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高通量纳米孔与离子通道信号的小波去噪
摘要： 近期研究通过采用集成互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，将固态纳米孔电导记录的噪声限制带宽提升至超过5 MHz，离子通道电导记录则超过500 kHz。尽管当采用正弦基函数时，这些记录所特有的脉冲状信号存在频谱展宽现象，但人们通常使用贝塞尔滤波器来降噪以获得可接受的信噪比（SNR），代价是损失许多更快的时间特征。在此，我们报道了采用小波降噪而非贝塞尔滤波所能实现的SNR改进。当与最先进的高带宽CMOS记录仪器结合使用时，与2.5 MHz贝塞尔滤波器相比，我们能将基线噪声水平降低四倍以上，同时保留与该滤波器带宽相当的信号瞬态特性。同样地，对于离子通道记录，我们实现了优于100 kHz贝塞尔滤波器的时间响应，且噪声水平与25 kHz贝塞尔滤波器相当。SNR的提升可用于对这些记录进行稳健的统计分析，这可能为纳米孔易位动力学和离子通道功能机制提供重要见解。
关键词： 离子通道、纳米孔、互补金属氧化物半导体（CMOS）、小波、去噪、信噪比（SNR）
更新于2025-09-23 15:23:52
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光热辅助减薄氮化硅膜以实现超薄非对称纳米孔
摘要： 在纳米尺度上对固态材料进行塑形是制造多种传感器设备（尤其是固态纳米孔传感器）的重要步骤。本文揭示了激光诱导低应力氮化硅（SiNx）薄膜减薄的机理：近期研究发现，将可见光波长的激光束聚焦于SiNx薄膜可产生高效局部加热效应，我们利用该效应实现了对固态纳米孔传感器温度的精准调控。但持续高功率照射会导致纳米孔扩张/退化这一副作用，促使我们探究其蚀刻机制。研究表明，当光照平均强度达到约107 W/cm2时SiNx会发生蚀刻，且蚀刻速率受支撑电解质影响。将这种可控蚀刻与介电击穿（一种制造纳米孔的电动过程）相结合，能轻松制备直径和厚度小至1-2纳米的任意尺寸纳米孔。生物分子-纳米孔相互作用证据表明，该方法获得的纳米孔几何结构更接近漏斗状而非沙漏状。对纳米孔尺寸的精准控制可拓展固态纳米孔的应用范围，例如生物聚合物测序和特定生物标志物检测。
关键词： 光热加热、单分子、介电击穿、纳米孔、纳米制造
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用荧光成像技术对径迹膜胶体溶液中单个纳米颗粒的超滤过程进行研究
摘要： 我们采用荧光纳米显微技术直接观测了直径约10纳米的单个胶体量子点（球形核壳结构CdSeS/ZnS半导体纳米晶，表面修饰有机油酸配体）在核孔滤膜（具有约500纳米孔径的聚丙烯径迹蚀刻膜）纳米孔中的吸附过程。研究表明当胶体甲苯溶液通过膜孔时，这些纳米颗粒会完全滞留在10微米深度处。
关键词： 纳米孔、单光子源、硒化镉、薄膜、纳米显微技术、纠缠光子源、量子点、胶体溶液、显微镜技术、纳米颗粒、超滤、油酸、核滤膜、发光、聚合物
更新于2025-09-23 15:21:21
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同时扫描离子电导与原子力显微镜结合纳米孔技术：孔边缘对离子电流图像的影响
摘要： 扫描离子电导显微镜（SICM）是一种高分辨率非接触式成像技术，在活细胞研究中尤为强大。尽管其横向分辨率存在争议，但学界共识认为：采用小开口孔径、大开口角度及大外内半径比的探针，能使SICM电流信号对探针-样品间距更敏感，从而最终影响成像分辨率。本文报道通过微加工与离子铣削技术设计的此类探针——集成纳米级开口（<20纳米开口直径）、增大外内半径比并拓宽开口角度。该探针基于流体力显微镜（FluidFM）技术提供的微流控原子力显微镜（AFM）悬臂梁，可同时作为SICM与AFM探针使用。这种组合能通过同步记录电流和作用力，研究新探针几何结构对SICM成像过程的影响。我们通过对标准样品的实验及相应模拟证明：在FluidFM上集成纳米孔后虽能成功成像纳米级特征，但探针电流对样品距离增强的敏感性会伴随对固有SICM壁面伪影更高的敏感度。
关键词： 纳米孔、离子电流图像、扫描离子电导显微镜、流体力显微镜、原子力显微镜
更新于2025-09-23 15:21:21
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等离子体纳米孔阵列的光热电转换
摘要： 等离激元光热电转换提供了一种不受半导体带隙限制的替代性光电探测机制。本研究报道了一种由具有纳米孔阵列的超薄银膜构成的等离激元光电探测器，其探测机制基于等离激元局域加热触发的热电转换。该探测器在表面等离激元极化子的波长处呈现最大光电流，该波长由纳米孔的周期性决定。因此，通过调节纳米孔图案的形貌参数即可控制探测器的响应波长。实验与数值模拟共同验证了等离激元局域加热对热电转换的贡献，从而为探讨光探测机制提供了依据。这些成果为开发其他纳米尺度光电探测器奠定了基础。
关键词： 等离子体激元、光电探测器、银膜、等离激元局域热、热电转换、纳米孔
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于孔阵列的色彩过滤与显示
摘要： 提出了一种基于矩形孔阵列的超表面彩色显示器。银膜上蚀刻的孔阵列透射光谱取决于矩形孔的长度和宽度、孔阵列周期以及入射光的偏振方向。通过调节孔阵列参数可获得高纯度的三原色，并利用透射光谱的偏振依赖性实现颜色显示。研究提供了由三组孔阵列构成的两种彩色显示器，实测透射强度验证了其颜色显示性能。该超表面彩色显示器能高保真分离颜色并分析入射光偏振态，其超薄紧凑的结构有利于拓展在颜色信息处理领域的应用。
关键词： 纳米孔、颜色过滤、超表面、偏振
更新于2025-09-23 15:19:57
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低成本等离子体学中的圆二色性：银纳米孔二维阵列
摘要： 金属中的纳米孔阵列是重要的等离子体器件，被提议应用于从生物传感到通信的各个领域。在这项工作中，我们展示了通过椭圆孔的形状以及椭圆轴相对于阵列对称线的平面倾斜，可以打破此类阵列的对称性。该阵列随后在正入射时对相反手性的圆偏振光产生不同的相互作用，即它具有内在手性。这种差异的度量称为圆二色性（CD）。采用纳米球光刻结合倾斜银蒸镀作为低成本制备技术。本文通过测量近红外范围内的消光来展示内在手性和CD。我们进一步利用数值分析来可视化圆偏振光与纳米结构的耦合。发现模拟与实验之间有很好的一致性，这意味着可以通过优化进一步提高CD。
关键词： 纳米孔、等离子体激元、圆二色性、手性
更新于2025-09-23 15:19:57
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非晶硅薄膜上多脉冲干涉飞秒激光制备超表面的光学与结构现象
摘要： 通过可见光波段（波长515纳米）飞秒激光三光束干涉，在50纳米氢化非晶硅薄膜中实验研究了不同曝光条件下六边形纳米孔阵列（超表面）的形成过程。扫描电子显微镜、光学显微镜以及光学透射反射微区光谱表征显示：固定能量激光脉冲数量的增加会促使薄膜及整体超表面逐渐蒸发形成纳米孔。拉曼微区光谱则揭示了晶体相体积含量同步增长的现象。
关键词： 纳米孔、飞秒激光、非晶硅、超表面、干涉
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于聚合物低单光子吸收的直接连续波激光写入亚衍射极限纳米孔阵列
摘要： 采用超低单光子吸收（LOPA）的直接激光写入（DLW）技术，成功制备出具有可控一致性的大面积纳米孔阵列。该技术通过涡旋相位板将532纳米连续波激光转化为环形光束，并利用高数值孔径物镜聚焦至SU8光刻胶薄膜。光刻胶在激发波长处的低吸收特性，使得制备具有亚衍射极限特征尺寸和高深宽比的结构成为可能。通过逐点扫描加工，实现了内部孔径约为入射激光波长十分之一（远小于阿贝衍射极限）的纳米孔阵列。借助扫描电子显微镜（SEM）还研究了曝光强度与曝光时间对纳米孔尺寸及形貌的影响。
关键词： 超低单光子吸收、直接激光写入、纳米孔、环形光束
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE国防光子学研究与应用会议(RAPID) - 美国佛罗里达州米拉马尔海滩(2019.8.19-2019.8.21)] 2019年IEEE国防光子学研究与应用会议(RAPID) - 具有纳米结构表面的超薄MSM光电探测器
摘要： 光子捕获结构有助于提升超薄金属-半导体-金属（MSM）光电探测器的量子效率（QE），使其在保持小于1微米厚度的同时实现高速响应。研究表明，器件厚度越薄，短脉冲响应时间越短：250纳米厚的硅薄层脉冲响应时间为2皮秒，而400纳米和700纳米厚度的脉冲响应时间分别为3皮秒和5皮秒。具有纳米孔结构的薄层硅量子效率高于同厚度平面硅——250纳米纳米孔硅在850纳米波长下量子效率达60%（同厚度平面硅为20%）；400纳米纳米孔硅为80%（同厚度平面硅为40%）；700纳米纳米孔硅为90%（同厚度平面硅为60%）；1500纳米纳米孔硅为95%（同厚度平面硅为80%）。具有纳米孔结构的薄层硅量子效率均高于同厚度平面硅：250纳米纳米孔硅在850纳米波长下为60%（平面硅20%）；400纳米纳米孔硅为80%（平面硅40%）；700纳米纳米孔硅为90%（平面硅60%）；1500纳米纳米孔硅为95%（平面硅80%）。
关键词： MSM光电探测器、超薄结构、量子效率、纳米孔、光子捕获
更新于2025-09-16 10:30:52