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激光光镊技术在单细胞、单分子科学中的应用研究

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激光杂志 2005年第6期26卷 90-91,93页

作者：朱杰孙润广陕西师范大学物理学与信息技术学院生物物理研究室西安710062

首先阐明了单细胞、单分子分析与研究的学科价值和社会意义:强调了激光光镊技术的出现对促进单分子、单细胞科学的发展的实际贡献;介绍了光镊的物理原理和工作特点;着重总结了激光光镊技术在单分子、单细胞领域的具体应用情况,并结合详... 详细信息

首先阐明了单细胞、单分子分析与研究的学科价值和社会意义:强调了激光光镊技术的出现对促进单分子、单细胞科学的发展的实际贡献;介绍了光镊的物理原理和工作特点;着重总结了激光光镊技术在单分子、单细胞领域的具体应用情况,并结合详细的研究工作,对这一技术的开发完善和应用发展给出了一些评述和建议:阐述了光镊技术在单细胞、单分子研究中的潜在地位和巨大的发展前景。

关键词：激光光镊单细胞单分子

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激光光镊技术及其应用

现代物理知识 2007年第2期19卷 47-48+35页

作者：陈君山东省泰安市泰山学院物理与电子科学系 271021

传统的机械镊子夹持物体时必须用镊尖接触物体,然后施加一定压力,物体才能被夹住.而光镊则不同,它是基于光的力学效应使物体受到光束的束缚,然后通过移动光束来迁移或翻转物体.

关键词：光镊技术纳米激光光镊微米量级红外激光粒子束光束生物微粒聚苯乙烯小球凝聚物

激光光镊中有关参数对球形微粒所受光压的影响

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光电子．激光 1993年第6期4卷 350-354,349页

作者：汪洲张春平张光寅南开大学物理系天津300071

本文通过引入介质小球吸收激光能量占入射能量的百分比AB这一参数;以及对TEM_(00)模激光束传播特性的透彻分析,进一步完善了激光光镊中光压力的理论计算公式。并且计算和分析了激光波长λ、小球折射率n和小球吸收参数AB等各种参数对于... 详细信息

本文通过引入介质小球吸收激光能量占入射能量的百分比AB这一参数;以及对TEM_(00)模激光束传播特性的透彻分析,进一步完善了激光光镊中光压力的理论计算公式。并且计算和分析了激光波长λ、小球折射率n和小球吸收参数AB等各种参数对于球形微粒在激光光镊中所受激光光压力的影响。

关键词：激光光压力激光光镊介质小球

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激光光镊对生物细胞操纵的研究

中国血液流变学杂志 2002年第3期12卷 179-180页

作者：朱天淳冯秀舟钱农苏州大学物理系苏州215006

目的　利用光镊实现对生物微粒的操纵。方法　利用激光陷阱技术 ,用激光器、生物显微镜、CCD传感器和计算机图像处理系统构成一套光镊来进行操纵。结果　利用制作的装置成功地对多种细胞进行了捕获和操纵。结论　激光束陷阱能够方便地... 详细信息

目的　利用光镊实现对生物微粒的操纵。方法　利用激光陷阱技术 ,用激光器、生物显微镜、CCD传感器和计算机图像处理系统构成一套光镊来进行操纵。结果　利用制作的装置成功地对多种细胞进行了捕获和操纵。结论　激光束陷阱能够方便地捕获和操纵生物微粒。

关键词：激光光镊生物细胞操纵激光陷阱技术

激光光镊中纳米位移QD法和CCD法测量装置

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激光与光电子学进展 2001年第9期38卷 42-42页

作者：陈洪涛李银妹楼立人王浩威中国科学技术大学选键化学开放实验室

在微米量级的光操控和测量的基础上,我们建立起纳米位移的定量测量装置和方法,并在此基础上建立了皮牛力的测量方法.我们建立的纳米位移测量系统中包括两路高分辨率观测装置.一路以四象限探测器QD为核心,一路以CCD图像采集与处理为手段... 详细信息

在微米量级的光操控和测量的基础上,我们建立起纳米位移的定量测量装置和方法,并在此基础上建立了皮牛力的测量方法.我们建立的纳米位移测量系统中包括两路高分辨率观测装置.一路以四象限探测器QD为核心,一路以CCD图像采集与处理为手段.样品位置由压电扫描平台精确控制,以实现纳米量级精度的操作控制.QD法通过四象限探测器获得小球空间位置变动引起的光场变化,从而实时地观测和获取微米小球在空间的精确位置.CCD图像处理法是由计算机对采集到的小球位置连续的一系列图像进行运算,对这些图像进行交叉相关运算,得出图谱的重心,它精确地反映了小球像的位置.这样得到了两路高分辨率的观测手段.文中还介绍了,在纳米位移实时监测的基础上,建立了皮牛力的实时测量方法.最后对两种方法作了比较,讨论了它们的精度和误差来源.QD观测方式实时、直观,便于实时控制,精度在10 nm量级;CCD方式依赖于后期图像处理,但是精度在2～3 nm量级.(OF1)

关键词：激光光镊纳米位移QD法 CCD法测量装置

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飞秒激光光镊的理论研究

光子学报 2002年第Z2期31卷 28-32页

作者：邢歧荣毛方林栗岩锋柴路王清月天津大学精仪学院超快激光研究室天津300072 光电信息技术科学教育部重点实验室

本文从理论角度论证了飞秒激光作为光镊光源的可行性，给出了飞秒激光作用时微粒所受力理论计算公式，并在此基础上给出了对应于不同参数的光镊稳定性图形。我们还进一步分桥了飞秒激光作为光镊光属相对于其他激光的特有性质。

关键词：飞秒激光激光光镊单光束梯度力势阱数值计算光源粒子受力分析光学势阱

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一种与光镊结合的显微拉曼光谱技术

光学学报 2010年第2期30卷 491-497页

作者：张勇叶安培闻丞北京大学信息科学与技术学院北京100871 北京大学纳米器件物理与化学教育部重点实验室北京100871 北京大学前沿交叉学科研究院北京100871

论述了一种与光镊结合的显微拉曼光谱即"光镊-显微拉曼光谱"系统的构建方案。给出了利用该系统测得的活细胞(大白鼠血细胞,酵母细胞)的微区拉曼光谱,并将红外光镊束缚下的Ar+激光激发的血细胞的拉曼光谱,与用单一Ar+激光光镊束缚并同时... 详细信息

论述了一种与光镊结合的显微拉曼光谱即"光镊-显微拉曼光谱"系统的构建方案。给出了利用该系统测得的活细胞(大白鼠血细胞,酵母细胞)的微区拉曼光谱,并将红外光镊束缚下的Ar+激光激发的血细胞的拉曼光谱,与用单一Ar+激光光镊束缚并同时激发的血细胞拉曼光谱,以及血细胞直接贴在基底上的拉曼光谱进行了分析对比。实验表明,前者比后两种实验方案的血细胞拉曼光谱信号有显著提高。分析了红外1064 nm光镊激光和可见514.5 nm Ar+激光对活细胞的损伤效应,发现高功率的红外激光对细胞的损伤作用远小于低功率的Ar+激光。并将该系统应用于碳纳米管材料分析,获得了单壁碳纳米管的拉曼光谱。

关键词：显微拉曼光谱激光光镊光镊-拉曼光谱系统活细胞拉曼光谱单壁碳纳米管拉曼光谱

Single-cell discrimination based on optical tweezers Raman spectroscopy

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Chinese Science Bulletin 2013年第21期58卷 2594-2600页

作者： MA HongFei ZHANG Yong YE AnPei Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices School of Electronics Engineering and Computer Science Peking University Beijing Institute of Biomedicine

The ability to discriminate between single cells in a label-free and noninvasive fashion is important for the classification of cells, and for the identification of similar cells from different origins. In this paper, we present the Raman spectroscopy-based identifi- cation of different types of single cells in aqueous media, and discrimination between the same types of cells from different donors using a novel Laser Tweezers Raman Spectroscopy (LTRS) technique, which combines laser trapping and micro-Raman spectroscopy. First, we measured the spectra of individual living human erythrocytes, i.e. red blood cells, and leucocytes (U937 cancer cells). High-quality Raman spectra with low fluorescence were obtained using a home-LTRS apparatus and 20 cells were measured for each cell type. The smoothing, baseline subtraction, and normalization of the data were followed by a principal components analysis (PCA). The PCA loading plots showed that the two different types of cells could be completely separated based only on the first component (PC1) (i.e. the peaks at 1300 cm1 ); the discrimination accuracy could therefore reach 100%. More than 50 spectra were taken for each erythrocyte obtained from the four healthy volunteers. The average discrimination accuracy was 84.5% for two random individuals taken from the four volunteers, according to the first and second PCs. This work demonstrates that LTRS is a powerful tool for the accurate identification and discrimination of single cells, and it has the potential to be applied for the highly sensitive identification of cells in clinical diagnosis and medical jurisprudence.

关键词：拉曼光谱技术单细胞激光光镊细胞类型光谱识别显微拉曼光谱测量精度主成分分析

喇曼光谱法测定单个大米淀粉微粒糊化过程的实时研究

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光子学报 2010年第7期39卷 1324-1329页

作者：李艳孟令晶刘军贤郑禹宋春胜姚辉璐广西师范大学物理科学与技术学院广西桂林541004 广西科学院生物物理实验室南宁530003

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相... 详细信息

在特定加温模式和过量水分条件下,采用激光光镊喇曼光谱系统研究了单个大米淀粉微粒的糊化行为,获得了整个糊化过程的喇曼光谱.以光谱峰高的变化标记糊化过程,进一步验证了477cm-1峰归属为淀粉分子骨架振动的事实.通过分析C-O-H基团相关特征峰1052、1083、1127、1339cm-1的变化情况研究大米淀粉颗粒糊化过程中的速率问题.结果显示:糊化开始后,相关特征峰在过程中呈增强趋势,随着时间增加,温度升高,速率加快,直至糊化结束.

关键词：激光光镊喇曼光谱淀粉糊化过程