［本站讯］近日，信息科学与工程学院Arokia Nathan教授团队在有源阵列生物芯片领域取得重要研究进展，其成果“Ultra-large-scale active-matrix digital microfluidic system integrated with droplet position sensing and AI automatic path planning”已被微电子领域国际顶级会议2025 International Electron Devices Meeting (IEDM)录用，山东大学为第一完成单位和通讯单位。这也是该团队继2023年后，再次在IEDM上发表有源矩阵数字微流控相关研究成果，标志着山东大学在该前沿方向的研究实现了持续突破。王东平助理研究员与博士生姜圣哲为共同第一作者，于俊研究员为通讯作者。

基于介电润湿（EWOD）效应的有源矩阵数字微流控（AM-DMF）技术，为液体生物样本的高通量操控提供了自动化水平更高、集成性更强的解决方案。AM-DMF通过采用薄膜晶体管（TFT）有源矩阵背板，克服了传统无源矩阵架构的可扩展性限制，能够同时并行操控数万个微液滴。然而，随着生物医学实验对通量和集成度要求的不断提高，AM-DMF系统也面临新的挑战：阵列规模扩大带来的薄膜晶体管泄漏电流问题，可能影响液滴操控的稳定性；系统需集成实时液滴位置传感功能，以实现闭环控制；此外，在万级液滴并行操控的场景下，人工路径规划已无法满足需求，必须借助高效算法实现自动路由。

图：有源矩阵数字微流控系统架构与芯片结构

针对上述挑战，本研究提出了一种基于低温多晶硅（LTPS）技术的超大规模阵列AM-DMF 系统。该系统集成了电容式液滴位置检测功能，并采用PBA^*算法实现液滴的自动路径规划。所制备的AM-DMF芯片阵列规模达到900×1200像素，为目前国际上已报道的最大规模。该芯片能够稳定、精准地操控1.2 nL的液滴，成功实现了阵列化的液滴位置检测与万级别液滴的并行路径规划。本研究为自动化、高通量生物样本处理提供了一种高效且高度可扩展的技术平台。

Arokia Nathan教授，是英国皇家工程院院士，加拿大工程院院士。他于2024年荣获中国政府为表彰外国专家设立的最高荣誉—中国政府友谊奖。Nathan教授致力于薄膜微电子与光电集成技术的研发与产业化，推动学校在信息学科建设、科研创新和国际化水平方面取得显著进展。他的研究涵盖了纳米光电材料、新型显示技术、柔性电子等领域。Nathan院士以其在微电子与纳米技术领域的卓越成就，为中国相关领域的创新与发展作出了重要贡献。

IEDM（国际电子器件会议）始于1955年，是全球半导体和电子器件领域最具影响力的顶级学术会议之一。该会议聚焦于前沿技术、器件设计、制造工艺、物理机理与建模方法的最新突破，是世界知名半导体企业与科研机构发布重大科研成果和创新技术的主要平台。IEDM与IEEE Symposium on VLSI Technology（超大规模集成电路技术研讨会）共同被公认为微电子器件领域两大权威会议。每年，Intel、IBM、Samsung、TSMC等国际领先企业均会在IEDM上展示其最新研究进展。