公司簡介

CHIPNOVA（超新芯）是早期原位芯片技術(shù)開發(fā)研究者、國家高層次引進(jìn)人才創(chuàng)辦的高科技企業(yè)，致力于為客戶提供全面的原位表征方案，并將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用服務(wù)于民用領(lǐng)域。CHIPNOVA擁有MEMS芯片制造和原位電鏡方面的資深團(tuán)隊(duì)，10余年來產(chǎn)品和技術(shù)不斷迭代提升，目前已涉及原位芯片、生化醫(yī)療芯片、集成傳感芯片等。其中原位芯片在材料、催化、能源、環(huán)境、化學(xué)、生物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，相關(guān)成果發(fā)表在Science、Nature子刊等SCI期刊上，服務(wù)包括北大、浙大等眾多高校和科研單位，推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步。

一、Spring Series In-Situ Holders（透射電鏡液體電化學(xué)原位系統(tǒng)）

Spring Series In-Situ Holders（透射電鏡液體電化學(xué)原位系統(tǒng)）是在原位樣品臺(tái)內(nèi)部構(gòu)建小型的液氛納米實(shí)驗(yàn)室，在液體環(huán)境內(nèi)對(duì)材料進(jìn)行原子分辨高時(shí)空精度分析。根據(jù)客戶需求，結(jié)合MEMS微加工工藝，內(nèi)置三電極電學(xué)模塊，可在透射電鏡中實(shí)現(xiàn)液體樣品的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高分辨成像。經(jīng)過模擬校驗(yàn)的電極設(shè)計(jì)具有電場分布均勻，電位穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，并且芯片池內(nèi)的保護(hù)性涂層保證了電學(xué)測量的低噪音和精確性，結(jié)合三電極體系設(shè)計(jì)（工作電極、參比電極、輔助電極），使得原位電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的電極電位穩(wěn)定性好，極大擴(kuò)展了透射電鏡的功能與應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1 液體電化學(xué)原位樣品桿示意圖

圖2 液體電化學(xué)原位系統(tǒng)示意圖

原位液氛納流控安全管理系統(tǒng)

采用高精密微分泵組進(jìn)行流體微分控制，可進(jìn)行納升級(jí)流體的輸送控制，納升級(jí)流體流速控制過程是在進(jìn)行原位流體實(shí)驗(yàn)中保證電鏡設(shè)備安全的關(guān)鍵，可避免意外發(fā)生時(shí)流體污染電鏡。流體通道的材料采用PTFE管，該材料對(duì)大多數(shù)流體為惰性，避免對(duì)流體樣品的污染，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境不引入其它異物。樣品桿內(nèi)部管道自動(dòng)化清洗，且方便更換。

原位液氛納流控安全管理系統(tǒng)的流道采用六通道布置，設(shè)置為四進(jìn)一出的流體控制。在實(shí)際操作中，通過流體微分輸入法，實(shí)現(xiàn)原位流體樣品桿中冗余流體量僅有微納升級(jí)別，以保證電鏡安全性。若需要更換其它流體，在觸摸屏控制面板上進(jìn)行切換及流量流速設(shè)置。

圖3 原位液氛納流控安全管理系統(tǒng)（左）

圖4 高真空檢漏儀示意圖（右）

高真空檢漏儀

高真空檢漏儀配備了進(jìn)口泵組（含機(jī)械泵和分子泵），抽真空極限可高達(dá)4x10-6mbar，原位樣品桿的真空檢漏實(shí)驗(yàn)可以快速檢查樣品桿密封性，保障原位實(shí)驗(yàn)安全。

此外，本系統(tǒng)配備了高分辨光學(xué)顯微平臺(tái)、xyz軸三維微運(yùn)動(dòng)、以及電子相機(jī)和顯示屏，光學(xué)顯微分辨率優(yōu)于5um。高分辨光學(xué)顯微組件和高真空泵組同時(shí)工作，可以實(shí)現(xiàn)模擬電鏡真空環(huán)境進(jìn)行高真空條件下的原位光學(xué)顯微測試。

應(yīng)用案例及發(fā)表論文

圖5

In situ atomic resolution HRTEM observation on the behaviors of sulfobetaine molecules at the solid-liquid interface under external electric field and the formation of the waterproof layer around the negative electrode surface.

Controlling Interfacial Structural Evolution in Aqueous Electrolyte via Anti-Electrolytic Zwitterionic Waterproofing. Adv. Funct. Mater. 2022, 2207140.

DOI: 10.1002/adfm.202207140

圖6

圖7

HAADF-STEM images and EDS mapping of the porous carbon electrodes with different charging conditions. and the HRTEM images showing

the self-aggregation of sulfobetaine in the bulk liquid phase.

Controlling Interfacial Structural Evolution in Aqueous Electrolyte via Anti-Electrolytic Zwitterionic Waterproofing. Adv. Funct. Mater. 2022, 2207140.

DOI: 10.1002/adfm.202207140

二、Spring Series In-Situ Stages（掃描電鏡液體電化學(xué)原位系統(tǒng)）

廈門超新芯科技有限公司掃描電鏡液體電化學(xué)樣品臺(tái)是通過MEMS微加工工藝，在標(biāo)準(zhǔn)的掃描電鏡樣品臺(tái)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電路，搭建可視化NONA-LAB和電學(xué)控制模塊，配合外接法蘭可與電化學(xué)工作站連接通信。原位掃描電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)樣品臺(tái)內(nèi)置三電極電學(xué)模塊，可在掃描電鏡中實(shí)現(xiàn)液體樣品的電化學(xué)反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像。

經(jīng)過模擬校驗(yàn)的電極設(shè)計(jì)具有電場分布均勻，電位穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，并且芯片池內(nèi)的保護(hù)性涂層保證了電學(xué)測量的低噪音和精確性，結(jié)合三電極體系設(shè)計(jì)（工作電極、參比電極、對(duì)電極），使得原位電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的電極電位穩(wěn)定性好。

同時(shí)也可升級(jí)為原位掃描電化學(xué)流道樣品臺(tái)，配合原位液氛納流控安全管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納升級(jí)別流體引入，高效精確控制液體池中流體的流速、流量，引入的流體量極其微量，即使在芯片窗體薄膜破裂的情況下，也不會(huì)有大量液體滲漏，使得電鏡的安全得以保證。

圖8 液體電化學(xué)原位樣品臺(tái)示意圖

應(yīng)用案例

1.原位電化學(xué)觀測Pb枝晶的生長機(jī)理

圖9 施加負(fù)壓后，鉛離子還原生長為鉛枝晶的過程

2

圖10 納米顆粒原位電化學(xué)芯片中的高分辨成像，分辨率高達(dá)10nm