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Nanoprobes in biomedical detection

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Science China Chemistry 2016年第3期59卷 255-263页

作者： Yawei Zhao changling zou Hongkang Zhao Lina Zhao School of Physics Beijing Institute of Technology Beijing 100081 China Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

Environmental problems caused by the development of nanotechnology have threatened human health. Investigating the biomedical effects of nanomaterials can help to solve these environmental safety issues. In studies on the biomedical effects of nanomaterials, several types of novel nanoscale probes that allow reliable, sensitive, accurate and rapid biomedical detection have emerged. We summarize recent developments in three categories of these nanoprobes, including noble metal nanocluster probes, carbon-based nanostructured probes, and unnatural amino acid-based probes. Besides reviewing the utility of different nanoprobes in cell imaging and protein detection, we also discuss the molecular mechanism of nanoprobe detection. Perspectives of novel nanoprobe design based on molecular details of biomedical detection are presented.

关键词： nanomaterials nanoprobes biomedical detection environmental safety

Subdiffraction optical manipulation of the charge state of nitrogen vacancy center in diamond

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Light(Science & Applications) 2015年第1期4卷 554-561页

作者： Xiangdong Chen changling zou Zhaojun Gong Chunhua Dong Guangcan Guo Fangwen Sun Key Lab of Quantum Information University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

As a potential candidate for quantum computation and metrology,the nitrogen vacancy(NV)center in diamond presents both challenges and opportunities resulting from charge-state *** utilizing different lasers for the photon-induced charge-state conversion,we achieved subdiffraction charge-state *** charge-state depletion(CSD)microscopy resolution was improved to 4.1 nm by optimizing the laser pulse ***,the electron spin-state dynamics of adjacent NV centers were selectively detected via the *** experimental results demonstrated that the CSD can improve the spatial resolution of the measurement of NV centers for nanoscale sensing and quantum information.

关键词： charge state NV center photon ionization super-resolution microscopy

Effect of unbalanced and common losses in quantum photonic integrated circuits

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Chinese Optics Letters 2017年第9期15卷 94-98页

作者： Ming Li changling zou Guangcan Guo Xifeng Ren Key Laboratory of Quantum Information CASUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Synergetic Innovation Center of Quantum Information&Quantum Physics University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

Loss is inevitable for the optical system due to the absorption of materials, scattering caused by the defects, and surface roughness. In quantum optical circuits, the loss can not only reduce the intensity of the signal, but also affect the performance of quantum operations. In this work, we divide losses into unbalanced linear losses and shared common losses, and provide a detailed analysis on how loss affects the integrated linear optical quantum gates. It is found that the orthogonality of eigenmodes and the unitary phase relation of the coupled waveguide modes are destroyed by the loss. As a result, the fidelity of single-and two-qubit operations decreases significantly as the shared loss becomes comparable to the coupling strength. Our results are important for the investigation of large-scale photonic integrated quantum information processes.

关键词： Effect of unbalanced and common losses in quantum photonic integrated circuits

A mechanically tuned Kerr comb in a dispersion-engineered silica microbubble resonator

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2020年第5期63卷 92-97页

作者： FangJie Shu PeiJi Zhang YanJun Qian ZhengYu Wang Shuai Wan Chang Ling zou GuangCan Guo ChunHua Dong Department of Physics Shangqiu Normal Universiy Shangqius 476000.China FCAS Key Laboratory of Quantum Information University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

This paper discusses the developement and investigation of a silica microbubble resonator(MBR) that is optimized to cancel mode dispersion with material dispersion, at a wavelength of approximately 1550 nm and maintain a quality factor of an optical mode as large as 5.4 × 10~7. Benefitting from the near-zero dispersion and high quality factor, a primary optical comb is generated in the MBR using cascaded four-wave mixing processes, which span over 300 nm with several tens of teeth. Furthermore, the frequency comb could be gradually tuned by mechanically stretching the MBR. This tunable Kerr comb has multiple potential applications in precision measurements and sensing applications, such as molecular spectroscopy and ranging.

关键词： microresonator nonlinear optics frequency comb

基于回音壁微腔的可见光波段光频梳研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 101-117页

作者：卢启景廖令琴舒方杰李明谢树森邹长铃福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室/福建省光子技术重点实验室福建福州350007 商丘师范学院电子电气工程学院河南省微腔与光电智能传感工程研究中心河南商丘476000 中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室安徽合肥230026

基于光学微腔的光频梳具有阈值低、光谱宽及结构紧凑等特点,在精密测量与传感等领域具有重要的应用前景,因此近年来微腔光频梳成为国际研究热点。目前相关的研究都聚焦于红外波段锁模光频梳的产生原理和应用探索,虽然可见光波段的光频... 详细信息

基于光学微腔的光频梳具有阈值低、光谱宽及结构紧凑等特点,在精密测量与传感等领域具有重要的应用前景,因此近年来微腔光频梳成为国际研究热点。目前相关的研究都聚焦于红外波段锁模光频梳的产生原理和应用探索,虽然可见光波段的光频梳在精密光谱、原子钟及生物医学等领域有特殊应用价值,但是可见光频梳的实现极具挑战性。文中在简要阐述光频梳产生原理的基础上,介绍了在可见光波段实现光频梳的主要挑战,以及目前三种实现方案的研究进展,包括利用材料的二阶与三阶非线性效应、调节微腔的几何色散和模式强耦合效应调控色散来产生可见光频梳。

关键词：光频梳回音壁模式微腔色散调控模式耦合

CaF2光学微谐振腔中基于光热振荡的热耗散率测量

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光学学报 2019年第5期39卷 179-188页

作者：郭栋邹长铃任宏亮卢瑾覃亚丽郭淑琴胡卫生浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 中国科学技术大学量子信息与量子科技前沿协同创新中心安徽合肥230026 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

通过测量光热振荡周期可以检测出CaF2光学微谐振腔腔体与环境之间的热耗散率,然而多个振荡周期与热耗散率呈非线性关系,无法利用某个振荡周期值有效测量热耗散率。使用一种基于反向传播人工神经网络的传感数据测量模型,通过测量振荡周期... 详细信息

通过测量光热振荡周期可以检测出CaF2光学微谐振腔腔体与环境之间的热耗散率,然而多个振荡周期与热耗散率呈非线性关系,无法利用某个振荡周期值有效测量热耗散率。使用一种基于反向传播人工神经网络的传感数据测量模型,通过测量振荡周期值,实现了热耗散率的有效测量,优化了神经网络参数,提高了热耗散率测量精度。数值仿真结果表明,该方法可有效测量CaF2光学微谐振腔的热耗散率,对实现基于光学微腔的热参量探测具有重要意义。

关键词：光热振荡热耗散率振荡周期人工神经网络

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集成光子-原子芯片的研究进展(特邀)

光子学报 2022年第5期51卷 29-45页

作者：刘爱萍陈广杰陈梁徐新标张延磊王琴邹长铃南京邮电大学量子信息技术研究所南京210003 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室合肥230026

近年来,微纳光学器件和集成光学芯片的研究取得了激动人心的进展,推动着光学相关的各个研究领域与集成光学技术的结合。同时,原子物理学也得到了巨大发展,并应用于传感、计时、寻找新的物理原理和新兴的量子信息科学中。得益于光学与原... 详细信息

近年来,微纳光学器件和集成光学芯片的研究取得了激动人心的进展,推动着光学相关的各个研究领域与集成光学技术的结合。同时,原子物理学也得到了巨大发展,并应用于传感、计时、寻找新的物理原理和新兴的量子信息科学中。得益于光学与原子物理的紧密关系,集成光子-原子芯片已逐步发展为一个新的研究方向,既是便捷的原子系统又是可集成的量子信息处理平台,兼具两个研究领域的优势。本文综述了该方向的发展概况,主要介绍基于微纳光学结构实现对空间光场的调控,从而实现集成化的原子冷却和探测技术,以及基于微纳光学结构的近场实现增强的原子囚禁和原子与光子的相互作用。重点介绍基于集成芯片上的微纳光子结构与原子的相互作用,特别是微腔,基于其稳定的结构和增强的局域场,有望实现稳定、高效和可扩展的光子-原子混合量子芯片。

关键词：集成光子-原子芯片光学偶极阱磁光阱倏逝场微环腔

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基于回音壁微腔的非互易光子器件

科学通报 2022年第28期67卷 3372-3385页

作者：汪昱舒方杰沈镇柴诚哲张延磊董春华邹长铃中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室.合肥230026 商丘师范学院电子电气工程学院河南省微腔与光电智能传感工程研究中心商丘476000 中国科学技术大学中国科学院量子信息和量子物理协同创新中心.合肥230026

在经典或量子的光子信息处理光路中,隔离器、环形器等非互易器件被用来阻断背散光或构建复杂光路,是不可或缺的核心元件。基于法拉第效应的非互易光子元件已经在传统光路中被广泛应用,然而由于磁光材料不易在光子芯片上集成,如何在芯片... 详细信息

在经典或量子的光子信息处理光路中,隔离器、环形器等非互易器件被用来阻断背散光或构建复杂光路,是不可或缺的核心元件。基于法拉第效应的非互易光子元件已经在传统光路中被广泛应用,然而由于磁光材料不易在光子芯片上集成,如何在芯片上实现各种非互易光子器件成为一项挑战.因此,发展新的非互易光子器件原理是集成光学研究方向的一个重要科学问题。其中,利用体积小、品质因子高的光学微腔构造的非互易元件,能在低功耗驱动下有效控制光的传播方向,具有可集成的巨大优势,本文主要综述近期基于微腔的非互易光子器件研究进展,归纳非互易新原理和近期实验进展,最后分析现存的问题,展望未来的研究方向.

关键词：光子器件非互易微腔回音壁模式

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自组装小肽RADA16-1的构象研究

中国科学：化学 2016年第7期46卷 707-713页

作者：邹常玲赵亚伟刘金珂赵宏康赵丽娜北京理工大学物理学院北京100081 纳米生物效应与安全性重点实验室中国科学院高能物理研究所北京100049

研究自组装小肽RADA16-1的稳定构象具有一定挑战性,为了解决这个问题,分别利用经典分子动力学(MD)模拟方法和温度副本交换分子动力学(REMD)模拟方法进行对比研究.采用CHARMM力场参数,研究小肽RADA16-1在生理温度310 K左右的稳定构象.其... 详细信息

研究自组装小肽RADA16-1的稳定构象具有一定挑战性,为了解决这个问题,分别利用经典分子动力学(MD)模拟方法和温度副本交换分子动力学(REMD)模拟方法进行对比研究.采用CHARMM力场参数,研究小肽RADA16-1在生理温度310 K左右的稳定构象.其中利用REMD完成26 ns时长水溶性小肽RADA16-1的模拟,利用MD完成3次160 ns时长小肽的模拟.之后,对比分析了RADA16-1小肽能量、氢键、回转半径(RGYR)和溶剂可及表面积(SASA)的变化特征.通过模拟结果的对比,发现REMD计算较MD计算能够使用更少的计算量搜索到相对明确的稳定构象信息,从而通过对能量、氢键、RGYR和SASA的结果分析,确定疏水作用和氢键相互作用共同稳定小肽的空间构象.

关键词：自组装小肽 RADA16—1 副本交换分子动力学构象稳定性