基于分子探针与多层结构纵向自耦合效应的相干拉曼成像研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11804161
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Coherent Raman scattering imaging defeat spontaneous Raman imaging on weak signal and long acquisition time through the pump and probe method, which prove significant applications on drug delivery, molecular diagnosis and gene tagging. However, the scattering and absorbing below the surface of tissue always lead to the limitation by blurring image quality, include resolution, contrast and acquisition rate. To solve this point, combined with nanostructures and nanoparticles, the enhancement in the radiative rate and radiative efficiency can be obtained through the principle called localized surface plasmon. In this proposal, high-efficiency Raman imaging can be resolved from the enhancement of noble nanoparticles and probe-film structure. The background technique of surface wave coupled emission and surface enhanced Raman scattering will be demonstrated in coherent Raman imaging when detecting and collecting signals, after updating this new longitudinal coupled structure from traditional glass substrate. Meanwhile, the mechanism of enhancement and gap-related parameters will be well studied. The results will be very helpful for developing a new kind of characterization technique in nanophotonics and biophotonics.
相干拉曼成像技术利用泵浦-探测手段解决了自发拉曼光谱信号弱、不易探测等问题,在药物传递,分子诊断,基因定位等多方面都有着重要的应用价值。但是由于生物样品的复杂多样性而带来的众多散射、吸收问题依旧会导致收集效率的降低,从而使成像的速率、分辨率等关键因素受到影响,局限了此技术的更广泛应用。而常见的纳米粒子及各类二维复合结构的表面局域效应可以有效地增强其近场的电场强度,大幅度提高探测信号的发射速率和辐射效率。本项目旨在通过研究样品自身与颗粒多层膜结构的纵向耦合调控来提升相干拉曼成像水平,提出新型高效的光谱成像方法。申请人将预研所得的荧光定向辐射技术、灵敏度可达单分子检测水平的表面增强技术运用于拉曼光谱的检测与成像中,分析研究微纳结构间的光场转化与增强机制,揭示具体的间距结构调控方法,研究高效场增强与参数的依赖关系;同时优化成像技术中的传统衬底,完成弱信号的检测和快速收集,发展新型表征技术。

结项摘要

在项目的资助下,我们取得了以下几方面的研究进展:1)揭示纵向耦合体系中的定向辐射机制,提出了非简并耦合辐射的概念,发展了光谱解析的新原理、新方法,研制了具有超薄结构的光谱表征设备;2)阐明了成像系统对探针分子表征的机理和条件,提出了分子取向的判定方式;3)提出了分子间距判定公式,发展了新的计算方案,为近场多分子表征奠定了基础;4)发展了多波长分子纵向定位技术,实现了远离界面处的分子高分辨定位;5)研制了具有多层结构的金属-光子晶体结构,发展了不受外界环境干扰的定向辐射,以及对应的自参考传感应用;6)首次在实验中展示纳米孔洞中荧光团与塔姆等离激元的耦合,在生物分析和生物科学中具有潜在的应用前景。.

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Fluorescence molecular localization in submicronic depth through waveguide mode coupled emission
通过波导模式耦合发射实现亚微米深度的荧光分子定位
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2020.126290
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yikai Chen;Weiwei Kan;Shijun Zhu;Fulian Chen;Lu Zhang;Binxuan Ding;Zhonghua Shen;Kunying Liu
  • 通讯作者:
    Kunying Liu
Coupling of Fluorophores in Single Nanoapertures with Tamm Plasmon Structures
单纳米孔径中荧光团与 Tamm 等离子体激元结构的耦合
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b11498.s001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang Douguo;Qiu Dong;Chen Yikai;Wang Ruxue;Zhu Liangfu;Wang Pei;Ming Hai;Badugu Ramach;ram;Stella Ugo;Descrovi Emiliano;Lakowicz Joseph R
  • 通讯作者:
    Lakowicz Joseph R
Stable directional emission in active optical waveguides shielding external environmental influences
有源光波导中的稳定定向发射可屏蔽外部环境影响
  • DOI:
    10.1364/ao.428559
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Chen Yikai;Kong Zhuoran;Chen Fulian;Ding Binxuan;Zhang Lu;Cui Shan;Zhang Hongchao
  • 通讯作者:
    Zhang Hongchao
Rapid determination of fluorescent molecular orientation in leakage radiation microscopy
泄漏辐射显微镜中荧光分子方向的快速测定
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2020.102938
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Chen Yikai;Zhu Shijun;Kan Weiwei;Chen Fulian;Zhang Lu;Ding Binxuan;Shen Zhonghua
  • 通讯作者:
    Shen Zhonghua
Near-field spectrum retrieving through non-degenerate coupling emission
通过非简并耦合发射检索近场光谱
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2019-0429
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Nanophotonics
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Chen Yikai;Shen Zhonghua
  • 通讯作者:
    Shen Zhonghua

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其他文献

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国激光,2012.39(4):0416001
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈漪恺;胡继刚;张斗国;明 海
  • 通讯作者:
    明 海

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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