作者单位
摘要
1 华中科技大学分析测试中心, 湖北 武汉 430074
2 中国计量科学研究院前沿计量科学中心, 北京 100029
3 华中科技大学能源与动力工程学院, 湖北 武汉 430074
圆二色(CD)光谱是一种公认的用于测量蛋白质及其二级结构的生物物理技术, 不但被广泛用于测量蛋白质的二级结构, 而且可以检测二级及更高级结构的变化, 同时用于科学研究和蛋白质产品如生物制药的质量控制。 由于对CD光谱测量中的误差来源定量理解有限, 对光谱进行客观比较仍具有挑战性。 统计方法可用于比较, 但不提供处理系统性以及随机性误差的机制。 在任意两台仪器中进行的CD测量, 即使在可比较的条件下, 相同样品的光谱幅度(elipticity椭圆度, CD scale, 也称圆二色值)或波长也可能存在细微差异。 光源、 最终的光度输出和各个仪器之间入射光偏振的微小差异是导致圆二色值或波长产生差异的可能原因。 分析蛋白质CD光谱取决于原始CD数据的质量, CD解卷积分析强烈依赖于CD光谱中谱峰的圆二色值。 因此, 以一种α-螺旋为主导的蛋白质—细胞色素C为实验对象, 在对CD光谱仪进行校准的前提下, 对其浓度为0.05 mg·mL-1的水溶液进行圆二色光谱测定, 继而建立了0.05 mg·mL-1细胞色素C水溶液的CD光谱测量模型, 评估了其在波长222 nm谱峰圆二色值的不确定度。 圆二色值的不确定度来源主要有测量重复性、 校准溶液及蛋白溶液浓度的不确定度、 比色皿光程长的不确定度等。 经过仪器校准后, 综合考虑这些不确定来源, 得到0.05 mg·mL-1细胞色素C水溶液在波长为222 nm处谱峰的圆二色值及不确定度为(-4.53±0.54) mdeg, k=2。 通过不确定度评估, 发现在不确定分量中较为显着的为1 mm比色皿光程长不确定度和溶液配置过程引入的不确定度分量, 设法消除或降低这些因素的影响, 可以改进测量方法分析测量过程, 以实现CD光谱的客观比较, 提高CD谱图的可比性和可靠性, 为开展圆二色光谱测量的实验室间比对提供实验参考。
蛋白质 圆二色 光谱 二级结构 圆二色值 不确定度评估 细胞色素C 可比性 Protein Circular dichroism Spectroscopy Secondary structure Magnitude Uncertainty estimation Cytochrome C Comparability 
光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3105
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学广西高校微电子器件与集成电路重点实验室,广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学光电工程学院,广西 桂林 541004
圆二色性(CD)通常用来表征手性响应强度,在手性检测领域极具应用前景。本文提出了一种金衬底上对称性破缺的全介质二聚体混合结构,可在721.1 nm波段处产生高达0.42的强CD,并且CD谱具有极窄的线宽,仅为0.16 nm。通过琼斯矩阵对该结构进行了理论分析,采用时域有限差分(FDTD)法进行建模与仿真,研究结果表明,通过改变介质二聚体的尺寸大小或椭圆柱介质的旋转角(θ)和两个介质体的相对位置(G)等参数可以对结构的CD响应进行相应的优化。并且通过电场分析发现,圆偏振光激发了二聚体的表面晶格共振(SLR),导致其CD谱具有高品质因子(Q)特性。基于此结构传感的灵敏度为718.3 nm/RIU(灵敏度单位),Q值可高达4489.4。此外,该手性结构的周期单元可以实现数字成像功能,不同偏振光下具有不同的成像信号。高Q 值CD的研究结果为高性能的手性传感及光学成像的研究奠定了一定的理论基础。
圆二色性 对称破缺 二聚体 表面晶格共振 
光学学报
2023, 43(22): 2224001
作者单位
摘要
华中科技大学 物理学院,武汉 430074
强场飞秒激光作用于原子时,原子中的电子除了发生多光子电离、隧穿电离等过程外,还有很大的概率处于高激发态。这种高激发态的原子在超强超短激光场中非常稳定,并且与强场中的其它许多现象密切相关,例如,中性粒子加速、多光子拉比振荡、近阈值谐波辐射等,因此近十几年来是强场超快物理领域的研究热点之一。在这些研究中,强激光场中里德堡原子的产生机制、激光对里德堡态的调控、里德堡态强场电离及稳定性等,是关注的主要问题。本文将概述强激光驱动的里德堡态的产生机制,包括多光子共振激发,受挫隧穿电离等。重点介绍强激光场驱动的里德堡态原子激发过程中的多种干涉现象。这些干涉现象提供了里德堡原子强场激发的动态过程信息。同时,还将介绍激发态原子在强激光场中的电离过程,特别是圆偏光驱动的里德堡原子电离的圆二色性。
里德堡态原子 强场激发 强场电离 电子波包干涉 圆二色性 Rydberg state atom Strong field excitation Strong field ionization Wavepacket interference Circular dichroism 
光子学报
2023, 52(7): 0732001
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学光电工程学院,广西 桂林 541004
2 南瑞电力信息有限公司,江苏 南京 210000
3 广西光电信息处理重点实验室,广西 桂林 541004
结构的手性在自然界中普遍存在,通常表现为不能通过平移或旋转与其镜像结构重合的现象。因为光谱探测技术能够反映光和物质相互作用产生的丰富信息,所以利用光学方法检测手性特征成为了探测和鉴别手性物质的常用手段。手性超表面能够通过人工设计达到极大的圆二色性(CD),是物质检测和传感领域的研究热点。设计了一种可动态调控CD响应,同时实现高传感性能的太赫兹手性超表面。该超表面以柔性材料为基底,前后表面为四重旋转对称的J型金属结构。仿真结果表明:该手性超表面在0.760 THz处能够产生高达0.805的强CD值;通过二维方向等比例拉伸,CD峰从0.760 THz红移至0.650 THz附近,且能保持很高的CD信号;同时,其传感灵敏度高达327 GHz/RIU,且在相对拉伸形变量高达20%的拉伸过程中仍能较好地保持手性响应和传感性能。所设计的手性超表面在动态多功能器件、可穿戴传感器领域具有潜在的应用价值。
手性超表面 柔性材料 圆二色性 太赫兹传感 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811019
Author Affiliations
Abstract
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, China
The anisotropic properties and applications of β-gallium oxide (β-Ga2O3) are comprehensively reviewed. All the anisotropic properties are essentially resulted from the anisotropic crystal structure. The process flow of how to exfoliate nanoflakes from bulk material is introduced. Anisotropic optical properties, including optical bandgap, Raman and photoluminescence characters are comprehensively reviewed. Three measurement configurations of angle-resolved polarized Raman spectra (ARPRS) are reviewed, with Raman intensity formulas calculated with Raman tensor elements. The method to obtain the Raman tensor elements of phonon modes through experimental fitting is also introduced. In addition, the anisotropy in electron mobility and affinity are discussed. The applications, especially polarization photodetectors, based on β-Ga2O3 were summarized comprehensively. Three kinds of polarization detection mechanisms based on material dichroism, 1D morphology and metal-grids are discussed in-depth. This review paper provides a framework for anisotropic optical and electric properties of β-Ga2O3, as well as the applications based on these characters, and is expected to lead to a wider discussion on this topic.
gallium oxide anisotropic dichroism polarization monoclinic 
Journal of Semiconductors
2023, 44(7): 071801
作者单位
摘要
华中科技大学 光学与电子信息学院,武汉 430074
研究了一维双链钙钛矿材料C5H16N2Pb2I6的光学各向异性。采用水相法合成了一维双链钙钛矿C5H16N2Pb2I6晶体,采用光谱对其进行表征,其荧光发射的线性二色比可达17.4,高于已报道的一维单链C4H14N2PbI4钙钛矿。表明降低晶体的对称性可用于提高光学各向异性。进一步通过Kramers-Kronig关系获得钙钛矿的复介电常数及其双折射和二色性,其中二色性和双折射分别达到了1.5和1.3。
一维 双链钙钛矿 各向异性 二色性 双折射 线性二色比 One-dimensional Double chain perovskites Optical anisotropy Dichroism Birefringence Linear dichroic ratio 
光子学报
2023, 52(3): 0352111
Tao Zhuang 1Haifeng Hu 1,2,3,*Qiwen Zhan 1,2,3,**
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Zhangjiang Laboratory, Shanghai 201204, China
3 Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
The chiral feature of an optical field can be evaluated by the parameter of g-factor enhancement, which is helpful to enhance chiroptic signals from a chiral dipole. In this work, the superchiral spot has been theoretically proposed in metal-insulator-metal waveguides. The g-factor enhancement of the superchiral spot can be enhanced by 67-fold more than that of circularly polarized light, and the spot is confined in the deep wavelength scale along each spatial dimension. Moreover, the position of the superchiral spot can be tuned by manipulating the incident field. The tunable superchiral spot may find applications in chiral imaging and sensing.
circular dichroism superchiral spot radially polarized beam metal-insulator-metal waveguide 
Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 013601
作者单位
摘要
宁波大学信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
本文提出了一种基于相变材料Ge2Sb2Te5 (GST)的圆二色性可调谐外在手征超表面,该超表面由两层对称的银(Ag)方形开口谐振环和GST中间层单元周期排列而成。结合斜入射光线,该超表面能实现与手征结构相同的电磁特性。数值模拟结果表明:该超表面在50 THz~300 THz的频率范围内,GST为非晶态时,圆二色性(CD)值最大为0.85;GST为晶态时,CD值最大为0.52。当GST在两种相态(非晶态-晶态)之间切换时,实现了70 THz左右的频率调谐。通过研究电场分布,解释了圆二色性产生的原因;还研究了入射角和结构参数对该超表面圆二色性的影响。这项研究在光频段高效偏振调制器件、圆偏振器和偏振滤光器等方面有潜在的应用价值。
超表面 外在手征 圆二色性 可调谐 metasurface extrinsic chirality circular dichroism tunable 
光电工程
2022, 49(10): 220092
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
传统光学手性测量是基于物质结构对左旋和右旋圆偏振光响应的差异实现的, 而光的圆偏振状态对应光子自旋角动量 (SAM) 状态。光子轨道角动量 (OAM) 的发现为光子状态扩展了新的自由度, 在手性测量领域引入光子 OAM 态有助于探索新的物质手性测量方法。从光子 SAM、OAM 以及光学手性的基本概念入手, 综述了近年来国内外基于光子 OAM 的手性测量方法。现有的研究结果表明, 通过引入光子 OAM 态可以增强传统圆二色谱的测量。另一方面, 基于光子自旋-轨道耦合效应或光场与分子电四极矩的高阶相互作用, 手性信号可以通过直接改变光子 OAM 量子数的符号进行测量。此外, 高阶光子 OAM 态可用于提高尺寸较大的颗粒的手性响应。最后讨论了光场时空涡旋调控技术的最新进展并展望了其未来在手性测量中的潜在应用。
光谱学 光学测量 手性 轨道角动量 圆二色测量 光场调控 spectroscopy optical measurement chirality orbital angular momentum circular dichroism light field manipulation 
量子电子学报
2022, 39(2): 272
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与工程学院,上海 200093
2 东南大学 电子科学与工程学院 先进光子学中心,南京 210096
作为生物体的本质属性,物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时,会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象,并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的波长,因此分子自身的手性光学效应通常很弱,极大限制了检测技术的精度。近年来,纳米光子技术的进步有望增强纳米尺度下光与物质之间原本很弱的手性光学效应,使得手性的高灵敏度、高分辨率检测成为可能。回顾了手性光学的发展及其在生物分子检测等方面的应用,讨论了基于等离子耦合圆二色性和超手性近场在圆二色性增强方面的策略,介绍了基于横向手性光力的物质构型分选和基于结构光场光力效应的手性结构表征方法,并对该领域未来进一步的发展进行了展望。
应用光学 纳米光子学 手性传感 圆二色性增强 光镊 Applied optics Nanophotonics Chirality sensing Enhanced circular dichroism Optical tweezers 
光子学报
2022, 51(5): 0551301

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