在物理传感与MEMS技术持续发展并广泛应用的同时，在位化学与生物分析依托目标分子的实时识别与定量解析，并结合微电子系统在微型化、性能稳定和读出处理等方面的优势，同样构成了面向复杂环境中信息获取、状态感知与过程调控的关键核心基础性技术（生化MEMS）。
本课题组将结合前期在可穿戴微纳器件制造、生化传感、界面分析、及系统集成等方面的研究基础，围绕“微电子系统与化学生物传感融合的在位监测微系统与柔性系统”这一主题开展研究工作。该方向涉及微电子、微纳制造、材料科学、生物医学、化学分析与信息科学等多个学科，是一个高度交叉融合的前沿研究领域。具体而言，课题组将面向复杂场景下目标分子的在位监测需求，从分子识别界面、传感器件结构、监测电路模块、系统级集成到人工智能数据处理等多个层面开展研究，重点发展化学与生物传感器与微电子系统协同设计的新技术，新方法，新应用，构建集分子识别、信号转换、电路读出、数据分析与无线传输于一体的在位监测平台。在此基础上，进一步发展面向液体、气体及多种生物与非生物界面的微系统技术，推动在位化学生物分析监测在健康、工业、环保、能源、航天及智能终端等领域中的应用。
相关成果获Science、科学网（中科院、工程院、基金委）、Nature Sensors、MIT 技术评论MIT Technology Review、福布斯Forbes等国内国际媒体亮点报道。衡文正多次受NIH、国际会议、国内外高校邀请做学术报告；多次担任Sci. Adv.等期刊审稿人；曾获国家高层次青年人才、国家优秀自费留学生奖学金A类（特别优秀奖，全球20人/年）、MRS 材料研究学会研究生奖（金奖）、Demetriades-Tsafka-Kokkalis Prize（Caltech每年一名生物技术领域）等荣誉。
代表论文
1.Heng, W., Yin, S., Min, J., Wang, C., Han, H., Shirzaei Sani, E., Li, J., Song, Y., Rossiter H. B. & Gao, W*. (2024). A smart mask for exhaled breath condensate harvesting and analysis. Science, 385(6712), 954-961.
“智能口罩呼吸监测”技术，被Science，科学网，NIH等亮点评述。
2.Heng, W.; Putz, C.+; Tang, W.+; Min, J.; Lehner, L. E.; Demchyshyn, S.; Kim, G.; et al. Fan, Z.*; Kaltenbrunner, M.*; Gao, W.* (2026). A battery-free smart mask for long-term exhaled breath biochemical sensing. Nature Sensors, DOI: 10.1038/s44460-026-00041-3.
“自供能代谢监测智能口罩”，Nature Sensor等亮点评述。
3.Heng, W., Yin, S., Chen, Y., & Gao, W. (2024). Exhaled Breath Analysis: from Laboratory Test to Wearable Sensing. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. DOI: 10.1109/RBME.2024.3481360.
（以上1-3论文相关智能口罩呼吸采样分析技术已应用于盖茨基金会支持的非洲呼吸道传染病筛查研究项目。）
4.Heng, W., Solomon, S.+, & Gao, W*. (2022). Flexible electronics and devices as human–machine interfaces for medical robotics. Advanced Materials, 34(16), 2107902.
5.Heng, W., Yang, G.*, Pang, G.+, Ye, Z., Lv, H., Du, J., Zhao, G. & Pang, Z. (2021). Fluid-Driven Soft CoboSkin for Safer Human–Robot Collaboration: Fabrication and Adaptation. Advanced Intelligent Systems, 3: 2000038.
