微纳米通道内离子电导的高频特性及尺度温度效应研究

相对而言，物理学家对离子电导的研究在深度和广度上都远落后于对电子电导的研究。随着纳米科技的迅速发展，部分物理学前沿正迅速渗透到化学和生物领域，而研究在液体和生物组织中的电信号传递及相关的物理过程，成为了解许多重要生物机制的关键所在。.本项目拟研制集局域温控功能、直流和高频电学测量功能为一体的微纳尺度流体通道测试平台，系统地研究各类离子的直流与高频电导特性与通道尺度、通道内壁材料、局域环境温度、外场激励等因素之间的关联，特别是通过直流和高频测量技术，深入了解电信号在各类液体中传播的规律。这一独特的测试平台也能够运用于研究直流电场或交流电场下所产生的焦耳热对于流体温度的影响，不同流体在交换、混合等条件下的热量产生及温度的分布，生物化学反应过程的放热吸热，以及温度对生化反应的影响等。本课题的成果将在微纳流体和生物物理领域具有积极的意义，也将有助于局域电化学、生物检测等研究领域的发展。

本项目聚焦于研制集局域温控功能、直流和高频电学测量功能为一体的微纳尺度流体通道测试平台，用来系统地研究各类离子的直流与高频电导特性、局域环境温度、外场激励等因素之间的关联。.三年来我们研究了项目书所列的全部8项目标，研制出了几种多功能微流体测试平台。我们发现了一些原先没有预见到的物理现象，发明了同种金属薄膜材料双条带温度传感器，制备了其总宽度不到900nm的超微型热传感器，实现带有时间分辨的微小区域样品二维温度分布。我们首次提出了神经信号传输的软物质波导理论，在人造软物质波导试验中获得了初步验证，并发展为一个新的自然科学基金面上项目。.项目执行期间共发表（或已经投稿）了20篇标注本项目基金资助的文章，其中11篇已经发表在Adv. Mater., IEEE EDL，APL，Micrfluid. Nanofluid. 等有影响力的SCI杂志，3篇发表在EI收录杂志。有关单层金属薄膜热偶的文章被Advanced Materials作为封底图片介绍，并获得国家发明专利授权。项目负责人在相关领域国际会议上做了10个邀请报告。先后共有11位研究生、多位本科生参与本项目研究，期间毕业博士生3名、硕士生4名、完成毕业设计论文8篇。.总之，本项目成功完成了各项任务。其结果具有转化成实际应用产品的巨大潜力。