科研报道：合成磁场在偏振光子的电控工程 学术背景及研究目的 近年来，合成规理论（synthetic gauge theory）在非磁性光子系统中已经展现了其在控制光传播及其状态演化方面的潜力。然而，此前通过不同机制生成的合成磁场在控制光子偏振方面均未能取得明显成效。此外，以往报道的磁场通常是在固定几何配置下合成，难以实现调控。因此，对于光子的工程合成磁场仍然是一个充满挑战的课题。本文提出了一个普遍的自旋1/2理论框架，并在工程化的各向异性介质中合成了用于控制不同偏振光子的磁化向量。 论文来源 本文由Guohua Liu，Zepei Zeng，Haolin Lin，Yanwen Hu，Zhen Li，Zhenqiang Chen和Shenhe Fu等人撰写，所属机构包括Jinan Univer...
光学自旋轨道耦合的宽带色差空间微分成像 背景介绍 在图像处理中，传统的空间微分通常是通过数字电子计算来完成的。然而，许多大数据应用需要实时和高通量的图像处理，这对数字计算来说是一个巨大的挑战。光学模拟空间微分有可能克服这一挑战，因为它能够以低能耗对整个图像进行大规模并行处理。此外，光学空间微分还可以对纯相位物体（如透明的生物细胞）进行成像，这是数字电子计算所无法实现的。因此，光学微分最近受到了广泛关注，在无标签细胞成像、图像处理和计算机视觉等领域有着广泛的应用。 论文来源 这篇论文题为《spin–orbit optical broadband achromatic spatial differentiation imaging》, 由Hongwei Yang、Weichao Xie、Huif...
《IEEE生物医学工程汇刊》2022年8月，第69卷，第8期，首次临床研究：近红外窗口IIA/IIB荧光成像在胶质瘤精准手术切除中的应用 曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷（IEEE会员）、胡振华（IEEE高级会员） 导言 在生物医学研究领域，荧光成像的高敏感性、高空间分辨率、实时成像能力和操作方便性使其受到广泛关注。本研究针对近红外窗口II（NIR-II，1000-1700纳米）成像技术在临床应用中的价值进行探索，以指导胶质瘤手术中切除瘤体的作用。作者结合了新开发的成像设备和术中图像融合方法，致力于提高手术的准确性，减少术中出血量，并最大限度地切除肿瘤。 文章来源 本研究由曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷、胡振华进行。他们分别隶属于中科院自动化...
数值分析嵌入TiO2-Au-MXene的矩形开放通道PCF生物传感器用于脑肿瘤诊断 学术背景与问题陈述 近年来，具有成本效益和高可靠性的生物传感器的开发成为一个研究热点。这些传感器旨在检测分析物的微小浓度，种类繁多，涵盖了各种技术，用于监测和检测细胞和液体。光子晶体（photonic crystals, PHCs）和PHC纤维（photonic crystal fibers, PCFs）因其紧凑尺寸、电磁干扰抵抗性、对分析物需求量少、结构设计灵活且易于集成等优点，迅速占据了传感器技术的热门选择。 特别值得注意的是，基于表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）的光纤生物传感器表现出色。SPR现象通过光纤和贵金属相结合，可以剧增检测灵敏度，尤其在生物医学领...
研究背景 荧光光谱是一种广泛应用于识别和量化荧光物质（荧光团）的方法。然而，当材料中包含其他荧光团（基线荧光团）时，量化感兴趣的荧光团变得具有挑战性，特别是当基线的发射光谱未明确定义且与目标荧光团的发射光谱重叠时。为了准确区分并量化这些荧光物质，研究人员提出了基于多波长激发荧光光谱的新方法。这项研究的主要目标是解决基线荧光干扰这一问题，并提供一种无需先验假设的稳健估计算法。 论文来源 这篇名为《An Explicit Estimated Baseline Model for Robust Estimation of Fluorophores Using Multiple-Wavelength Excitation Fluorescence Spectroscopy》的论文，作者包括A. Ga...
背景和研究问题 工作记忆和运动后大脑反应（Post-task responses，PTRs）在神经科学中一直是研究的热点。以往的研究表明，运动后的β反弹（Post-movement beta rebound，PMBR）是大脑皮层中可靠而稳定的现象，可以通过磁脑电图（Magnetoencephalography，MEG）来研究和测量。而近期的研究进一步发现，PTRs不仅限于运动后β反弹，而是在各种频段（如θ、α和β频段）和大脑区域中普遍存在。然而，目前尚不清楚这些工作记忆后PTRs是否由类似于PMBR的瞬态高幅度活动爆发（Spectral bursts）驱动。本文的主要目的是通过对工作记忆和视觉运动任务数据集的比较，探讨这两类任务后PTR的驱动机制是否相似。 论文来源与作者信息 这篇研究论文由...
用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计 研究背景 光抽运磁力仪（Optically Pumped Magnetometer，简称OPM）在自旋交换弛豫自由（SERF）状态下是极为灵敏的磁场传感器，灵敏度能低至0.16 ft/√Hz和0.54 ft/√Hz。OPM基于自旋极化原子与磁场的相互作用，通过光抽运将泵光束的角动量转移到原子（典型情况下是碱金属蒸气），使其自旋极化。自旋极化通过拉莫尔进动与磁场相互作用，通过光学探测自旋极化在探测束传播方向上的投影，可以确定外部磁场。在高原子密度及近零磁场的SERF状态下，由于自旋交换碰撞引起的极化弛豫被强烈抑制，OPM的灵敏度可以显著提升。 近年来，OPM在生物磁学中的应用逐渐受到关注，特别是对人类大脑磁场的测量（脑磁图，Magnetoencephal...
电感磷光感知的阈值与机制 背景介绍 电磁场（Magnetic Field，简称MF）对人类身体的影响一直是科学研究的热点。极低频磁场（Extremely Low-Frequency Magnetic Field，简称ELF-MF）在日常生活中广泛存在，主要来源于电力线（50/60 Hz）和家庭电器。这些磁场在人体内会感应出电场和电流，进而可能调节大脑功能。一个特定现象——电磁磷光（Magnetophosphene），即由于磁场诱发的闪烁视觉感知，是国际电磁场暴露指导方针的基础之一。 电磁磷光现象早在1896年由法国医生Jacques-Arsène d’Arsonval首次观察到，该现象后来在一些小型非重复性研究中得到验证。近几十年来，关于电磁磷光的研究却相对较少，尤其是在家庭频率（即50 H...
用于常温下六方氮化硼中量子相干自旋的研究报道 引言 量子网络和传感器的实现，需要固态自旋-光子接口（spin-photon interface）具备单光子产生能力和长寿命的自旋相干性，并能在可扩展的设备中集成，理想情况下，这些设备应在常温环境下操作。然而，尽管在多个候选系统中取得了快速进展，但能够在室温下保持量子相干单自旋的系统仍然非常罕见。这项研究旨在填补这一研究空白，探讨在层状范德华材料——六方氮化硼（hBN）中，实现常温环境下量子相干控制的可行性。 论文来源 这篇论文题为“A quantum coherent spin in hexagonal boron nitride at ambient conditions”，由Hannah L. Stern等人撰写，研究机构包括Cavendi...
在刚性 Dion–Jacobson 型二维钙钛矿中激子极化子形成和高载流子弛豫的研究报告 二维有机-无机杂化钙钛矿(HOIPs)引起了广泛关注，因为它们具有强烈受限的激子状态和由其二维层状结构引起的减少的介电屏蔽效应，使其在发光器件、光电探测器、光伏和量子发射器等应用中具有潜力。然而，对于这种材料的效率，电子和晶格动力学之间的复杂相互作用起着关键作用，尤其是激子-声子相互作用的功能角色仍存有疑问。本文意图通过结合超快光谱学和电子结构计算来揭示这些材料中激子的强极化子本质及其与高载流子冷却行为的关系。 论文来源 这篇论文发表在顶级期刊《Nature Materials》上，文章DOI为https://doi.org/10.1038/s41563-024-01895-z。主要作者包括Somnat...