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高分辨率多功能原子探针

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-11-04 18:28:15

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈晓瑜 | 2024-11-04 18:28:15

高分辨率多功能原子探针技术是一项突破性的材料分析工具,它结合了场离子显微镜的高精度成像与质谱分析的多功能性,实现了在原子尺度上对物质成分的深度解析。该技术通过施加脉冲电压或激光,使样品尖端原子逐个电离并蒸发,进而通过质谱仪测定离子质量,同时利用位置敏感探头精确记录原子位置,达到了前所未有的分析精度与分辨率。此技术的核心亮点在于其高分辨率成像与多功能分析能力,能够直观展示纳米尺度上的原子排列与分布,同时深入探究不同元素在材料中的偏聚、析出及扩散等过程。这一成果不仅推动了材料科学、物理学和化学等基础学科的前沿研究,也为生物医学、纳米电子学和能源科学等领域的创新提供了强有力的技术支撑。在实际应用中,高分辨率多功能原子探针已成功应用于合金元素分布分析、生物大分子结构解析及新型能源材料性能探究等多个方面,展现了其广泛的应用潜力。未来,随着数据处理技术的不断升级和算法优化,该技术有望在更多领域实现更快速、更准确的原子级分析,为科学研究和技术创新开辟新的道路。总之,高分辨率多功能原子探针技术的问世,标志着材料分析领域迈入了一个全新的发展阶段。

首先,该技术突破了传统分析方法的限制,实现了在原子尺度上对物质成分的深度解析与高精度成像。通过精确记录每个原子的位置和质量,该技术能够直观展示纳米尺度上的原子排列与分布,为材料科学、物理学和化学等基础学科的研究提供了前所未有的洞察力。其次,高分辨率多功能原子探针技术具有多功能分析能力,能够深入探究不同元素在材料中的偏聚、析出及扩散等复杂过程。这一特点使得该技术能够揭示材料微观结构与性能之间的内在联系,为新材料的设计和研发提供重要依据。此外,该技术还展现出广泛的应用潜力。在生物医学领域,它可以用于研究生物大分子的结构和功能,揭示生命现象的微观机制;在纳米电子学和能源科学领域,它则可用于探索新型纳米器件和能源材料的性能优化路径。综上所述,高分辨率多功能原子探针技术的成果亮点在于其高精度成像、多功能分析能力和广泛的应用前景。这一技术的问世,不仅推动了相关学科的前沿研究,也为科技创新和产业升级注入了新的活力。

一、材料科学研究

1. 新材料开发:该技术能够深入探究材料的微观结构和元素分布,为新材料的设计和研发提供关键数据支持。通过优化材料成分和结构,可以开发出具有更高性能、更稳定特性的新型材料。

2. 材料性能评估:高分辨率多功能原子探针技术可以精确测量材料中的元素含量和分布,从而评估材料的力学性能、耐腐蚀性、耐热性等关键性能指标。

二、生物医学研究

1. 生物分子结构解析:该技术可用于研究生物大分子的结构和功能,如蛋白质、核酸等。通过高分辨率成像,可以揭示生物分子的空间构型和相互作用机制,为药物研发和疾病治疗提供重要依据。

2. 细胞成像与分析:利用高分辨率多功能原子探针技术,可以对细胞进行高分辨率成像,观察细胞内部的微观结构和元素分布。这有助于揭示细胞的生命活动规律和疾病发生机制。

三、纳米电子学与信息技术

1. 纳米器件研发:该技术可用于研究纳米器件的微观结构和性能,如纳米线、纳米管等。通过优化器件结构和成分,可以提高其导电性、热稳定性和机械强度等性能。

2. 数据存储与传输:高分辨率多功能原子探针技术可用于开发新型数据存储材料和传输技术,如基于原子尺度的存储单元和量子点等。这些技术有望在未来信息技术领域发挥重要作用。

四、能源与环境科学

1. 能源材料研究:该技术可用于研究新型能源材料的微观结构和性能,如太阳能电池材料、燃料电池材料等。通过优化材料成分和结构,可以提高其能量转换效率和稳定性。

2. 环境污染监测:高分辨率多功能原子探针技术可用于监测环境污染物的种类和分布,如重金属离子、有机污染物等。这有助于评估环境污染程度和制定有效的治理措施。

综上所述,高分辨率多功能原子探针技术在材料科学、生物医学、纳米电子学与信息技术以及能源与环境科学等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展和完善,它将在更多领域发挥重要作用,为科技创新和产业升级注入新的活力。

半导体所拥有两个国家级研究中心—国家光电子工艺中心、光电子器件国家工程研究中心;三个国家重点实验室—半导体超晶格国家重点实验室、集成光电子学国家重点联合实验室、表面物理国家重点实验室(半导体所区);一个重点实验室—光电子材料与器件重点实验室;两个院级实验室(中心)—中国科学院半导体材料科学重点实验室和中国科学院固态光电信息技术重点实验室。此外,还设有半导体物理实验室、固态光电信息技术实验室、半导体集成技术工程研究中心、光电子研究发展中心、宽禁带半导体研发中心、人工智能与高速电路实验室、纳米光电子实验室、光电系统实验室、全固态光源实验室和元器件检测中心。半导体所现有职工700余名。其中科技人员约480余名。包括中国科学院院士8名,中国工程院院士1名,高层次引进人才计划30人,国家杰出青年科学基金获得者20人,“百千万人才工程”入选者11人,其中黄昆院士荣获2001年国家最高科学技术奖。设有3个博士后流动站,5个一级学科博士培养点,2个专业学位授权点。

一、科研效益

1. 推动学科发展:该技术在材料科学、生物医学、纳米电子学等领域的应用,推动了这些学科的前沿研究,促进了学科间的交叉融合。

2. 揭示微观机制:通过高分辨率成像和多功能分析,该技术揭示了物质微观结构和元素分布的奥秘,为理解自然现象和生命过程提供了重要依据。

3. 加速新发现:该技术的使用加速了新材料的发现、新生物分子的识别以及新物理现象的揭示,为科学研究和技术创新提供了有力支持。

二、经济效益

1. 提升材料性能:通过优化材料成分和结构,该技术提高了材料的性能,降低了生产成本,为企业带来了显著的经济效益。

2. 促进产业升级:在纳米电子学、信息技术等领域,该技术的应用推动了相关产业的升级和转型,提高了产品的附加值和市场竞争力。

3. 创造就业机会:随着该技术的不断发展和应用,相关产业对人才的需求不断增加,为社会创造了更多的就业机会。

三、社会效益

1. 改善生活质量:在生物医学领域,该技术的应用有助于疾病的早期诊断和治疗,提高了人们的生活质量。

2. 保护环境:在能源与环境科学领域,该技术可用于监测环境污染物的种类和分布,为环境保护和污染治理提供了科学依据。

3. 提升国际竞争力:该技术的发展和应用水平是衡量一个国家科技实力和国际竞争力的重要指标之一。通过加强该技术的研发和应用,可以提升国家的科技水平和国际地位。

科研成果持有者将科技成果作为合作的基础和条件,与其他企业、研究机构或个人共同开展科技成果转化活动。