1 北京航空航天大学物理学院，北京 100191
2 澳大利亚国立大学物理学院电子材料工程研究室，澳大利亚堪培拉 2601
超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制，为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是，传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限，通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率，昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用。因此，全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针，并通过改善成像装置与算法，进一步拓展超分辨显微技术的应用范围。稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性，如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等，持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注，是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针。本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制，然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制。此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用，以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势。最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望，为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑。
荧光显微 超分辨成像 上转换纳米颗粒 镧系离子掺杂 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618018
1 1.物理学院，北京航空航天大学 北京 100191
2 2.能源与动力工程学院, 北京航空航天大学 北京 100191
电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置, 具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点, 在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO3)和阳极着色材料氧化镍(NiO)是两种被广泛研究的无机电致变色材料, 由WO3和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成, 综述了基于WO3和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO3和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制, 讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展, 其次, 按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系, 总结了各组分材料的选择和器件结构对器件综合性能的影响, 最后对电致变色器件的应用前景和发展趋势进行了展望。
电致变色器件 氧化钨 氧化镍 综述 electrochromic device tungsten oxide nickel oxide review
1 首都师范大学 物理系
2 理论物理研究中心，北京 100048
利用有限时域差分法模拟金属-绝缘体-金属布喇格反射腔的窄带滤波现象，发现在一维亚波长金属-绝缘体-金属波导的共振波长对应的电场振幅分布的波腹位置上打上直角型凹槽时，可以产生光子禁带和导带，本文主要研究其导带的成因及出现位置.其中光子导带对应的中心波长出现在共振波长附近；调节凹槽的几何结构，采用双重金属-绝缘体-金属布喇格反射腔组合的结构，可以达到很好的窄带滤波效果，使导带的中心波长位于上述共振波长附近，导带的半高宽度远小于中心波长的大小.利用这个方法，只需从最简单的一维金属-绝缘体-金属波导出发得到所需的金属-绝缘体-金属波导布喇格反射腔，就可以任意保留需要的波长透射峰，同时当其他入射波长入射时形成较好的光子禁带.
光学设计 布喇格反射腔 有限时域差分法 窄带滤波 表面等离子体 Optical design Bragg reflector Finite-difference time-domain Narrowband filter Surface plasmon polariton
