符荣鑫 1,*艾昕 1张书豪 2费捷 3[ ... ]李航 1
作者单位
摘要
1 北京理工大学医学技术学院,北京 100081
2 北京理工大学自动化学院,北京 100081
3 中国船舶集团有限公司系统工程研究院,北京 100094
4 北京理工大学集成电路与电子学院,北京 100081
长时程细胞成像及分析在生物医学研究中具有重要意义。然而,由于荧光显微镜存在光漂白和光毒性等问题,其应用受到一定限制。非标记成像技术为克服这些限制提供了可行的解决方案。研究了干涉光谱分析技术作为解决非标记长时程活细胞监测问题的潜在方法,并提出了一种基于高光谱干涉重构的非标记定量显微成像技术。通过建立描述干涉信号的数学模型,设计样本定量重构算法,从而获取活细胞纳米结构和干质量分布的定量信息。系统采用自反射式干涉结构,不依赖复杂的光学调制元件,结构简单、操作便捷。此外,本文还在光学显微成像的基础上集成了具有细胞培养能力的微型细胞培养箱,实现了原位长时程成像。利用该系统,研究了不同细胞全细胞周期内的纳米结构定量和干质量变化,展示了本工作在生物医学领域的应用潜力。
计算成像 定量干涉 非标记成像 纳米级精度 原位细胞监测 
中国激光
2024, 51(9): 0907018
作者单位
摘要
1 青岛理工大学土木工程学院,海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心,山东 青岛 266520东南大学材料科学与工程学院,南京 211189
2 青岛理工大学土木工程学院,海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心,山东 青岛 266520
3 香港城市大学建筑学及土木工程系,中国 香港 999077
4 青岛瑞源工程集团有限公司,山东 青岛 266555
5 青岛德泰建设工程有限公司,山东 青岛 266555
6 桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西 桂林 541010
7 东南大学材料科学与工程学院,南京 211189
水泥基材料为多相多尺度结构,各组分均不同程度影响整体韧性,将相关组分按宏观、介观、纳观3个尺度分类概述其对水泥基材料的抗裂增韧机理。宏观尺度如胶凝组分、集料、外加剂、纤维、水胶比、养护制度等,分析其物化效应对水泥基材料抗裂增韧特性的影响机理;介观尺度如微珠、晶须、渗透结晶材料等微米级增强材料,阐述其火山灰、填充、桥接、键合、渗透结晶等增强效应;纳观尺度如纳米SiO2、纳米CaCO3、石墨烯、碳纳米管及微生物、纳米聚合物等纳米级增强材料,介绍其对水化产物微观结构、生长方式及硬化浆体孔结构的增强及优化机理;并阐述‘碳纤维+碳纳米管’、‘纤维+晶须+石墨烯’等跨尺度组分的共轭增韧效应。最后,讨论不同尺度增韧组分当前应用、研究中的不足及发展趋势。
水泥基材料 抗裂增韧 多尺度 宏观 介观 纳观 cement-based materials cracking resistance and toughening multi-scale macroscale mesoscale nanoscale 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2876
作者单位
摘要
浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
激光耦合隧道结器件是国际前沿研究热点,伴随产生的电磁场局域增强或光整流等效应在等离激元光镊、单分子成像、单光子光源等领域有着重要的应用价值。为了解隧道结中的光电相互作用和特性,首先利用反馈电沉积制备获得了固态隧道结纳米器件,然后测定了激光功率、偏置电压、偏振方向和调制频率与光电流的关系,并结合有限元法和时域有限差分方法进行理论仿真,讨论了器件中光电流的组分及相关效应。结果表明,器件局部热膨胀效应、热伏效应和热载流子效应为光电流产生的主要原因,而光整流效应因受限于激光峰值功率,其结果并不显著。这些发现可为固态隧道结器件中的光学调控以及在纳米尺度上研究激光调制电子隧穿过程提供参考。
光学器件 隧道结纳米器件 光电流 热效应 光整流效应 等离激元效应 
中国激光
2023, 50(23): 2313001
Author Affiliations
Abstract
School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
In this Letter, we propose a simple structure of an orthogonal type double Michelson interferometer. The orthogonal detection method overcomes the problems of uneven ranging sensitivity and the inability of traditional interferometers to determine the displacement direction. The displacement measurement principle and signal processing method of the orthogonal double interferometer are studied. Unlike the arctangent algorithm, the displacement analysis uses the arc cosine algorithm, avoiding any pole limit in the distance analysis process. The minimum step size of the final experimental displacement system is 5 nm, which exhibits good repeatability, and the average error is less than 0.12 nm.
orthogonal detection nanoscale displacement measurement laser interferometer 
Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101201
作者单位
摘要
南方科技大学材料科学与工程系, 深圳市微纳多孔功能材料重点实验室, 广东 深圳 518055
动力学模拟是催化反应动力学研究的重要手段之一, 有助于理解催化反应的内在机理, 对于设计高效稳定的纳米催化剂十分重要。基于经验力场的经典分子动力学计算速度快, 但计算精度有限。基于第一性原理的分子动力学方法精度高, 但计算速度慢, 难以大规模实施。近年来, 机器学习力场(MLFF)方法被广泛应用于势能面的开发, 基于MLFF的分子动力学(MLFF MD)方法兼顾计算速度与准确性, 为催化反应动力学研究带来了新契机。本文首先回顾了MLFF势能面构造的主要方法, 对基于对称函数的描述符设计原理和以嵌入式网络为基础的描述符构建方法进行了阐述, 展示了MLFF MD方法应用于催化剂结构/组分演变和催化反应过程动力学模拟中的最新进展, 进一步展望了MLFF在长时动力学模拟中所面临的挑战。
机器学习力场 纳米催化 反应动力学 分子动力学 machine learning force field nanoscale catalysis reaction kinetics molecular dynamics 
硅酸盐学报
2023, 51(2): 510
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and Devices, Institute of Functional Nano & Soft Materials (FUNSOM), Soochow University, Suzhou 215123 Jiangsu, P. R. China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China
Photoacoustic (PA) imaging with much deeper tissue penetration and better spatial resolution had been widely employed for the prevention and diagnosis of many diseases. In this study, a new type of hydrogen peroxide (H2O2)-activated photoacoustic nanoprobe [Mn-AH nanoscale coordination polymer nanodots (NCPs)] was successfully synthesized by a simple one-step method in water phase containing 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), horse radish peroxidase (HRP), and manganese ion (Mn2+). After modification by polyethylene glycol (PEG), Mn-AH NCPs exhibited excellent stability and biocompatibility for in vivo H2O2-responsive chromogenic assay with great specificity and sensitivity. In the presence of H2O2, colorless ABTS would be converted by HRP into the oxidized form with strong near-infrared (NIR) absorbance, enabling photoacoustic detection of endogenous H2O2. Using H2O2-activated Mn-AH NCPs, we have successfully performed PA imaging and H2O2 detection of subcutaneous murine colon CT26 tumor and deep-seated orthotopic bladder tumor. Due to the inherent Mn element existence inside the Mn-AH, this nanoprobe also serves as a good T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent simultaneously. Lastly, after accomplishing its imaging functions, the Mn-AH NCPs could be cleared out from the body without any long-term toxicity, providing a new opportunity for cancer diagnosis and treatment.Photoacoustic (PA) imaging with much deeper tissue penetration and better spatial resolution had been widely employed for the prevention and diagnosis of many diseases. In this study, a new type of hydrogen peroxide (H2O2)-activated photoacoustic nanoprobe [Mn-AH nanoscale coordination polymer nanodots (NCPs)] was successfully synthesized by a simple one-step method in water phase containing 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), horse radish peroxidase (HRP), and manganese ion (Mn2+). After modification by polyethylene glycol (PEG), Mn-AH NCPs exhibited excellent stability and biocompatibility for in vivo H2O2-responsive chromogenic assay with great specificity and sensitivity. In the presence of H2O2, colorless ABTS would be converted by HRP into the oxidized form with strong near-infrared (NIR) absorbance, enabling photoacoustic detection of endogenous H2O2. Using H2O2-activated Mn-AH NCPs, we have successfully performed PA imaging and H2O2 detection of subcutaneous murine colon CT26 tumor and deep-seated orthotopic bladder tumor. Due to the inherent Mn element existence inside the Mn-AH, this nanoprobe also serves as a good T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent simultaneously. Lastly, after accomplishing its imaging functions, the Mn-AH NCPs could be cleared out from the body without any long-term toxicity, providing a new opportunity for cancer diagnosis and treatment.
Nanoscale coordination polymers (NCPs) PA imaging MRI H2O2 detection metabolic nanoprobes 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2022, 15(5): 2250026
李路 1,2徐俞 3曹冰 1,2徐科 3
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室,苏州 215006
3 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
AlGaN基材料作为带隙可调的直接带隙宽禁带半导体材料,是制备紫外光电子器件的理想材料。在无法获得大尺寸、低成本的同质衬底的情况下,高质量AlN薄膜的异质外延是促进紫外光电子器件发展的关键。本文中,通过调节蓝宝石衬底上AlN的金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长模式产生高密度纳米级孔洞,利用纳米级孔洞降低AlN的位错,并在此基础上外延了AlGaN量子阱结构,得到了275 nm波段的深紫外LED薄膜,并制备了开启电压约为4.8 V,反向漏电电流仅为2.23 μA(-3.0 V电压时)的深紫外LED器件。
AlN薄膜 AlGaN材料 紫外LED 异质外延 纳米级孔洞 AlN thin film AlGaN material ultraviolet LED heterogeneous epitaxy nanoscale hole 
人工晶体学报
2022, 51(7): 1158
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院 强激光材料重点实验室, 上海 201800
光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变(ICF)激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类光学元件存在的问题瓶颈以及进一步研究发展趋势进行了展望。
激光损伤 光学元件 高功率激光 吸收机制 微观缺陷 纳观尺度激光损伤前驱体 laser damage optics high power laser absorption mechanism micro-scale defects nanoscale laser damage precursors 
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011004
赵林艳 1刘阳思 1,2,3席晓丽 1,2,4,*马立文 1,2聂祚仁 1,2,4
作者单位
摘要
1 1. 北京工业大学 材料与制造学部 新型功能材料教育部重点实验室, 北京 100124
2 2.北京工业大学 工业大数据应用技术国家工程实验室, 北京 100124
3 3.北京工业大学 北京古月新材料研究院, 北京 100124
4 4.北京工业大学 首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心, 北京 100124
纳米氧化钨作为一种具有独特物理化学性质的半导体功能材料, 已被广泛应用于环境、能源、生命科学、信息技术等领域。本文基于第一性原理计算在纳米氧化钨中的应用进展, 概述了量子力学基础上的第一性原理及密度泛函理论的发展历程及基本理论, 介绍了该领域常用的MS (Materials studio)、VASP (Vienna ab initio simulation package)等模拟计算软件, 并分类阐述了第一性原理计算对氧化钨的微观电子结构、物质相互作用、分子热动力学等方面的研究成果。最后提出了第一性原理计算在纳米氧化钨这类半导体材料研究中存在的问题及未来发展趋势。
纳米氧化钨 第一性原理 模拟计算 电子结构 综述 nanoscale tungsten oxide first-principles theory calculations electronic structure review 
无机材料学报
2021, 36(11): 1125
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
针对彩色钙钛矿太阳能电池的美学特征,对该太阳能电池的纳米级色彩调节进行了研究。利用Fano共振原理以及在钙钛矿太阳能电池中采用Fano微纳砷化铝光栅结构,模拟出了不同色彩的钙钛矿太阳能电池。模拟结果表明,调节Fano微纳砷化铝光栅结构的周期和槽深,可控制钙钛矿太阳能电池的反射峰位置和峰宽,并且峰位的控制精度达到了1 nm,同时全可见波段范围的反射峰宽小于20 nm,蓝、绿、红三种颜色的钙钛矿电池的吸收损耗分别仅为1.3%、6.1%和7.7%。因此,该Fano微纳砷化铝结构的彩色钙钛矿太阳能电池可应用于建筑墙体、窗户和屋顶的装饰。
彩色钙钛矿太阳能电池 微纳结构光栅 砷化铝 纳米级色彩调节 Fano共振 colorful perovskite solar cells nanograting aluminum arsenide nanoscale color-tuning Fano resonance 
光学仪器
2021, 43(3): 45

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