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叶绿体内多光子荧光过程的研究

应用激光 1990年第4期10卷 180-182,170页

作者：姜原曾传相四川大学物理系

室温下波长为1.06μm 的红外激光照射高等植物叶片,获得在可见区内的荧光发射谱,它们来源于叶片中类胡萝卜素的多步多光子跃迁所诱导的荧光,为植物光合作用研究提供了用信息,并报道了探洲生物样品荧光的简便有效方法。

关键词：植物叶绿体多光子荧光光合作用

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激光诱导血红蛋白分子的多光子荧光

光学学报 1987年第10期 897-902页

作者：张晶如徐英武邓玉妹吴存恺江寿平连少辉中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院上海生物化学研究所

本文首次报道了血红蛋白吸收二个和四个1.06μm的光子后所发射的荧光特性,并分析了其产生的原因。

关键词：生物分子光谱多光子荧光血卟啉衍生物血红蛋白

一种推拉型A-D-A蒽衍生物的合成、多光子吸收及荧光性质

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有机化学 2014年第1期34卷 210-214页

作者：王彬彬钱鹰东南大学化学化工学院南京211189

一种推拉型A-D-A蒽衍生物9,10-二{4-{2-N,N-二{4-{4-[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2]苯乙烯基}苯基}胺基}苯乙烯基}蒽(An-BPOAS)由四碘代芳香化合物9,10-二{4-[N,N-二(4-碘苯基)氨基]苯乙烯基}蒽(An-BIPAS)与芳基乙烯通过钯催化Heck偶联反应制备.用飞秒Ti:sapphire激光测定了9,10-二芳基蒽树形分子An-BPOAS的多光子吸收系数和多光子诱导荧光光谱.在1300 nm飞秒激光激发下,An-BIPAS和An-BPOAS的三光子荧光峰分别位于553和539 nm.1300 nm飞秒激光激发下采用非线性透过率法测得An-BIPAS和An-BPOAS的三光子吸收系数分别为0.3×10-5和1.5×10-5 cm3/GW2.测定了树形分子An-BPOAS的线性吸收和荧光性质.实验测定了不同pH值化合物An-BPOAS在DMF/H2O混合溶液中的荧光光谱.化合物An-BPOAS具有良好的荧光性能,可作为性能良好的双光子及三光子吸收及荧光材料.

关键词： 9,10-二芳基蒽衍生物 Heck反应荧光性质多光子荧光多光子吸收系数

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脑神经活动光学显微成像技术

科学通报 2018年第36期63卷 3945-3960页

作者：莫驰陈诗源翟慕岳吴润龙王子晨喻菁王爱民陈良怡程和平北京大学前沿交叉学科研究院北京大学-清华大学生命科学联合中心北京100871 北京大学分子医学研究所膜生物学国家重点实验室北京100871 北京大学信息科学技术学院北京100871

大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动... 详细信息

大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动进行长时间、大视野、高时空分辨率的观测,是解析大脑功能的关键.光学显微成像技术以其时空分辨率高,光学探针的特异性和多样性等优势,成为了脑神经活动研究的重要工具.针对大脑的高度散射、高速神经信号传递、超大神经元规模、精细突触连接结构等特性以及自由活动动物的脑神经活动观测需求,本文将从超深、超快、大视场、超分辨、微型化5个发展方向,概述包括多光子、红外二区、光声、光片、结构光以及自适应光学在内的多种光学显微成像技术在脑神经活动显微观测领域的发展进展及前沿动态,并展望脑神经活动光学显微成像技术的未来发展方向与前景.

关键词：脑科学多光子荧光超分辨光片照明光声成像微型化荧光探针红外Ⅱ区

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空间分辨荧光分析技术

分析化学 2004年第11期32卷 1544-1549页

作者：李耀群姚闽娜厦门大学化学化工学院现代分析科学教育部重点实验室厦门大学化学化工学院现代分析科学教育部重点实验室厦门361005

空间分辨荧光分析技术突破了传统荧光分析的局限 ,为获得空间定位信息提供了技术保障。系统地综述了构成该技术的共焦荧光法、全内反射荧光法、多光子荧光法以及近场荧光法等 4种方法的原理、特点、发展及其应用 ,并且强调了其在单分子... 详细信息

空间分辨荧光分析技术突破了传统荧光分析的局限 ,为获得空间定位信息提供了技术保障。系统地综述了构成该技术的共焦荧光法、全内反射荧光法、多光子荧光法以及近场荧光法等 4种方法的原理、特点、发展及其应用 ,并且强调了其在单分子测定中的作用。引用文献 6 4篇。

关键词：空间分辨荧光共焦荧光多光子荧光全内反射荧光近场荧光单分子评述

DCM染料激光导致的HoP_5O_(14)非晶的紫外多光子上转换发光

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红外与毫米波学报 1993年第6期12卷 465-468页

作者：陈晓波张光寅刘言滨杨文琴王虹商美茹李江卫南开大学物理系天津300071 北京人工晶体研究所北京100081 福建师范大学实验中心福州350007 天津教育学院物理系天津300020 南开大学出版社天津300071

报道了HoP_5O_(14)非晶在脉冲DCM染料激光的激发下产失的紫外多光子上转换发光现象,并对其进行了简要的分析。

关键词：多光子荧光 HoP5O14非晶发光学 DCM染料激光紫外多光子上转换发光

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荧光碳点的合成及其光学性质的研究

荧光碳点的合成及其光学性质的研究

作者：宋世玉郑州大学

学位级别：硕士

近些年来,碳点作为一种新型荧光碳基纳米材料引起研究者广泛的关注。碳点具有良好的生物相容性、低毒性、耐光漂白性、易于功能化、发光光谱范围广且可调、制备成本低廉等诸多优点,进而在离子检测、细胞荧光标记、运输药物治疗、发光二... 详细信息

近些年来,碳点作为一种新型荧光碳基纳米材料引起研究者广泛的关注。碳点具有良好的生物相容性、低毒性、耐光漂白性、易于功能化、发光光谱范围广且可调、制备成本低廉等诸多优点,进而在离子检测、细胞荧光标记、运输药物治疗、发光二极管、超级电容器和光催化等众多领域得到广泛应用。碳点自2004年被发现到现在,已经在发光领域已经取得了重要的进展。大量可见光波段的荧光碳点被合成报道,然而具有短波长深紫外和长波长红光/近红外发光碳点的研究报道很少,其合成仍然存在挑战。考虑到深紫外荧光碳点作为深紫外光源在照明、杀菌、印刷、保密通讯等领域的应用以及红光/近红外荧光碳点在生物成像、诊断等领域的良好应用前景。本研究工作主要研究深紫外以及红光/近红外荧光碳点的合成及其光学特性,相关研究成果如下:1)采取密度泛函理论的第一性原理计算方法首次设计三种具有深紫外荧光发射的碳点构型,在此基础上,以苯胺(邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺)和甲基红为前驱体,以DMF为溶剂,通过溶剂热法实验制备出深紫外荧光碳点。碳点发射波长位于280 nm-300 nm,荧光量子效率为31.6%,且高效的深紫外荧光发射来源于核态载流子的π-π*跃迁。通过对碳点的内外结构元素表征,碳点主要由碳、氮、氧元素组成,内部碳元素的含量要远高于碳点表面,表明碳点含有一个碳核并且其表面携带一些官能团(氨基和羟基)。由于碳点表面基团对碳核具有钝化保护的作用,碳点的深紫外发光不具有波长依赖性,而且其发光不会随着溶剂环境的变换而改变。基于深紫外荧光碳点的优异光学性能,制备了深紫外发光二极管(LED),并作为激发源,实现了对蓝色、绿色和红色荧光碳点的激发,表明其在深紫外光源中的潜在应用。2)利用无溶剂法制备红光/近红外荧光碳点,以邻苯二胺为原料,氯化铝为热解催化剂,原位无溶剂碳化加热方式来制备碳点,产率达到60%。碳点的发光波长覆盖整个红光和大部分近红外一区区域,量子效率达到57%。通过自主搭建的多光子荧光探测系统,首次实现了碳点在三个近红外窗口处(NIR-I,650–950 nm;NIR-II,1100–1350 nm;NIR-III,1600–1870 nm)的单光子、双光子、三光子和四光子激发的红色/近红外荧光。基于碳点的优异的多光子性质,将其应用于生物细胞进行荧光成像探索,实现了单光子和双光子的上转换细胞荧光成像,表明了该具有多光子荧光性质的碳点在生物领域的应用。

关键词：碳点深紫外发光第一性原理多光子荧光近红外发光细胞成像

氟、氮共掺杂碳点的合成、光学性质及其生物成像应用研究

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氟、氮共掺杂碳点的合成、光学性质及其生物成像应用研究

作者：蒋磊安徽大学

学位级别：硕士

碳点(Carbon dots,简称CDs)是一种新型的碳基纳米材料,尺寸通常小于10 nm且具有荧光性质,自2004年CDs被发现以来就受到了各方学者的关注和研究。由于CDs优良的生物相容性、光稳定性和可调节的荧光等优异的特性,使其在光催化、生物传感... 详细信息

碳点(Carbon dots,简称CDs)是一种新型的碳基纳米材料,尺寸通常小于10 nm且具有荧光性质,自2004年CDs被发现以来就受到了各方学者的关注和研究。由于CDs优良的生物相容性、光稳定性和可调节的荧光等优异的特性,使其在光催化、生物传感、光电器件、生物成像和光动力治疗等多个领域有着广阔的应用潜力。但是,由于原材料(反应起始物)多样性以及合成条件的差异性,导致已报道的CDs的结构和光学性质也是纷繁复杂,迄今人们对CDs的发光机理还未研究清楚。其中大量研究结果表明,杂原子的引入可以显著地调节CDs的表面状态和能量带隙,从而影响CDs的吸收光谱、发射波长和荧光寿命等光学性质。本论文主要致力于研究氟(F)和氮(N)元素共掺杂对CDs的紫外-可见-近红外吸收光谱、荧光发射光谱和非线性光学性质影响,及其在深红-近红外区生物成像中的应用。包含三个部分:(1)通过简单的微波辅助热解法,合成了首例具有光活化特性的F、N共掺杂碳点(F,N-doped CDs),并发现该CDs具有可逆的压致变色效应和压致聚集诱导发射现象;(2)利用小分子有机物为碳源,通过溶剂热法合成了具有特殊供体-π-受体(D-π-A)结构的F、N双掺杂碳点(N-CDs-F),发现该碳点具有紫外-可见-近红外全光谱响应的特性,独特的多光子激发上转换荧光和相当大的多光子吸收截面,其吸收与发射波长红移至近红外区;(3)选用特定的肿瘤细胞为模型,分别评估了光活化F,N-doped CDs和近红外N-CDs-F的细胞毒性、细胞显影和活体成像的效果。本论文的主要研究内容和获得的结果如下:(一)以聚乙烯亚胺为碳源和氮源,左氧氟沙星为氟源,通过一步微波辅助热解法合成了氟、氮共掺杂的碳点(F,N-doped CDs)。透射电子显微镜(TEM)观察表明了该CDs具有均匀的尺寸分布,平均尺寸为1.38 nm。F,N-doped CDs的X射线光电子能谱(XPS)的结果显示其具有较高的氟掺杂量(3.50%)和氮掺杂量(11.12%),其中氟是以C-F键的形式存在,氮是以吡咯氮和氨基氮的形式存在。F,N-doped CDs的水溶液在紫外光照射下呈现明亮的蓝色荧光,绝对量子产率达到6.78%,而且与大多数报道的CDs相比,其表现出较长的荧光寿命(467 ns),此外,F,N-doped CDs表现出具有激发光波长依赖性的荧光。通过使用具有超低荧光的对称金刚石砧盒设备研究了压力对F,N-doped CDs荧光发射的影响,结果表明F,N-doped CDs具有可逆的压致荧光变色效应。在对F,N-doped CDs施加1.0 atm-10 GPa范围内的高压时,随着压力的增大F,N-doped CDs的荧光强度先增强后减弱,压力释放实验表明这种压力对F,N-doped CDs荧光的影响是可逆的。值得一提的是,在1.0 atm-0.65 GPa的压力范围内,F,N-doped CDs具有压致聚集诱导发光的现象。重要的是,我们首次发现CDs具有光活化荧光增强效应,即无论是在常压(1.0 atm)还是高压(0.1 GPa)条件下,通过持续的355 nm紫外光照射,F,N-doped CDs都表现出随着光照时间的逐渐增加,荧光逐渐增强的现象。这种具有压致变色荧光增强的光活化CDs,大大拓宽了CDs从常压到高压条件下的适用性,同时其优异的抗光漂白特性,使之在光动力治疗、长时细胞成像和光电器件等领域的巨大潜力。(二)以无水柠檬酸为碳源,尿素和氟化铵为氮源和氟源,通过溶剂热反应合成了具有D-π-A共轭结构的氟、氮共掺杂的碳点(N-CDs-F),经一系列的提纯过程之后,获得的N-CDs-F具有近似球形的形貌,平均尺寸为2.62 nm。傅里叶红外光谱(FT-IR)和XPS的解析结果表明:该N-CDs-F的表面具有大量的含氮、氟和氧官能团,其中氟和氮的摩尔百分数分别为4.07%和15.41%。N-CDs-F的吸收光谱表明其具有在紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)全范围内的吸收特性,荧光发射光谱表明N-CDs-F在可见光和NIR区域都有很强的发射,并且N-CDs-F的荧光具有明显的温度响应性和pH响应性。N-CDs-F是一种具有D-π-A共轭结构的新型碳点,且具有很大的双光子、三光子和四光子吸收截面。据我们所知,这是首次明确地报道了CDs的三光子和四光子吸收截面数值。与未掺杂的CDs相比,N-CDs-F的双光子吸收截面明显大于未掺杂碳点,而且它的三光子吸收截面是也具有D-π-A共轭结构的传统有机化合物的3倍。此外,通过氟、氮元素的共掺杂导致了N-CDs-F的荧光发射发生明显的红移,且NIR发射强度明显增强。更重要的是,N-CDs-F在波长分别为1060、1600和2000 nm的激发光下均显示很强的上转换荧光,

关键词：碳点氟、氮共掺杂光活化近红外多光子荧光生物成像

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1μm全光纤调Q激光器问世

激光与光电子学进展 2007年第6期44卷 8-8页

作者：朝阳(编译)

最近美国的一个科研小组成功开发了波长1064nm的全光纤调Q激光器。该激光器仅由腔体中的光纤元件组成，没有庞大的外部元件。接下来他们将在整个1030～1070nm波段开发类似的激光器，并提高功率，扩大波长范围。该全光纤调Q激光器可以用... 详细信息

最近美国的一个科研小组成功开发了波长1064nm的全光纤调Q激光器。该激光器仅由腔体中的光纤元件组成，没有庞大的外部元件。接下来他们将在整个1030～1070nm波段开发类似的激光器，并提高功率，扩大波长范围。该全光纤调Q激光器可以用于航天通讯和传感，或多光子荧光显微成像、精密机械、光纤传感器、非线性变频、光学时域产生双折射。

关键词：全光纤调Q激光器光纤传感器元件组成波长范围多光子荧光显微成像精密机械高功率