传感新品

【吉林大学：研发制备可重构单片式微波气体传感器用于超灵敏氨气检测】

微波气体传感器（MGS）因其低功耗、非接触式检测和室温工作等优势而受到广泛关注。然而，传感器的性能受到敏感材料和微波电路的限制。传统的平面谐振器由于其电磁场分布特性，品质因数较低，导致灵敏度有限。

近日，吉林大学的研究团队提出了一种可重构矩形波导MGS，在低浓度下实现高灵敏度。

图1：矩形波导微波传感器的制备。

与平面谐振器相比，波导谐振腔具有更强的电磁场、更高的品质因数和更大的敏感区域，有利于构建高灵敏度的MGS。此外，腔体可用作气室，简化传感系统。为了进一步提高矩形波导的灵敏度，该研究团队在两个矩形波导之间设计谐振窗（图1），优化波导电路的频率选择和品质因数。谐振窗的长为53.00 mm，宽为5.00 mm时，品质因数最高，高品质因数的谐振腔对敏感材料吸附气体引起的介电常数变化非常敏感。其中电(E)场集中在谐振窗中心，磁(H)场集中在谐振窗两端，敏感材料的存在不会改变电磁场分布（图2A和B）。

图2：矩形波导谐振腔的电磁场分布（A：无敏感材料，B：有敏感材料）。

整体材料具有三维互连的大孔、中孔和微孔（图3），有利于气体吸附和扩散，并且可以精确放置在腔体中的强电磁场区域。Al2O3整体材料丰富的酸性位点（图3F）能够有效结合碱性气体，研究人员选择Al2O3整体材料检测NH₃；为了进一步增强NH₃传感性能，采用水热法合成了In2O3/Al2O3整体材料，In2O3的负载增强Al2O3的电导率（图3C），并且提供更多氧空位（图3I）作为气体吸附活性位点。

图3：材料表征。(A和D) Al2O3和 (B和E) In2O3/Al2O3的SEM图；(C) Nyquist图；(F) NH3-TPD图谱；(G) SEM-EDS图；(H) XRD图；(I) XPS O 1s图谱。

该研究团队利用In2O3/Al2O3整体材料制备矩形波导MGS对NH3进行检测，测量结果如下。In2O3/Al2O3可以检测10 ppb ~ 10 ppm的NH3（图4A），且在浓度低于50 ppb时展现出高灵敏度（116.1 dB ppm-1）（图4B）。为了进一步拓宽传感器的检测范围，该研究团队制备了不同质量敏感材料的传感器，0.2 g In2O3/Al2O3将检测上限提高到800 ppm，但质量的进一步增加将导致检测范围降低。为了证明矩形波导MGS的可重构性，研究人员通过更换三种组分的整体材料实现对NH3的连续响应，表明其显著的可重构性（图4D），即更换对不同目标气体敏感的整体材料可以检测不同气体，实现了芯片式传感。

图4：矩形波导MGS的性能。(A) Al2O3、In(OH)3/Al2O3、In2O3/Al2O3对NH3的响应；(B)检测范围与灵敏度的关系；(C) 选择性；(D) 可重构性。

电路的品质因数和敏感材料的微观结构在传感性能中起着至关重要的作用。因此研究人员基于分级多孔结构和高品质因数波导谐振腔分析了NH3传感增强机理。矩形波导在TE10模式下工作，谐振窗是电感膜片和电容膜片的结合，将电磁场集中在谐振窗，位于窗口中心的敏感材料与高密度电磁波相互作用获得高灵敏度（图5ⅰ）。根据气体扩散理论，分级多孔结构有效增加敏感材料中气体分子相对量（图5ⅲ）；根据Maxwell-Garnett方程，气体吸附量的增加引起有效介电常数显著变化（图5ⅱ），最终增强传感性能。

图5：矩形波导微波NH3传感机制。

总而言之，研究人员引入了一种将波导腔和整体材料相结合制备传感器的新方法，克服了平面谐振器灵敏度较低的问题，简化了传感系统并提高了MGS的灵敏度。这种可重构芯片式传感器在实际气体传感应用中具有巨大的潜力，该设计原则可以扩展到其他整体材料用于气体传感。

传感动态

【最高3000万元补助，安徽出台14条举措支持中国传感谷发展】

在5月25日举行的第六届中国(蚌埠)MEMS智能传感器产业发展大会上，由安徽省科技厅联合省发改委、省财政厅等8部门印发的《支持中国传感谷发展若干政策》正式发布，大皖新闻记者了解到，14条举措涉及加大投入、创新发展、人才引育等五个方面，政策旨在支持安徽蚌埠立足中国传感谷，打造皖北地区高质量发展增长极和智能传感产业集群新高地，赋能全省十大新兴产业高质量发展。

政策提出，在支持加大投入方面，对入驻中国传感谷企业，首次投资建设总投资在5000万元及以上且已纳入固定资产统计库的工业项目，按照固定资产投资额的10%—15%给予最高3000万元补助。

在支持创新发展方面，政策中明确，支持中国传感谷企业主导制定标准，对主导制定国际、国家(行业)标准的企业，每个标准分别给予一次性最高奖补100万元、50万元。

在支持人才引育方面，聚焦智能传感产业集聚一批顶尖人才及团队，按需配置创新资源和研发机构，5年内给予项目经费支持和人才奖励，对具备取得巨大贡献或突破颠覆性技术潜力的，可“一事一议”提供支持保障。为了吸引博士后来中国传感谷创新创业，政策中提到，对新设国家级博士后科研流动站，省级给予设站单位不少于50万元设站补贴；对新设国家级、省级博士后科研工作站，分别给予不少于50万元、30万元设站补贴。此外，对中国传感谷企业新入选省级以上重点人才项目的，给予最高100万元一次性生活补贴支持，其中创业人才再给予最高200万元。

在支持企业海外发展方面，对符合条件的中国传感谷企业，参加安徽省统一组织的线下境外展，以及上年度进出口6500万美元以上重点企业或省级出口品牌企业自行参加境外展，按照参展国别或地区单个展位，分别给予最高3万元、4万元和5万元支持。鼓励龙头骨干企业在全球范围内整合资源，积极开展海外并购，在境外设立研发机构，在境外主要市场加强知识产权保护。

【三位数价格？森思泰克全新推出96线激光雷达和192线激光雷达产品】

多传感器融合方案是智能驾驶感知技术的必然趋势。它以摄像头、毫米波雷达、超声波雷达以及激光雷达等多种传感器协同配合来感知外界信息。

激光雷达作为摄像头、毫米波雷达与超声波雷达的有效补充，发挥着关键作用。激光雷达具有高距离分辨率、角分辨率和速度分辨率的特点，使其在各复杂场景下表现出色。它的抗干扰能力强，光线适应性好，能够对视场角范围内的异型目标物准确感知。

森思泰克全新推出96线激光雷达和192线激光雷达产品——STL96-1&STL192-1。两款产品实现了探测距离和分辨率的显著突破，并在功耗、体积等特性上有突出表现，实现了体积小巧与性能优异的完美结合。

产品具体参数方面，STL96-1&STL192-1探测距离达到150m（目标反射物10%），拥有120°×25°超大视场角，支持最高0.1°角分辨率，深度还原周围物体，雷达扫描速率最高达到25Hz。

STL96-1 96线激光雷达

同时，STL96-1&STL192-1尺寸优化升级，产品厚度仅有25mm，纵深95mm能够减小在车体内部的集成难度。尺寸外形上的优势，也让这两款激光雷达产品的布置方案有了更多的选择性。产品可以灵活嵌入到车顶、舱内、车灯内部等位置。雷达安装在车顶或隐藏在挡风玻璃后面，可以确保对用户视野最小的遮挡，且减小风阻，不影响车体造型。

在价格方面，STL96-1&STL192-1提升产品性能的同时，降低成本，性价比显著提升，可满足更多种适配车型。

森思泰克激光雷达产品开发始于2017年，已广泛应用于AGV、交通等多个领域。其中，产品在AGV行业应用已超6年，可靠性与耐用性经受住时间与市场的检验。经过多年的技术积累与沉淀，森思泰克拥有激光雷达软硬件全栈开发的能力，实现激光雷达模块化产品设计，将车载激光雷达光学元件数量降低50%，生产工序优化30%，生产一次通过率大于99.5%，可制造性得到大幅提升，成本实现大幅下降，将激光雷达带入千元机以内时代。

【消息称美光将斥资至多八千亿日元，新建广岛 EUV 光刻 DRAM 内存晶圆厂】

5 月 28 日消息，据日媒《日刊工业新闻》报道，美光将斥资 6000~8000 亿日元，在日本广岛建设新的 DRAM 内存晶圆厂。

该晶圆厂将引进 EUV 光刻机，计划于 2026 年初动工，有望于 2027 年末正式投产。

美光将在 2025 年量产的下代 1-gamma (nm) 节点正式导入 EUV 光刻技术。考虑到 DRAM 行业的代际周期，美光广岛新工厂届时将具备生产 1-gamma 乃至 1-delta DRAM 的能力。

报道指，美光原计划在今年就启动新晶圆厂的运行，这样就能在 2025 年量产后的第一时间扩充 1-gamma DRAM 制造能力。

但由于此前半导体行业，尤其是存储领域的衰退，美光对投资计划进行了调整，放缓了产能扩张的速度。

美光建设新厂的部分开支将来源于日本经济产业省的补贴，这笔资金至高可达 1920 亿日元（当前约 88.7 亿元人民币）。

【北大校友联手Jim Collins创立，基于RNA传感器控制mRNA疗法，已融资1340万美元】

ADAR是一类在人体内各组织中广泛表达的腺苷脱氨酶，ADAR可结合于双链RNA某些区段上，将腺嘌呤 A 编辑为与鸟嘌呤G结构类似的次黄嘌呤 I。这种特性使其成为许多RNA编辑公司平台的核心。

近日，总部位于伯克利的一家初创公司宣布完成1340万美元种子轮融资，用于推进各种内部项目，扩大团队，并寻求合作机会。由NfX Bio领投，其他投资者包括礼来、Biovision Ventures、KdT Ventures、PearVC、BEVC等。

▲图 | Radar Therapeutics 团队（来源：新闻通稿）

该公司正基于ADAR解决生物技术领域最棘手的难题之一：基因药物递送。他们提出让疗法随意运行，到达正确的位置后再启动疗法。

提出这一想法的是斯坦福化学工程系助理教授高小井（Xiaojing Gao）以及麻省理工学院合成生物学家James Collins，这也是他们新成立的Radar Therapeutics公司的基础。

高小井本科毕业于北京大学，目前是斯坦福化学工程系助理教授，研究重点是设计生物系统作为“智能医疗”，以感知患者的状态、处理信息并做出相应反应，构建的分子工具应用于神经生物学和癌症治疗等不同领域。

Radar Therapeutics首席执行官兼联合创始人Sophia Lugo表示：“就像安全开关一样，我们的有效载荷始终处于关闭状态，只有在目标细胞中才会打开。可编程的基于mRNA的疗法具有体内、可扩展和模块化的潜力，可以改善患者的治疗。”

除了获得资金支持外，Radar还组建了一支专业的顾问团队，包括：联合创始人高小井、联合创始人James Collins，以及加州大学伯克利分校化学与生物分子工程系David Schaffer、斯坦福Eric Klein教授和Scribe Therapeutics的首席商务官Svetlana Lucas。

【激光雷达的优势与缺点及主要应用场景】

一、激光雷达的优势

1. 超高分辨率: 激光雷达的工作波长较短，使得其在探测过程中具有极高的分辨率。无论是角度分辨率(可精确到0.1毫弧度级别)、距离分辨率(可达厘米级别)，还是速度分辨率(可精测至几厘米每秒的变化)，都能满足对目标物体的精细刻画需求。这种高分辨率特性使得激光雷达在三维重建、目标识别和跟踪方面表现出色。

2. 三维成像能力: 激光雷达通过发射激光脉冲并接收反射回来的信号，可以精确计算出每个点在三维空间中的位置，从而创建出高质量的三维点云数据，这是传统雷达和相机无法比拟的独特优势。这种三维成像能力对于自动驾驶车辆判断路况、避障以及构建周围环境地图至关重要。

3. 精确测距与速度测量: 利用激光飞行时间原理，激光雷达可以非常准确地测量到目标的距离，不受颜色、光照条件等因素的影响。结合多普勒效应，还可以测定目标的运动速度，这对于交通安全和军事应用意义重大。

4. 全天候工作能力: 相对于可见光相机，激光雷达在夜晚或者低光照条件下仍能保持稳定工作，这是因为激光穿透雾霾、烟雾的能力相对较强，即使在部分不利气候条件下也能获取一定的数据。

5. 稳定性与可靠性: 固态激光雷达结构紧凑，无机械旋转部件，因此具备较高的可靠性和较长的使用寿命，尤其适合于需要长时间连续工作的场景，如自动驾驶车辆上的持续监测系统。

二、激光雷达的缺点与挑战

1. 天气因素影响: 尽管激光雷达在一定程度上不受光照影响，但某些极端天气状况对其性能会造成显著降低。例如，大雨、浓雾或雪粒会散射激光束，导致测距精度下降或完全失效。此外，沙尘暴环境中，大量悬浮颗粒会严重干扰激光雷达信号。

2. 成本高昂: 传统的机械式激光雷达因其复杂构造和高技术含量而导致制造成本较高，这成为制约其在消费级产品普及的一大障碍。虽然近年来固态激光雷达的研发和量产正在逐步降低成本，但仍面临如何进一步优化性价比的问题。

3. 隐私与安全顾虑: 激光雷达能够获取高精度的三维数据，这引发了一定程度的隐私担忧。例如，在城市环境中部署大量的激光雷达可能会采集到个人身份特征或其他敏感信息，对此需要制定严格的法律和伦理规范加以约束。

4. 数据处理难题: 激光雷达生成的数据量庞大，尤其是在高分辨率和高速扫描模式下。海量的原始数据处理和点云解析对硬件算力和算法提出了很高的要求，且如何从这些数据中有效提取有用信息也是当前研究和应用的一大挑战。

5. 人眼安全问题: 部分功率较高的激光雷达可能会对人眼造成潜在伤害，因此在设计时需严格遵守相关的人眼安全标准，限制激光器的输出功率，这在一定程度上可能会影响其最大探测距离和信噪比。

激光雷达(LiDAR)的应用场景非常广泛，它以其独特的优势在多个领域发挥着重要作用。以下是激光雷达的主要应用场景：

1. 自动驾驶汽车：在自动驾驶汽车领域，激光雷达主要用于环境感知、距离测量、速度和姿态估计、地图构建和更新、物体识别与跟踪等，为自动驾驶提供了更安全、更可靠的性能。

2. 机器人导航：激光雷达在机器人导航中也扮演着重要角色，通过提供高精度的距离信息和环境地图，使机器人能够更加智能地移动和进行路径规划。

3. 无人机应用：在无人机领域，激光雷达能够提供精准的定位和遥感能力，特别是在农业领域中，无人机可以通过激光雷达来测量农田的形状、高度和植被覆盖情况，以实现精准农业作业。

4. 建筑测量：激光雷达可以快速获取建筑物的三维结构信息，如楼层高度、房间面积等，对于建筑设计、施工和维护都至关重要。

5. 安防监控：激光雷达的精准测距和定位能力使其在安防监控领域有广泛应用，可以用于监测和识别异常行为或入侵者。

6. 气象研究：激光雷达还可以对大气溶胶、晴空湍流及雷暴强度进行探测，为气象研究与应用提供真实有效的资料。

7. 考古调查：激光雷达在考古调查中也发挥着重要作用，可以获取植被遮挡或隐藏在建筑物之间的城址遗迹结构信息，以及那些受破坏较严重的城址结构三维信息。

8. 林业调查：激光雷达扫描仪在林业调查中，可以进行多角度扫描，获取精准的全景式森林数据，包括林木高度、树冠密度、树种分类等，为科学的森林资源管理提供了更好的技术支持。

综上所述，激光雷达凭借其无可比拟的高分辨率、三维成像和精确测距能力，在众多领域发挥着重要作用。然而，天气因素、成本、隐私保护、数据处理效率及安全性等问题也是不容忽视的现实挑战。未来，随着技术的持续进步与创新，激光雷达将在解决现有问题的同时，继续拓展其在新兴领域的应用边界。