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Force measurement between mica surfaces in electrolyte solutions

Journal of Southeast University(English Edition) 2013年第1期29卷 57-61页

作者：赵古田郭纬川谭启檐裘英华阚亚鲸陈云飞倪中华东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学MEMS教育部重点实验室南京210096

The forces between two molecularly smooth mica surfaces are measured in monovalent and divalent cations electrolyte solutions by a surface force apparatus （SFA）. The properties of K＋, Na＋, and Mg2＋ between molecularly smooth mica surfaces are investigated. The Derjagui-Landau- Verwey-Overbeek （DLVO） force and the hydration force are detected in the experiment. The results show that in lower concentrations of a monovalent electrolyte solution （about 10-4 mol/L）, the force curves are completely in good agreement with those computed by the DLVO theory. However, additional short-range repulsive forces which deviate from the DLVO theory are observed when the concentrations of cations are above the critical bulk concentration, which is different for each electrolyte. The results show the properties of these cations on both the screening effect adsorbed on the mica surface and the hydration in solution. From the results, the interaction energy between two hydrated ions of potassium or sodium can also be estimated.

关键词： surface force apparatus (SFA) DLVO force hydration force screening effect

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基于光诱导介电泳的微粒子过滤、输运、富集和聚焦的实验研究

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中国科学：技术科学 2011年第3期41卷 334-342页

作者：朱晓璐尹芝峰高志强倪中华东南大学江苏省微钠生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

在继承传统介电泳技术在微纳米生物粒子操纵领域优势的同时,如何提供动态可重构微电极并降低制作成本,成为解决介电泳技术应用中的瓶颈问题,而基于光电效应原理的光诱导介电泳的提出,为解决此问题提供了可行的方案.本文在设计制造光诱... 详细信息

在继承传统介电泳技术在微纳米生物粒子操纵领域优势的同时,如何提供动态可重构微电极并降低制作成本,成为解决介电泳技术应用中的瓶颈问题,而基于光电效应原理的光诱导介电泳的提出,为解决此问题提供了可行的方案.本文在设计制造光诱导介电泳芯片的基础上,搭建了基于光诱导介电泳操纵微粒子的实验平台,并对不同尺度的微粒子进行了过滤、输运、富集和聚焦等四种操纵功能的实现,同时并对各种操纵功能的性能进行了定量分析.结果表明,光诱导介电泳的操纵功能和操控性能与缩微光学图形的形状、尺寸、移动速度,激励信号的频率以及溶液电导率等参数相关.增加光线条宽度,一般能使操纵效率提高约50%以上,且聚焦时改变光线条倾角亦会明显影响聚焦效率.粒子的输运速率与捕获光圈的内半径和厚度成正比单调增加关系.粒子的最大同步速率与激励信号频率和溶液电导率成非线性关系,且在溶液电导率范围为5×10？4~5×10？3 S/m时具有良好的操纵性能和较高操纵效率.

关键词：光诱导介电泳粒子操纵过滤输运富集聚焦

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Path planning for light-induced dielectrophoretic manipulation of micro-particles

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Journal of Southeast University(English Edition) 2011年第4期27卷 388-393页

作者：常严朱晓璐倪中华东南大学机械工程学院南京211189 东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

To realize automatic manipulation of micro-particles by light-induced dielectrophoresis （LDEP）, a path-planning scheme based on the improved artificial potential field （APF） for micro light pattern movements is proposed. An algorithm combining guided target and point obstacle based on a new local minimum judging criterion is specially designed, which can solve the local minimum problems encountered by the traditional APF. Experiments of real-time particle manipulation based on this algorithm are implemented and the experimental results show that the proposed approach can overcome the local minimum problems of the traditional APF method, and it is validated to be highly stable for intensive particle obstacles during LDEP manipulation. Consequently, this method can realize real-time manipulation of micro-nano particles with safety, decrease the difficulty of manual manipulation, and thus improve the efficiency of manipulation of micro-particles.

关键词： light-induced dielectrophoresis artificial potential field guided target point obstacle

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晶格振动的超快光谱调控

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物理学报 2017年第1期66卷 93-98页

作者：王建立郭亮徐先凡倪中华陈云飞东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 普渡大学机械工程学院西拉法叶47907

采用飞秒激光抽运脉冲激发了Bi_2Te_3薄膜频率为1.856 THz的声子相干振动,并用探测光测量得到了其阻尼振动信号.结合Raman光谱,确定该振动为A^1_(1g)对称振动模式的相干光学声子.为了实现该模式振动的调控,在抽运光路上安装了脉冲整形器... 详细信息

采用飞秒激光抽运脉冲激发了Bi_2Te_3薄膜频率为1.856 THz的声子相干振动,并用探测光测量得到了其阻尼振动信号.结合Raman光谱,确定该振动为A^1_(1g)对称振动模式的相干光学声子.为了实现该模式振动的调控,在抽运光路上安装了脉冲整形器,进而控制生成具有不同时间间隔和能量比的两束脉冲激光.研究表明,当两束脉冲的间隔时间为相干光学声子振动半周期的奇数倍时,调整两束脉冲的能量比值,可以实现A^1_(1g)模式振动的完全消除.继而将两束脉冲的能量比值保持不变,得到了振幅随间隔时间的变化曲线,与理论分析符合.结果进一步证实了用超快光谱调控特定晶格振动的可行性,从而为研究材料内部超快能量传递过程提供了有效手段.

关键词：飞秒激光晶格振动脉冲整形振动控制

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基于Si3N4薄膜的纳米孔制备及λ-DNA分子检测(英文)

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传感技术学报 2012年第7期25卷 876-879页

作者：马建刘磊倪中华东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京210096

随着纳米加工技术的快速发展,纳米孔传感器越来越多的运用于生物大分子检测。本文利用聚焦离子束微纳加工技术在100 nm厚的氮化硅薄膜上制备出50 nm～60 nm孔径的纳米孔,将带有纳米孔的硅基片密封在两个有机玻璃液池内,在液池两侧加入... 详细信息

随着纳米加工技术的快速发展,纳米孔传感器越来越多的运用于生物大分子检测。本文利用聚焦离子束微纳加工技术在100 nm厚的氮化硅薄膜上制备出50 nm～60 nm孔径的纳米孔,将带有纳米孔的硅基片密封在两个有机玻璃液池内,在液池两侧加入氯化钾溶液,同时施加一定的偏置电压,利用膜片钳放大器可以实时监测离子穿越纳米孔所产生的离子电流,当在液池的一侧加入λ-DNA后,在电场力的作用下,λ-DNA分子穿越纳米孔由于物理站位作用从而引起离子电流的下降。

关键词：纳米孔聚焦离子束氮化硅薄膜过孔 λ-DNA

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基底对硅纳米线热导率影响的分子动力学模拟

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工程热物理学报 2011年第6期32卷 1015-1018页

作者：王建强魏志勇毕可东陈敏华陈云飞东南大学机械工程学院江苏南京210096 东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京210096 东南大学MEMS教育部重点实验室江苏南京210096

采用非平衡态分子动力学模拟的方法研究了硅纳米线平放在基底上的轴向热导率,结果表明基底的存在降低了纳米线的热导率,且随着温度的升高,热导率逐渐降低。通过改变纳米线与基底之间的范德华作用力强度,研究了基底约束对硅纳米线热导率... 详细信息

采用非平衡态分子动力学模拟的方法研究了硅纳米线平放在基底上的轴向热导率,结果表明基底的存在降低了纳米线的热导率,且随着温度的升高,热导率逐渐降低。通过改变纳米线与基底之间的范德华作用力强度,研究了基底约束对硅纳米线热导率的影响,结果表明,随着作用力强度的增加,纳米线热导率逐渐减小。模拟结果还显示,基底维数的降低能够进一步减小硅纳米线的热导率。

关键词：切向热导率纳米线基底分子动力学

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Electrophoresis of poly(dT)_(20) through α-hemolysin nanopore in high concentration potassium chloride solution

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Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第4期32卷 496-501页

作者：司伟杨浩杰纪安平李堃沙菁刘磊陈云飞东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

Experiments of poly（dT）20 electrophoresis throughα-hemolysin nanopores were performed to unveil the electrophoretic transport mechanism of DNA through nanopores in high concentration potassium chloride solution. It is found that there are two obvious current blockades induced by poly（dT）20 translocation and collision events. Both blockade currents increase linearly with the applied bias voltage. However, the normalized blockade currents are almost kept the same although variable bias voltages are applied. The collision time of poly（dT）20 in the luminal site of the pore remains constant for different voltages. The translocation speed of poly（dT）20through the nanopore decreases with the increase of bias voltage. It is because as the potential increases, the drag force on the homopolymer helps it to crumple into a cluster much easier due to the poor stacking of thymine residues compared with homopolymers consisting of other nucleotides. Molecular dynamics simulations further confirm the experimental results. Increasing the applied bias voltage can slowdown the translocation velocity of the flexible poly（dT）20, which favors increasing the precision of single molecule detection by using nanopores.

关键词： nanopore transport speed ionic current electrophoresis

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SiN薄膜纳米孔芯片制造工艺实验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第5期46卷 977-981页

作者：袁志山蔺卡宾杨浩杰纪安平沙菁 谢骁倪中华易红陈云飞东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 广东工业大学机电工程学院广州510006 东南大学MEMS教育部重点实验室南京210096

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯... 详细信息

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯片.在此基础上,使用聚焦离子束和高能电子束实现氮化硅薄膜纳米孔的制造.研究聚焦离子束刻蚀时间、电流与纳米孔直径的关系.实验结果表明,采用聚焦离子束将氮化硅薄膜的厚度减薄至40 nm以下时,制作纳米孔的效果更好.采用聚焦离子束制造的氮化硅薄膜纳米孔最小直径为26 nm,而采用电子束制备的最小直径可达3.5 nm.该方法为基于固体纳米孔的DNA测序检测提供了有力的支撑.

关键词：氮化硅纳米孔聚焦离子束电子束

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基底支撑刚度梯度变化对石墨烯层间摩擦力的影响

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物理学报 2019年第1期68卷 210-219页

作者：董赟段早琦陶毅 Gueye Birahima 张艳陈云飞东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

基于纳米摩擦能耗理论,利用分子动力学方法建立了公度接触下支撑刚度梯度变化的石墨烯层间摩擦力模型,分析了基底质心刚度和支撑刚度梯度变化对基底和薄片各接触区摩擦能耗的贡献.结果表明:软边界区始终贡献驱动力;硬边界区贡献的摩擦... 详细信息

基于纳米摩擦能耗理论,利用分子动力学方法建立了公度接触下支撑刚度梯度变化的石墨烯层间摩擦力模型,分析了基底质心刚度和支撑刚度梯度变化对基底和薄片各接触区摩擦能耗的贡献.结果表明:软边界区始终贡献驱动力;硬边界区贡献的摩擦力最大,且随着支撑刚度的增大,硬边界区对总摩擦的贡献比也越高.各接触区的摩擦力是薄片和基底之间的褶皱势和接触区产生的法向变形差两部分的共同作用.前者是公度接触下阻碍滑移的界面势垒和刚度梯度方向上不同刚度支撑原子热振动引起的势梯度;后者是接触边界过渡区两侧原子的非对称变形和自由度约束突变引起的非平衡边界势垒相耦合的结果.本文对研究公度接触下刚度梯度支撑的纳米器件的相对运动规律有指导意义.

关键词：分子动力学纳米摩擦公度接触刚度梯度

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激光冲击强化TC17叶片前缘模拟件的抗FOD性能

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稀有金属材料与工程 2018年第11期47卷 3359-3364页

作者：吴俊峰邹世坤张永康孙桂芳倪中华车志刚曹子文东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 广东工业大学广东广州510000

为研究激光冲击强化(LSP)叶片前缘抗外物损伤(FOD)性能,设计截面尺寸近似叶片前缘的缺口模拟件。采用YAG激光器(30 J和15 ns)和方形光斑(4 mm×4 mm)对TC17模拟件的缺口尖端进行双面LSP。采用X射线衍射仪、透射电镜、高频疲劳试验... 详细信息

为研究激光冲击强化(LSP)叶片前缘抗外物损伤(FOD)性能,设计截面尺寸近似叶片前缘的缺口模拟件。采用YAG激光器(30 J和15 ns)和方形光斑(4 mm×4 mm)对TC17模拟件的缺口尖端进行双面LSP。采用X射线衍射仪、透射电镜、高频疲劳试验机和扫描电镜分别对LSP前后的残余应力、微观组织、疲劳性能和疲劳断口进行测试分析。结果表明,与未强化缺口模拟件相比,LSP-TC17合金的表面残余压应力最大值为-403MPa。LSP-TC17合金表面形成高密度位错、孪晶和纳米晶。LSP-TC17缺口模拟件的疲劳强度提高55.6%。TC17缺口模拟件的疲劳强化机理为高幅残余压应力和表面纳米晶。研究结果为LSP-FOD叶片奠定理论基础并提供工艺参考。

关键词：激光冲击强化 TC17合金抗FOD性能残余应力纳米晶

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