新型多光子激发微纳激光的设计和生物光子学应用探索

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61108001
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    30.0万
  • 负责人：
    张春峰
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    F0505.非线性光学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

近红外生物窗口光源激发的多光子微纳激光器可深入组织内部，解决纳米激光在载体生物光子学应用的技术瓶颈。.本项目采用显微荧光和超快光谱技术，在飞秒时间分辨下，研究多光子激发下，单个半导体纳米结构的激射现象和物理机制，探索其在生物光子学方面的应用。研究内容将包括：(1)优化激发机制，在能量转移参与下，结合典型多光子材料（给体）的有效非线性吸收和典型激光材料（受体）易实现粒子数反转的优点，发展低阈值多光子增益的复合材料，结合合适的微腔设计，降低激发阈值；(2)探求多色激射，设计并实现单波长激发多波长发射的频率上转换微纳激光；(3)生物功能化，修饰微纳结构表面，设计并测试基于多光子微纳激光器的分子标定和生物传感应用的原型器件。本项目以物理机制为出发点，设计低阈值，长寿命，可应用于生物光子学的新型多光子激发的微纳激光器。

结项摘要

本项目利用超快光谱和非线性光谱学技术，借助超快能量转移实现低阈值的上转换激光，探索新的双光子荧光机制，并将相应的方法应用到白光发光二极管以及生物传感器等技术中。半导体给受体之间的超快能量转移可结合两类材料的优点，有效避免劣势，实现特定的光电器件功能。利用这一理念，我们实现了低阈值双光子激光器，高效白光转换方案，以及溶解氧传感器等。(1)近红外激发的双光子激光器可以在生物光学窗口工作，然而受制于阈值极高，其应用价值大打折扣，本项目结合高效双光子吸收给体和易粒子数反转受体形成的复合材料，实现了双光子激发阈值一个能级以上的降低，并结合分布反馈结构，实现了低阈值的双光子激光器；(2) 半导体量子点颜色可调，荧光效率高，一直被期待用作固态照明中，然后受制于电注入效率低，迟迟未能真正实际应用，本项目结合铟镓氮纳米棒和半导体量子点之间的能量耦合，通过能量转移，避免了传统白光转换中的一些中间过程，极大的提高了有效的下转换效率；(3)通过国际合作，将我们提出的量子点和氧敏感染料结合，实现了溶解氧的比例荧光测量，并成功的应用于神经元切片中检测癫痫症发作时候氧代谢的测量。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Defect recombination induced by density-activated carrier diffusion in nonpolar InGaN quantum wells
非极性 InGaN 量子阱中密度激活载流子扩散引起的缺陷复合
  • DOI：
    10.1063/1.4821454
  • 发表时间：
    2013-06
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Joon Seop Kwak;Sukkoo Jung;Xiaoyong Wang;Min Xiao
  • 通讯作者：
    Min Xiao
Broadband optical nonlinearity induced by charge-transfer excitonic transitions in Type-II CdSe/ZnTe nanocrystals
II 型 CdSe/ZnTe 纳米晶体中电荷转移激子跃迁引起的宽带光学非线性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Advanced Materials
  • 影响因子：
    29.4
  • 作者：
    Zheng Hua;Xiaoyong Wang;Jiayu Zhang;Min Xiao
  • 通讯作者：
    Min Xiao
span style=font-size:12.0pt;font-family:;Ultrafast spectroscopy of quasiparticle dynamics in cuprate superconductors/spanbr /
铜酸盐超导体中准粒子动力学的超快光谱
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Chunfeng Zhang;Xiaoyong Wang;Jak Chakhalian;Min Xiao
  • 通讯作者：
    Min Xiao
Enhanced hot-carrier luminescence in multilayer reduced graphene oxide nanospheres.
多层还原氧化石墨烯纳米球中增强的热载流子发光
  • DOI：
    10.1038/srep02315
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Chen, Qi;Zhang, Chunfeng;Xue, Fei;Zhou, Yong;Li, Wei;Wang, Ye;Tu, Wenguang;Zou, Zhigang;Wang, Xiaoyong;Xiao, Min
  • 通讯作者：
    Xiao, Min
span style=font-size:12.0pt;font-family:;Polarization-dependent exciton dynamics in tetracene single crystals/span
并四苯单晶中偏振相关的激子动力学
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Yunlong Liu;Shimeng Zhang;Xiaoyong Wang;Min Xiao
  • 通讯作者：
    Min Xiao

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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

        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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