一、声表面波调控的微液滴单细胞包裹机理研究

项目介绍

        当前，以癌症（恶性肿瘤）为典型代表的重大疾病，由于其发现难、诊断难、易转移等特点，彻底性治疗研究依然是挑战性难题。开展单细胞研究，从单细胞水平上揭示生命活动本质、探究重大疾病起因，是实现重大疾病早期诊断和彻底性治疗的关键支撑。

        本项目以揭示生命活动本质及重大疾病起因亟需的单细胞研究重大需求为牵引，针对微液滴包裹单细胞过程中存在的细胞无序排列、随机包裹等瓶颈问题，提出声表面波调控的微液滴单细胞包裹新方法，以声场力学势阱为驱动力，实现细胞的有序排列与精准单包裹。拟解决声场力学势阱诱导的细胞有序排列机理、单细胞包裹过程的声场-流场耦合调控机理等关键科学问题，建立“细胞有序排列、微液滴可控生成、单细胞精准包裹”为核心特征的微液滴单细胞包裹方法，为单细胞研究提供关键前提及理论技术支撑。

项目负责人介绍

        金少搏， 2021年获西安交通大学博士学位，2021年被聘为郑州轻工业大学讲师。主要从事微纳制造、液滴微流控等方面的研究。目前已发表学术期刊论文10余篇，已申请发明专利10项，已获授权6项。目前主持校博士科研基金1项，河南省科技攻关项目1项，参与河南省自然科学基金优秀青年科学基金项目1项。

二、噪声环境下耦合非线性微机械谐振器中的能量传递与调控

项目介绍

        当前，我国传感器行业的整体技术含量偏低，绝大部分高端市场被国外厂家占据。高端传感器技术已成为国家科技发展、经济繁荣和国防安全的“卡脖子”技术之一。2021年，工业和信息化部发布《基础电子元器件产业发展行动计划》，明确将重点发展高端传感器、新型MEMS传感器和智能传感器。基于MEMS技术的微机械谐振器是诸多高性能微传感器的核心部件，已广泛地应用在航空航天、医药化工、武器装备等领域。研究微谐振器紧密契合国家发展高性能传感技术的迫切需求。

        动力学响应是微谐振器功能设计及性能表现的基础。由于微尺度效应，微谐振器极易出现非线性特征，同时很多在宏观尺度中被忽略的热机械、热电等噪声的影响变得更加显著。非线性和噪声使微谐振器的响应变得非常复杂，也为谐振式微传感器带来了灵敏度和分辨率下降等不利因素。以往通常采用削弱非线性和屏蔽噪声的方式来改善微谐振器的性能，但是回避非线性会限制其使用范围，噪声屏蔽也很难规避微谐振器内部的固有噪声。非线性和噪声已成为制约微谐振器性能提升的瓶颈。深入理解微谐振器的动力学响应并揭示其规律是突破该瓶颈的必经之路。

        动力学响应与能量的某种传递规律有关。本项目以噪声环境下耦合非线性微谐振器系统为对象，紧扣能量传递是响应的本质特征，基于随机平均法开展能量传递与调控研究，先从能量传递的角度阐明复杂动力学响应的产生机理，形成一套系统性的微谐振器响应分析方法，再以调控能量传递的方式提升谐振式微传感器性能（增大响应灵敏度、改善信噪比等），为高性能谐振式微传感器的设计和制备提供理论指导。

项目负责人介绍

        王雪峰，2021届博士毕业生，为课题组与浙江大学朱位秋院士、宦荣华教授课题组联合培养博士，现为西北工业大学副教授，长期从事非线性随机动力学、微机械谐振器的非线性动力学及其相关工作的研究，目前已获批国家自然科学基金青年项目1项、JKW重点实验室开放基金1项、中央高校基本业务经费项目1项，参与国家自然科学基金项目3项、JKW创新特区项目1项，积累了一定的理论基础和丰富的实践经验，已在《Mechanical Systems and Signal Processing》、《Nonlinear Dynamics》、《Microsystems & Nanoengineering》、《International Journal of Non-Linear Mechanics》、《Applied Physics Letters》等期刊上发表SCI论文10余篇，授权发明专利2项。