穿戴式单一声波肌电图系统的创新突破：从肌肉动态监测到复杂手势跟踪 学术背景与研究意义 近年来，穿戴式电子设备因其在健康监测和人机交互领域中的巨大潜力而备受关注。其中，表面肌电图（Electromyography，EMG）作为一种能够测量肌肉活动的技术，已成为研究的热点。然而，EMG 信号存在诸多限制：信号强度弱且不稳定，空间分辨率较低，且信噪比不佳。其随机性和低同步性的问题导致测量结果的不一致，使得难以实现对特定肌肉纤维贡献的有效分离。此外，为提高信号质量所采用的大型电极会进一步降低空间分辨率。 相比之下，超声波肌电图（Echomyography，ECMG）是一种利用超声波来测量肌肉活动的技术，具有安全、稳定、灵敏度高等特点。然而，目前依赖刚性或柔性传感器阵列的 ECMG 系统需要复杂的线路...
数字化刺绣超材料生物传感器：运动环境中的无接触生物信号监测 近年来，随着智能汽车、航空安全及健康监测需求的增加，各类传感器技术得到了飞速发展。然而，在动态环境中，尤其是涉及生理信号监测时，传统传感器技术面临许多挑战，例如信号干扰、振动影响以及隐私问题。为此，本文提出一种使用数字刺绣制造的超材料生物传感器，能够在运动环境下无接触地采集高质量心肺信号，为解决上述难题提供了新思路。 研究背景及动机 根据统计数据，仅在美国，每年由驾驶员因疲劳、注意力不集中等因素引发的交通事故超过10万起。为减少此类事故，汽车生物传感器被视为一种潜在的解决方案，它们可用于检测驾驶员疲劳状态、压力水平以及健康风险。然而，目前的传感技术在动态环境中面临多重挑战，例如车内振动、身体运动干扰及封闭空间内的多路径信号反射等。此...
基于二维范德华金属阴极的模拟电阻开关存储器研究 学术背景 随着人工智能（AI）应用的快速发展，传统的冯·诺依曼架构在数据密集型计算任务中面临性能瓶颈。神经形态计算（neuromorphic computing）作为一种新兴的计算范式，能够以更高的速度和效率处理数据密集型任务。在这一领域中，忆阻器（memristor）因其能够实现内存计算和模拟计算而备受关注。特别是具有多级电导状态的模拟忆阻器，能够显著提高神经形态计算的效率。然而，现有的模拟忆阻器通常具有较小的开关比（on/off ratio），这限制了其在高精度权重映射中的应用。 为了解决这一问题，研究人员一直在探索如何提高模拟忆阻器的开关比，同时保持其多级电导状态。传统的忆阻器主要分为两类：基于价态变化机制（valence-change-...
基于插层过渡金属二硫族化合物的高发射率下无效率衰减的发光二极管研究 背景与研究意义 近年来，基于二维（2D）材料的发光二极管（LEDs）在显示技术、光通信和纳米光源等领域的应用前景备受瞩目。然而，由于二维材料的强量子限域效应与减弱的介电屏蔽，二维材料LEDs在高激发生成率下常出现“效率衰减”（Efficiency Roll-Off）的现象。这种现象主要归因于激子-激子湮灭（Exciton-Exciton Annihilation, EEA）过程，该过程是一种类似俄歇复合的非辐射能量耗散机制。具体表现为：一个激子通过能量转移导致另一个激子离子化，同时导致辐射效率急剧降低。 尽管已有研究通过六方氮化硼（hBN）包覆和高κ基底等介电工程手段来减弱EEA，如在单层过渡金属二硫族化合物（TMDs）中实...
高迁移率 n 型二硫化钼晶体管中分数量子霍尔相研究 背景与研究动机 在低温下，基于半导体过渡金属二硫属化物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）的晶体管理论上可提供高载流子迁移率、强自旋轨道耦合和内在的强电子相互作用。这使其成为探索多体电子相互作用和量子态的理想平台。然而，由于在极低温下实现与 TMD 材料的鲁棒欧姆接触（Ohmic Contact）的挑战，长期以来，尚无法全面研究费米水平接近能带边缘情况下电子关联的特性，特别是在部分填充 Landau 能级（Landau Levels, LLs）下的分数量子霍尔（Fractional Quantum Hall, FQH）现象。 本文作者提出了一种“窗口接触技术”，成功实现了从毫开尔文到室温范围内的 ...
柔性电子中的液态金属微滴快速三维组装与电气连接研究 简介：研究背景与意义 随着柔性电子技术在软体机器人、可穿戴电子设备、柔性显示屏等领域的广泛应用，如何实现柔性和可拉伸电路的层间电气连接成为该领域的核心挑战之一。传统刚性电子设备中，通过化学或等离子蚀刻等成熟技术完成硅片上的微米至纳米级贯通孔(via)制备。然而，在柔性电子中，这种方法存在流体材料黏度、力学性能失配以及填孔过程低效复杂等问题。尤其是，由于柔性器件的机械动态特性，传统刚性导体制作的贯通孔易成为应力集中区域，从而导致器件的结构性缺陷乃至失效。 为解决这一系列挑战，本研究提出了一种基于液态金属微滴（Liquid Metal Microdroplets, LMMDs）层化沉积的快速制造方法，用以形成柔性电子应用中的三维电气互连。液态金...
CMOS兼容的应变工程在单层半导体晶体管中的应用 学术背景 随着半导体技术的不断发展，二维（2D）材料因其原子级薄层特性在高密度、低功耗电子器件中展现出巨大潜力。特别是过渡金属二硫化物（TMDs），如二硫化钼（MoS₂），因其优异的电学性能，被认为是未来晶体管通道的理想材料。然而，尽管2D材料在实验室中表现出色，如何将其与现有的互补金属氧化物半导体（CMOS）技术兼容，仍然是一个巨大的挑战。 应变工程（Strain Engineering）在现代硅基电子器件中已经发挥了重要作用。自20世纪90年代引入以来，应变工程通过改变材料的能带结构，显著提高了晶体管的载流子迁移率。然而，如何在2D材料中实现类似的应变效应，尤其是在CMOS兼容的工艺条件下，仍然是一个未解决的问题。本文的研究正是为了解决这...
重复暴露于七氟醚对小鼠海马CA2区GABA能神经元发育及社会认知功能的影响 学术背景 每年约有150万婴幼儿因医疗手术需要接受全身麻醉，其中七氟醚（sevoflurane）是儿科麻醉中广泛使用的吸入麻醉剂。然而，越来越多的临床和动物研究表明，婴幼儿时期暴露于七氟醚可能导致长期的神经认知缺陷和行为障碍，尤其是社会行为障碍。尽管已有研究表明七氟醚暴露与神经元凋亡、突触可塑性改变以及神经递质紊乱有关，但其具体的神经生理机制仍不明确。海马CA2区（cornu ammonis area 2 subregion, CA2）是编码社会信息的关键脑区，研究者假设七氟醚暴露可能通过破坏CA2区的神经元活动，导致社会行为障碍。 论文来源 本论文由Shuai Wang、Zijie Li、Xin Liu、Shiyu...
个性化围手术期伊伐布雷定给药在非心脏手术中的可行性研究 学术背景 围手术期心肌损伤（Perioperative Myocardial Injury, PMI）是非心脏手术后常见的并发症，与术后死亡率和发病率密切相关。研究表明，心率（Heart Rate, HR）是围手术期心肌损伤的独立危险因素。尽管β受体阻滞剂已被用于调节围手术期心率以预防心脏并发症，但其使用可能带来低血压、心动过缓等副作用，尤其是在手术前即刻使用时。因此，寻找一种更为安全有效的心率调节药物成为研究的重点。 伊伐布雷定（Ivabradine）是一种选择性抑制窦房结If通道的药物，能够降低心率而不影响心肌收缩力或血管张力。近年来，伊伐布雷定在急性护理环境中的研究表明其具有安全的心率调节作用。然而，伊伐布雷定在围手术期的药代动力...
英格兰手术终身风险：一项全国性观察性队列研究 学术背景 手术是英国国家医疗服务体系（NHS）的重要组成部分，每年约有440万人在英格兰接受手术。尽管越来越多的手术以日间手术的形式进行，但仍有许多手术需要住院，中位住院时间为1.7天。值得注意的是，六分之一的患者会出现术后并发症，这些并发症的严重程度不一，可能导致住院时间延长和资源使用增加。此外，术后30天内出现的并发症会使一年内的死亡率增加两倍。随着手术患者的老龄化，手术患者的平均年龄比普通人群高出14.5岁。2015年，英格兰75岁及以上的人群中有20%接受了手术，这一数字还在不断增加。老年患者术后结果较差，可能导致更多的医疗资源使用。新冠疫情的爆发也对医疗系统的组织和手术趋势产生了深远影响。然而，关于一个人一生中平均会接受多少次手术以及他...