“纳米光镊装置”

一个只及头发丝万分之一粗的单分子,你如何感知它的运动方向和力量呢?现在你可以在中科大科学家研制的纳米光镊系统上亲自尝试DNA分子的折叠,以及与组蛋白的微小结合力的测量。这个装置名为“纳米光镊系统”,是由中科大激光生物实验室研制成功的,刚刚通过中科院组织的专家组的鉴定,它标志着我国纳米光镊技术获得了重大进展。“光镊技术”被称为无形的机械手,区别于日常有形的镊子,光镊是利用激光动量转移产生的辐射压力,形成具有梯度力场的光学陷阱,处在陷阱中的微粒受到梯度力场的作用,就被“钳住”。这个光学陷阱像是一把小镊子,因此被…     

光镊与DNA纳米技术在膜生物学研究中的应用

生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的相互作用,为在时空维度上理解这一生物过程的复杂调控机制提供了强有力的手段。此外,DNA纳米技术通过构建纳米尺度可编程的自组装结构,提供了可精确修饰与功能化的分子器件。经过疏水修饰的核酸纳米器件可以作用于磷脂膜或生物膜,进而对膜进行表面改性、诱导形变、控制理化参数以及跨膜通信等调控操作。该领域的进步将为细胞生物学机制研究、分泌囊泡的分析检测、人工脂质体的制备优化、新型分子载具开发以及新型药物开发提供特色的工具手段,并构建新颖的体系平台助力合成生物学、化学生物学以及分子医学的发展。     

可更改基因的光镊

在实验室里,亲手“抓住”一个植物细胞,对它进行加工,然后送进试管中让它长成一个完整的植株,甚至于直接操纵肉眼完全不能分辨的基因、蛋白质分子,在不破坏娇嫩的细胞膜的情况下对细胞进行手术……这一切已不是科幻小说中才出现的情景。在科学飞速发展的今天,我们已经拥有了一把神奇的镊子,可以直接深入到小得只能在显微镜     

正在崛起的光计算机

随着新技术革命的兴起及激光技术的迅猛发展,科学家们认为,电子并不是传递信息的唯一载体,光子也是传递信息的载体,而且比电子更具有优越性：由于光子不具有静质量,因此,在真空和介质中传播速度相同;利用光子与某些材料相互作用所具有的非线性效应,可构成逻辑操作,其工作速度比硅器件高1000倍,可达到10000亿次/秒逻辑运算,其开关时间可达到1微微秒的水平;光子不需要在导线中传播,并且在不满足干涉条件下互不干扰,这样就可以相互穿越而不产生相互影响。随着激光技术迅猛发展,科学家们试图设计类似电子器件和电子计算机的用激…     

黄土石英E′中心光效应研究

在黄土石英的ESR断代方法中,原始积存剂量的确定是一个值得重视的问题。过去认为黄土石英经过风尘搬运并暴露在地表时,其缺陷中心的储能电子能够被阳光晒退,使沉积前所吸收的自然辐射剂量下降为零或至一个有限值。断代的时钟,即从这里拨动。测龄时,使石英样品经过阳光的充分“晒退”后,测得剩余ESR信号强度就为样品的原始积存剂量。这样就可以精确地测定风成黄土自沉积至今的年龄。     

纳米微粒SnO2的光限幅特性

随着高灵敏快响应光电探测器的广泛应用,迫切需要研制一些光限幅器来保护这些精密仪器。光限幅器的工作原理是基于材料的非线性光学特性,因而选择合适材料并研究它的非线性光学响应是非线性光学中非常重要的课题。纳米微粒有相对大的比表面积,在微粒表面存在大量原子空位或缺陷,形成表面受陷态(trapped states)。在外界激光作用下,这些表面受陷态成为有效光生载流子的无辐射途径,导致大的热致折射率变化,形成瞬态热透镜。这个热透镜使信号光束出现扩散或会聚,通过选择样品相对位置,从而实现光束限幅效应。近年来,利用非线性光学原理的光限幅效应研究已有一些报道,大多采用的是有机非线性材料和体相半导体材料,但存在着材料稳定性差及限制效果不太理想等局限性。利用单光束Z-扫描技术,本文进行了表面修饰的SnO_2纳米微粒热致折射率n_2测量和它的光限幅特性研究。     

结构光三维重建系统中投影仪的标定

在机器视觉测量中,由于结构光三维重建技术具有高准确性、低成本、快速、易于操作等优点,而成为一种越来越重要的主动式非接触光学测量方法.其中,结构光投射器——投影仪作为该技术中的主要部件,其标定参数的准确性直接影响系统测量精度.本文总结了近年来经常使用的投影仪标定方法,从标定模型、参数优化方法、参数计算方法和数据获取方法四方面进行阐述,并重点总结了数据获取方法,进而分析和比较了各种方法的优缺点及其应用,最后给出其发展前景.     

半导体光放大器超快相位特性的理论分析

针对目前对于半导体光放大器中的超快相位特性缺乏深入的理论分析、相关的物理机制还不清楚的现状,采用数值方式对半导体光放大器中的超快相位特性进行了详细的理论分析与解释.通过分析载流子加热、光谱烧孔等带内超快物理效应与载流子消耗等带间效应对相位贡献的物理机制的不同,并考虑到脉冲能量在相位响应中的作用,研究了半导体光放大器的相位响应特性.在分析相位响应特性的基础上,进一步解释了相位响应与增益响应存在时间延迟的原因,分析结果与已报道的实验测量结果相吻合.理论分析结果能够为超快光信号处理,如光波长、全光逻辑、光波长转换、光分插复用等提供理论指导.     

5种硼酸盐单晶的THz光谱

研究了 5 个新型硼酸盐晶体样品 Na₅[B₂P₃O₁₃] (NBP), SrB₄O₇ (SBO), Na₃La₉O₃(BO₃)₈ (NLBO), Zn₃BPO₇ (ZBP)和PbB₄O₇ (PBO)在太赫兹频率的光谱响应, 发现在1.5 THz以下的频率范围里, 样品均具有较好的透过性质, 其中SBO和NLBO吸收系数小于10 cm^-1. 特别地, 在所研究的频率范围里, SBO不仅具有最小的吸收系数, 也有非常平坦的色散曲线. 在ZBP和SBO的吸收谱中存在明显的共振吸收特征(ZBP: v₁ = 1.4 THz, v₂ = 2.0 THz; SBO: v = 2.4 THz), 而PBO在1.44~1.74 THz和2.2~2.5 THz的频率区间则有两个反常色散区域. 我们从THz时域光谱数据中, 提取了这5种材料在0.25~2.5 THz频段的功率吸收系数和折射率谱, 并对其特征和来源进行了初步的讨论.     

稀土转光农膜的研究

农用塑料薄膜(农膜)是农业生产中最重要的三大生产资料之一,目前我国已成为农膜使用的世界第一大国.但是,与荷兰、以色列等先进国家比较,我国的农膜品种和质量存在较大差距.为此,国内有人将铕配合物添加到聚氯乙烯树脂中,或将CaS:Eu无机发光材料添加到聚乙烯树脂中,可制成光能转换膜.我们于1991年研制出了一种具有转光作用的稀土有机配合物,将它添加到聚乙烯树脂中,可制成新颖转光农膜.测验表明:它的阳光透过率大于普通农膜,建棚后的棚温和棚内地温均有所上升,从而可促使棚内作物生     

新型光动力药物——竹红菌素衍生物的研究与进展

竹红菌素作为一种新型光疗药物, 与临床已应用的血卟啉衍生物相比具有光敏剂三重态量子产率高、光毒性高、暗毒性低、易排泄等优点, 但其在光疗窗口吸收弱和水溶性差的缺点, 限制了它在光动力治疗中的应用. 为了改善其水溶性, 人们设计合成了磺酸化和金属离子化等的竹红菌素衍生物, 其水溶性得到极大的提高, 但光动力疗效并没有母体显著; 为了扩大其光响应范围, 人们又设计合成了巯基化和胺基化等的竹红菌素衍生物, 发现胺基化竹红菌素衍生物的光动力疗效是最好的, 但其水溶性没有得到改善. 我们设计合成了几种具有一定脂水兼容性的胺基取代的竹红菌素衍生物. 这样, 既拓展其光响应范围, 同时使其在水体系中能有效地溶解. 目前, 对该种衍生物的生物测试实验正在进行之中.     

双层薄膜体系的光声位相谱研究

近年来,光声技术(Photoacoustic technique)被广泛地用于几乎各类样品的物理、化学性质研究.而深度剖面分析也是光声技术的一个重要方面,它对样品表面光、热学和化学性质变化的测定具有很大的优势.对于光声剖面分析,我们通常测定光声信号的同相成分(PcosФ)和交相成分(PsinФ),这里P的光声信号强度,Ф为位相.而光声谱则可以PcosФ和PsinФ来表示.对于单一物质,通常Ф是不变的.但在某些体系,如过渡金属配合物,由于不     

非线性光学配合物的化学研究

从化学角度出发,在分子水平上研究和探索新型分子基非线性光学材料是一个新的研究领域。总结了近年来在新型二阶,三阶极化率和光限制等非线性光学配合物的化学研究方面所取得的进展。     

均匀分散体系超导薄膜YBCO的X光衍射研究

随着对高T_c块材超导体YBa_2Cu_3O_(7-x)的深入研究,高T_c超导薄膜已用DC和RF磁控溅射法、电子束、激光蒸发、分子束外延以及MOCVD方法制备成功。为了扩展高T_c超导薄膜的实际应用,我们用纳米级均匀分散体系50—200nm的Y_2O_3,BaO和CuO为原料,制成均匀分散溶胶,沉积在SrTiO_3(100)单晶基片上,这种新颖方法可制成     

双折射光纤中光孤子之间相互作用的研究

单模光纤能够维持两正交偏振的简并模,在光纤的形状为严格的圆柱形和材料为各向同性的理想条件下,两正交的模式之间不会发生耦合;但对实际的光纤,由于形状略偏离圆柱形以及材料各向异性的微小起伏,破坏了模式简并,导致了两偏振态的混合,产生了光纤双折射现象.由于光纤双折射现象的存在,在光纤里传输的孤子之间产生了相互作用,可能形成束缚孤子态.双折射光纤中光孤子之间的相互作用,必然导致光孤子通信系统传输速率的下降和误码的产生.如何控制孤子之间的相互作用,已成为光孤子通信系统必需解决的重要     

9,10-二氰蒽-硫醚-硫醇电子转移光引发机理的研究

近年来由于高聚物光固化技术在成象、光刻、信息存贮、涂料和印刷工业上的广泛应用,引起了人们对光敏引发聚合反应的日益重视。新的光引发体系如:安息香及其醚类、二苯酮、硫杂蒽酮、芳基香豆素酮等和叔胺类的复合体系、重氮盐、碘鎓盐、硫鎓盐和芳酰磷氧化物等不断涌现。高技术的发展进一步促使人们致力于寻找新的高效的光敏引发体系。 Foote等曾研究过缺电子敏化剂9,10-二氰蒽(DCA)光敏氧化富电子烯烃的反应,认为系按下列电子转移机制进行。     

飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术与细胞识别的Raman光谱显微探针技术

飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术高分辨率飞秒相干反斯托克斯Raman光谱(CARS)的研究涉及非线性光学、激光光谱学、超快激光技术、量子光学、原子分子物理学及计算机优化控制理论与技术等学科领域。基于超快脉冲激光的整形、放大和压缩技术,利用飞秒整形激光脉冲与特定量子体系相互作用,产生非线性光学相干反斯托克斯Raman光谱(CARS),实现特定Raman模的选择相干抑制或增强,提高了Ra-man光谱的灵敏度、选择性、频谱分辨率和空间分辨率等,可望为材料科学和生物医药等领域的研究提供全新的技术和方法。Raman光谱技术是研究材料、生物医药…     

小鼠肿瘤及正常器官微血管早期光动力学损伤的超微结构研究

光动力学疗法是一种新的肿瘤冶疗手段,近年来发展迅速,受到广泛重视。但其肿瘤杀伤的体内作用机理尚未完全阐明。许多研究结果表明,光动力学治疗后肿瘤坏死主要是由于血管损伤引起的组织缺氧所致。光动力学作用后,早期常可见到明显的血管改变、血流减缓以至完全停滞。但目前对发生这种变化的原因所知甚少,本文选用小鼠肝癌(Hep A)与LA-795