传感新品
【湖南大学和南华大学:研究新型超低电位电化学发光适配体传感器】
近日,湖南大学蔡仁和南华大学杨红芬基于共振能量转移(RET)系统,以SnS2 QDs/g-C3N4为新型发光体,CuO/NH2-UiO-66为双猝灭剂,设计了一种新型的用于玉米赤霉烯酮(ZEN)测定的超低电位电化学发光(ECL)“关-开”适配体传感器。在最佳条件下,所制备的适配体传感器对ZEN的定量范围为0.5 μg·mL-1至0.1 fg·mL-1,检测下限为0.085 fg·mL-1,具有良好的稳定性、特异性、重现性和实用性。
研究要点
要点1. 作者首先将SnS2 QDs负载到石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片上,g-C3N4具有大的比表面积、良好的生物相容性、化学稳定性和电化学性质。SnS2 QDs/g-C3N4作为发光体,在超低电势下通过强协同效应增强ECL发光信号。锆金属有机骨架(NH2-UiO-66)负载有氧化铜纳米颗粒(CuO NPs),用作双ECL信号猝灭剂,由于其宽的光吸收范围,其被认为是RET系统的优秀受体。在RET系统中,SnS2 QDs/g-C3N4作为供体,CuO/NH2-UiO-66作为受体。
要点2. 在没有目标(ZEN)的情况下,ECL信号的强度非常低,即“关”状态。在ZEN存在的情况下,ZEN与其适配体之间存在结合相互作用。结果,ECL信号强度恢复,即“开启”状态。ECL强度的增加允许在超低电势下对ZEN进行高灵敏度的检测。
要点3. 在最佳条件下,所制备的适配体传感器对ZEN的定量范围为0.5 μg·mL-1至0.1 fg·mL-1,检测下限为0.085 fg·mL-1,具有良好的稳定性、特异性、重现性和实用性。
该传感策略为真菌毒素检测提供了一种监测食品安全的方法。
研究图文
图1.(A)SnS2 QDs/g-C3N4的制备及ECL适配体传感器的ZEN检测过程。
图2.(A)g-C3N4纳米片和(B)SnS2 QDs/g-C3N4的TEM。(C)SnS2 QDs/g-C3N4的HRTEM。(D)SnS2 QDs/g-C3N4的元素图谱。(E)NH2-UiO-66和(F-G)CuO/NH2-UiO-66的SEM。
图3.(a)裸GCE,(b)SnS2 QDs/g-C3N4,(c)cDNA/SnS2 QDs/g-C3N4/GCE,(d)CuO/NH2-UiO-66/apt/cDNA/SnS2 QDs/g-C3N4/GCE和(e)ZEN/CuO/NH2-UiO-66/apt/cDNA/ SnS2 QDs/g-C3N4/GCE的(A)EIS和(B)CV。(C)(a)SnS2 QDs,(b)g-C3N4,(C)SnS2 QDs/g-C3N4、(d)cDNA/SnS2 QDs/g-C3N4/GCE、(e)适配体传感器和(f)具有ZEN/CuO/NH2-UiO-66/apt/cDNA/ SnS2 QDs/g-C3N4/GCE的适配体传感器的ECL。(D)(a)SnS2 QDs、(b)g-C3N4和(c)SnS2 QDs/g-C3N4在含有50 mM K2S2O8的PBS溶液中的CV。
图4.(A)适配体传感器的ECL机制。(B)(a)SnS2 QDs/g-C3N4,(B)NH2-UiO-66/SnS2 QDs/g-C3N4、(c)CuO/SnS2 QDs/g-C3N4和(d)CuO/NH2-UiO-66/SnS2 QDs/g-C3N4的ECL。(C)SnS2 QDs/g-C3N4的ECL发射光谱和CuO/NH2-UiO-66的紫外-可见吸收。
图5.(A)不同ZEN浓度的ECL强度变化。B)用于测定ZEN的适体传感器的线性回归曲线。(C)选择性以及(D)信号稳定性。
传感动态
近日,RAYZ睿镞科技宣布完成A轮融资,由中芯聚源领投,君桐资本、飞图资本、乾道投资、齐宇创赢等共同参投。本轮融资完成后,RAYZ睿镞科技将重点进行车规级产品的研发,产业化及市场拓展,面向乘用及商用车智能驾驶领域,加速推进车载激光雷达的规模化商用。
睿镞科技是一家激光雷达研发商,聚焦激光雷达、自动驾驶、机器人、安防监控、人工智能等领域,致力于提供测距镜头、声音阵列、声像AI嵌入式软件等产品。已经推出了三款车载激光雷达产品,除了车用激光雷达产品,睿镞科技还研发了一款用于AR/VR、元宇宙、机器人、汽车补盲的超小型激光雷达,单帧线数40-400线,测距范围20-200米,水平和垂直分辨率均为0.1度。
目前,RAYZ睿镞科技已正式发布全新一代实力硬派激光雷达Osprey H2。它是专门面向 ADAS 前装量产市场及高阶智能驾驶发布的中远距高性价比车规级激光雷达。Osprey H2采用极致的光学系统设计,10%反射率目标测距达到了260m,最远测距320m, 实现了905nm车规级激光雷达的测距新纪录。此外,Osprey H2实现了低达10W的功耗表现,同时体积小巧,整机长宽高为135 x 110 x 45mm。相比1550nm激光雷达产品,Osprey H2实现了60%以上的成本降低。
在2022年激光雷达迎“量产元年”后,2023年NOA等高阶智能驾驶领域进入性价比比拼阶段,市场也由技术驱动开始转入技术加市场双重驱动, 消费者也开始更加注重NOA的体验感。作为NOA等高阶智能驾驶核心传感器,激光雷达在完成“能用”这个阶段的挑战后,随即也将进入“好用”这个阶段的新挑战。RAYZ睿镞科技基于目前高速和城市NOA感知的真需求以及当前的产品竞争格局,提出了激光雷达的4C标准,坚决用超高标准来迎接NOA普及之路。4C标准即:Competence (性能卓越),Compactness (体积紧凑),Cost-effectiveness (成本可控),Continuity (质量可靠)。
RAYZ睿镞科技创始人及CEO陈如新表示:“我们认为激光雷达要真正满足NOA‘好用’的要求,4C标准缺一不可。Osprey H2,正是在这样的理念之下,认真打磨的硬派经典产品, 为迎接NOA的普及耀世而生的。我们同时相信,在此次新一轮的融资完成后,睿镞科技将更快的推进车规级产品的验证,产业化及市场拓展,加速推进车载激光雷达的规模化商用。”
领投方中芯聚源表示:“激光雷达是实现智能驾驶、构建数字世界的重要感知单元。睿镞科技团队在激光、光学系统、人工智能算法等方面具有深厚积淀,对于激光雷达相关技术具有深刻理解。睿镞产品定义领先,探测距离、点频、分辨率等核心技术指标满足车规级自动驾驶应用的需求。同时,得益于睿镞独特的设计方案,产品在成本、体积、功耗、可靠性等方面具有竞争力。”
【超声波项目佑航科技获数千万元融资,冲刺明年4000万颗探芯产能】
36氪获悉,近日超声波芯片公司佑航科技宣布成功完成数千万元Pre-A轮融资,由中南创投领投,鼎嘉资本跟投。据了解,本轮融资将主要用于车载超声波AK2传感器芯片的车规验证测试、量产、超声波探芯产能扩展以及车载微碰撞传感器芯片的研发等项目。
佑航科技成立于2021年,是一家车载超声波雷达二级供应商,专注于为Tier1供应商提供车载超声波探芯和车载超声波雷达芯片等产品。公司目前拥有近百名团队成员。
随着国内汽车行业智能化进程不断加速,超声波雷达已成为智能车辆不可或缺的组成部分。超声波雷达的原理是将电信号传递到换能器(通常称为探芯),然后通过压电陶瓷的膨胀和收缩来发射超声波,并由接收器接收和转换电信号。
当前,超声波雷达的应用领域正从传统倒车距离检测,扩展到自动泊车、车辆横向辅助检测等领域。这些智能驾驶功能对超声波雷达的探测距离和盲区检测提出了更高的要求。
为应对这一需求,业界也在研发下一代技术包括AK2编码超声波雷达。以盲区检测为例,现有超声波雷达的盲区监测基本在20-25cm之间,而AK2编码超声波雷达的盲区能够做到小于10cm。在测距方面,现有超声波雷达的搜索车位横向距离限制小于1.8m,而AK2编码超声波雷达的搜索车位横向距离大于2.5m。简单来说,就是盲区更小,测距更远。
从结构上看,AK2编码超声波雷达由探芯+外壳+芯片等部分组成,探芯+芯片占超声波BOM成本的60%。目前,AK2超声波雷达探芯主要由博世、法雷奥等国际Tier 1把控,芯片也基本出自于博世和Elmos,因此行业也在期待AK2编码超声波雷达部件的国产化。
佑航科技选择先从探芯入手。创始人谢晓静向36氪透露,公司已于去年底实现了AK2超声波雷达探芯的规模交付,目前佑航拥有三条全自动化探芯生产线,预计今年可达到2000万颗探芯的销售量。计划今年底再新增两条生产线,明年能达到4000万颗探芯的产能。
除了探芯产品,佑航科技还建立了一支车载超声波芯片研发团队,结合在超声波探芯领域的积累,研发符合国内标准的车载超声波AK2功能芯片。
谢晓静表示,其技术突破包括车规级BCD flash、车规专用高速数据接口、软件可配超声滤波DSP以及更高的雷达扫描刷新率,从而提升超声雷达的测距精度,减少盲区。目前,佑航已与国内外超声波一级供应商进行联合测试,预计明年实现超声波AK2功能芯片的量产。
此外,佑航科技还在开发微碰撞传感器芯片。这一技术与超声波芯片技术都基于机械波来实现对距离和震动的感知,将两项功能整合后,可以提供更全面的应用和超声波融合算法,以降低成本。
公司的研发芯片还包括光雨量传感器芯片和高压无刷电机控制器芯片,可应用于主动安全带、雨刮器控制、电动停车制动器、自动电动车门等领域。
对于本轮融资,中南创投投资总监李志远表示,随着智能汽车渗透率的不断提升和供应链的国产化需求,国产车载微感知传感器和芯片有着广阔的市场前景。凭借团队在汽车电子和半导体领域多年的经验积累和技术研发优势,以及公司在超声波等车规传感器相关产品的行业资源积累,佑航科技将在满足汽车产业对高性能、高可靠性微感知芯片的需求领域发挥重要的作用。
鼎嘉资本投资总监陈鹤则表示,佑航科技的超声波AK2传感器芯片和微碰撞传感器芯片的集成技术为汽车安全和自动驾驶提供了重要支持。公司的核心团队同时具备超声波传感器和(车规)芯片多年研发量产经验并在汽车行业深耕多年,下游主机厂资源丰富。借助探芯业务积累的客户资源以及对超声波传感器的理解,加之芯片需要与探芯做配合,公司是国内极少数有机会能快速量产超声波AK2芯片的公司。
2023年10月19日消息,索尼宣布将发布IMX900堆叠式CMOS图像传感器,它可以兼容1/3英寸镜头的320万有效像素。并支持全局快门,用于工业领域,分辨率实现业界突破。
与传统产品相比,新传感器采用自研的像素结构,大幅提高了聚光效率和近红外灵敏度,实现小型化像素的同时保持了工业图像传感器所需的关键特性。这样的设计使新传感器的分辨率高达320万有效像素,实现业界突破,支持1/3.1英寸、全局快门的系统,适用S卡口(M12)。该卡口广泛用于紧凑型工业相机和嵌入式视觉相机。
这款新品将以多种方式简化工业任务,例如服务于物流市场的条码读取等应用,以及在生产线上使用分拣机器人时助力自动化制造过程,从而帮助解决工业应用中的问题。
随着各行业对自动化和节约人力成本的需求不断攀升,SSS自研的Pregius S全局快门技术在紧凑的设计中实现了高速、精准且移动时不失真的成像,提高了图像识别能力。新传感器采用了基于Pregius S开发的自研像素结构,将以前与光电二极管位于同一基板上的存储单元移至独立的信号处理电路区域。这种新设计可扩大光电二极管面积,从而在保持高饱和信号量的同时压缩像元尺寸(2.25μm),成功地支持1/3.1英寸的传感器实现高达约320万的有效像素。
将存储单元移动到信号处理电路区域也增加了开口率,从而显著改善了入射光角度的依赖性和量子效率。这些特点使得采用该传感器的相机在镜头设计方面具有更大的灵活性。此外,加厚的光电二极管面积提高了近红外波长(850纳米)的灵敏度,与传统产品相比,量子效率提高了近一倍。
这种紧凑的1/3.1英寸产品的封装尺寸适合工业应用中常使用的通用卡口S卡口(M12)。它可广泛应用于需要更紧凑、更高性能的产品设计的场景。例如物流市场中用于条形码扫描仪的小型摄像头、生产线上的分拣机器人、为工人处理运输任务的自动导引车(AGV)和自主移动机器人(AMR)。
该产品具有多种功能,可减轻后期图像处理的工作量,提高识别精度。例如快速自动曝光,实现高速计算和优化的曝光时间配置;以及Quad HDR(四像素HDR),通过设置以每四个像素为单位的多次曝光时间来扩展动态范围。这些功能有助于简化相机设计、降低成本和提高识别精度。
【计算机芯片数据储量有望翻倍!美科学家发现石墨烯罕见电子态】
人们最喜欢的神奇材料——石墨烯,似乎总给人们带来了无穷无尽的惊喜。近期,麻省理工学院(MIT)的物理学家们又发现了另一种全新的电子状态,隐藏在这种小得离谱的材料中,他们将其称为“铁谷性”。
石墨烯本质上只是一层超薄的普通石墨——薄到只有一个原子那么厚。但它具有超强超导性和柔韧性,有望彻底改变电子产品、服装、甚至航空航天工程等相当多领域。
近期,麻省理工学院的物理学家在石墨烯中发现了另一个令人惊讶的特性:当以菱形图案堆叠成五层时,石墨烯呈现出非常罕见的“多铁性”状态,并表现出非常规磁性和奇特的电子行为。有鉴于此,该团队创造了“铁谷性”。
麻省理工学院的物理学家Long Ju说:“石墨烯是一种迷人的材料。你添加的每一层基本上都是一种新材料。现在这是我们第一次在五层石墨烯中看到铁谷性和非常规磁性。但我们在一层、两层、三层或四层中看不到这种特性。”
铁质材料在其电、磁或结构特性上表现出某种协调的行为——例如,像磁铁一样,它的电子都自旋并指向同一个方向,而不受外部磁场的引导。在其他材料中,电子可能会排列成微小的漩涡。要成为多铁性材料,同一材料必须表现出多种类型的协调行为。
重要的是,这创造了一个电子被减慢的环境,铁磁性排列开始发生。在最新研究中,科学家们通过对自然形成的五层石墨烯薄片的仔细分析,研究人员确实看到了多铁性行为。
首先,有一种非常规的磁性,电子协调它们的轨道运动(而不是像标准磁铁那样自旋或旋转)。其次,电子表现出倾向于在一个特定的电子“谷”(或低能态)中定居,而在标准石墨烯中,它们没有表现出任何偏好。
研究人员表示,这一发现最终可以有效地将芯片的数据存储容量提高一倍,帮助工程师为经典和量子计算机设计超低功耗、高容量的数据存储设备。最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。
“在一种材料中具有多铁性特性意味着,如果它可以节省写入磁性硬盘驱动器的能源和时间,那么与传统设备相比,您还可以存储两倍的信息量,”Ju说。
【全球首个人体器官芯片医药大模型在南京江宁问世】
近日,位于江宁高新区的江苏运动健康研究院传来好消息,在东南大学生物科学与医学工程学院院长、江苏运动健康研究院院长顾忠泽教授团队与华为公司的强强联合下,全球首个人体器官芯片医药大模型近日在江宁问世,将有效助力新药研发。
人体器官芯片是2010年诞生的一项变革性生物医学新技术,借助干细胞、生物材料、纳米加工等前沿科技,科研人员在U盘大小的芯片上模拟出跳动的心脏、呼吸的肺、流动的血管等生理系统和药物在人体内的代谢,用于替代临床试验和动物实验。
当前,器官芯片已被国际生物医学界视为非临床研究的重要手段。顾忠泽教授团队在这方面提前布局,克服了统一细胞生长方向、为体外细胞搭建仿生血管等技术难题,已取得系列研究成果,在国内外产生较大影响。过去一年,他的团队与华为公司发挥各自在器官芯片和人工智能上的优势,开发了全球首个人体器官芯片医药大模型。该模型以华为盘古药物分子大模型、华为组学大模型和自研细胞影像大模型为基础,结合器官芯片湿实验,助力药物研发全流程。
过去一年多,人体器官芯片医药大模型学习了17亿个化合物结构、60多万张细胞影像、数十亿模型参数,取得多项阶段性应用成果。顾忠泽教授团队在大模型的助力下,对超过1万个非肺癌药物进行筛选,已经找到新适应症药物,并开始专利申请及研发;针对超50个病人来源器官芯片影像组学和基因组学进行分析,找到了1种全新的结肠癌预后不良的形态学标志物。
在新药研发领域,一款原创药从研发到上市,平均成本超过10亿美元、研发周期大于10年。顾忠泽教授介绍,这其中一个重要原因就是药物研发实验使用的动物模型与人的生理系统不完全一致,因此,新药研发过程中亟待更加准确、快速、廉价的模型来测试药物,降低药物研发成本,缩短药物研发周期。
审核编辑 黄宇
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