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对行为中的幼年斑马鱼全脑神经元活动进行全光学成像与操控
摘要： 全光学探测群体神经元活动是破译支持大脑功能的神经回路机制的一种有前景的方法。然而，目前这种探测仅限于局部脑区。在此，我们将模式化光刺激整合到光片显微镜中，实现了对头部固定行为幼斑马鱼神经元活动的全脑同步靶向光遗传学操控与监测。利用该系统，我们对广泛表达光谱分离的钙指示剂GCaMP6f（用于监测）和活性执行器ChrimsonR（用于操控）的斑马鱼幼体进行任意选定神经元（三维空间内小至约10-20个神经元区域）的光刺激，并观测下游神经回路激活与行为产生过程。该方法使我们能够解析神经回路在大脑功能与行为产生中的因果作用。
更新于2025-11-25 10:30:42
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脉冲与连续波发射模式的互补使用以稳定激光粉末床熔融中的熔池几何形状
摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）工艺中最常见的缺陷——孔隙、几何误差、表面粗糙度及热变形，主要与工艺能量输入相关。常规做法是采用单一组工艺参数制造整个部件，而不考虑给定层内实际扫描路径的尺寸差异。然而熔池稳定性高度依赖于扫描几何特征。维持稳定熔池的可行策略是混合使用脉冲波（PW）和连续波（CW）发射模式。本研究据此探究了在固定能量密度下，分别对大截面和薄截面互补采用连续发射与调制发射的方法。该方案在AISI 316L不锈钢上进行了测试，并通过专用的同轴监测系统进行熔池观测。研究提取了熔池强度与几何特性的时间分辨测量数据，以及熔池区域的三维空间分布图谱。结果表明：在过渡至薄截面的衔接区域采用CW向PW模式的转换，能有效维持恒定的熔池尺寸，从而避免热量积聚及制件从粉床中溢出。
关键词： 选择性激光熔化，不锈钢，熔池监测，连续波发射，脉冲波发射
更新于2025-11-14 15:24:45
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油样荧光高光谱成像及其在组分分析与厚度估算中的定量应用
摘要： 对溢油事故进行快速响应与分析至关重要，但始终面临挑战。本研究开发了一套基于光栅-棱镜结构的紧凑型荧光高光谱系统，该系统能实现油类组分分析并对油膜厚度进行定量估算。该光谱仪波长范围为366-814纳米，光谱分辨率达1纳米。通过测定三种原油及其多种混合物的组分，验证了光谱系统方案的可行性。研究进一步发现油膜厚度与荧光高光谱强度呈线性关系，证实了利用荧光数据进行油膜厚度定量测量的可行性。该荧光高光谱成像系统不仅能实现油品识别、分布分析，还可检测油膜厚度，将其搭载于无人机等平台，在溢油事故应急中具有应用前景。
关键词： K均值聚类、主成分分析、荧光高光谱成像、油类检测
更新于2025-09-23 15:22:29
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高通量无标记分子指纹流式细胞术
摘要： 流式细胞术是生物学中用于对大型异质群体内的单细胞进行计数和分析的不可或缺的工具。然而，它主要依赖荧光标记来区分细胞，因此存在几个根本性缺陷。在此，我们提出一种基于微流控芯片的高通量拉曼流式细胞仪，以无标记方式化学探测单个活细胞。该仪器采用快速扫描傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼散射光谱仪作为光学询问器，使我们能够以创纪录的高通量（约2000个事件/秒）获取每个单细胞在指纹区（400至1600 cm?1）的宽带分子振动光谱。作为传统流式细胞术无法实现的实用应用，我们展示了该方法在高通量无标记单细胞分析中的应用，用于分析莱茵衣藻的虾青素生产力和光合动力学。
关键词： 高通通量、虾青素、无标记、单细胞分析、微流控技术、流式细胞术、拉曼光谱、湖泊红球藻、相干反斯托克斯拉曼散射
更新于2025-09-22 23:43:18
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基于磁响应的AlGaAs纳米粒子中结构光增强二次谐波产生
摘要： 我们利用结构光激发亚波长AlGaAs纳米粒子的二次谐波效应，这些纳米粒子同时支持电多极和磁多极米氏共振。泵浦光束的矢量结构能够选择性调控米氏共振模式，并控制非线性场的产生强度。实验上我们观测到圆偏振矢量光束在磁偶极共振附近产生的二次谐波增强现象，并通过数值分解基频与二次谐波场的米氏型多极矩，使观测结果与理论预测相吻合。
更新于2025-09-23 11:33:59
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采用全无机CsPbBr3钙钛矿纳米晶体的高速色转换光电探测器用于紫外光通信
摘要： 利用可见光至紫外（UV）波段超宽带谱的光无线通信（OWC）仍是缓解射频（RF）通信带宽饱和的关键研究领域。然而，高效紫外光电探测方法的缺失阻碍了紫外通信的发展。这一技术瓶颈主要源于现有硅基光电探测器（成本低廉且工艺成熟）对紫外光子吸收率低的问题。为突破这一技术壁垒，我们报道了一种混合硅基光电探测方案：将具有高光致发光量子产率（PLQY）和快速光致发光（PL）衰减时间的CsPbBr3钙钛矿纳米晶（NCs）作为紫外至可见光色彩转换层，用于高速日盲紫外通信。简易旋涂法制备的CsPbBr3钙钛矿纳米晶实现了高达~73%的PLQY和强紫外吸收特性。与商用硅基探测器相比，添加纳米晶层后日盲波段的响应度提升近三倍，外量子效率（EQE）提高约25%。此外，时间分辨光致发光测试显示在372nm紫外激发源下该层的衰减时间为4.5ns，证实了其作为快速色彩转换层的潜力。采用混合CsPbBr3-硅光电探测方案配合278nm紫外LED光源，最终实现了日盲通信中高达34Mbps的数据传输速率。这些发现证明了通过可调组成钙钛矿基荧光粉与低成本硅基探测器集成设计高速光接收器在紫外通信中的可行性。
关键词： CsPbBr3钙钛矿纳米晶体，硅基光电探测器，紫外光探测，日盲紫外通信，光无线通信
更新于2025-09-19 17:13:59
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整个激子系列的光致发光特性
摘要： 我们研究了Cu2O在跨越紫色带隙的3.05 eV光激发下的光致发光光谱。发现了以下三个特征：来自蓝色和紫色激子的光致发光；来自s、d和f态黄色激子的光致发光，以及量子数高达十的p态；与1s黄色激子非弹性碰撞相关的发射。第一个过程与辐射和非辐射衰减率的分离有关。第二个过程可能表明高里德伯黄色激子的辐射增强。最后一个过程验证了1s黄色仲激子向上转换到更高里德伯态，这是阻碍实现高密度仲激子气体向玻色-爱因斯坦凝聚转变的关键因素。
关键词： 光致发光、里德伯态、激子、玻色-爱因斯坦凝聚、氧化亚铜
更新于2025-09-10 09:29:36
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光增强鲁米诺在玻碳电极上的电化学和电化学发光
摘要： 本工作报道了光照对裸玻碳电极（GCE）上鲁米诺电化学及电化学发光（ECL）的增强效应。光照在GCE表面诱导产生了热电子-空穴对。在碱性溶液中，热空穴能氧化氢氧根离子生成羟基自由基，从而促进鲁米诺氧化，产生更大的电流和更强的ECL。此外，光照还显著提高了电流和ECL的稳定性。本研究为增强鲁米诺的电化学及ECL提供了一种简便方法，有望提升基于鲁米诺的化学分析与生物分析的灵敏度。
关键词： 光照射、电化学发光、玻碳电极、鲁米诺、热空穴
更新于2025-09-10 09:29:36
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消除贝塞尔光束旁瓣以实现高对比度光片显微镜技术
摘要： 理想的光片荧光显微镜照明需要同时具备局域化和传播不变性的光学场。贝塞尔光束和艾里光束虽满足这些条件，但其无衍射特性会伴随高能旁瓣的产生，这显著降低成像对比度并引发光漂白。本研究展示了一种通过特定k矢量贝塞尔光束干涉来抑制旁瓣的光滴照明技术。该光滴照明能轻松实现贝塞尔旁瓣区域超过50%的光强衰减，在不损失横向分辨率的前提下实现更高效的光能局域化。在标准光片荧光显微镜中，我们证实该方法对微米级荧光微珠的成像对比度提升达两倍。这项成果为大规模生物系统的快速深层活体观测开辟了新途径。
关键词： 光片显微镜、贝塞尔光束、荧光成像、液滴照明、艾里光束
更新于2025-09-04 15:30:14