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In situ fabrication of organic electrochemical transistors on a microfluidic chip

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Nano Research 2019年第8期12卷 1943-1951页

作者： jianlong ji Mangmang Li Zhaowei Chen Hongwang Wang Xiaoning jiang Kai Zhuo Ying Liu Xing Yang Zhen Gu Shengbo Sang Yang Shu College of Information and Computer Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Department of Mechanical and Aerospace Engineering North Carolina State University Raleigh 27695USA Department of Bioengineering California Nanosystems Institute University of CaliforniaLos AngelesLos Angeles 90095USA The State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments Department of Precision InstrumentTsinghua UniversityBeijing 100084China Department of Chemistry Colleges of SciencesNortheastern UniversityShenyang 110819China

Microfluid chips integrating with organic electrochemical transistors (OECTs) are useful for manufacturing biosensors with high throughput and large-scale analyses. We report here the utilization of alternating current (AC) electrodeposition to fabricate OECTs in situ on a microfiuid chip. With this method, the organic semiconductor (OS) layer with a channel length of 8μm was readily prepared without requiring the postbonding process in the conventional construction of microfluidic chips. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(4-styrenesulfonate)/graphene quantum dots (PEDOT:PSS/GQDs) composites with different morphologies, such as microfilms, nanodendrites and nanowires were electropolymerized. The mass transfer process of the electropolymerization reaction was evidenced to be diffusion limited. Morphologies, growth directions, and chemical structures of OS layers could be tuned by the amplitude and the frequency of the AC voltage. Transfer and output characteristic curves of OECTs were measured on the microfluidic chip. The maximum transconductance, on/off current ratio and threshold voltage measured in the experiment was 1.58 mS, 246, and 0.120 V, respectively.

关键词： electrodeposition in situ microfluidic chip PEDOT:PSS/GQDs composite transistor

Effects of incident energy and angle on carbon cluster ions implantation on silicon substrate:a molecular dynamics study

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Journal of Semiconductors 2017年第9期38卷 8-13页

作者： Ye Wei Shengbo Sang Bing Zhou Xiao Deng jing Chai jianlong ji Yang Ge Yuanliang Huo Wendong Zhang Micro-Nano System Research Center Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control SystemCollege of Information EngineeringTaiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Research Institute of Surface Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China College of Physics and Optoelectronics Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China

Carbon cluster ion implantation is an important technique in fabricating functional devices at mi- cro/nanoscale. In this work, a numerical model is constructed for implantation and implemented with a cutting- edge molecular dynamics method. A series of simulations with varying incident energies and incident angles is performed for incidence on silicon substrate and correlated effects are compared in detail. Meanwhile, the behav- ior of the cluster during implantation is also examined under elevated temperatures. By mapping the nanoscopic morphology with variable parameters, numerical formalism is proposed to explain the different impacts on phrase transition and surface pattern formation. Particularly, implantation efficiency （IE） is computed and further used to evaluate the performance of the overall process. The calculated results could be properly adopted as the theoretical basis for designing nano-structures and adjusting devices＇ properties.

关键词： implantation low incident energies irradiation molecular dynamics

Pulse electrochemical synaptic transistor for supersensitive and ultrafast biosensors

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InfoMat 2023年第11期5卷 25-39页

作者： jianlong ji Zhenxing Wang Fan Zhang Bin Wang Yan Niu Xiaoning jiang Zeng-ying Qiao Tian-ling Ren Wendong Zhang Shengbo Sang Zhengdong Cheng Qijun Sun College of Electronics Information and Optical Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuanthe People’s Republic of China Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems Chinese Academy of SciencesBeijingthe People’s Republic of China Department of Mechanical and Aerospace Engineering North Carolina State UniversityRaleighNorth CarolinaUSA D Artificial Intelligence Biomedical Research Institute Taiyuanthe People’s Republic of China CAS Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety CAS Center for Excellence in NanoscienceNational Center for Nanoscience and Technology(NCNST)Beijingthe People’s Republic of China Institute of Microelectronics Tsinghua UniversityBeijingthe People’s Republic of China College of Chemical and Biological Engineering Zhejiang UniversityHangzhouthe People’s Republic of China

High sensitivity and fast response are the figures of merit for benchmarking commercial *** to the advantages of intrinsic signal amplification,bionic ability,and mechanical flexibility,electrochemical transistors(ECTs)have recently gained increasing popularity in constructing various *** the current work,we have proposed a pulse-driven synaptic ECT for supersensitive and ultrafast *** pulsing the presynaptic input(drain bias,VD)and setting the modulation potential(gate bias)near transconductance intersection(VG,i),the synaptic ECT-based pH sensor can achieve a record high sensitivity up to 124 mV pH^(-1)(almost twice the Nernstian limit,59.2 mV pH^(-1))and an ultrafast response time as low as 8.75 ms(7169 times faster than the potentiostatic sensors,62.73 s).The proposed synaptic sensing strategy can effectively eliminate the transconductance fluctuation issue during the calibration process of the pH sensor and significantly reduce power ***,the most sensitive working point at VG,i has been elaborately figured out through a series of detailed mathematical derivations,which is of great significance to provide higher sensitivity with quasi-nonfluctuating amplification *** proposed electrochemical synaptic transistor paired with an optimized operating gate offers a new paradigm for standardizing and commercializing high-performance biosensors.

关键词： fast response pH sensor pulse electrochemical transistor supersensitive synaptic transistor

水分含量对正己胺-Tf2N型质子化离子液体物理化学性质的影响

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化工进展 2021年第4期40卷 2270-2277页

作者：刘铮刘燃花儿冀健龙北方民族大学化学与化学工程学院宁夏银川750021 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 国家民委化工技术基础重点实验室宁夏银川750021 宁夏太阳能化学转化技术重点实验室宁夏银川750021 太原理工大学信息与计算机学院山西太原030024

通过Brønsted酸碱中和反应,合成了由碱正己胺(hexylamine,Hexam)与酸双三氟甲基磺酰亚胺[bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,HTf_(2)N]形成的质子化离子液体(protic ionic liquids,PILs),简称为HHexam(Tf_(2)N)型PILs,其疏水性较强,但仍溶解少量水,其中饱和水含量可达6.33%(w_(0)=[H_(2)O]/[PIL]=1.44)。PILs中水分含量的多少对其物理化学性质影响较大,因此本研究在温度T=303.15~353.15K的范围内、不同含水量(w_(0)=0.12、0.23、0.47、0.74、1.0、1.28)条件下,测定了HHexam(Tf_(2)N)的密度、黏度及电导率。结果显示,在相同温度条件下,随着水分含量的增加,其密度和黏度值均降低,电导率升高。在相同含水量条件下,随着温度的升高,其密度值呈直线下降,黏度均呈指数下降趋势,电导率均呈指数上升趋势,并且lnη、lnσ与1000/T之间基本呈线性关系,基本符合Arrhenius方程。在w_(0)=0.12~1.28范围内,HHexam(Tf_(2)N)的Walden线均在ΔW=0.5~1.0内,离子性较好,并且随着水分含量的增加,其Walden线靠近KCl理想线,即离子化程度增大。另外,当漏极电压为-0.6V时,由HHexam(Tf_(2)N)制备的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)有机电化学晶体管(PEDOT OECT)的最大跨导(2.79mS)为水溶液获得的PEDOT:PSS OECT最大跨导(0.832mS)的3.4倍。

关键词：质子化离子液体水分影响黏度电导率离子性

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摩擦发电微流体传感器特性的有限元仿真研究

中国测试 2020年第6期46卷 89-94页

作者：王靖宵贾月梅冀健龙太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学信息与计算机学院微纳系统研究中心山西太原030024

近年来,摩擦发电技术被广泛应用于信号传感领域,尤其是对封闭管道中液体输运的信号监测。为阐释基于摩擦发电效应的微流体传感器的工作原理,通过有限元仿真模拟,研究这种微流体传感器的信号产生过程及其传感特性,并通过实验测得该传感... 详细信息

近年来,摩擦发电技术被广泛应用于信号传感领域,尤其是对封闭管道中液体输运的信号监测。为阐释基于摩擦发电效应的微流体传感器的工作原理,通过有限元仿真模拟,研究这种微流体传感器的信号产生过程及其传感特性,并通过实验测得该传感器在检测微流体运动时输出的交流电信号,验证仿真模型的正确性。另外在仿真模拟中,通过控制变量法,探讨基于摩擦发电效应的微流体传感器的传感性能随介电层厚度、电极间距及液体长度与电极宽度之比的变化规律。结果表明这种微流体传感器的输出信号强度随介电层厚度的增大而减小,而随电极间距的增大表现出先增大后减小的趋势,随液体长度与电极宽度的比值变化呈先增大后保持恒定的变化规律,该项研究工作将为研制更高传感性能的微流体传感器提供一定理论指导。

关键词：摩擦发电效应微流体传感器有限元方法

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集成四电极阵列介电泳芯片的微球可控定位

微纳电子技术 2020年第8期57卷 650-656页

作者：张晶晶张文栋冀健龙太原理工大学信息与计算机学院微纳系统研究中心山西晋中030600

以聚苯乙烯(PS)微球为目标粒子,低电导率溶液为溶剂,基于介电泳操纵PS微球,结果表明四电极结构的阵列芯片下存在两种可控定位方式。室温条件下调控交流信号的电压与频率,结果表明,当电压为2Vp-p^5Vp-p、频率为1~10 kHz时,实现了PS微球... 详细信息

以聚苯乙烯(PS)微球为目标粒子,低电导率溶液为溶剂,基于介电泳操纵PS微球,结果表明四电极结构的阵列芯片下存在两种可控定位方式。室温条件下调控交流信号的电压与频率,结果表明,当电压为2Vp-p^5Vp-p、频率为1~10 kHz时,实现了PS微球的第一种定位方式;电压7Vp-p^10Vp-p、频率为10~25 MHz时,PS微球实现了第二种定位方式。仿真研究中通过有限元模拟了不同实验参数下PS微球的运动轨迹及电位变化,结果表明第二种可控定位方式下电位变化更小,而第一种可控定位方式更易操作。通过分析PS微球的受力及速度变化,说明在四电极操控体系下,增大负介电泳力有助于微球穿过低电位梯度区域到达理想目标位置。研究结果对基于介电泳实现微球定位及优化微流控芯片结构设计具有一定的参考意义。

关键词：介电泳阵列芯片可控定位有限元方法微流控芯片

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富勒醇的制备与性能研究

化工新型材料 2016年第11期44卷 223-225页

作者：乔畅冀健龙张文栋桑胜波太原理工大学信息工程学院新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室太原030024

采用改进的酸法合成富勒醇,并对产物进行了红外光谱、紫外可见光谱表征。采用制备的富勒醇作为表面活性剂,系统研究了富勒醇对碳纳米管分散性和稳定性的影响,实现了稳定的单根多壁碳纳米管分散液的制备。结果表明:当富勒醇质量浓度为(50... 详细信息

采用改进的酸法合成富勒醇,并对产物进行了红外光谱、紫外可见光谱表征。采用制备的富勒醇作为表面活性剂,系统研究了富勒醇对碳纳米管分散性和稳定性的影响,实现了稳定的单根多壁碳纳米管分散液的制备。结果表明:当富勒醇质量浓度为(500×10^(-6))g/mL时,得到的分散液中碳纳米管的质量浓度为(1080×10^(-6))g/mL;静置5d后,富勒醇-碳纳米管分散液的沉降百分比仅为5.2%。

关键词：富勒醇表面活性剂碳纳米管光谱特性

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星形电极介电泳芯片

太原理工大学学报 2021年第6期52卷 990-995页

作者：武月园燕鹏云刘洋冀健龙菅傲群桑胜波太原理工大学微纳系统研究中心太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室太原030024

提出了一种利用负介电泳力在介电泳芯片上富集聚苯乙烯(PS)微球的有效方法:采用lift-off工艺在玻璃衬底上设计并制作了星形结构的微电极,在高频交流信号作用下,星形电极芯片能够提供一个特定的非均匀电场,从而产生负介电泳力。研究了交... 详细信息

提出了一种利用负介电泳力在介电泳芯片上富集聚苯乙烯(PS)微球的有效方法:采用lift-off工艺在玻璃衬底上设计并制作了星形结构的微电极,在高频交流信号作用下,星形电极芯片能够提供一个特定的非均匀电场,从而产生负介电泳力。研究了交流信号的幅值和频率、工作液电导率和浓度等参数对PS微球富集效果的影响。结果显示,在交流信号的电压参数VP-P为9 V,频率参数为1 MHz时,低电导率PS微球悬浮液添加到介电泳芯片上时,PS微球在电极中心区域高效率富集。在负介电泳力辅助下,浓度范围在0.33 amol/mL~2.08 amol/mL的PS微球悬浮液内可形成微球团簇状态。研究结果在分子细胞生物学、药理学和生物化学有潜在的应用前景。

关键词：星形电极介电泳(DEP) 粒子富集微流控芯片 Lift-off工艺

基于信任理论的北京大学图书馆用户关系管理新探

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大学图书馆学报 2024年第1期42卷 11-16页

作者：陈建龙赵飞及桐北京大学图书馆北京大学信息管理系北京100871 北京大学图书馆北京100871

如何开展用户关系管理是高校图书馆现代化发展道路上必然面临的问题。北京大学图书馆将用户作为图书馆可持续发展的关键要素,自2018年以来,基于用户信任统筹推进用户关系管理,秉持真抓实干、重在参与、实在受益、贵在信任、凝心聚力的... 详细信息

如何开展用户关系管理是高校图书馆现代化发展道路上必然面临的问题。北京大学图书馆将用户作为图书馆可持续发展的关键要素,自2018年以来,基于用户信任统筹推进用户关系管理,秉持真抓实干、重在参与、实在受益、贵在信任、凝心聚力的战略方针,构建相互信赖、深度协作、长期友好的用户关系,取得明显成效。文章对基于信任理论的北京大学图书馆用户关系管理的实践探索进行初步总结。

关键词：北京大学图书馆信任用户关系关系管理