4月22日线上讲座 台式低电压透射电镜，专为生物、医学、轻元素样品而来

[报告简介]

    透射显微镜（TEM）作为一种高分辨率的成像设备，目前已经成为生物研究中不可缺少的鉴定手段。但是透射电镜目前主流的型号所用的电压均在80 kV以上，而生物、医学等轻元素样品在这么高电压下很难保留住入射电子，因此穿透透射电镜往往无法直接观测生物样品，从而漏掉了样品的许多重要细节信息，必须通过染色等手段进行处理；而染色往往会带来样品的污染、损害以及成像假象。

     Delong推出的5 kV和25kV台式低电压透射电镜的低能量电子，利用ZL设计，相比传统透射电镜的高能量电子，能够与生物、医学等轻元素样品更强烈反应，不再必需对样品进行额外的染色，低加速电压保证了高对比的成像效果，避免了重金属染色对样品中组织、蛋白、基因、药物、聚合物等有机物的污染和损害，同时还能保证2纳米的高分辨率。Delong的全新台式低电压透射电镜还集成了其他电子成像模式于一体，如扫描电子显微镜( SEM )、扫描透射电子显微镜( STEM )或电子衍射( ED )成像，可以在医药和生物学研究中对于微小颗粒诸如DNA、RNA、细胞器、外泌体、纳米颗粒、纳米药物等的形态学进行观测。

    本报告将就Delong推出的台式低压透射电镜的特点及其近几年在生物、医学中的广泛应用进行综述。

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[主讲人介绍]

胡西  博士

Quantum Design China 生物部应用科学家， 首都医科大学 博士，加州大学洛杉矶分校博士后，研究期间主要从事干细胞诱导和神经细胞分化及ALS相关病变研究。目前主要负责电镜、高级显微镜等生物成像的应用技术支持工作，具有丰富的电镜、高级显微镜操作和成像经验。

[报告时间]

开始  2020年04月22日  10:00

结束  2020年04月22日  11:00

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[直播好礼]

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主题：Single-Molecule Studies Probe Critical Steps in the HIV-1 Life Cycle

[报告简介]

    逆转录病毒核衣壳蛋白（NC）在病毒的生命周期中起着重要的作用，控制着逆转录和衣壳脱壳的时间。Micah McCauley教授课题组发现在逆转录过程中，HIV-1 NC促进了核酸二级结构的重排，而在病毒组装过程中，NC蛋白作为组特异性抗原多蛋白（Gag）的一个结构域，以其特异性结合基因组RNA，并促进RNA包装成新的病毒粒子。结合单分子光镊测量和基于mfold的定量模型，发现当NC蛋白和Gag蛋白都破坏了TAR发夹的稳定性时，Gag蛋白有两个结合位点，而NC蛋白的作用靶点在顶端环附近。利用Lumicks C-Trap系统的新实验结合了单分子捕获和荧光成像。观察到NC蛋白诱导的双链DNA环形成，这一过程可能导致衣壳脱壳。同时可视化了单链DNA上Gag簇形成的动力学过程，这可能会驱动病毒的包装。

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[主讲人介绍]

Micah McCauley教授  美国西北大学

Micah McCauley教授2011年加入西北大学物理系，致力于通过单分子方法定量探测DNA和RNA的生物物理性质，了解这些相互作用在复制和转录等过程中的作用。具体研究来自病毒和细菌的单链DNA结合蛋白、逆转录病毒复制蛋白（如HIV-1核衣壳和Gag蛋白）、细菌聚合酶、与DNA结合并可能YZ细胞复制的小分子以及核蛋白等。

[报告时间]

开始  2020年05月22日  15:00

结束  2020年05月22日  16:00

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[直播好礼]

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主题：HOW TO EVALUATE THERMOELECTRIC MATERIALS AND MODULES ACCURATELY

[报告简介]

    日本ADVANCE RIKO公司成立近60年来专业从事“热”相关技术和设备的研究开发，并一直走在相关领域的Z前端，为世界各地的科学研究及生产活动提供了诸如红外加热、热分析/热常数测量等系统，“热”相关技术及测试系统已被广泛应用于多个研究领域。当今，化石能源短缺和环境污染问题凸显，能源的多元化和GX多级利用成为解决能源与环境问题的一个重要途径。热电转换技术是利用材料的塞贝克效应与帕尔贴效应将热能和电能进行直接转换的技术，包括热电发电和热电制冷。这种技术具有系统体积小、可靠性高、不排放污染物、适用温度范围广等特点。热电转换技术作为一种绿色能源技术和环保型制冷技术受到学术界和工业界越来越广泛的关注。例如，工业余热的GX多级利用、环境能量回收等技术的发展对热能GX转换技术的发展提出了迫切需求。以此作为出发点，AdvanceRiko认为“热”相关技术正在从成熟产业转化为成长型产业。

    本次报告将介绍多款热电相关测试设备，包括测量材料塞贝克系数/电阻的测试系统ZEM、测量热电转换模块的热电转换效率的测试系统PEM、小型模块热电转换效率测试系统Mini-PEM等，还将带来ADVANCE RIKO公司Z新开发的聚合物薄膜厚度方向热电性能评价系统ZEM-d的介绍。

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[主讲人介绍]

齐藤利文先生毕业于东京理科大学机械工程专业，毕业后加入Advance Riko公司至今10余年，曾参与多款热电相关设备的设计与开发，目前负责海外销售业务。

[报告时间]

开始  2020年05月22日  14:00

结束  2020年05月22日  15:00

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[直播好礼]

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       疫情无情人有情！虽然目前新冠肺炎疫情仍然比较严峻，德国斯派克分析仪器公司的员工早已奋战在工作一线，在公司、在用户现场，您都可以看到德国斯派克人的身影。同时，在网络，您也将听到德国斯派克人的声音。4月22日，我们将举办空中讲堂，敬请关注直播时间，不要错过。

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了解交流阻抗技术新发展新应用

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 欢迎莅临 

国际阻抗谱大会展台交流 ！

www.eis2023.cn

由北京化工大学与清华大学联合承办的“第12届国际电化学阻抗谱会议”（EIS 2023）将于2023年7月2-7日在北京举行。

在EIS 2023，普林斯顿输力强将携带阻抗研究利器Enerylab与您见面，同时在7月6日14:30-14:45口头报告题为"Towards Ultra-high Resolution and Localized EIS for Advanced Energy Research" 。

普林斯顿输力强期待您的莅临！

“铬”污染对环境的危害

    铬是一种地球上含量十分丰富的元素，在自然界中主要以铬铁矿的形式存在。常见化合价有+2、+3、+6三种，其中，三价铬和六价铬对人体健康有害，六砎铬的毒性比三价铬约高100倍，是强致突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌，三价铬有致畸作用。近年来，生产金属铬和铬盐过程中产生的固体废渣——铬渣，以及由于风化作用进入土壤中的铬，容易氧化成可溶性的复合阴离子，经过淋洗转移到地面水或地下水中，已成为铬污染的重要环境污染问题。因此，测试表征方法的可靠性至关重要，可方便人们了解铬在环境和产品中的形态。许多国际组织制定了针对Cr(VI)表征的标准方案，以满足RoHS（《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》）对诸多消费品材料中Cr(VI)含量的限制 (RoHS规定ZD铬(VI)的质量分数为0.1%）。

    目前可用于准确表征固体样品中Cr(VI)含量的分析手段很少，且存在系统性和实用性的缺陷。传统的比色分析法，在使用湿法化学提取方法（如液相萃取方法EPA 3060a）对塑料、矿石和尾矿以及油漆污泥进行处理时，Cr(VI) 往往会出现价态转变和萃取不完全的问题，大大低估了样品中Cr(VI)的质量分数。因此发展合适的测试方法来分析环境和制成品中Cr的形态和含量显得至关重要。

“乘风破浪”的台式XAFS/XES谱仪

    现今常用的X射线光谱技术，例如X射线光电子能谱（XPS）仅能对样品表面进行分析，无法获得体相结构信息，且需要超高真空度，通常无法对塑料，环氧树脂和树脂进行测试；X射线荧光光谱（XRF）可用作元素分析技术，但其能量分辨率较低，无法实现对Cr元素不同化合物的甄别（图1）。近年来，基于同步加速器的X射线吸收精细结构谱（XAFS）和X射线发射光谱（XES）技术，得到了长足的发展和应用。其优点是样品需求量非常小，可以研究自然界不同样品中目标元素的电子结构，被广泛用于玻璃，土壤，塑料，煤，铬鞣革和超镁铁矿岩石中的Cr元素的价态和含量的分析。但XAFS和XES技术受限于同步辐射加速器光源，导致该技术无法在环境和工业应用领域进行有毒元素的合规性验证。

图1. 传统XRF技术因其能量分辨率较低，导致无法对不同化合物Cr元素进行甄别

    近期美国华盛顿大学Gerald Seidler教授等人成功设计并完成实验室级台式XAFS/XES谱仪easyXAFS的开发工作（图2a），其以罗兰环为基本几何构型，使用球形弯曲晶体分析仪(SBCA)，实现了大的计数率/光通量和宽的布拉格角范围的技术提升，使XAFS (图2b)和XES分析(图2c)首次在实验室内成为了可能，是分析环境和制成品中Cr形态和含量的利器。

图2. (a) easyXAFS公司台式XAFS谱仪及创始人Devon Mortensen; (b)XAFS工作原理示意图；（c）XES工作原理示意图

“铬”个击破:XAFS/XES在环境元素分析中的应用

    图3显示了XAFS光谱Cr近边区结果（XANES）。研究人员利用台式XAFS技术轻松对铬元素进行分析检测，不仅完成了标准品化合物K₂CrO₄的测试及拟合分析，同时也实现了对实际生产样品的表征。

图3. XAFS近边区光谱（a）六价参考化合物，铬酸钾；（b）CRM 8113a是基于RoHS描述的用于重金属分析的认证参考材料

    台式XAFS谱仪也同时配置了XES模组，通过激发特定元素内层电子后使外层电子产生弛豫并发射X射线荧光，对其能量和强度进行分析可以精确的给出目标元素的氧化态、自旋态、共价、质子化状态、配体环境等信息。由于不依赖于同步辐射，且得益于特有的单色器设计，可以在实验室内实现高分辨宽角高通量的XES元素分析（包括P, S, V，Zn, Cr, Ni, As, U, etc.）。在图4中，在未知Cr含量的塑料样品中，当拟合Cr 元素XES Kα光谱时，可以充分观察到Cr的各种氧化态之间的精细光谱变化，且测试结果与同步辐射XAFS一致。对比Cr(VI)和Cr（III），可以在高于20 meV的能量分辨率下轻松辨别光谱特征的差异。Cr（III）在价态上具有更高电子密度，其光谱将会向更高的能量方向移动，且相对于Cr(VI)峰变宽，可以明显区分出Cr(VI)和Cr（III）。

图4. 背景扣除和积分归一化后的Cr(VI)和Cr（III）铬化合物的Cr Kα XES 光谱

    此外，从标准塑料样品中收集的XES光谱（图5），利用线性superposition analysis技术，经拟合与参考化合物光谱的线性叠加，推断出的Cr(III)/Cr(VI)比例再结合传统的XRF技术，就可以实现Cr(VI) ppm级别的定量分析。

图5. 不同样品中Cr Kα XES光谱的垂直偏移（所有光谱均经过背景校正和归一化）

未来展望

    XAFS/XES技术不仅可以应用于多种聚合物样品中Cr元素的测定，同时也可应用于P、S、V、Zn、Cr、Fe、Co、Ni、Au、As、U等元素分析。此方法是无损测试，只需极少量的样品，就可由实验室级测试仪easyXAFS完成。基于实验室XAFS/XES的Cr测量可能成为未来环境领域及工业届的标准测试方法。

参考文献：

[1] Analytical Chem. 90, 6587 (2018)

[2] J. Phys. Chem. A 122 5153 (2018)

[3] Rev. Sci. Instrum. 88 073904 (2017)