表面等离激元增强低功耗定点光控纳米焊接

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61775194
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The rapid development of information technology has been promoting the miniaturization, functionalization and integration of optical/mechanical/electronic devices. Nano-welding technology is essential in the fabrication of the micro/nano optical/mechanical/electronic devices. In particular, light-induced welding technology exhibits obvious advantages in operability, controllability and energy efficiency compared with other welding technologies. The light-induced nano-welding technology has only limited applications due to the shortcomings of high power-consumption and being difficult with targeted operation. To overcome these problems, we propose a novel low power consuming nano-welding technology based on the surface plasmon polariton (SPP)-induced field enhancement with continuum wave (CW) laser. The novelty of this technology lies in (1) utilizing SPP to localize and then enhance the electromagnetic fields, (2) coordinating the processes of light-heat conversion, heat transfer and localized melting, and (3) realizing low power-consumption, high-controllability and targeted nano-welding. In this proposal we focus our effects on solving three key scientific problems including achieving efficient light-heat conversion, regulating micro/nano temperature field and analyzing the dynamic processes of local melting and recrystallization. New light will be shed on the physical mechanisms of SPP-induced efficient light-heat conversion, heat transfer and localized melting. Further, a new CW controllable targeted nano-welding technology based on SPP-induced field enhancement will be developed. Finally, micro/nano functional devices will be fabricated with this new technology and this technology will also be expanded to practical applications (e.g. device repairing and wire bonding). The research results will be of great significance in developing novel micro/nano fabrication technology with proprietary intellectual property rights and promoting intercross of disciplines (e.g. micro/nano optics and electronics, advanced manufacturing and material sciences).
信息技术的高速发展推动光机电器件小型化、功能化和集成化。纳米焊接是微纳光机电器件加工的关键技术。光控焊接相比其他焊接,在操作性、可控性、能量利用效率等方面优势明显。针对目前光控无法实现定点低功耗纳米焊接现状,本项目提出表面等离激元增强低功耗定点光控(连续激光)纳米焊接。其技术创新在于:利用表面等离激元光场局域与增强,协同考虑光热转换、热输运和局部熔化三个过程,实现低功耗、高可控性定点纳米焊接。项目围绕定点低功耗纳米焊接这一科学目标,针对高效光热转换、微纳温度场调控、局部熔化及重结晶动态过程解析三个关键科学问题,研究表面等离激元增强光热转换、热输运和局部熔化的物理机理,开发表面等离激元增强低功耗定点光控纳米焊接技术并进行器件制备和应用拓展(如器件修复和引线键合)。研究成果对于发展具有自主知识产权的新型微纳加工技术和学科交叉性(微纳光学和电子学、先进制造、材料科学等)具有重要意义。

结项摘要

本项目围绕表面等离激元增强低功耗定点光控纳米焊接开展研究。项目在低功耗纳米焊接原理、技术、器件及应用方面取得进展,在Science Advance、 Laser and Photonics Review、Applied Physics Letters等国际知名期刊上共发表SCI论文10篇。项目培养博士生3人,硕士生3人。项目取得代表性研究成果包括:(1)理论方面:阐明了基于表面等离激元增强连续光控纳米焊接(包括光热转换、热输运和局部熔化三个过程)的物理机理和调控机制。(2)技术及器件方面:发展基于低功耗(亚毫瓦量级)定点光控(连续激光)纳米焊接技术;制备微纳光机电功能性结构和器件,如肖特基结等(基于Au80Sn20低熔点纳米光热钎焊技术和连续激光控制纳米焊接制备金属——半导体纳线异质结)。(3)应用拓展方面:基于低功耗定点光控(连续激光)纳米焊接技术,展示其在纳米修复和引线键合中的应用(连续激光控制纳米修复技术和连续激光控制三维纳米光热连接)。研究成果对于发展具有自主知识产权的新型微纳加工技术和学科交叉性(微纳光学和电子学、先进制造、材料科学等)具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Au80Sn20-based targeted noncontact nanosoldering with low power consumption
基于 Au80Sn20 的低功耗靶向非接触纳米焊接
  • DOI:
    10.1364/ol.43.004989
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Li Qiang;Chen Ziyao;Zhang Xuan;Peng Yong;Ghosh Pintu;Yao Guangnan;Luo Hao;Lv Jun;Qiu Min
  • 通讯作者:
    Qiu Min
Fabrication of controllably variable sub-100 nm gaps in silver nanowires by photothermal-induced stress
通过光热诱导应力在银纳米线中制造可控可变的亚 100 nm 间隙
  • DOI:
    10.1364/ol.43.002422
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ghosh Pintu;Lu Jinsheng;Luo Hao;Xu Ziquan;Yan Xiaoyuan;Wang Yewu;Lu Jun;Qiu Min;Li Qiang
  • 通讯作者:
    Li Qiang
Constructing Metal Arch Nanobridges Utilizing a Photothermal-Induced Nanobonding Technique
利用光热诱导纳米键合技术构建金属拱形纳米桥
  • DOI:
    10.1002/aelm.201800807
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Electronic Materials
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Ghosh Pintu;Lu Jinsheng;Luo Hao;Wang Wei;Xu Ziquan;Qiu Min;Li Qiang
  • 通讯作者:
    Li Qiang
Nanoscale Lamb wave-driven motors in nonliquid environments
非液体环境中的纳米级兰姆波驱动电机
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aau8271
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    SCIENCE ADVANCES
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Lu, Jinsheng;Li, Qiang;Qiu, Min
  • 通讯作者:
    Qiu, Min
Simultaneous single-peak and narrowband thermal emission enabled by hybrid metal-polar dielectric structures
通过混合金属极性介电结构实现同时单峰和窄带热发射
  • DOI:
    10.1063/1.5100938
  • 发表时间:
    2019-08-26
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Cai, Lu;Li, Qiang;Qiu, Min
  • 通讯作者:
    Qiu, Min

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其他文献

Recursive Maximum Correntropy Algorithms for Second-Order Volterra Filtering
二阶Volterra滤波的递归最大熵算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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农地流转对农村内部收入不平等的影响
  • DOI:
    10.13872/j.1000-0275.2022.0014
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • DOI:
    10.1039/b717884k
  • 发表时间:
    2008-05
  • 期刊:
    Crystengcomm
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    陈锟;刘育;李强;郭东升
  • 通讯作者:
    郭东升
Study on the Surface Damage Layer in Multiple Grinding of Quartz Glass by Molecular Dynamics Simulation
石英玻璃多次磨削表面损伤层的分子动力学模拟研究
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/jnanor.46.192
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Journal of Nano Research
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    刘涛;郭晓光;李强;康仁科;郭东明
  • 通讯作者:
    郭东明

其他文献

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李强的其他基金

面向碳达峰碳中和的微纳光子结构调控建筑物空间热管理
  • 批准号:
    62375242
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
南方潮湿地区古建壁画微生物腐蚀机理与防治新技术研究
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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面向热光伏的表面等离激元增强可见-红外光谱转换调控研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 批准号:
    61205030
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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