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基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 25-53页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系中国香港香港理工大学光子技术研究院中国香港香港理工大学深圳研究院广东深圳518063

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外,在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下,通过构建物理或深度学习模型,从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述,首先说明无透镜光纤成像的基础原理,并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法,接着介绍一些先进光纤成像模态和技术,列举光纤成像相关应用,最后分析该领域所面临的挑战,总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习

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深层生物组织光学技术发展及其应用(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 330-353页

作者：赖溥祥赵麒周颖颖程圣福胡子敏李焕浩余志鹏黄夏子姚靖庞未然李浩然黄浩梵李文钊郑源东王志远袁楚琪仲天庭香港理工大学生物医学工程系中国香港九龙999077 香港理工大学深圳研究院广东深圳518055 香港理工大学光子技术研究院中国香港九龙999077 香港理工大学体育科技研究院中国香港九龙999077

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀... 详细信息

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀的,光在生物组织中的传播会受到很强的散射影响,故纯光学技术的穿透深度和空间分辨率是“鱼和熊掌不可兼得”;高分辨率光学成像应用仅限于样品浅表层,当成像深度增加时分辨率急剧下降。实现光在深层生物组织里的高分辨率成像或应用是人们期盼已久的目标。近年来,为解决这一问题,研究者提出了不同的方法,例如切换到更长的光波长以减小组织散射系数,在信号检测时将漫射光转换为散射不明显的超声信号,逆转或者预先补偿由光的多次散射所带来的相位畸变,或借助光纤等微创光学通道实现深层生物组织的高分辨率光学成像、刺激等。基于团队在深层生物组织光学相关领域多年的耕耘,从光在生物组织中的传播特性出发,梳理和总结了近年来研究人员在光-声结合和光学波前整形技术等方面展开的诸多探索,以及在生物组织操控、成像、光学计算以及人工智能等领域中的应用尝试。虽然尚有诸多不足,但随着硬件设备的更新和计算技术的发展,在不远的将来有望实现活体深层生物组织光学高分辨率应用。在这一求索过程中,新方法和新能力将不断激发新的应用灵感,为光学尤其是生物医学光子学带来全新的理念和机遇。

关键词：生物光学光学成像生物医学光子学深层组织光学波前整形光声成像

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有机神经形态机器视觉器件及系统

中国科学：化学 2024年第4期54卷 446-467页

作者：胡嘉慧江明浩周晔文心洁翟永彪吕子玉韩素婷深圳大学电子与信息工程学院深圳518060 香港理工大学应用生物及化学科技系中国香港999077 深圳大学高等研究院深圳518060

随着有机半导体材料及其器件的快速发展,有机电子学在可穿戴设备、人工智能等发面取得快速发展.有机半导体材料具有成本低、生物相容性好、光谱响应可调、柔性度好等优势,在光电器件等新兴智能感知领域显示出巨大的商业应用潜力,同时也... 详细信息

随着有机半导体材料及其器件的快速发展,有机电子学在可穿戴设备、人工智能等发面取得快速发展.有机半导体材料具有成本低、生物相容性好、光谱响应可调、柔性度好等优势,在光电器件等新兴智能感知领域显示出巨大的商业应用潜力,同时也是制造柔性仿生视觉传感器不可或缺的组成部分.本文从有机光电材料分类及用于视觉仿生感知的光电器件层面重点介绍了近年来人工神经形态视觉智能传感系统的研究进展,包括应用较多的视觉触觉多感集成系统.最后阐述了发展有机仿生视觉系统的重要意义与现存挑战以及展望,为将来有机视觉感知应用及多感集成提供可行的研究方向.

关键词：有机材料光电突触仿生应用多感融合智能感知

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 35-63页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系香港理工大学光子技术研究院香港理工大学深圳研究院

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外，在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下，通过构建物理或深度学习模型，从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述，首先说明无透镜光纤成像的基础原理，并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法，接着介绍一些先进光纤成像模态和技术，列举光纤成像相关应用，最后分析该领域所面临的挑战，总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习

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三芳基碳正离子在有机合成中的应用

有机化学 2024年第2期44卷 421-437页

作者：李路瑶贺忠文张振国贾振华罗德平河南工业大学前沿交叉科学与技术学院郑州450001 南洋理工大学物理与数学科学学院化学与生物化学系新加坡637371

三芳基碳正离子作为一种优异的路易斯酸,其最低空分子轨道(LUMO)轨道能级较低,易接受一对电子,被广泛应用于合成转化中,是重要的试剂和催化剂.近年来,三芳基碳正离子在有机合成中主要被用作催化剂、预催化剂、共催化剂和添加剂.此外,三... 详细信息

三芳基碳正离子作为一种优异的路易斯酸,其最低空分子轨道(LUMO)轨道能级较低,易接受一对电子,被广泛应用于合成转化中,是重要的试剂和催化剂.近年来,三芳基碳正离子在有机合成中主要被用作催化剂、预催化剂、共催化剂和添加剂.此外,三芳基碳正离子作为关键中间体,可以成功应用于四芳基甲烷的合成.综述了近年来三芳基碳正离子在有机合成中的应用进展,并总结了三芳基碳正离子在有机合成中的多种功能作用,希望引起广泛的关注.

关键词：三芳基碳正离子催化剂有机合成无金属

基于RAD-seq测序技术的墨西哥湾扇贝遗传改良后代及其双亲的遗传结构分析

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基因组学与应用生物学 2024年第Z1期 1607-1619页

作者：卢怡凝张元张柯馨李腾刘付少梅方家熙刘志刚广东海洋大学水产学院广东省海产无脊椎动物科技创新中心湛江银浪海洋生物技术有限公司香港理工大学应用生物及化学科技学系

本研究旨在阐明遗传改良后代墨西哥湾扇贝(Argopecten irradians concentricus)“橙黄1号”杂交选育系F5与其双亲的遗传关系及遗传进展。运用RAD-seq测序技术，对4个群体共96份扇贝样本进行了主成分分析(principal component analysis, ... 详细信息

本研究旨在阐明遗传改良后代墨西哥湾扇贝(Argopecten irradians concentricus)“橙黄1号”杂交选育系F5与其双亲的遗传关系及遗传进展。运用RAD-seq测序技术，对4个群体共96份扇贝样本进行了主成分分析(principal component analysis, PCA)、系统进化树构建及群体结构分析。进一步对墨西哥湾扇贝“橙黄1号”F5的30份样本进行亲本基因型转化及遗传多样性分析。结果表明，96份扇贝样本与参考基因组的平均比对率为96.45%,平均覆盖度为13.89%,平均覆盖深度为5.62×,共获得116 533个高质量单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点。群体遗传结构分析表明，96份扇贝样本被明显划分为4个类群，墨西哥湾扇贝“橙黄1号”F5的遗传结构与其双亲相近，介于双亲之间，与外群华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis)遗传结构相距较远。遗传多样性分析结果表明，墨西哥湾扇贝“橙黄1号”F5的平均观测杂合度为0.148 5,低于平均期望杂合度0.378 1。说明经过5代选育，墨西哥湾扇贝“橙黄1号”F5的遗传基因获得纯化。研究结果为墨西哥湾扇贝“橙黄1号”的遗传背景、亲缘关系及遗传进展提供依据。

关键词：墨西哥湾扇贝“橙黄1号” 单核苷酸多态性(SNP) 遗传结构亲缘关系遗传进展

大语文与跨学科的教学方法在气候变化教育中的应用——以历史气候变化与疾病暴发的研究为例

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新课程评论 2024年第7期 52-60页

作者：裴卿卜小冉香港理工大学土地测量及地理资讯学系中国香港香港理工大学中国历史及文化学系中国香港

本文通过历史气候变化与疾病暴发的案例,探讨了大语文与跨学科的教学方法在气候变化教育中的应用。在气候变化教育过程中,教师可以通过带领学生了解气候变化背景,加以数据分析和实践活动,从多学科角度讨论气候变化带来的影响,帮助学生... 详细信息

本文通过历史气候变化与疾病暴发的案例,探讨了大语文与跨学科的教学方法在气候变化教育中的应用。在气候变化教育过程中,教师可以通过带领学生了解气候变化背景,加以数据分析和实践活动,从多学科角度讨论气候变化带来的影响,帮助学生更全面地理解和形成全球视野。本研究认为大语文和跨学科的教学方法可以促进多元智能理论在教育实践中的应用。而大语文和跨学科的教学方法的推广,也符合目前气候变化的前沿研究进展,让中小学气候变化教育助力我国“双碳战略”的实施。

关键词：气候变化教育大语文跨学科全球视野

N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其应用

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化学学报 2024年第5期82卷 541-550页

作者：李万红穆应红王新李星刘海洋彭素红宜春学院化学与生物工程学院宜春336000 华南理工大学化学系广州510641

N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成与应用研究已成为当今卟啉化学的前沿课题之一.本文综述了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化化学和生物化学等领域的研究进展,系统介绍了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化烯烃氧... 详细信息

N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成与应用研究已成为当今卟啉化学的前沿课题之一.本文综述了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化化学和生物化学等领域的研究进展,系统介绍了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化烯烃氧化、环丙烷化、亚硝酸根还原酶和化学核酸酶等领域的应用.

关键词： N-错位卟啉锰、铁和钴配合物合成应用

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常见塑料薄膜在大气环境下的老化特征研究

海洋环境科学 2024年第2期43卷 273-281,291页

作者：蒋凤华刘心好王嘉蔚曹为孙承君自然资源部第一海洋研究所海洋生物资源与环境研究中心山东青岛266061 崂山实验室海洋药物与生物制品功能实验室山东青岛266071 香港理工大学应用生物及化学科技学系中国香港999007

塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电... 详细信息

塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电镜分析,探究它们在老化降解过程中的特征变化。结果显示,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜的断裂伸长率在第5周时迅速降低,垃圾包装袋薄膜和全生物降解塑料袋薄膜的断裂伸长率在第2周迅速降低,垃圾包装袋薄膜第7周之后无法进行力学性能测试,生物基环保塑料袋薄膜的断裂伸长率在实验期间变化不大;5种塑料薄膜的拉伸强度均随老化时间增加而逐渐降低。在老化过程中聚合物与氧气和水发生氧化反应产生羰基、乙烯基和羟基等降解产物,各塑料薄膜的羰基指数、乙烯基指数和羟基指数的变化基本相同,随老化时间增加均呈增加或先增加后降低的变化趋势,而结晶指数变化趋势不明显。经过大气老化后,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜表面变得粗糙,出现孔洞和裂纹;垃圾包装袋薄膜表面划痕增加,出现细小白色颗粒;生物基环保塑料袋薄膜表面的淀粉微球剥落并出现分层;全生物降解塑料袋薄膜表面裂纹坑洞变多,颗粒剥落。该结果可为研究包装用塑料袋薄膜的环境行为过程、微塑料来源及其环境风险评估等提供基础数据。

关键词：塑料大气老化拉伸性能红外光谱扫描电镜