它们永久的偶极矩,从而实现电场的操控,并引入强烈的偶极-偶极相互作用,进而影响能量传输过程。尽管偶极激子在耦合量子阱和范德华异质结构中已被广泛研究,但本文发现菱形(3R)堆叠的MoS2双层结构为这类激子的产生提供了理想的平台。3R堆叠方式打破了材料的对称性,从而产生了内在的极化效应,使电子和空穴在空间上分离,自然形成了排列整齐的偶极子。利用瞬态吸收显微镜技术,我们观察到3R MoS2双层中的偶极激子具有快速且超扩散的传输特性,这与单层材料、体块晶体以及2

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 具有骨诱导性和压电可塑性的纳米复合骨移植材料

    由于传统移植材料的适应性和再生能力有限,修复颌骨缺陷仍然是一个临床难题。在这项研究中,我们设计了一种用于颌骨修复的骨诱导和压电复合材料,这种材料具有类似塑料的质地,被称为“骨塑剂”(osteoplasticine)。该材料由聚(l/d)-乳酸和聚(ε-己内酯)网络构成的立体复合物组成,具有热塑性,并能够使两种功能性陶瓷纳米颗粒均匀分散。纳米级的羟基磷灰石颗粒具有成骨能力,而纳米级的铌酸钠钾颗粒在机械加载或超声刺激下通过压电效应促进成骨分化和代谢活动。我们合成的骨塑剂在加热到生理温度以上时表现出良好的可塑性,并在使用过程中能够产生可测量的电信号。在骨塑剂组中,无论是骨植入部位还是非骨植入部位都观

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 在妊娠期间暴露于微塑料或纳米塑料的情况下,从胎盘到多个子器官的空间脂质代谢重塑

    妊娠期间接触微粒和/或纳米颗粒(M/NPs)可能与母亲和后代的不良结局密切相关,这些不良结局涉及多个器官的功能障碍。器官功能的变化是通过对外部环境变化的代谢适应来实现的;然而,这些器官功能障碍及其背后的代谢变化的复杂性仍然知之甚少,尤其是在空间上的亚器官层面。我们使用一种怀孕小鼠模型,从妊娠第1天到第18天让它们接触聚苯乙烯(PS)-M/NPs(粒径:100纳米、5微米,浓度为10毫克/升的饮用水),构建了一个全面的多亚器官脂质代谢图谱。该分析结合了MALDI质谱成像技术和组织学评估,以监测母体亚器官-胎盘-胎儿单元的变化。我们的研究发现,母体和胎儿器官对妊娠期间PS-M/NPs的暴露表现出不

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 用于神经刺激的抗体修饰光伏生物界面

    基于人工光感受器的视网膜假体是一种治疗视网膜退行性疾病的策略。目前,使用简单的方法构建基于生物相容性神经接口的人工视网膜假体,在低光照强度下实现有效的神经元刺激并模拟视觉分辨率仍然具有挑战性。在这里,我们展示了一种有效的方法,通过在人工光感受器设备与神经元细胞之间构建抗体修饰的光伏生物界面,显著提高了神经元刺激的敏感性和选择性。培养在抗体修饰的光伏生物界面上的神经元可以通过低于5 mW cm–2的光照强度成功激活,这一光照强度远低于传统人工视网膜假体所需的1太阳光条件。得益于抗体修饰的界面所具有的特异性靶向能力,神经元能够在生物界面上以阵列形式分布(例如使用金阵列)。本研究开发了一种人工光感受

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 自组装的单层结构能够实现高效且稳定的反向钙钛矿太阳能电池

    自组装单层(SAMs)已广泛应用于倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)中。然而,分子聚集以及埋藏界面处的能量损失严重限制了PSCs的效率和稳定性。本研究提出了一种用于1,3-二氨基丙烷二氢碘化物(PDADI)与MeO-2PACz共组装的分子调控策略。PDADI的引入抑制了MeO-2PACz的分子聚集,提高了分子均匀性,从而增强了界面锚定效果和SAM分子的覆盖率,进而促进了空穴的提取并减少了界面处的非辐射复合。此外,SAM亲水性的提高增强了钙钛矿薄膜底部的结晶度和均匀性,降低了薄膜的缺陷密度和残余应力。结果表明,最佳性能器件实现了25.49%的光电转换效率(PCE),开路电压(VOC)为1.172

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 基于界面轨道杂化的稳健阴极-电解质界面实现了卓越的钠离子存储性能

    阴极-电解质界面(CEIs)对提高电池性能至关重要,然而传统的CEIs通常与阴极的粘附性较差,尤其是在经历显著体积变化的阴极上。在这里,我们展示了通过在基于铁的普鲁士蓝类似物(FePB)阴极上实现FePB中的Fe 3d轨道与1-丙烯-1,3-磺酮(PS)中的O sp2轨道之间的界面轨道杂化,来构建一种含硫的CEI(S-CEI),用于钠离子电池。X射线吸收近边结构(XANES)光谱结合密度泛函理论(DFT)计算表明,这种3d-sp2轨道杂化重新分配了局部电子密度,改变了FePB中的Fe配位结构以及PS中的−SO3–环境。这种相互作用在电池首次循环过程中触发了FePB表面均匀形成富含RSO3Na物

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21

  • 等离子体介导的窄带钙钛矿光电探测器中波长选择性响应增强

    电荷收集窄化(CCN)技术使得钙钛矿器件能够在无需滤波器的情况下实现窄带光检测,但需要较厚的活性层来抑制短波长光子,这限制了光电流的输出。通过策略性地设计金属纳米颗粒(MNPs)的组成、尺寸和形状,可以精确调控其局域表面等离子体共振(LSPR)带,使其与目标窄带响应范围完全匹配。这样,入射的长波长光子与MNPs周围的电磁场发生强烈的耦合作用,从而通过近场增强诱导的激发(NFEE)效应显著提高光吸收,进而大幅提升光电流。基于分别涂覆了银纳米颗粒(AgNPs)、金纳米颗粒(AuNPs)和金纳米棒(AuNRs)的图案化ITO玻璃基底,成功制备了含有MAPbX3(X = Cl、Br、I)微晶薄膜的侧向

    来源:ACS Nano

    时间:2025-11-21


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