单分子表面增强光谱 被引量：18

1

作者 魏红 徐红星 《中国科学（G辑）》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-15,共15页

单分子表面增强光谱的研究不仅对揭示分子与金属纳米结构的相互作用的物理机制具有重要意义,而且具有重要的应用前景.本文主要结合我们在单分子表面增强拉曼散射方面的研究工作,介绍了单分子表面增强拉曼散射的研究进展,包括增强机理、... 单分子表面增强光谱的研究不仅对揭示分子与金属纳米结构的相互作用的物理机制具有重要意义,而且具有重要的应用前景.本文主要结合我们在单分子表面增强拉曼散射方面的研究工作,介绍了单分子表面增强拉曼散射的研究进展,包括增强机理、与入射光偏振的关系、多颗粒体系中对拉曼散射光的偏振调控、单分子表面增强拉曼散射中的光学力问题及单分子表面增强拉曼散射的远程激发,并简要介绍了单分子针尖增强拉曼散射和单分子表面增强荧光. 展开更多

关键词 单分子 表面增强拉曼散射 表面等离子体共振 电磁场增强 偏振 光学力 针尖增强拉曼散射 表面增强荧光

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激光双光镊在单分子生物物理中的研究进展 被引量：4

2

作者 巩凡 任煜轩 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期229-253,共25页

光镊采用聚焦的激光束束缚微米、纳米级的粒子,具有亚皮牛级的力分辨率和亚毫秒级的时间响应,在单分子生物物理中具有广泛的应用.通过化学耦链将生物大分子连接到高分子微球上,光镊可以测量大分子的伸长以及受力,进而研究DNA-蛋白质相... 光镊采用聚焦的激光束束缚微米、纳米级的粒子,具有亚皮牛级的力分辨率和亚毫秒级的时间响应,在单分子生物物理中具有广泛的应用.通过化学耦链将生物大分子连接到高分子微球上,光镊可以测量大分子的伸长以及受力,进而研究DNA-蛋白质相互作用、蛋白质折叠及分子马达机械化学性质等动态过程.简要介绍光镊的基本原理和常见的单分子光镊几何构型,并以双光镊为例,介绍如何设计和搭建光镊设备、所涉及的技术原理、稳定性与降噪处理方法以及分辨率测试方法.以国家蛋白质科学研究(上海)设施的双光镊实验装置为例,论述双光镊在单分子生物物理中的应用及进展.最后,对单分子光镊技术的发展前景作出展望. 展开更多

关键词 生物光学 双光镊 单分子 蛋白质折叠 分子马达 光学力

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飞秒光镊技术研究与应用进展 被引量：5

3

作者 张聿全 张硕硕 +1 位作者 闵长俊 袁小聪 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期199-212,共14页

作为捕获与操纵微观粒子的重要手段,光镊技术因其具有非接触和高精度操控等优势在物理、化学和生物医学等领域得到了广泛的研究及应用。飞秒激光超高的峰值功率能够有效激发被捕获物体的非线性光学响应,同时超短的脉冲输出可以在光与物... 作为捕获与操纵微观粒子的重要手段,光镊技术因其具有非接触和高精度操控等优势在物理、化学和生物医学等领域得到了广泛的研究及应用。飞秒激光超高的峰值功率能够有效激发被捕获物体的非线性光学响应,同时超短的脉冲输出可以在光与物质相互作用的过程中产生更小的热效应,从而在光学微操控中展现出特有的优势。本文综述了飞秒激光光镊的研究进展,详细讨论了其中涉及的非线性效应和应用,并对其发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 激光技术 光镊 飞秒激光 非线性光学效应 光学力

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完美涡旋光中微米级粒子的受力与力矩特性分析 被引量：2

4

作者 张亚楠 李曼曼 +3 位作者 严绍辉 周源 李星 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期111-118,共8页

基于紧聚焦方法在几何焦平面处获得了完美涡旋光场,理论分析了该光场中微米级尺寸微粒受到的光学力与轨道矩。结果表明,该完美涡旋光可以在横平面上捕获微粒并驱动其绕光轴做轨道旋转运动,微粒受到的轨道矩随着拓扑荷的增大先增大后趋... 基于紧聚焦方法在几何焦平面处获得了完美涡旋光场,理论分析了该光场中微米级尺寸微粒受到的光学力与轨道矩。结果表明,该完美涡旋光可以在横平面上捕获微粒并驱动其绕光轴做轨道旋转运动,微粒受到的轨道矩随着拓扑荷的增大先增大后趋近于稳定。此外,分析了圆偏振、径向偏振和方位角偏振完美涡旋光对微粒施加的光学力和轨道矩。结果表明完美涡旋光的偏振态在一定程度上会影响微粒的轨道运动,圆偏振完美涡旋光更适合用于诱导微粒轨道旋转。 展开更多

关键词 光学捕获 偏振态 完美涡旋光 光学力 轨道矩

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表面等离激元光学力研究进展 被引量：1

5

作者 杨翠 魏少鹏 童廉明 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第11期1127-1139,共13页

当一束光照射在物质上,光子与物质发生动量交换,部分动量转移到物质,等效于对物质产生作用力,称为光学力.这一作用力非常弱,一般在pN甚至更小的量级,但一定条件下,仍足以捕获和操纵纳米、微米尺度的物体.在金属纳米结构中,由于表面等离... 当一束光照射在物质上,光子与物质发生动量交换,部分动量转移到物质,等效于对物质产生作用力,称为光学力.这一作用力非常弱,一般在pN甚至更小的量级,但一定条件下,仍足以捕获和操纵纳米、微米尺度的物体.在金属纳米结构中,由于表面等离激元共振效应,诱导的局域电场可以产生增强的光学力,可以在亚波长尺度实现光操纵,并且由此衍生出一个极具吸引力的研究方向——表面等离激元光学力.本文介绍了利用金属纳米结构进行表面等离激元光学力操纵的最新研究进展. 展开更多

关键词 表面等离激元 金属纳米结构 光学力 光学捕获 光学操纵

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表面增强光学力与光操纵研究进展

6

作者 汪涵聪 李志鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期19-33,共15页

金属纳米结构在光激发下产生的表面等离激元,可导致亚波长光场局域、近场增强等效应,在表面增强光谱、超灵敏传感、微流控芯片、光学力等方面有重要的应用.对于光学力而言,首先,由于表面等离激元共振及其导致的电场增强对于入射波长、... 金属纳米结构在光激发下产生的表面等离激元,可导致亚波长光场局域、近场增强等效应,在表面增强光谱、超灵敏传感、微流控芯片、光学力等方面有重要的应用.对于光学力而言,首先,由于表面等离激元共振及其导致的电场增强对于入射波长、几何结构等具有较强的依赖性,而光学力又与电场分布密切相关,所以可利用光镊(会聚光束)来操纵或筛选金属纳米颗粒;其次,入射光激发金属纳米颗粒聚集体后,在间隙形成的较大的近场增强和梯度,也可看作一种“等离激元镊”,用于操纵其他颗粒;最后,当入射光的偏振改变甚至为新型光束的情况下,光学操纵将具有更高的自由度.本文首先简要介绍了表面等离激元增强光学力的计算;之后围绕光镊作用于等离激元金属纳米颗粒,等离激元镊作用于其他颗粒,与偏振、新型光场或手性结构相关的等离激元光学力这三个方面,综述了近年来表面等离激元金属纳米颗粒光学力和光操纵的一些新进展;最后提出了表面增强光学力与光操纵的若干研究趋势. 展开更多

关键词 表面等离激元 金属纳米颗粒 光学力 光学操纵

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一种新型表面等离激元波导系统

7

作者 赵康 杨树 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第4期511-516,共6页

提出了一种新型表面等离激元波导系统,并对其模式特性和对纳米微粒产生的光学力进行了研究。采用有限元软件(COMSOL)对该系统进行了数值模拟和理论分析,发现在该结构纳米级的间隙中可以形成深亚波长电磁能量的束缚。由于双波导结构之间... 提出了一种新型表面等离激元波导系统,并对其模式特性和对纳米微粒产生的光学力进行了研究。采用有限元软件(COMSOL)对该系统进行了数值模拟和理论分析,发现在该结构纳米级的间隙中可以形成深亚波长电磁能量的束缚。由于双波导结构之间强烈的耦合作用,相比于已有的一些表面等离激元波导,光学力至少提高了一个数量级,达到了4 200fN/W以上,同时被捕获粒子的局域范围仅有几十纳米。该波导系统可以用于强力、高精度纳米级光镊的设计和研究。 展开更多

关键词 表面等离激元 波导 模式面积 传播长度 光学力 光镊

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金薄膜衬底上介质-金属核壳结构的光学力调控

8

作者 张佳晨 鱼卫星 +1 位作者 肖发俊 赵建林 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期82-88,共7页

采用时域有限差分法和麦克斯韦应力张量法,系统研究了金薄膜衬底上介质-金属核壳结构所受的光学力.研究结果表明:由于核壳结构与衬底之间强的等离激元模式杂化效应,其所受的光学力相较于单个核壳结构实现了一个数量级的增强;同时,通过... 采用时域有限差分法和麦克斯韦应力张量法,系统研究了金薄膜衬底上介质-金属核壳结构所受的光学力.研究结果表明:由于核壳结构与衬底之间强的等离激元模式杂化效应,其所受的光学力相较于单个核壳结构实现了一个数量级的增强;同时,通过改变激发波长,实现了局域电场分布的调控,以此观察到了核壳结构光学力方向的可控反转;进一步,详细分析了核壳结构所受光学力随其到衬底间距、内核介质的尺寸及折射率等的变化关系,以此丰富了光学力大小、方向和峰值波长的调控方法.研究结果可为精确控制颗粒/金属薄膜纳米腔的尺寸提供一种新的途径,并为调控单分子级的光与物质相互作用、研发新型纳米光子器件提供有益参考. 展开更多

关键词 光学力 表面等离激元 核壳结构 等离激元杂化效应

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飞秒激光光镊横向光学力的理论分析 被引量：11

9

作者 毛方林 邢岐荣 +4 位作者 王锴 郎利影 李术新 柴路 王清月 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期513-516,共4页

旨在将飞秒激光脉冲序列视为对连续光的周期抽样结果 ,分析飞秒激光脉冲序列作为光镊光源捕获电介质微粒时产生的横向光学力 ,并给出受光微粒所受横向光学势阱力的理论模型及计算公式 数值计算结果表明 ,飞秒激光脉冲所产生的横向光学... 旨在将飞秒激光脉冲序列视为对连续光的周期抽样结果 ,分析飞秒激光脉冲序列作为光镊光源捕获电介质微粒时产生的横向光学力 ,并给出受光微粒所受横向光学势阱力的理论模型及计算公式 数值计算结果表明 ,飞秒激光脉冲所产生的横向光学力能抵消由于布朗运动引起的微粒中心偏移的影响 。 展开更多

关键词 激光技术 飞秒激光 光镊 横向光学力

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飞秒激光光镊轴向力的计算与分析 被引量：5

10

作者 邢岐荣 毛方林 +1 位作者 柴路 王清月 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期445-448,共4页

光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段 ,而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念 ,将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样 ,借助于连续光光镊的分析方法 ,建立了飞秒激光光镊对... 光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段 ,而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念 ,将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样 ,借助于连续光光镊的分析方法 ,建立了飞秒激光光镊对电介质微粒产生的轴向光学力的理论模型。给出影响捕获微粒的主要因素 ,指出存在最佳束腰半径和被捕获粒子半径。数值计算结果表明选取合适的飞秒激光脉冲能量、束腰半径、脉冲波长以及微粒与周围媒质的相对折射率 ,微米尺寸的微粒完全能被飞秒激光稳定捕获。综合考虑被捕获微粒所受的脉冲式光学梯度力、重力和布朗惯性力的作用 。 展开更多

关键词 激光技术 飞秒激光 光镊 轴向光学力

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光学自旋角动量的调控机理及研究进展(特邀)

11

作者 苟新鑫 李松泽 +1 位作者 石鹏 袁小聪 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期23-46,共24页

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量,它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中,光的自旋角动量与圆极化密切相关,通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用,并... 自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量,它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中,光的自旋角动量与圆极化密切相关,通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用,并诞生了自旋光学这一新兴学科。过去的研究中,研究人员主要聚焦在与平均波矢方向平行的纵向光学自旋。近年来,科研人员通过研究限制场如聚焦波、导波和倏逝波等的自旋轨道耦合性质,发现了一类新型的光学自旋,这类自旋与平均波矢方向垂直,因此被称为光学横向自旋。横向自旋具有自旋动量绑定的性质,一经发现便受到研究人员的广泛关注。横向自旋的发现拓展了光学自旋轨道相互作用的内容,并在光学操纵、光学精密检测、手性量子光学和光学自旋拓扑态等领域具有广阔的应用前景。本文从理论、实验技术和应用3个方面详细介绍自旋光学的最新进展。自旋光学的理论概念和框架可为研究人员进一步开拓基于光学自旋在光学成像、光学探测、光通信和量子技术等领域的应用发挥巨大的作用,同时也可拓展到一般经典波场,比如流体波、声波和引力波等。 展开更多

关键词 物理光学 自旋角动量 自旋动量绑定 自旋轨道耦合 光学微分计算 光学探测 横向光学力

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细胞生命现象分析和研究的光学方法与手段 被引量：3

12

作者 牛憨笨 袁小聪 +3 位作者 屈军乐 许改霞 刘立新 彭翔 《中国科学（G辑）》 CSCD 2007年第B10期21-29,共9页

未来生物学发展的一个重要方向是系统生物学研究,其根本目的是从系统角度深入理解包括细胞增殖、分化、凋亡在内的重大生命过程.系统生物学研究的基本内容是高通量获取从一维的基因到多维的蛋白质信息,并通过系统整合所获得的信息而最... 未来生物学发展的一个重要方向是系统生物学研究,其根本目的是从系统角度深入理解包括细胞增殖、分化、凋亡在内的重大生命过程.系统生物学研究的基本内容是高通量获取从一维的基因到多维的蛋白质信息,并通过系统整合所获得的信息而最终重构出细胞生命如何建立、执行或取消一种生物功能的基本图像,其中蛋白质信息包括蛋白质的数量和空间分布、蛋白质之间的相互作用、蛋白质在细胞生命活动中发生的变化等.随着基因组时代的基本结束,研究者已经开始从原来关注静态的"密码"转向了研究动态的"功能".这将要求来自物理或化学的新技术应用到生物学以收集细胞动态信息.需要在活细胞水平上进行的研究至少包括两类:一类是对活细胞群体进行快速无损的功能检测,主要服务于临床快速诊断、药物筛选和某些细胞功能分析;另一类则是针对单细胞进行的亚细胞结构和大分子的动态功能表征分析.光学技术是研究活细胞功能的主流研究方法,具有无损、高特异性、高灵敏、高空间分辨、高时间分辨和实时动态等优势.主要介绍用于活细胞功能分析的光学方法与手段及其发展现状与趋势. 展开更多

关键词 光学方法 功能成像 光学散射力 细胞生命现象

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基于4π聚焦系统提高光学捕获稳定性 被引量：2

13

作者 徐华锋 崔巍 张洲 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第10期321-327,共7页

光镊技术是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微纳粒子进行捕获和操控的技术,在生物、物理、化学和医学等领域有着非常广泛的应用。基于4π聚焦系统,理论研究了径向偏振高斯光束的紧聚焦特性及其对金属微粒的辐射力,并与传统的... 光镊技术是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微纳粒子进行捕获和操控的技术,在生物、物理、化学和医学等领域有着非常广泛的应用。基于4π聚焦系统,理论研究了径向偏振高斯光束的紧聚焦特性及其对金属微粒的辐射力,并与传统的单透镜聚焦系统结果进行比较;还详细讨论了不同离焦和离轴距离对光阱刚度的影响。研究结果表明,与传统的单透镜聚焦系统相比,4π聚焦系统通过选择合适的光学参量,可以获得具有三维球形结构的聚焦光斑,显著增大了横向和纵向的梯度力,从而显著增强光镊系统捕获金属微粒的稳定性。 展开更多

关键词 物理光学 光镊 光学捕获力 4π聚焦系统 光阱刚度

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