丝素蛋白水凝胶中的飞秒激光诱导折射率变化研究：未来眼科生物植入物开发的新希望 在高度智能化和生物医学迅速发展的今天，屈光矫正技术已成为全球眼科领域的一个研究热点。然而，目前的矫正技术，如角膜机械成形和商用眼内镜片材料的使用，仍面临精确度不足、应用材料生物相容性较差等问题。因此，科学界越来越关注一种新型的非损伤性矫正技术——飞秒激光诱导折射率变化（Laser Induced Refractive Index Change，简称LIRIC）。基于这一背景，来自University of Rochester的研究团队与Instituto de Óptica “Daza de Valdés”合作，开展了一项具有革命潜力的研究，探索如何在丝素蛋白（水凝胶，Silk-Fibroin Hydrogels）...
数值分析助力多焦晶状体植入物术后视觉评估与优化 引言与研究背景 白内障手术的主要目标之一是实现患者无需眼镜即可获得清晰视觉。然而，这一目标受到两个主要挑战的限制：晶状体调节功能的丧失和术后角膜散光（corneal astigmatism）。为了应对这些问题，临床上引入了屈光性散光矫正晶状体（toric intraocular lenses, toric IOLs）来校正角膜散光，同时通过多焦晶状体（multifocal intraocular lenses, multifocal IOLs）的研发，试图改善多焦视觉需求。然而，根据临床观察，与单焦点晶状体（monofocal IOLs）相比，植入多焦晶状体的眼睛在相同程度散光下常表现出更明显的视觉性能下降，尤其是在三焦晶状体（trifocal...
光学相干断层扫描与机器人学相结合：当前研究与未来展望 学术背景 光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT）是一种非侵入性、高分辨率的光学成像技术，自其诞生以来就广泛应用于生物医学成像领域。它在微米级别对组织的结构进行可视化，尤其在眼科领域取得了巨大成功，例如用于角膜、视网膜等组织的成像和疾病诊断。然而，传统的OCT设备通常用于静态环境中的成像，受到体积、视场（Field of View, FOV）和操作灵活性的限制。当应用于动态、复杂的医疗场景或外科手术中时，传统OCT设备的局限性变得更加明显，例如无法适应手术目标物的移动，或难以提供实时的高分辨率成像以指导手术操作。 与此同时，医学机器人的快速发展为OCT的进一步集成提供了可能性。医学机器人以其高精...
高分辨率动态面部微表情捕捉：多聚焦相机阵列的革新 背景与研究问题 在生物医学、情感识别、疾病诊断、外科手术评估、面部修复，以及基因特征研究等多个领域，高质量的动态面部影像捕捉具有至关重要的意义。人类面部表情，尤其是微表情，可以提供丰富的生物医学信息。例如，研究表明捕捉高分辨率动态面部表情有助于提升情感计算精度、诊断某些疾病、评估手术效果以及生成高精度面部假体。在这些应用背景下，面部曲面细节的高清捕捉成为科学界亟需解决的核心问题。 传统的单摄像机成像系统由于景深（Depth of Field, DOF）、视野（Field of View, FOV）和分辨率之间的固有限制，难以同时实现高分辨率和大景深全面覆盖。例如，目前流行的数据集中，诸如2014年发布的BP4D-SPONTANEOUS和SAM...
跨光学革命：融合光学相干断层成像与拉曼光谱技术的多模态视网膜成像系统开发 研究背景与意义 视网膜组织中分子信息的获取是实现眼科及神经退行性疾病早期诊断的关键之一。然而，目前视网膜成像的金标准——光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography, OCT)及其功能扩展技术光学相干断层血管成像(OCTA)，仅能提供视网膜的结构和血流灌注信息。尽管这些技术在诊断糖尿病性视网膜病变和与中枢神经系统疾病（如阿尔茨海默病和多发性硬化症）相关的视网膜和血管变化方面有显著价值，但它们对疾病来源的特异性不足。这是因为这些结构和血管生物标志物之间存在显著重叠，很难区分不同疾病。 为了弥补这一不足，拉曼光谱(Raman Spectroscopy, RS)作为一种基于光的分子传感技术被提出...
探索纤维光学Sagnac干涉仪在软组织弹性非接触性表征中的潜力 背景介绍 软组织的机械特性对现代医学和生物医学研究具有重要意义。深入了解软组织的机械特性有助于评估其结构完整性以及潜在的病理情况。然而，传统的组织机械特性评估技术通常需要直接接触组织，这可能引起患者的不适，尤其是在如眼科等敏感领域。此外，直接接触还可能导致组织污染或引入检测伪影，从而影响检测结果的准确性。因此，开发非接触式的软组织机械特性测量方法势在必行。 近年来，基于光学技术的非接触性技术如频域相干光学断层扫描（Fourier Domain Optical Coherence Tomography，简称FD-OCT）正在逐渐成为柔性组织力学波检测的研究热点。然而，FD-OCT方法存在检测频带局限性、数据后处理复杂以及数字噪声显...
背景与研究问题 金原子纳米簇（atomic gold nanoclusters，简称AuNCs）的粒径通常不超过2纳米，因其独特的光物理特性，近年来在生物医学、催化和传感等领域引起了广泛关注。这些特性包括良好的催化活性、可调的光发射、生物相容性及无毒性等。然而，尽管人们对金纳米簇在诸如近红外发光探针等方面取得了一些应用成果，该领域仍面临诸多挑战。其中，设计和合成具备近红外（near-infrared, NIR）发光性质的新型金纳米簇尤为困难。此外，影响金纳米簇发光性能的机制复杂，与颗粒尺寸、表面配体及金属的组成等因素直接相关。 近年来，“抗电镀反应”（anti-galvanic reaction，AGR）的概念被引入该领域。与经典的电镀反应不同，AGR中活性较低的金属能够被活性较高的金属离子...
石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格中的扩展量子反常霍尔态 学术背景 近年来，拓扑平带中的电子行为引起了凝聚态物理领域的广泛关注。拓扑平带中的电子在强关联效应下可以形成新的拓扑态，这些态在零磁场下表现出量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）。特别是，多层石墨烯与六方氮化硼（hBN）形成的莫尔超晶格系统为研究这些拓扑态提供了理想的平台。此前的研究表明，五层菱面体石墨烯（rhombohedral graphene, RG）与hBN的莫尔超晶格在约400毫开尔文的温度下表现出分数量子反常霍尔效应（Fractional Quantum Anomalous Hall Effect, FQAHE），这引发了关于其机制和莫尔效应作用的广泛讨论。 然而，关于这些拓...
背景介绍 近年来，扭转双层和三层石墨烯中的超导性发现引发了广泛关注。这些系统的关键特征在于层间耦合与莫尔超晶格之间的相互作用，导致了低能平坦带的出现，这些平坦带具有强关联性。类似的平坦带也可以通过其他二维材料（如过渡金属二硫化物，TMDs）的晶格失配或扭转异质结构中的莫尔图案诱导产生。尽管在莫尔TMDs中已经观察到了多种关联现象，但超导性的稳健实验证据仍然缺乏。本文报告了在5.0°扭转双层WSe₂中观察到的超导性，最高临界温度为426 mK。这一发现表明，莫尔平坦带超导性不仅限于石墨烯结构，TMDs中的本征特性（如带隙、强自旋-轨道耦合、自旋-谷锁定和磁性）为探索更广泛的超导参数空间提供了可能性。 论文来源 本文由Yinjie Guo、Jordan Pack、Joshua Swann等作者共...
空间中的合唱波与场-粒子能量转移研究 学术背景 合唱波（Chorus waves）是自然界中最强的电磁辐射之一，广泛存在于地球和其他行星的磁层中。这些波不仅对卫星和宇航员构成辐射危害，还在加速相对论电子、形成极光等方面发挥重要作用。然而，尽管合唱波的研究已有70多年的历史，其生成机制和演化过程仍然存在争议。传统观点认为，合唱波的生成与行星的磁偶极场密切相关，但这一观点无法解释所有观测现象。因此，研究团队试图通过高精度观测数据，揭示合唱波在非偶极场环境中的生成机制，并探索其与粒子之间的能量转移过程。 论文来源 这篇论文由C. M. Liu、B. N. Zhao、J. B. Cao等作者共同完成，研究团队来自北京航空航天大学、Denali Scientific、加州大学洛杉矶分校等多个机构。论文...