A novel sintered-joining of Al2O3 and AlN is achieved for the first time using micro-Ag particle interlayers in air. In comparison with reactive air brazing, this method addresses the issue of reduced strength caused by air holes in brazed joints. Also, this sintered-joining method can be performed at a lower temperature (920 °C), improving the joint strength by relieving the residual stresses. The sintering effect of micro-Ag particles and their high density of dislocations promote the recovery and recrystallization of the Ag interlayer, as well as the interdiffusion of Ag and ceramic. Ag–O clusters formed at the interface can be embedded into oxygen vacancies on the ceramic surface, playing a key role in interfacial joining. By optimizing joining temperature, assembly pressure and holding time, a maximum joint shear strength of 85.2 MPa is achieved at 920 °C for 30 min with an assembly pressure of 1 MPa. This study successfully prepares Al2O3/AlN joints with excellent mechanical properties, providing a reliable foundation for the fabrication of power integrated circuits with efficient operation.

Current vibrational imaging methods either have limited penetration depth or poor spatial resolution. We developed a shortwave infrared photothermal (SWIP) microscope for deep-tissue chemical imaging with sub-micron resolution and demonstrated SWIP imaging with biological tissues.

Abstract Photoacoustic (PA) emitters are emerging ultrasound sources offering high spatial resolution and ease of miniaturization. Thus far, PA emitters rely on electronic transitions of absorbers embedded in an expansion matrix such as polydimethylsiloxane (PDMS). Here, it is shown that mid‐infrared vibrational excitation of C─H bonds in a transparent PDMS film can lead to efficient mid‐infrared photoacoustic conversion (MIPA). MIPA shows 37.5 times more efficient than the commonly used PA emitters based on carbon nanotubes embedded in PDMS. Successful neural stimulation through MIPA both in a wide field with a size up to a 100 µm radius and in single‐cell precision is achieved. Owing to the low heat conductivity of PDMS, less than a 0.5 °C temperature increase is found on the surface of a PDMS film during successful neural stimulation, suggesting a non‐thermal mechanism. MIPA emitters allow repetitive wide‐field neural stimulation, opening up opportunities for high‐throughput screening of mechano‐sensitive ion channels and regulators.

Droplets oscillating on vibrating substrates are very interesting scientifically, with applications such as anti-icing, droplet transportation, and measuring dynamic surface tension. Reported here are the dynamics of droplets with different volumes on a vibrating smooth surface infused with liquid of different viscosities. The movement of the three-phase droplet contact line is used to quantify the droplet dynamics, and it is found that this movement is linearly proportional to the amplitude of the substrate and inversely proportional to the viscosity of the liquid infused therein. When the substrate viscosity is relatively low, the droplet volume also affects the contact-line movement. Scaling laws for the contact-line movement are derived involving the Ohnesorge number and the reciprocal of the capillary number. Also elucidated is the relationship between the resonance frequency and the substrate viscosity, and the characteristic droplet morphology under different substrate viscosities is extracted to describe the contact-line movement. Interestingly, the substrate viscosity is controlled in an innovative way to achieve almost the same contact-line movement on the present surface as on superhydrophobic and hydrophilic surfaces.

Abstract Real-time tracking of intracellular carbohydrates remains challenging. While click chemistry allows bio-orthogonal tagging with fluorescent probes, the reaction permanently alters the target molecule and only allows a single snapshot. Here, we demonstrate click-free mid-infrared photothermal (MIP) imaging of azide-tagged carbohydrates in live cells. Leveraging the micromolar detection sensitivity for 6-azido-trehalose (TreAz) and the 300-nm spatial resolution of MIP imaging, the trehalose recycling pathway in single mycobacteria, from cytoplasmic uptake to membrane localization, is directly visualized. A peak shift of azide in MIP spectrum further uncovers interactions between TreAz and intracellular protein. MIP mapping of unreacted azide after click reaction reveals click chemistry heterogeneity within a bacterium. Broader applications of azido photothermal probes to visualize the initial steps of the Leloir pathway in yeasts and the newly synthesized glycans in mammalian cells are demonstrated.

Abstract Photothermal microscopy is a highly sensitive pump-probe method for mapping nanostructures and molecules through the detection of local thermal gradients. While visible photothermal microscopy and mid-infrared photothermal microscopy techniques have been developed, they possess inherent limitations. These techniques either lack chemical specificity or encounter significant light attenuation caused by water absorption. Here, we present an overtone photothermal (OPT) microscopy technique that offers high chemical specificity, detection sensitivity, and spatial resolution by employing a visible probe for local heat detection in the C-H overtone region. We demonstrate its capability for high-fidelity chemical imaging of polymer nanostructures, depth-resolved intracellular chemical mapping of cancer cells, and imaging of multicellular C. elegans organisms and highly scattering brain tissues. By bridging the gap between visible and mid-infrared photothermal microscopy, OPT establishes a new modality for high-resolution and high-sensitivity chemical imaging. This advancement complements large-scale shortwave infrared imaging approaches, facilitating multiscale structural and chemical investigations of materials and biological metabolism.