单根精度纳米线的高柔性与大规模操控技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51375089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Based on previous research work for low-cost and high-throughput manipulation of micro/nano particles by light-induced dielectrophoresis, applicants will conduct research on basic theory, experimental analysis and system integration of massively parallel manipulation and assembly of nanowires. A micro system platform applicable to precisely manipulate or flexibly assemble either single or multiple nanowies will be built, which will rapidly and significantly promote the assembly technology in nano-scale manufacturing. The main research contents are described as follows: Firstly, by analyzing the variety of physical fields coupling affecting the manipulating process of nanowires in the chip, dielectric response mechanism and combined dielectrophoresis potential distribution model of one-dimentional nanostructures would be studied. Subsequently, a dynamic model would be established to simulate the motion behavior of nanowires during the manipulation and assembly. On that basis, the core components of nanowire-manipulating platform, assembling chip, would be designed and manufactured, including layout design, material selection and the fabrication process of photoconductive layer, microfluidic channel and geometry of the virtual and solid electrode arrays. After that, combining reconfigurable virtual electrode pattern direct-writing subsystem, real-time vision detection and tracking subsystem, signal excitation and control subsystem, and microfluidics control subsystem, a low-cost, flexible and high-precision micro system platform for nanowire manipulation and assembly would be integrated.
基于申请者前期在应用光诱导介电泳技术实现微纳米粒子低成本、高通量操纵的研究成果和工作基础,开展面向纳米线的精确操纵和柔性组装的基础理论、实验分析和系统集成研究,从而建立一套同时满足单根精确操纵和多根批量组装的高柔性纳米线精确操控系统平台,使纳米尺度制造中的组装技术研究获得跨越式发展。主要研究内容涉及:从分析影响纳米线操控的多种物理场耦合作用入手,进行纳米线在复合式介电泳作用下响应机理的研究,并对纳米线操控过程进行动力学建模和计算仿真。在此基础上,进行纳米线操控平台的核心部件- -精确操控芯片的设计制造,涉及虚拟电极阵列和实体电极阵列的版图设计、光电导层、微流体通道的选材及其制作工艺研究。最后,组合光虚拟电极直写子系统、实时监控子系统、激励信号控制子系统、微流体控制子系统和计算中心,构成整个纳米线高柔性精确操控系统平台。

结项摘要

本项目系统研究了单根精度纳米线的高柔性与大规模操控技术,为研究纳米传感器、纳米机器人(定点运送药物或者放射性种子)以及精确的纳米手术(清洁堵塞动脉)奠定了重要基础,具体研究成果可概括如下:(1)研究建立了纳米线的介电泳动力学模型并进行了介电泳操控过程的电动力学数值仿真。通过系统分析纳米线在交流动电环境下的受力状况,讨论了影响纳米线介电泳操控的相关因素。(2)研制出一套集成纳米线精确操控芯片、光虚拟电极直写子系统、纳米线实时监控子系统、激励信号控制子系统、微流体控制子系统及计算控制中心为一体的纳米线精确操控系统平台,同时实现对单根纳米线的动态捕捉、精确定位、可控取向、线性输运以及多根纳米线的合并组合、并行操控、动态组装等多种低成本、柔性化操纵功能。(3)研制了无引线点阵电极介电泳芯片,研究了其特性并进行了单根精度纳米线操控组装实验。本研究中芯片的制备工艺研究涉及:实体电极阵列的结构设计及制备工艺;流道层和穿透电极层的制备工艺与无引线点阵电极介电泳芯片的封装测试。(4)研究了基于分片式介电泳芯片的纳米线操控与组装,具体为:交流电信号的电压幅值和频率以及PET薄膜厚度对纳米线组装的影响、纳米线阵列和网格组装。(5)研究了光致电渗流操控纳米线,包括流场分析、纳米线的定点沉积、水平迁移与图案化组装。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Multi-train elasto-inertial particle focusing in straight microfluidic channels
直微流体通道中的多列弹惯性粒子聚焦
  • DOI:
    10.1063/1.4963294
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Xiang Nan;Dai Qing;Ni Zhonghua
  • 通讯作者:
    Ni Zhonghua
Microfluidic Impedance Cytometer with Inertial Focusing and Liquid Electrodes for High-Throughput Cell Counting and Discrimination
具有惯性聚焦和液体电极的微流控阻抗细胞仪,用于高通量细胞计数和区分
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b04959
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Tang Wenlai;Tang Dezhi;Ni Zhonghua;Xiang Nan;Yi Hong
  • 通讯作者:
    Yi Hong
A rapid and simple method to draw polyethylene nanofibers with enhanced thermal conductivity
一种快速、简单的方法来拉伸具有增强导热性的聚乙烯纳米纤维
  • DOI:
    10.1063/1.4958905
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ma Jian;Zhang Qian;Zhang Yin;Zhou Lei;Yang Juekuan;Ni Zhonghua
  • 通讯作者:
    Ni Zhonghua
Accurate control of individual metallic nanowires by light-induced dielectrophoresis:size-based separation and array-spacing regulation
通过光诱导介电泳精确控制单个金属纳米线:基于尺寸的分离和阵列间距调节
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2014.07.025.
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Sensors and Actuators A: Physical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Ke;Quan Yunlin;Song Chunfeng;Xiang Nan;Jiang Di;Sun Dongke;Yang Juekuna;Yi Hong;Ni Zhonghua
  • 通讯作者:
    Ni Zhonghua
A novel 'leadless' dielectrophoresis chip with dot matrix electrodes for patterning nanowires
一种新型“无引线”介电泳芯片,带有点阵电极,用于纳米线图案化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Liu Linbo;Chen Ke;Huang Di;Wang Xin;Xiang Nan;Ni Zhonghua
  • 通讯作者:
    Ni Zhonghua

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  • 通讯作者:
    陈云飞

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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