【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院Pavel Neuzil教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“A low-cost picowatt calorimeter using a flexible printed circuit board”在《Nature Communications》上發(fā)表。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助，機(jī)電學(xué)院博士生朱含亮為第一作者，機(jī)電學(xué)院Pavel Neuzil教授和哈佛大學(xué)Luke P. Lee教授作為該論文的共同通訊作者。
量熱計(jì)是直接測(cè)量化學(xué)反應(yīng)和生物過(guò)程熱量變化的高靈敏度工具。現(xiàn)有的微量熱計(jì)芯片依托MEMS工藝，已能達(dá)到亞納瓦量級(jí)的熱流檢測(cè)分辨率。然而，MEMS工藝的微米級(jí)加工精度與液體檢測(cè)所需的百微米級(jí)芯片尺寸存在適配矛盾，其多步光刻、金屬沉積刻蝕和膜釋放等關(guān)鍵步驟造成了工藝冗余與成本攀升。
Pavel研究團(tuán)隊(duì)提出了柔性印刷電路(FPC)工藝實(shí)現(xiàn)微量熱芯片的概念，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種基于FPC工藝并集成貼片式熱敏電阻的皮瓦級(jí)微量熱芯片。該芯片通過(guò)FPC工藝直接在柔性覆銅板上加工，無(wú)需MEMS工藝中復(fù)雜的圖形化和膜釋放步驟，減少了制造不均勻性和成本。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)熱敏電阻測(cè)溫，并采用鏤空結(jié)構(gòu)降低熱損失，芯片熱導(dǎo)和熱流靈敏度分別達(dá)到了109.0 µW·K-1和227 V·W-1，在液體測(cè)量芯片中處于領(lǐng)先水平。同時(shí)構(gòu)建了針對(duì)液體樣品的低噪聲穩(wěn)定測(cè)量系統(tǒng)，溫度和熱流分辨率分別為6 µK和654 pW，實(shí)現(xiàn)了樣品形態(tài)和熱量變化的同步監(jiān)測(cè)。研究表明，基于FPC工藝的微量熱芯片在實(shí)現(xiàn)高性能檢測(cè)的同時(shí)，顯著降低了工藝復(fù)雜度和研發(fā)成本。
圖1西北工業(yè)大學(xué)研制的基于柔性印刷電路工藝的微量熱芯片和形態(tài)-熱量同步監(jiān)測(cè)平臺(tái)
PavelNeuzil教授予2015年10月作為國(guó)家特聘專家全職受聘于西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，與機(jī)電學(xué)院常洪龍教授共同籌建“微納流控技術(shù)人才特區(qū)”實(shí)驗(yàn)室，并針對(duì)微量熱技術(shù)、核酸檢測(cè)、仿生微納結(jié)構(gòu)等前沿課題進(jìn)行科學(xué)研究。在Nature Reviews Drug discovery，Nature Medicine，NatureCommunications，Nucleic Acids Research，AngewandteChemie，Analytical Chemistry，Lab on a Chip等期刊發(fā)表第一、通訊作者論文130余篇，相關(guān)論文他引8700余次。西工大就職期間，PavelNeuzil教授在科研教學(xué)、人才培養(yǎng)、國(guó)際交流合作等多方面取得了顯著的成果，其中主持科技部國(guó)際合作重點(diǎn)科研項(xiàng)目1項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金科研項(xiàng)目1項(xiàng)，獲得2023年度中國(guó)政府友誼獎(jiǎng)。
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