摩擦诱导构造纳米凸结构的原理及应用研究

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基本信息

  • 批准号：
    90923017
  • 项目类别：
    重大研究计划
  • 资助金额：
    50.0万
  • 负责人：
    钱林茂
  • 依托单位：
    西南交通大学
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

纳米电子器件由各种纳米点、纳米线和纳米凸区构成，其制造的关键在于如何实现这些纳米凸结构的可控加工。目前，光刻技术已逐渐发展到其"应用极限"，现有探针技术通常需要施加电场，操作过程复杂，亟需研究提出一种工艺简单的扫描探针加工纳米凸结构的新方法。本项目拟基于微观摩擦过程中发现的表面凸起现象，系统开展摩擦诱导构造纳米凸结构的原理及应用研究。在阐明各种因素对单晶硅表面纳米凸结构形成的影响规律的基础之上，采用试验分析与分子动力学模拟相结合的方法深入地揭示凸结构的形成机制，并系统地表征其物理、化学、机械和摩擦学性能，进而结合在其它材料表面构造纳米凸结构的可行性探讨，提出摩擦诱导构造纳米凸结构的纳米制造新方法。该方法工艺简单，在纳米电子器件和生物芯片的制造领域具有广阔的应用前景。相关研究符合国家高新科技发展的重大战略需求，其成果不仅可以丰富纳米制造的基础理论，而且也有助于推动微/纳机电系统的实用化进程。

结项摘要

纳米电子器件由各种纳米点、纳米线和纳米凸区构成，其制造的关键在于如何实现这些纳米凸结构的可控加工。目前，光刻技术已逐渐发展到其“应用极限”，现有探针技术通常需要施加电场，操作过程复杂，亟需研究提出一种工艺简单的扫描探针加工纳米凸结构的新方法。本项目基于微观摩擦过程中发现的表面凸起现象，系统开展摩擦诱导构造纳米凸结构的原理及应用研究。主要研究进展包括：.（1）阐明单晶硅表面纳米凸结构形成的影响规律：仅当接触压力低于单晶硅的硬度时，摩擦诱导纳米凸结构才有可能形成；凸结构的高度随载荷和循环次数的增加而增加，随单晶硅晶面弹性模量和剪切速度的增大而降低；真空下形成的凸结构比大气下略高。.（2）揭示出单晶硅表面纳米凸结构的形成机制：尽管单晶硅表面凸结构的形成是摩擦化学和机械作用共同作用的结果，但机械作用占主导；凸结构的形成主要源于摩擦诱导的表面非晶化。.（3）系统地表征了单晶硅表面纳米凸结构的机械性能：尽管凸结构的弹性模量比基体略低，但其能有效地抵抗微机电系统典型的剪切和滑动，可完全满足微机电系统的服役要求。.（4）提出了摩擦诱导构造纳米凸结构的纳米制造新方法：基于摩擦诱导纳米加工方法，成功地在石英、玻璃和单晶硅等材料表面构造出点、线、面和复杂图案等各种纳米凸结构；为提高加工效率，开发了具有微米级精度的多针尖摩擦诱导加工设备。. 所提出的摩擦诱导纳米加工方法工艺简单，在纳米器件和生物芯片的制造领域具有广阔的应用前景。在本项目的资助下，参与撰写 3 本学术著作章节，发表学术论文 17 篇，另有 1 篇SCI检索源论文已接受待发表；其中，SCI检索 14 篇，EI检索 2 篇；另有 2 篇国际会议最佳论文，3 篇摩擦学分会优秀学术论文；申请专利 10 项，授权 5 项；获教育部 2012 年度自然科学一等奖 1 项（第 4 完成人）。作国际会议邀请报告 8 次，国内会议邀请报告 3 次；应邀赴美国加州大学伯克利分校、宾夕法尼亚州立大学、澳大利亚悉尼大学与新南威尔士大学访问，境外专家来访 11 批次。培养毕业博士 2 人，硕士 2 人。

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（1）
科研奖励数量（6）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Friction-induced hillocks on monocrystalline silicon in atmosphere and in vacuum
单晶硅在大气和真空中摩擦引起的小丘
  • DOI：
    10.1016/j.wear.2010.01.007
  • 发表时间：
    2010-03-25
  • 期刊：
    WEAR
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Yu, Bingjun;Qian, Linmao;Zhou, Zhongrong
  • 通讯作者：
    Zhou, Zhongrong
Investigation on the microtribological behaviour of human tooth enamel by nanoscratch
纳米划痕研究人类牙釉质的微观摩擦学行为
  • DOI：
    10.1016/j.wear.2010.11.020
  • 发表时间：
    2011-07
  • 期刊：
    Wear
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Zheng, S. Y.;Zheng, J.;Gao, S. S.;Yu, B. J.;Yu, H. Y.;Qian, L. M.;Zhou, Z. R.
  • 通讯作者：
    Zhou, Z. R.
压头曲率半径对单晶硅径向纳动损伤的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张赜文;余家欣;钱林茂
  • 通讯作者：
    钱林茂
Friction-induced nanofabrication method to produce protrusive nanostructures on quartz.
摩擦诱导纳米加工方法在石英上产生凸出的纳米结构
  • DOI：
    10.1186/1556-276x-6-310
  • 发表时间：
    2011-04-07
  • 期刊：
    Nanoscale research letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Song C;Li X;Yu B;Dong H;Qian L;Zhou Z
  • 通讯作者：
    Zhou Z
Effect of Water on the Mechanical and Frictional Behaviors of Human Fingernails
水对人类指甲机械和摩擦行为的影响
  • DOI：
    10.1007/s11249-010-9616-2
  • 发表时间：
    2010-06-01
  • 期刊：
    TRIBOLOGY LETTERS
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Wei, Peng;Qian, Linmao;Zhou, Zhongrong
  • 通讯作者：
    Zhou, Zhongrong

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  • 作者：
    徐乐;郭剑;余丙军;钱林茂
  • 通讯作者：
    钱林茂

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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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