NSFC 机械工程学科进展汇编（2012 年度） - index.PDF

科代码：E0512 NSFC 机械工程学科 2010 年度青 /地区科学基金项目 进展汇编（2012 年度） 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部 工程科学二处 2013 年6 月 2010 年度E05 青年/地区科学基金项目进展汇编 微/纳机械系统（E0512） 目录 基于太赫兹超常媒质谐振型NEMS 生物传感器的基础研究 1 玻璃基纳米孔跨尺度制造的关键技术与基础理论的研究2 飞秒激光引发硅和玻璃内部残余应力应变形成的过程3 集成光子器件耦合封装的失效机理研究4 基于红外椭偏光谱的高深宽比深沟槽结构侧壁形貌 参数测量方法研究5 基于家蚕吐丝现象的仿生微通道模型与制作方法研究6 芯片封装中非牛顿流体定量微挤出过程关键技术研究7 基于聚合物光致分解膨胀的SED 显示器电子发射源 纳米缝阵列制造工艺研究8 防冰微纳复合结构研究9 非球面透镜模具在机测量的新方法研究 10 局部磁场微调式电磁随动高精密驱动方法与动态特性研究 11 基于挠曲电效应的环境振动能量收集微纳米复合阵列研究 12 面向SWCNT FET 大规模制造的浮动电势介电泳装配方法研究 13 基于剪应力检测的新型石英微陀螺设计理论与关键工艺研究 14 超精密磁浮直线运动的非线性耦合建模与解耦控制研究 15 激光作用固液界面物质的微尺度热力效应研究 16 微型二冲程摆式内燃机燃 机理研究 17 I 2010 年度E05 青年/地区科学基金项目进展汇编 微/纳机械系统（E0512） 基于太赫兹超常媒质谐振型NEMS 生物传感器的基础研究 项目负责人：贺训军 (E-mail: xunjunhe@126.com) 依托单位：哈尔滨理工大 项目批准号 资助金额：20 万元 起止 年月：20 11 年01 月-2013 年12 月 1 项目简介： 近年来，利用超常媒质的超常规电磁特性实现新型的生物传感技术，获得了广泛的关注。然而，受 电场能量聚集、生物分子或溶液有效吸附以及吸收损耗的限制，无法实现微量生物物质的检测和识别。 本项目针对尖型开口微纳谐振环结构的太赫兹超常媒质实现微量生物分子或溶液检测和识别的生物传 感器展开研究。首先，采用理论分析与数值仿真相结合的方法分析太赫兹超常媒质实现微量生物分子或 溶液检测和识别机理；其次，对实现微量生物分子或溶液检测和识别的太赫兹超常媒质NEMS 生物传感 器进行结构设计和优化分析；最后，分析器件的集成加工技术的兼容性以及测试方法，制备出能够探测 生物样品的太赫兹超常媒质谐振型NEMS 生物传感器，并进行实验测试和性能分析。本项目的预期成果 有望解 目前微量生物传感信号输出变化微弱的缺点，实现了对微量生物分子或溶液的无标记、非侵入、 高灵敏以及实时监视的检测和识别，并促进有实用价值的超常媒质生物分子传感器的研究。 2 主要创新点及其主要研究进展： （1）根据太赫兹超常媒质吸收器吸收电磁波特性，当吸收器表面有生物分子覆盖时，S 参数谐振发 生明显的平移，实现对生物分子的传感和探测功能。 （2）提出了一种由垂直于中间微纳金属短线的两对微纳短线构成的新型平面超常媒质结构，通过“明 暗”耦合模式实现高Q 值的双透明传输窗口，并利用双透明传输窗口对周围环境变化的灵敏性，实现了 双带NEMS 生物传感器。 （3）在微带线耦合超常媒质传感器的传统对称结构单元的基础上提出非对称结构单元，研究结果表 明：非对称结构的引入使单元表面电流的对称分布方式变为反对称分布，降低了电磁场的辐射，形成电 磁高度集中和高Q 值的传感单元，从而改进了传感器的灵敏度。 3 研究成果： （1）He Xun-Jun, Wang Yue, Mei Jin-Shuo, Gui Tai-Long and Yin Jing-Hua, Three-dimensional surface current l