分子过程的相干控制源于通向同一最终状态的多种途径 1、2 之间的干涉,通常是通过激光照射引起的。最近的理论研究表明,类似的过程可以出现在经典力学的某些场景中 3、4,并且这种控制可以在经典极限下持续存在 5。基于非线性响应和通过海森堡表示观察干涉的考虑 6、7 表明,当控制在经典极限下存活时,它之所以如此,是因为对量子动力学有贡献的干涉项是由外部驱动的,即与外部激光场的振幅成比例。从这个意义上说,量子干涉贡献在质上与双缝实验等中的贡献不同。负责量子控制的量子干涉现象存在非零经典极限的可能性很大,需要仔细探索。在本文中,我们通过计算研究了在预计可通过实验实现的拟议光晶格场景中接近经典控制极限的方法。该设计允许人们探索控制作为有效的 → 0 以及退相干对量子控制的比较影响。下面的计算结果还强调了经典规则动力学与混沌动力学领域的量子响应差异。作为一种特殊的控制场景,我们关注对称性破坏,其中空间对称系统被具有频率分量和 2 的激光场照射。这样的场产生相位可控的净偶极子或电流,而不会在电位中引入偏置(例如,参见参考文献 1、3、5、8-10)。我们提出的系统是一个移动或振动的一维光学晶格 11,12,如下图所示,通过规范变换,可以将其视为与空间均匀电场相互作用的静止空间对称周期势。我们考虑了 → 0 极限以及退相干的影响,后者
面等离子体共振,促进了先进传感器的发展。[2,3] 在介电材料上制造的纳米孔阵列——更普遍地说是由亚波长直径的孔组成的规则有序结构——构成了集成二维光子晶体和全介电超表面架构的基础,能够以前所未有的水平限制和操纵光(包括幅度、光谱和空间管理)。[4] 这种等离子体和全介电纳米结构的纳米制造的通常技术方法依赖于各种工具和方法,其中包括聚焦离子束、电子束、光刻、反应离子蚀刻等。[5,6] 这些制造方法成熟且性能高,然而它们速度慢,需要针对所用每种材料进行优化的几个步骤和技术,从而不可避免地增加了整个过程的总成本和复杂性。未来的先进设备现在要求除了利用完美控制的平面纳米图案(在 X 和 Y 维度)之外,还需要利用第三维度(Z)。[7] 特别是,深度至少达到几微米的纳米孔阵列排列可以大大拓宽纳米光子结构的可能设计和功能范围。[7,8] 然而,在材料表面制造具有圆柱形轮廓的如此深的孔的技术具有挑战性。[9–12] 因此,引入一种多功能的制造方法,将孔深度添加为一个直接且独立的自由度,有望形成先进的架构。在此背景下,我们探索超快激光加工作为在参考介电材料熔融石英表面创建深气孔的直接方法。所谓“直接”,是指通过一步工艺制造一个孔,只用一次激光照射即可烧蚀物质,无需任何额外处理(例如化学蚀刻[13]),也无需平移目标材料。[14] 尽管超短脉冲直接激光烧蚀的最终空间分辨率尚未达到足够的性能标准,无法与传统纳米制造工艺相媲美,无法制造功能性纳米光子元件,但我们的目标是表明它代表了一种替代和互补的解决方案,在速度、无掩模和一步工艺、不需要真空环境或化学品方面具有吸引人的优势。此外,纳米结构可以在单个
囚禁原子离子系统已证明,其状态准备和测量 (SPAM) 不准确性 [1] 以及单量子比特和双量子比特门错误率 [2–4] 是所有量子比特中最低的。基于囚禁离子的完全可编程、少量子比特量子计算机已经建成 [5, 6]。然而,到目前为止,这些系统尚未扩展到大量量子比特,原因包括异常加热 [7–10]、声子模式拥挤 [11]、光子散射 [12, 13],以及传统光学元件的扩展挑战 [14, 15]。最近,有研究表明,通过直接电磁偶极-偶极相互作用耦合的分子离子量子比特可用于量子信息处理 [16]。虽然使用该方法的分子量子比特系统的可扩展性预计不会受到异常加热或声子模式拥挤的限制,但目前分子离子量子比特并不像原子离子量子比特那样容易控制。特别是,分子离子的 SPAM 由于其通常缺乏光学循环跃迁而变得困难,这使得激光照射分子成为问题 [17]。一种方法是通过共捕获的原子离子进行量子逻辑光谱 (QLS) [18–20],这种方法最近也被用于纠缠原子和分子离子 [21]。然而,由于 QLS 需要在运动基态附近冷却,因此技术要求很高,而且激光操控分子离子会导致自发辐射到暗态。这里,我们描述了如何利用离子阱中的偶极-声子耦合将极性分子离子的偶极矩与多离子库仑晶体的声子模式纠缠在一起。这种现象可以用两种方式直观地理解:作为非静止离子所经历的时间相关电场驱动分子电偶极跃迁,或作为时间相关偶极矩驱动离子运动。对于多个离子,振荡发生在库仑晶体的集体模式中,甚至可以使相距很远的偶极子通过共享声子模式发生强烈相互作用。此外,偶极-声子相互作用可以是
目的:应用于癌症治疗的纳米技术是纳米医学研究的一个越来越多的研究领域,具有磁性纳米粒子介导的抗癌药物输送系统,提供了最小可能的副作用。到此,使用无标记的共聚焦拉曼光谱研究了商业钴金属纳米颗粒的结构和化学性质。材料和方法:通过XRD和TEM研究了钴纳米颗粒的晶体结构和形态。用鱿鱼和PPM研究了磁性特性。共聚焦拉曼显微镜具有高空间分辨率和组成灵敏度。它是一种无标记的工具,可在细胞内追踪纳米颗粒,并研究无涂层的钴金属纳米颗粒与癌细胞之间的相互作用。通过MTT测定法评估了钴纳米颗粒对人类细胞的毒性。结果:MCF7和HCT116癌细胞和DPSC间充质干细胞的超paragnetic CO金属纳米颗粒摄取通过共聚焦拉曼显微镜研究。拉曼纳米颗粒特征还可以准确检测细胞内的纳米颗粒而无需标记。观察到钴纳米颗粒的快速吸收,然后观察到快速凋亡。通过针对人类胚胎肾脏(HEK)细胞的MTT测定法评估其低细胞毒性,使它们成为有望发展目标疗法的候选者。结论:无标签的共聚焦拉曼光谱可以准确地将CO金属纳米颗粒定位在细胞环境中。此外,在20MW的激光照射下,波长为532nm,可以使局部加热导致细胞内钴金属纳米颗粒的燃烧,从而为癌症光疗法开放新的途径。研究了无表面活性剂钴金属纳米颗粒与癌细胞之间的相互作用。癌细胞中易于的内吞作用表明,这些纳米颗粒在产生其凋亡方面具有潜力。这项初步研究证明了钴纳米材料在纳米医学中应用的可行性和相关性,例如光疗,高温或干细胞递送。关键字:拉曼光谱,钴纳米颗粒,癌细胞,干细胞,细胞摄取,凋亡,无标签工具
目的:应用于癌症治疗的纳米技术是纳米医学研究的一个越来越多的研究领域,具有磁性纳米粒子介导的抗癌药物输送系统,提供了最小可能的副作用。到此,使用无标记的共聚焦拉曼光谱研究了商业钴金属纳米颗粒的结构和化学性质。材料和方法:通过XRD和TEM研究了钴纳米颗粒的晶体结构和形态。用鱿鱼和PPM研究了磁性特性。共聚焦拉曼显微镜具有高空间分辨率和组成灵敏度。它是一种无标记的工具,可在细胞内追踪纳米颗粒,并研究无涂层的钴金属纳米颗粒与癌细胞之间的相互作用。通过MTT测定法评估了钴纳米颗粒对人类细胞的毒性。结果:MCF7和HCT116癌细胞和DPSC间充质干细胞的超paragnetic CO金属纳米颗粒摄取通过共聚焦拉曼显微镜研究。拉曼纳米颗粒特征还可以准确检测细胞内的纳米颗粒而无需标记。观察到钴纳米颗粒的快速吸收,然后观察到快速凋亡。通过针对人类胚胎肾脏(HEK)细胞的MTT测定法评估其低细胞毒性,使它们成为有望发展目标疗法的候选者。结论:无标签的共聚焦拉曼光谱可以准确地将CO金属纳米颗粒定位在细胞环境中。此外,在20MW的激光照射下,波长为532nm,可以使局部加热导致细胞内钴金属纳米颗粒的燃烧,从而为癌症光疗法开放新的途径。研究了无表面活性剂钴金属纳米颗粒与癌细胞之间的相互作用。癌细胞中易于的内吞作用表明,这些纳米颗粒在产生其凋亡方面具有潜力。这项初步研究证明了钴纳米材料在纳米医学中应用的可行性和相关性,例如光疗,高温或干细胞递送。关键字:拉曼光谱,钴纳米颗粒,癌细胞,干细胞,细胞摄取,凋亡,无标签工具
固体光学制冷或固体激光冷却是一项突破性技术,通过用合适波长的红外激光照射稀土离子掺杂晶体,可达到低温(低于 120 K -150 K)。在基态和激发离子态之间的间隙波长附近激发这种晶体,可以主要刺激反斯托克斯发射过程,即晶体重新发射比其吸收更多的光,从而冷却下来。基于这一革命性原理的低温冷却器有可能简化或实现许多仪器应用,而传统机械低温冷却器(例如:斯特林/脉冲管、焦耳-汤姆逊、涡轮-布雷顿)的振动和笨重是这些应用的障碍。历史上主要的目标应用是冷却地球观测卫星上的探测器,特别是最敏感的仪器,因为振动会对性能产生不利影响,或者冷却微型卫星或纳米卫星等小型卫星,因为这些卫星的有效载荷有限,相关限制也很强。这篇论文是法国液化空气先进技术公司 (Sassenage) 与法国国家科研中心 (格勒诺布尔) 尼尔研究所之间的合作项目。我的论文的第一个目标是首次在欧洲展示用于太空应用的激光低温冷却器原型的运行。三年内,我们成功设计、开发和运行了能够达到低温的激光冷却器实验室原型,从而使这项技术达到了 TRL 3 成熟度。比萨大学为我们的实验借出的掺杂 7.5% 镱的 YLiF 4 冷却晶体能够在约 30 分钟内冷却至接近 130 K (-153 °C) 的温度,吸收 10 W 激光功率。在我们的系统中,激光通过光纤供给冷却晶体,以便考虑到卫星应用中的一些限制,这在世界范围内尚属首创。我的论文的第二个目标是研究激光低温冷却器对未来地球观测卫星的可行性和适用性。基于小型低地球轨道红外观测卫星的电源架构,我们在整个卫星的尺寸、重量和功率方面比较了激光低温冷却器解决方案与基于脉冲管的解决方案的平衡。我们表明,激光低温冷却器是一个紧凑型系统,除了其他优点之外,还可以节省有效载荷部分的内部体积和质量。由于该技术具有光学和非接触特性,激光低温冷却器体积小、无振动,热损失小。因此,这项工作为未来太空应用开辟了新的光学低温冷却器系列。
以及最近的临床研究。11 – 21 在 PAI 中,当纳秒激光照射组织时,发色团(例如氧合血红蛋白 (HbO 2 ) 和脱氧血红蛋白 (Hb))会吸收能量并通过热弹效应产生光声波。1 , 22 – 25 产生的波由超声换能器检测并通过图像重建算法进行处理。PAI 以前曾用于在小型和大型动物模型中提供高分辨率脑血管结构和功能图像。26 – 28 高分辨率功能性脑成像系统可以解答许多神经科学问题。22 , 29 , 30 对于功能成像,PAI 依赖于与功能性磁共振成像相同的原理,通过对脑血流动力学波动(即氧需求变化)进行成像来间接捕获神经活动。已报道了许多将 PAI 用于功能性脑成像的应用。例如,Wang 等人。4 对大鼠脑在胡须刺激、高氧和缺氧反应下的脑血流动力学变化进行了成像;Nasiriavanaki 等人。22 , 31 开发了一种光声计算机断层扫描 (PACT) 系统来监测小鼠脑皮质静息状态功能连接;1 Kang 等人。对小鼠脑癫痫发作期间的神经元活动进行了成像; 32 Liao 等人33 对大鼠脑响应前爪电刺激的血流动力学变化进行了成像;Janggun 等人34 开发了一种功能性 PAI 系统来监测可卡因引起的大鼠脑区域激活。PAI 有两种主要实现方式:PACT 和光声显微镜 (PAM),后者根据聚焦方式进一步分为两类,即声学分辨率-PAM 和光学分辨率 PAM (OR-PAM)。1 , 35 虽然 PACT 用于对较深区域较大血管的血流动力学参数进行成像, 4 , 22 , 36 – 39 PAM 用于对细小血管(即浅层毛细血管)进行成像。40 – 45 与脑内较大的血管相比,对毛细血管血流动力学变化的分析可以更详细地了解脑功能。OR-PAM 的早期版本使用 2D 振镜扫描仪,在约 2 分钟内提供直径约为 6 毫米的成像区域。46 通过结合更快的扫描硬件,例如微机电系统镜,第二代 OR-PAM 系统变得更快。例如,Yao 等人。47 开发了一种 OR-PAM 系统,能够在 37 秒内对 2.5 × 4 平方毫米的区域进行成像;Lan 等人。48
过渡金属二盐元化(TMDS)的单层表现出许多具有不同结构,对称性和物理特性1-3的晶体相。在二维4中探索这些不同的结构阶段之间的过渡物理学可能会提供一种切换材料特性的方法,这对潜在的应用有影响。由热或化学方法5,6诱导;最近提出,通过静电掺杂对晶体相纯粹的静电控制是一种理论上的可能性,但尚未实现7,8。在这里,我们报告了单层钼二硫代硫醇的六边形和单斜阶段之间静电掺杂驱动的相变的实验证明(Mote 2)。我们发现相变显示了拉曼光谱中的滞后环,并且可以通过增加或降低栅极电压来逆转。我们还将第二谐波生成光谱与极化分辨的拉曼光谱结合在一起,以表明诱导的单斜相保持原始六边形相的晶体取向。此外,这种结构相变于整个样品同时发生。这种结构相变的静电掺杂控制为基于原子薄膜开发相变设备的新可能性开辟了新的可能性。分层TMD中通常研究的晶体形式是最稳定的六边形(2H)相。在这种情况下,如图有趣的是,实验研究报道了另一种分层晶体结构,即单斜(1T')相。1a,每个单层由一层六角形的过渡金属原子组成,并将其夹在两个层的chalcogen原子1之间。与散装形式不同,单层2H TMD成为直接带隙半导体和断裂反转对称性,在布里远区域9,10的角落形成了不等的山谷。这种山谷的自由度,以及在低维度中的强烈激子效应,使该阶段成为二维谷LeTronics和Optoelectronics 11-13的独特平台。在这里,在每个层中,丘脑原子在过渡金属原子周围形成一个八面体配位,沿y轴14的晶格失真(图1b)。与半导体2H相不同,半金属或金属1T'单层TMDS保留反转对称性,预计将表现出非平凡的拓扑状态2,3。2H和1T'相之间过渡的动态控制可以揭示不同晶体结构的竞争,共存和合作,以及不同的物理特性之间的相互作用15。这种控制还导致广泛的设备应用,例如记忆设备,可重新配置的电路和拓扑晶体管在原子上较薄的限制为2,16,17。到目前为止,通过在500°C下的热合成进行了实验报告TMD中的2H到1T'相变(参考5),通过元素取代18和激光照射19。但是,这些相变仅在几层或