基于金属光子晶体的有机半导体激光发射特性研究

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基本信息

  • 批准号：
    11274031
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    张新平
  • 依托单位：
    北京工业大学
  • 学科分类：
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Based on our recent progresses in organic semiconductor lasers using distributed feedback mechanisms, in particular on the achievements of organic random lasers using "Plasmonic Feedback" in metallic nanostructures, this project intends to develope nano-manufacturing techniques for large-area metallic photonic crystals and to investigate the photophysics of localized surface plasmon resonance and its interaction with molecules, exitons, and charges in organic semiconductors. Then, organic light-emitting and laser devices are constructed using the feedback mechanisms based on the "Plasmon resonance-DFB microcavity" scheme. The optoelectronic properties of particle plasmon resonance is investigated systematically in the photoluminescence and electroluminescence processes. Realization of the optically pumped organic lasers and light-emitting diodes with narrow-band and directional emission using metallic photonic crystals will be the aim of this project. .This project introduces for the first time the multifold functions of metallic photonic crystals, which may include the nanostructured electrodes, particle plasmon resonance, and the microcavity feedback mechanisms, into the organic optoelectronic devices. This may lead to a breakthrough in the development of electrically pumped organic lasers.
本项目依据在分布式反馈有机半导体激光器方面取得的最新进展，特别是首次利用金属纳米结构"等粒子激元反馈"机制实现了有机半导体随机激光器，开发以大面积金属光子晶体为核心结构形式新型纳米制造技术，利用超快激光时间分辨光谱学深入研究等离子激元及其与有机半导体分子、激子和电荷相互作用的光物理学过程，进一步构造基于金属光子晶体中"等离子激元-微腔结构"反馈机制的有机半导体发光和激光器件。系统研究等离子激元在有机半导体光致、电致发光过程中不同的光电子学作用，实现基于金属光子晶体的光泵浦有机半导体激光器，获得基于金属光子晶体的有机电致发光器件的窄线宽、定向发射，并进一步研究其激光发射特性。.本项目首次将金属光子晶体的纳米电极功能、等离子激元和微腔反馈机制集成应用于有机光电子器件的研制，旨在取得电泵浦有机半导体激光发射方面的突破性进展。

结项摘要

电泵浦有机半导体激光器至今尚未实现。本项目针对这一挑战性科学问题，开展了以下工作：大面积金属光子晶体的制备、光物理学特性研究；等离激元光学反馈机制研究及其在随机激光发射中的应用；基于金属光子晶体DFB微腔的光泵浦有机半导体激光器件研究；基于金属光子晶体的电致发光器件研究，获得窄线宽、定向发射，进一步研究电泵浦激光发射特性。..在大面积金属光子晶体制备方面：利用金纳米颗粒合成技术和激光干涉灼蚀直写结合热处理工艺，针对等离子激元、反馈微腔和纳米电极等多重功能，制备了多种形式的高质量金属光子晶体结构。..在金属光子晶体中等离子激元局域场和光散射增强效应、分布式反馈机制的定量表征方面：采用瞬态光谱学，包括飞秒激光泵浦探测和瞬态荧光光谱学，研究了等离激元光散射和局域场增强的分布、作用尺度、时间寿命等及其随金属光子晶体结构参数的变化规律。实际测量确定了DFB反馈微腔的有效长度。..在基于金属光子晶体DFB微腔结构的光泵浦有机半导体激光器的设计及其激光发射特性研究方面：利用高分子半导体材料F8BT和基于金光栅结构的DFB微腔，系统研究了不同形式的F8BT薄膜对激光发射阈值的影响,获得了降低阈值的有效途径。这对于获得高效光泵有机半导体激光器和可能的电泵浦激光发射至关重要。..在基于金属光子晶体微腔结构的电致发光器件、电泵浦有机半导体激光发射特性研究方面利用金属光子晶体电极结构构建了有机半导体F8BT电致发光器件，实现等离子激元和反馈微腔结构的物理机制，研究了电致发光器件的窄带发射和选择性放大特性。..总之，本项目利用飞秒激光泵浦探测技术，研究了等离激元和分布反馈微腔中光学增益的动力学过程，发现了激发复合体的受激发射，特别是首次实现了基于DFB微腔的注入锁定放大器。利用金属光子晶体实现了光泵浦有机半导体DFB激光器。进一步利用金属光子晶体构造有机电致发光器件，获得了窄线宽、定向荧光发射。较圆满完成了预期目标。

项目成果

期刊论文数量（49）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Energy transfer channels at the diffraction-anomaly in transparent gratings and applications in sensors
透明光栅衍射异常处的能量传输通道及其在传感器中的应用
  • DOI：
    10.1016/j.photonics.2012.11.002
  • 发表时间：
    2013-05
  • 期刊：
    Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Zhang, Xinping;Feng, Shengfei;Zhai, Tianrui
  • 通讯作者：
    Zhai, Tianrui
Plasmonic random laser on the fiber facet
光纤面上的等离激元随机激光
  • DOI：
    10.1364/oe.23.023985
  • 发表时间：
    2015-09-07
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Li, Songtao;Wang, Li;Zhang, Xinping
  • 通讯作者：
    Zhang, Xinping
Band Compression of Plasmonic Filters
等离激元滤波器的带压缩
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/30/9/094206
  • 发表时间：
    2013-09
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Yuanhai Lin;Tuabrui Zhai;Hongmei Liu;Xinping Zhang
  • 通讯作者：
    Xinping Zhang
Epsilon-near-zero metamaterials for tailoring ultrashort pulses
用于定制超短脉冲的 Epsilon 近零超材料
  • DOI：
    10.1007/s00340-013-5455-9
  • 发表时间：
    2013-04
  • 期刊：
    Applied Physics B: Lasers and Optics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Tianrui Zhai;Xinping Zhang
  • 通讯作者：
    Xinping Zhang
Stretchable polymeric modulator for intracavity spectroscopic broadening of femtosecond optical parametric oscillators
用于飞秒光学参量振荡器腔内光谱展宽的可拉伸聚合物调制器
  • DOI：
    10.1063/1.4889917
  • 发表时间：
    2014-07
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Yimeng Wang;Xinping Zhang;Jian Zhang;Hongmei Liu
  • 通讯作者：
    Hongmei Liu

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Effects of extrusion ratio on the ratcheting behavior of extruded AZ31B magnesium alloy under asymmetrical uniaxial cyclic loading
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  • 通讯作者：
    张新平

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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