混合物质远程时域拉曼二维相关谱多维解析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904026
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2207.光谱学与固体发光
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Time-domain Raman spectroscopy technology has the ability of stand-off in-situ detection, and has broad application prospects in deep space surface material detection, polar-ice exploration, safe distance detection of dangerous drugs, etc. However, at present, Raman spectroscopy technology lacks effective spectral information extraction and identification methods, resulting in its inability to identify the mixture components in complex environments. In order to improve the recognition ability of time-domain Raman spectroscopy and break through the technical barriers in low accuracy, slow speed and anti-noise of the existing spectrum recognition methods for complex mixtures, this project combines the advantages of time-domain Raman photons to propose a multi-dimensional analytical method on two-dimensional correlation spectroscopy of mixtures for effectively extract spectral information. The main research contents and innovations include: based on the parameter down conversion and path integration theory of light-matter interaction, the photon fluctuation and correlation characteristics of Raman signal in time domain are studied; the mathematical model of Raman spectral information de-noising extraction and multi-dimensional decomposition based on photon correlation is established to realize the identification and quantitative characterization of diverse and minimal material components; and the establishment of remote Raman measurement in time domain. Based on the built timedomain Raman experimental system, algorithm optimization and performance evaluation are carried out . Through the research of this project, the practical level of long-range time-domain Raman technology in complex environment such as deep space exploration can be greatly improved, and it has positive scientific significance for the development of new spectral recognition technology.
时域拉曼光谱技术具有远程原位探测能力,在深空表面物质探测、极地冰矿勘探、危险药品安全距离检测等方面具有广阔应用前景,但是目前拉曼光谱分析技术缺乏有效光谱信息提取和识别方法,导致其无法识别复杂环境下混合物质成分。为提高时域拉曼光谱识别能力,突破现有谱图识别方法对于复杂混合物质成分识别准确率低、速度慢、抗噪差的技术壁垒,本项目结合时域拉曼光子特性,提出混合物二维相关光谱多维解析方法,有效提取光谱信息。主要研究内容和创新包括:基于光与物质相互作用的向下参量转换和路径积分理论,研究时域拉曼信号光子涨落和关联特性;建立基于光子关联的拉曼光谱信息降噪提取和多维分解的数学模型,实现多样化,微量化的物质成分识别和定量表征;创建时域远程拉曼测试系统,开展算法优化和性能综合评估。通过本项目研究,可以提升远程时域拉曼技术在深空探测等复杂环境中的实用化水平,对于发展新型光谱识别技术具有积极科学意义。

结项摘要

目前拉曼光谱分析技术由于信号弱和受荧光和背景光干扰等弱点,缺乏原位工作能力,极大影响该技术的应用场景。为提高时域拉曼光谱识别能力,突破现有谱图识别率低、速度慢、抗噪差等技术壁垒。本项目提出新型时域远程拉曼光谱技术,通过搭建并优化时域远程拉曼光谱探测实验平台,开展了时域拉曼系统光子涨落和关联特性的研究,提出基于噪声和信号关联特性的多次迭代提高信噪比的方法和二维相关谱矩阵的拉曼光谱信息提取模型,以及建立基于主成分分析和神经智能网络识别的多维解析方法,将复杂物质成分的拉曼光谱进行探测分析,同时开展时域拉曼实验验证及性能综合评估,对不同化学物质,低维二维材料晶体构型和医学活体组织进行有效识别检测。本项目研究成果有助于提高拉曼原位探测能力,在生化检测,边境安防,材料物理等领域有重要应用前景。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hexagonal metal oxide monolayers derived from the metal–gas interface
源自金属-气体界面的六方金属氧化物单层
  • DOI:
    10.1038/s41563-020-00899-9
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Nature Materials
  • 影响因子:
    41.2
  • 作者:
    Baoyue Zhang;Kai Xu;Qifeng Yao;Azmira Jannat;Guanghui Ren;Matthew R Field;Xiaoming Wen;Chunhua Zhou;Ali Zavabeti;Jian Zhen Ou
  • 通讯作者:
    Jian Zhen Ou
Nanobionics-Driven Synthesis of Molybdenum Oxide Nanosheets with Tunable Plasmonic Resonances in Visible Light Regions
纳米仿生学驱动的可见光区域等离激元共振可调谐氧化钼纳米片的合成
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c19154
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yichao Wang;Ali Zavabeti;Qifeng Yao;Thi Linh Chi Tran;Wenrong Yang;Lingxue Kong;David Cahill
  • 通讯作者:
    David Cahill
Diverse spectral band-based deep residual network for tongue squamous cell carcinoma classification using fiber optic Raman spectroscopy
基于不同光谱带的深度残差网络使用光纤拉曼光谱对舌鳞状细胞癌进行分类
  • DOI:
    10.1016/j.pdpdt.2020.102048
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    PHOTODIAGNOSIS AND PHOTODYNAMIC THERAPY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Ding, Jingya;Yu, Mingxin;Sun, Guangkai
  • 通讯作者:
    Sun, Guangkai
Plasmon-induced long-lived hot electrons in degenerately doped molybdenum oxides for visible-light-driven photochemical reactions
简并掺杂钼氧化物中等离激元诱导的长寿命热电子用于可见光驱动的光化学反应
  • DOI:
    10.1016/j.mattod.2022.04.006
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Materials Today
  • 影响因子:
    24.2
  • 作者:
    Yichao Wang;Ali Zavabeti;Farjana Haque;Bao Yue Zhang;Qifeng Yao;Lu Chen;Dehong Chen;Yihong Hu;Naresh Pillai;Yongkun Liu;Kibret A Messalea;Chunhui Yang;Baohua Jia;David M Cahill;Yongxiang Li;Chris F McConville;Jian Zhen Ou;Lingxue Kong;Xiaoming Wen;Wenrong
  • 通讯作者:
    Wenrong

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其他文献

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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

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          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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