|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
量子相干控制超分辨荧光宽场显微成像
传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。
北京大学
2021-04-11
高稳定量子点荧光粉的研发
上海交通大学
2021-04-13
高性能量子照明雷达的设计与仿真
量子照明雷达是新兴的研究方向，是量子信息技术与雷达技术相结合的新兴产物。而量子信息技术又是古老的量子力学与信息技术相结合的交叉学科，不少研究者因晦涩的量子力学而望而却步。为了降低量子照明雷达的神秘感，打破抽象壁垒，我们创造性地发展了量子照明雷达的高效仿真技术，对于未来实现量子雷达的普及与推广具有重要意义。
截止目前，尚未见到关于量子照明雷达仿真平台的相关报道。而该成果基于MATLAB这一易于上手的计算机数值平台，沟通了抽象的量子力学与具体的量子目标探测之间的桥梁，具有创新性和国内领先的技术先进性。
经过近五年的研究和近两年教学实践的检验，该成果不断丰富和完善，通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。鉴于量子雷达技术是未来新体制雷达的重要技术途径之一，本成果将有望在空间、水下目标探测方面取得应用，市场应前景广阔。截止到目前，该成果已经应用于高年级本科生的培养与实训和北京某研究所的新体制目标探测项目研发中。
北京理工大学
2021-12-07
化学反应量子几何相位效应研究重要进展
在化学反应中，量子干涉现象普遍存在。但是，想要准确理解这些干涉产生的根源非常困难，因为这些干涉图样复杂，且在实验上也难以精确分辨这些干涉图样的特征。H+H2及其同位素的反应，是所有化学反应中最简单的。该体系只涉及三个电子，因此比较容易精确计算出这三个原子在不同构型时的相互作用力。在此基础上，通过求解相应的描述化学反应过程的薛定谔方程，就能够实现分子反应动力学过程的计算机模拟，从而做到在微观层次上深入理解化学反应过程。研究团队在2019年先期理论研究
南方科技大学
2021-04-14
光学超晶格铌酸锂有源光量子芯片
国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片
一、项目分类
重大科学前沿创新、关键核心技术突破
二、成果简介
南京大学物理学院祝世宁院士的科研团队，研制出国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片。该芯片集成了微型化光学超晶格纠缠光源、波导量子干涉器、波分复用器及电光调制器等不同功能器件,实现了纠缠光子的高效产生、高速电光调制并完成相应的信息处理功能。该芯片由光纤耦合输入输出,能在室温稳定工作，工作电压低于3.55V，调控速率可达40GHz。芯片的多项核心指标如纠缠光子产率、调谐速率、调谐带宽等创下当时国际最高水平，为光量子集成光学和信息处理开辟了一条和硅基芯片不同的技术路线。
成果以编辑推荐形式发表在物理学顶级期刊《物理评论快讯》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被国际Physics、IEEE Spectrum等科技媒体重点评述。成果也成功入选中国光学十大进展(2014)，以此为主要成果之一的“光学超晶格中纠缠光子的产生、调控和应用”获2020年高等学校自然科学奖一等奖。以此成果为基础，团队成功获批和完成基金委重大科研仪器研制项目，研制出多种高性能量子光源。
南京大学
2022-08-12
高量子效率的碳点的制备及应用
本成果成功制备了一种高量子效率的碳点。该碳点在钝化后具有尺寸均一、分散性良好、发光强度高等特点。值得说明的是该碳点量子效率高达83%，超越了该研究领域全球的最高值，位居首位。将碳点成功应用在了LED器件上，LED呈现明亮的白色光，且色度坐标（0.3308,0.3312）非常接近于纯白光（0.33,0.33），是一个高色纯度的LED白色荧光粉。
南京工业大学
2021-01-12
一种固态碳量子点的制备方法
本专利发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种非碳电极、原料丰富、成本低、快速高效、自下而上的固态碳量子点的制备方法。碳量子点是一种新型碳纳米材料，具有原料丰富、性质稳定、毒性小、生物相容性好等诸多优势，在细胞成像、光电学、生化传感器等领域具有巨大的应用潜力。目前，已经有很多关于碳量子点方法制备的报道，主要分为自上而下和自下而上两大类，其中前者主要通过剥离技术从大尺寸的碳原材料剥落下碳纳米颗粒，包括激光剥离法、电弧放电法、电化学氧化法等，这一类方法操作简单、原料丰富，可大批量生产碳量子点，但一般需要较复杂的碳量子点分离纯化处理步骤；后者一般以有机分子（如：葡萄糖）为原材料，通过碳化的方式将这些分子转化为碳量子点，包括水热法、微波法等，这类方法合成的碳量子点形貌和尺寸容易控制、表面易修饰，但是一般需要选取合适的特定原料分子。而且，所有上述方法制备出的碳量子点一般为分散溶液的形式，与固态形式相比，溶液形式的碳量子点的储存和运输都不方便，为了得到固态碳量子点，一般需要冷冻干燥方式进行处理碳量子点溶液，这种处理方式耗时长，且需要专门的仪器设备。因此，探索一种兼具自上而下和自下而上两种方法优点、简单、高效地制备固体碳量子点的方法是非常有必要的。
青岛大学
2021-04-13
光自旋（量子弱测量）实验教学系统
简单、实用，低成本实验仪器做前沿物理学研究。
成都华芯众合电子科技有限公司
2023-04-25
基于离子选择性电极的农田硝态氮检测方法和系统
本发明涉及一种基于离子选择性电极的农田硝态氮检测方法和系统，该方法包括：检测不同浓度的标准样本溶液在不同温度下的第一响应电势和第二响应电势；根据各个浓度的标准样本溶液在各个温度下的第一响应电势和第二响应电势，建立检测模型；检测所述待检测土壤浸提液在农田环境温度下的第一响应电势和第二响应电势；利用所述检测模型计算所述土壤浸提液的硝酸根离子浓度；根据土壤浸提液的硝酸根离子浓度确定待检测土壤的硝态氮含量。本发明所建立的检测模型不仅考虑了共存离子氯离子对硝酸根离子电极的影响，而且还考虑了温度对离子选择性电极的影响，因此相对于传统的检测方法，可以大大提高土壤硝态氮的检测准确率。
中国农业大学
2021-04-11
盐溶液体系中纯净态聚电解质的制备新技术
项目简介本项目创新点在于首次在纯盐溶液的均相介质中采用等离子体引发技术完成自由基的聚合反应，同时让亲水性聚电解质产物与盐溶液介质相分离，从而解决了亲水性聚电解质在制备过程中直接提纯分离的科学问题，最终获得直接合成纯净态亲水性聚电解质的新技术。该项目技术成果经过河北省科技厅组织的专家鉴定，其技术水平达到国际先进。项目该技术成果已经在贵州六盘水煤矿煤泥厂、四川攀枝花煤矿煤泥厂等单位应用一年，均取得了良好的经济效益。二、市场前景纯净态聚电解质具有分子量分布窄，电荷聚集密度高等分子结构优势，特别适合于洗煤污水净化，处理后中水完全达到循环应用，处理成本仅为0.15～0.25元/方污水，对于高浓度煤泥脱水也具有很好的应用效果。该产品在洗煤场具有很好的推广应用前景，不仅符合国家环境保护政策，同时通过节约洗煤用水和提高精煤回收率，给企业带来良好的经济效益和社会效益。三、规模与投资按照月生产50吨产品计算，需要投资10万元固定资产和100万元流动资金。四、生产设备反应精混设备一套。五、效益分析应用本技术生产的产品税前利润为1500～1800元/吨。六、合作方式考虑到等离子体引发技术的复杂性，该项目技术合作主要在合成中间体的基础上，进一步深化反应、调和配方与应用方面。项目负责人：黎钢联系电话： 022-60202443
河北工业大学
2021-04-11