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量子相干控制超分辨熒光寬場顯微成像
傳統的光學顯微系統受到阿貝衍射極限原理的限制，無法分辨尺度小于~200nm的事物，為了突破衍射極限，超分辨熒光顯微技術應運而生，在生物成像等領域得到廣泛應用。根據成像采集過程，超分辨方法主要可分為兩類。一種是單分子定位顯微方法（SMLM），通過熒光分子的光開關特性，孤立每個發光分子進行單獨定位。此類方法具有不受衍射極限限制的特點，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循環步驟使得采集速度和成像時間較慢。另一種是如結構光照明等寬場成像的超分辨顯微技術，可以通過獲得相鄰區域/熒光分子間一定程度的響應差異來實現分辨率的提升。寬場成像的方法具有較高的時間采集效率，但由于同時激發視野內的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前還缺乏一種方法在理論上可以有效的兼顧寬場成像的時間采集效率和單分子定位方法的空間分辨率，因此亟需提出一種基于寬場成像對熒光分子高效調制的技術方案。 超分辨方法其本質都是通過識別單個熒光分子的獨立的發射特性獲得該分子的空間定位。如果可以對寬場成像中衍射極限以內各個發光分子熒光發射差異實現主動控制，則有可能獲得更好的超分辨顯微結果。近期，物理學院介觀物理國家重點實驗室極端光學研究團隊提出了基于量子相干控制原理主動調制分子熒光發射而獲得超分辨熒光顯微的方法（SNAC），在寬場成像下實現了分辨率的提升。課題組在ZnCdS量子點體系下獲得衍射極限范圍內各個量子點的差異化激發。通過設計多個整形脈沖，單個ZnCdS量子點的熒光差異性會得到增強。課題組通過周期性改變整形脈沖和傅立葉增強提取熒光響應的差異。同時，主動控制的圖像采集方案可以有效的抑制系統中不隨調制周期變化的泊松隨機噪聲和CMOS工藝導致的固定噪聲，極大的提升了信噪比。接著，利用獨立開發的混合周期（Combination-FFT）和多高斯擬合定位算法獲得最終的超分辨重建結果。研究模擬了鄰近雙點熒光發射的超分辨定位，其結果可以很好的分辨出低至50nm的相鄰熒光分子。對于密集標記的線性結構，SNAC的分辨能力同樣有顯著性的提高，獲得了30nm左右的徑向定位精度。在量子點標記的COS7細胞樣品的維管結構區域清晰的觀測到了維管的平行取向和姿態排布以及纖維交叉區域的95.3nm的鄰近雙峰，顯示出了比已有多種寬場超分辨方法更好的重建結果。這個研究將脈沖整形作為新的控制維度引入熒光超分辨，并將寬場超分辨成像技術的分辨率提升到了與單分子定位方法接近的50nm的水平。
北京大學
2021-04-11
高穩定量子點熒光粉的研發
上海交通大學
2021-04-13
高性能量子照明雷達的設計與仿真
量子照明雷達是新興的研究方向，是量子信息技術與雷達技術相結合的新興產物。而量子信息技術又是古老的量子力學與信息技術相結合的交叉學科，不少研究者因晦澀的量子力學而望而卻步。為了降低量子照明雷達的神秘感，打破抽象壁壘，我們創造性地發展了量子照明雷達的高效仿真技術，對于未來實現量子雷達的普及與推廣具有重要意義。
截止目前，尚未見到關于量子照明雷達仿真平臺的相關報道。而該成果基于MATLAB這一易于上手的計算機數值平臺，溝通了抽象的量子力學與具體的量子目標探測之間的橋梁，具有創新性和國內領先的技術先進性。
經過近五年的研究和近兩年教學實踐的檢驗，該成果不斷豐富和完善，通過可視化的工作界面，可以給出量子信號源的關鍵物理參數分析、量子態演化過程、多份量子態條件下量子照明雷達的虛警概率分析等多個方面的圖形化界面，具有較強的推廣應用價值。鑒于量子雷達技術是未來新體制雷達的重要技術途徑之一，本成果將有望在空間、水下目標探測方面取得應用，市場應前景廣闊。截止到目前，該成果已經應用于高年級本科生的培養與實訓和北京某研究所的新體制目標探測項目研發中。
北京理工大學
2021-12-07
化學反應量子幾何相位效應研究重要進展
在化學反應中，量子干涉現象普遍存在。但是，想要準確理解這些干涉產生的根源非常困難，因為這些干涉圖樣復雜，且在實驗上也難以精確分辨這些干涉圖樣的特征。H+H2及其同位素的反應，是所有化學反應中最簡單的。該體系只涉及三個電子，因此比較容易精確計算出這三個原子在不同構型時的相互作用力。在此基礎上，通過求解相應的描述化學反應過程的薛定諤方程，就能夠實現分子反應動力學過程的計算機模擬，從而做到在微觀層次上深入理解化學反應過程。研究團隊在2019年先期理論研究
南方科技大學
2021-04-14
光學超晶格鈮酸鋰有源光量子芯片
國際上第一個鈮酸鋰有源光量子芯片
一、項目分類
重大科學前沿創新、關鍵核心技術突破
二、成果簡介
南京大學物理學院祝世寧院士的科研團隊，研制出國際上第一個鈮酸鋰有源光量子芯片。該芯片集成了微型化光學超晶格糾纏光源、波導量子干涉器、波分復用器及電光調制器等不同功能器件,實現了糾纏光子的高效產生、高速電光調制并完成相應的信息處理功能。該芯片由光纖耦合輸入輸出,能在室溫穩定工作，工作電壓低于3.55V，調控速率可達40GHz。芯片的多項核心指標如糾纏光子產率、調諧速率、調諧帶寬等創下當時國際最高水平，為光量子集成光學和信息處理開辟了一條和硅基芯片不同的技術路線。
成果以編輯推薦形式發表在物理學頂級期刊《物理評論快訊》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被國際Physics、IEEE Spectrum等科技媒體重點評述。成果也成功入選中國光學十大進展(2014)，以此為主要成果之一的“光學超晶格中糾纏光子的產生、調控和應用”獲2020年高等學校自然科學獎一等獎。以此成果為基礎，團隊成功獲批和完成基金委重大科研儀器研制項目，研制出多種高性能量子光源。
南京大學
2022-08-12
一種固態碳量子點的制備方法
本專利發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，設計提供一種非碳電極、原料豐富、成本低、快速高效、自下而上的固態碳量子點的制備方法。碳量子點是一種新型碳納米材料，具有原料豐富、性質穩定、毒性小、生物相容性好等諸多優勢，在細胞成像、光電學、生化傳感器等領域具有巨大的應用潛力。目前，已經有很多關于碳量子點方法制備的報道，主要分為自上而下和自下而上兩大類，其中前者主要通過剝離技術從大尺寸的碳原材料剝落下碳納米顆粒，包括激光剝離法、電弧放電法、電化學氧化法等，這一類方法操作簡單、原料豐富，可大批量生產碳量子點，但一般需要較復雜的碳量子點分離純化處理步驟；后者一般以有機分子（如：葡萄糖）為原材料，通過碳化的方式將這些分子轉化為碳量子點，包括水熱法、微波法等，這類方法合成的碳量子點形貌和尺寸容易控制、表面易修飾，但是一般需要選取合適的特定原料分子。而且，所有上述方法制備出的碳量子點一般為分散溶液的形式，與固態形式相比，溶液形式的碳量子點的儲存和運輸都不方便，為了得到固態碳量子點，一般需要冷凍干燥方式進行處理碳量子點溶液，這種處理方式耗時長，且需要專門的儀器設備。因此，探索一種兼具自上而下和自下而上兩種方法優點、簡單、高效地制備固體碳量子點的方法是非常有必要的。
青島大學
2021-04-13
光自旋（量子弱測量）實驗教學系統
簡單、實用，低成本實驗儀器做前沿物理學研究。
成都華芯眾合電子科技有限公司
2023-04-25
高性能氮化硼納米材料
納米氮化硼材料兼具氮化硼和納米材料的雙重優勢，廣泛應用于航空航天、高端電子散熱材料、吸附劑、水凈化、化妝品等領域。項目團隊開發出一種能夠實現形貌和尺寸均一且具有超大比表面積多孔氮化硼納米纖維的規模化制備技術，目前市場尚未實現規模化生產。該技術合成工藝簡單可控、成本低、過程綠色環保，處于國際領先地位。
1 產品的應用領域
圖2 高性能氮化硼納米纖維粉體
圖3 氮化硼納米纖維粉體微觀形貌
吉林大學
2025-02-10
一種樹徑生長量的自動測量裝置
一種樹徑生長量的自動測量裝置，通過無線網絡節點遠程監測裝置實現實時監測樹徑的實時生長量和生長狀態；包括裝置固定模塊和測量模塊；裝置固定模塊將測量模塊固定于樹干上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪、導向滑輪和測頭端滑輪后，無彈性細鋼絲繩環抱于需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊；根據帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。
北京林業大學
2021-02-01
一種樹徑生長量的自動測量裝置
項目成果/簡介:一種樹徑生長量的自動測量裝置，通過無線網絡節點遠程監測裝置實現實時監測樹徑的實時生長量和生長狀態；包括裝置固定模塊和測量模塊；裝置固定模塊將測量模塊固定于樹干上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪、導向滑輪和測頭端滑輪后，無彈性細鋼絲繩環抱于需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊；根據帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。
北京林業大學
2021-04-11