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- 低功率密度激光
- 表面等离子体共振
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- 光动力学
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- 光电信息科学与工程
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- Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
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- Korea Institute of Machinery and Materials
- Russian Academy of Sciences
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利用等离子体电镀法制备的银纳米粒子光栅芯片检测过氧化氢
摘要： 提出了一种利用银纳米粒子（AgNPs）光栅结构检测过氧化氢（H2O2）的方法?；诘壤胱犹宓缍萍际酰ü躺す馐母缮嫫毓?，在镀金纳米粒子（AuNPs）的玻璃板上沉积周期性线状AgNPs结构。该AgNPs光栅芯片能使入射光发生衍射，且衍射效率与AgNPs含量相关。当芯片滴加H2O2溶液后，由于AgNPs的自催化分解作用，衍射强度会下降。研究构建了衍射强度变化的便携式测量系统，只需将H2O2溶液滴加在基底上，即可在2分钟内完成6.7-668 μmol/L浓度范围内的H2O2检测。
关键词： 银纳米粒子、等离子体镀层、光学传感器、过氧化氢检测、衍射光栅
更新于2025-11-25 10:30:42
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采用高温退火部分纳米晶化陷阱层的SAHAOS提升非易失性紫外TD传感器性能
摘要： 本研究表明，采用高温预金属退火处理并部分纳米晶化的铝酸铪氧化物（以下简称PNC-SAHAOS）的硅-氧化铝-铪铝氧化物-氧化硅-硅电容器器件，可有效提升非易失性紫外辐射总剂量（以下简称UV TD）传感器的性能。实验数据显示，在100 mW·s/cm2 UV TD辐照后，PNC-SAHAOS的紫外诱导阈值电压VT偏移量达10V。其紫外诱导电荷密度约为非晶硅-氧化铝-氮化硅-二氧化硅-硅（SANOS）结构的八倍。此外，即使在85°C条件下，PNC-SAHAOS十年电荷保持率的衰减率低于10%；而相同温度下非晶SANOS的十年电荷保持率衰减率几乎为PNC-SAHAOS的两倍。这些结果有力表明，PNC-SAHAOS有望成为下一代非易失性UV TD传感器技术的最佳候选方案。
关键词： 传感器，紫外线，SOHOS，TD，纳米
更新于2025-11-25 10:30:42
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用于活海马组织连续波激光解吸与常压质谱成像的石墨烯包覆玻璃基底
摘要： 大气压质谱成像技术（AP-MS）结合倒置光学显微镜系统，是确定活体组织中特定生物分子存在及其空间分布的有力工具。在环境条件下获取质谱（MS）信息需要高效的解吸和电离过程。本研究展示了一种使用石墨烯涂层玻璃基底和连续波（CW）激光的新颖高效解吸方法，用于活体海马组织的高分辨率AP-MS成像。我们发现，在石墨烯涂层玻璃基底的辅助下，通过间接对石墨烯基底施加532 nm连续波激光，可以实现活体组织切片中生物分子的解吸。有趣的是，活体组织在石墨烯涂层基底上的解吸效率强烈依赖于石墨烯层数。单层石墨烯被发现是最敏感的基底，能够实现高效解吸并适用于可重复的高分辨率海马组织成像应用。随后利用非热等离子体进行的电离过程产生了足量的分子离子，从而获得了海马体齿状回（DG）和海马角（CA）区域的高分辨率二维质谱图像。因此，石墨烯涂层基底可能成为诱导高效解吸过程的理想平台，这对高度可重复的环境质谱成像至关重要。
关键词： 海马组织，质谱成像，激光解吸，石墨烯包覆基底，环境质谱分析
更新于2025-11-25 10:30:42
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通过使用嵌入微镜的盖玻片提高生物样本三维折射率断层扫描的光学分辨率
摘要： 光学衍射断层扫描（ODT）能够以非侵入方式重建生物细胞的三维（3D）折射率（RI）分布，为细胞及亚细胞结构提供宝贵信息。然而由于物镜数值孔径限制了可获取的入射角度，ODT存在轴向分辨率不足的问题。本研究提出并实验验证了一种提升ODT三维重建性能的方法：通过采用梯形微镜测量样品在不同侧向平面波照明角度下产生的侧向散射信号，将侧向散射场与正向散射场相结合，在不改变光学仪器的前提下提高了ODT的轴向分辨率和三维图像质量。通过重建凝胶中红细胞和HeLa细胞的三维折射率分布，我们验证了该方法的可行性和适用性。基于三维传递函数、点物体和微球的系统分析表明：数值模拟与实验测量均证实该方法使轴向分辨率提升至0.31微米，达到传统方法的4.8倍精度。该技术实现了三维培养细胞的非侵入精准成像，对细胞生物学研究具有重要价值。
更新于2025-11-25 10:30:42
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裸金纳米颗粒的表面等离子体共振用于大肠杆菌的光动力灭活
摘要： 尽管此前已有研究探讨了使用高功率脉冲激光对裸金纳米结构进行抗菌光热灭活，但关于其在低功率密度连续波激光照射下光动力抗菌特性的报道甚少。因此，本文试图填补这一空白。我们研究了功率密度为40 mW/cm2的532 nm连续Nd:YAG激光与裸金纳米粒子对大肠杆菌ATCC25922的灭活效果。结果表明：单纯使用Nd:YAG激光照射60分钟仅使细菌存活率降低0.15个对数单位；而平均粒径15 nm的金纳米粒子在浓度超过0.5 μg/ml时对大肠杆菌ATCC25922具有毒性；值得注意的是，当0.5 μg/ml金纳米粒子与激光联合处理60分钟后，细菌存活率显著下降2.43个对数单位，且培养基未出现明显温升。本研究基于低功率密度激光与裸金纳米粒子可能的相互作用机制对结果进行了阐释，为后续开展对耐药病原体进行局部灭活且对邻近组织副作用最小的研究提供了先导基础。
关键词： 光动力灭活、金纳米粒子、低功率密度激光、表面等离子体共振
更新于2025-11-25 10:30:42
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通过星形聚乳酸的直接激光交联定制胶原膜结构特性以实现坚固支架的构建
摘要： 基于重组胶原蛋白的生物材料应用通常受限于其较差的力学性能——这些性能理想情况下应接近被修复组织的水平。本研究提出通过光敏星形聚乳酸的激光诱导固化来构建强韧生物材料的方法。引入增强图案后，所构建的胶原蛋白结构杨氏模量提升超过一个数量级（从未处理的0.15±0.02 MPa增至增强后的51.2±5.6 MPa）。研究表明：仅在激光辐射功率密度较高时（此时光固化区域累积热机械应力效应显著），增强图案的几何构型才会影响支架力学性能。聚乳酸的光交联既未损害支架细胞相容性，又在胶原基质中形成荧光区域，为体内无创监测该类材料的生物降解动力学提供了可能。
关键词： 机械性能、胶原蛋白、增强材料、光聚合、生物相容性聚合物、核黄素
更新于2025-11-21 11:24:58
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通过多色激发增强近表面氮空位中心的负电荷
摘要： 过去几年间，钻石中的氮空位（NV）中心已被证实是量子信息科学到磁传感等多种应用领域极具前景的系统。这依赖于带负电NV中心的独特光学与自旋特性。许多应用需要浅层NV中心——即距离钻石表面仅数纳米的NV中心。近年来学界日益关注不同光照条件（特别是红外激发）下NV中心自旋与电荷动力学的研究，已有实验证明红外激发会显著影响NV中心的发光与电荷态。然而现有实验数据尚未得到完整解释，块体NV与浅层NV光动力学潜在差异更增添了研究复杂性。本研究提出了适用于绿光与红外激发的NV中心自旋-电荷态动力学通用定量模型，通过实验测定相关跃迁速率，构建出能统一解释现有文献所有实验结果（高度非线性区域除外）的综合模型。此外，我们发现了块体NV与浅层NV光动力学的关键差异，并据此显著提升了浅层NV初始化为有效负电荷态的保真度。
关键词： 氮空位中心、复合、浅层NV色心、体NV色心、光动力学、绿光激发、电离、电荷态、红外激发、金刚石
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于光学通信波段近零介电常数材料的超紧凑单向片上光源
摘要： 片上光源是集成光子电路和量子信息处理芯片的关键组件之一。迄今为止，在光通信波段同时实现高方向性、高收集效率与超小特征尺寸的片上光源仍极具挑战。本研究在1550纳米波长处实验实现了由掺铝氧化锌薄膜（一种近零介电常数材料）蚀刻而成的圆形抛物面片上光源。放置于该抛物面焦点附近的硫化铅量子点团簇所发射的光子，因掺铝氧化锌与周围介质间存在巨大阻抗失配而被反射为定向平行光束。这个特征尺寸仅1.5微米的超紧凑器件实现了±3°的超小发射发散角和44分贝的超高方向性发射对比度。模拟预测其收集效率可达92%。该工作不仅为基于近零介电常数材料的集成光子器件实现提供了新途径，也为复合功能纳米结构的精准组装提供了新方法。
关键词： 纳米操纵、片上光源、光通信、近零介电常数材料、量子点
更新于2025-09-12 10:27:22
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超快环氧-胺光聚合加成反应
摘要： 本文介绍了一种新一代光诱导聚合物材料制备方法。具体而言，我们提出在经典的环氧-胺加成反应中引入光酸催化技术，现称之为"环氧-胺光聚加成法"。通过光敏剂/碘鎓盐体系接受软辐照（405纳米可见光，150-450毫瓦/平方厘米），可产生超强酸（如H+、PF6-），从而显著提升现有环氧-胺加成反应动力学：在无光照条件下需3小时完成的反应，在光照时仅需不到3分钟即可实现完全转化。此外，光活化作用大幅提高了最终环氧基和胺基的转化率，使三维聚合物网络的玻璃化转变温度提升了15°C。本研究表明环氧-胺光聚加成法具有极广泛的适用性：薄层（40微米）、厚层（最厚2.5厘米）及复合材料（45%填料含量）。该研究为环氧-胺复合材料与胶粘剂的超快速制备开辟了新途径。
关键词： 复合材料、光酸催化、可见光、超强酸、聚合物网络、环氧-胺光聚合加成、粘合剂
更新于2025-09-09 09:28:46