公司簡介
CHIPNOVA（超新芯）是早期原位芯片技術開發研究者、國家高層次引進人才創辦的高科技企業，致力于為客戶提供全面的原位表征方案，并將相關技術應用服務于民用領域。CHIPNOVA擁有MEMS芯片制造和原位電鏡方面的資深團隊，10余年來產品和技術不斷迭代提升，目前已涉及原位芯片、生化醫療芯片、集成傳感芯片等。其中原位芯片在材料、催化、能源、環境、化學、生物等領域廣泛應用，相關成果發表在Science、Nature子刊等SCI期刊上，服務包括北大、浙大等眾多高校和科研單位，推動了相關領域的科技進步。
一、Spring Series In-Situ Holders（透射電鏡液體電化學原位系統）
Spring Series In-Situ Holders（透射電鏡液體電化學原位系統）是在原位樣品臺內部構建小型的液氛納米實驗室，在液體環境內對材料進行原子分辨高時空精度分析。根據客戶需求，結合MEMS微加工工藝，內置三電極電學模塊，可在透射電鏡中實現液體樣品的電化學反應實時動態高分辨成像。經過模擬校驗的電極設計具有電場分布均勻，電位穩定等優點，并且芯片池內的保護性涂層保證了電學測量的低噪音和精確性，結合三電極體系設計（工作電極、參比電極、輔助電極），使得原位電化學實驗的電極電位穩定性好，極大擴展了透射電鏡的功能與應用領域。
圖1 液體電化學原位樣品桿示意圖
圖2 液體電化學原位系統示意圖
原位液氛納流控安全管理系統
采用高精密微分泵組進行流體微分控制，可進行納升級流體的輸送控制，納升級流體流速控制過程是在進行原位流體實驗中保證電鏡設備安全的關鍵，可避免意外發生時流體污染電鏡。流體通道的材料采用PTFE管，該材料對大多數流體為惰性，避免對流體樣品的污染，確保實驗環境不引入其它異物。樣品桿內部管道自動化清洗，且方便更換。
原位液氛納流控安全管理系統的流道采用六通道布置，設置為四進一出的流體控制。在實際操作中，通過流體微分輸入法，實現原位流體樣品桿中冗余流體量僅有微納升級別，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行切換及流量流速設置。
圖3 原位液氛納流控安全管理系統（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口泵組（含機械泵和分子泵），抽真空極限可高達4x10-6mbar，原位樣品桿的真空檢漏實驗可以快速檢查樣品桿密封性，保障原位實驗安全。
此外，本系統配備了高分辨光學顯微平臺、xyz軸三維微運動、以及電子相機和顯示屏，光學顯微分辨率優于5um。高分辨光學顯微組件和高真空泵組同時工作，可以實現模擬電鏡真空環境進行高真空條件下的原位光學顯微測試。
應用案例及發表論文
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原位系統）
廈門超新芯科技有限公司掃描電鏡液體電化學樣品臺是通過MEMS微加工工藝，在標準的掃描電鏡樣品臺基礎上設計電路，搭建可視化NONA-LAB和電學控制模塊，配合外接法蘭可與電化學工作站連接通信。原位掃描電化學反應系統在標準樣品臺內置三電極電學模塊，可在掃描電鏡中實現液體樣品的電化學反應過程的實時動態成像。
經過模擬校驗的電極設計具有電場分布均勻，電位穩定等優點，并且芯片池內的保護性涂層保證了電學測量的低噪音和精確性，結合三電極體系設計（工作電極、參比電極、對電極），使得原位電化學實驗的電極電位穩定性好。
同時也可升級為原位掃描電化學流道樣品臺，配合原位液氛納流控安全管理系統，實現納升級別流體引入，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 液體電化學原位樣品臺示意圖
應用案例
1.原位電化學觀測Pb枝晶的生長機理
圖9 施加負壓后，鉛離子還原生長為鉛枝晶的過程
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圖10 納米顆粒原位電化學芯片中的高分辨成像，分辨率高達10nm
