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首页>> news>> 2025年12月组内文献阅读汇报



文献标题: Photonic topological phase transition induced by material phase transition 材料相变诱导的光子拓扑相变


传统拓扑光子学通过特定的几何参数生成拓扑特性,因此其拓扑特性在制造完成后即被固定下来。而可自由切换的拓扑相的实现将引入更多的自由度,目前关于可重构的拓扑研究方案或仅用于简单的1D系统,或只能通过微小折射率改变拓扑模式的频率,尚不能触及拓扑不变量本身。该工作将相变材料GST和现有的二维蜂窝光子晶体结合,利用GST在500k左右的晶向转换,实现拓扑相变。具体内容包括将设计的CST薄膜图案精确对齐到光子晶体表面,利用两者的对称性不同使得CST的折射率变化会引起光子本征模式的剧烈扰动。创新点一是将GST图案化后与现有的光子晶体结合,而不是全面覆盖或直接做成光子晶体。二需要说明的是给出了模拟和实验的角分辨反射谱和等频轮廓图,证明手段和效果更加简单直白。启发在于首先是现有的光子晶体对于未形成边界态的系统对于角分辨反射谱的能带更为明确,虽未提BIC但却有线宽消失的现象。其次,GST图案化的思路确实有指导意义,比之前接触的更加巧妙。但文中并未实现边界态不确实是因为带隙太小而线宽明显无法分辨。还是相变之后的拓扑态和相变之前的拓扑态重合度过小?

文献来源: Sci. Adv. 10, eadp7779 (2024) 作者:Takahiro Uemura1,2, Yuto Moritake1, Taiki Yoda1,2, Hisashi Chiba1,2, Yusuke Tanaka2, Masaaki Ono2,3, Eiichi Kuramochi2,3, Masaya Notomi1,2,3*



报告人:付子怡

文献标题:Chip-based label-free incoherent super-resolution optical microscopy 基于芯片的无标记非相干超分辨光学显微镜


荧光分子的光子动力学使远场光学衍射极限成为可能,也就是使得超分辨变得更加容易。虽然标注样本能够带来超分辨,但是,标注的荧光试剂可能会对所研究的生物组织切片等样品产生不利影响,会破坏生物组织等等。因此,需要考虑一种情况,能不能在无标记的情况下也实现超分辨?研究内容:本文提出了一种利用氮化硅波导的光致发光技术来替代传统的相干光光源,并且在这一过程中还免去传统标记的使用。氮化硅波导的光致发光用于近场照明未标记的样品,我们把该技术简称EPSLON,即消逝衰变光致发光散射实现无标记光学纳米镜,我们证明了这种照明具有模仿纳米级荧光分子光动力学的特性,即允许样品平面不同位置的散射场之间存在非相干性。实验内容1:用 100 nm的聚苯乙烯微球,然后比较SEM真实图像,DL衍射极限图像,EPSLON超分辨图像三者之间的差别。结果表明,EPSLON实现了约180纳米的两点分辨率,小于衍射极限,证明了他的超分辨能力。实验内容2:验证了EPSLON对大鼠肾脏组织和人类肾脏组织切片的超分辨成像,对比其他的超分辨成像方法,EPSLON无需使用荧光试剂,对生物组织更加友好,且图像具有高对比度,甚至在一定程度上成像效果比传统的TIRF超分辨成像等方法更好,衍射极限提高了1.92倍。创新点:首次利用氮化硅波导的光致发光特性,构建了一种非相干光源,实现了无需标记的超分辨率光学成像,突破了传统衍射极限,未来有望在生物组织成像等领域应用起来。启发:能够解决实际上的临床成像问题,拓宽了片上超表面的应用场景。



文献来源:Light: Science & Applications (2025) 14:25 作者:Nikhil Jayakumar1✉, Luis E. Villegas-Hernández 1 , Weisong Zhao 2 , Hong Mao1 , Firehun T. Dullo3 , Jean-Claude Tinguely1 , Krizia Sagini4,5, Alicia Llorente4,5,6 and Balpreet Singh Ahluwalia 1



报告人:林荣培

文献标题: High-Chirality Polariton Lasing from Symmetry-Broken Plasmonic Lattices 来自对称性破缺的等离激元晶格的高手性极化激元激光发射


研究背景极化激元激光器的低阈值特性成为其显著优于传统激光器的新一代激光器,在极化激元体系中加入手性对极化激元激光器进行偏振调控,可以基于此实现一些自旋光电子器件,并且迄今为止没有工作报道过。 研究内容本文利用C2和C4对称性破缺的铝二聚体纳米微粒阵列实现了一个高手性的等离激元光腔,并利用高激子强度的CdSe 纳米片选涂于表面实现强耦合,从而产生极化激元,并进一步实现了极化激元激射现象,且阈值低至8uJ/cm-2,阈值比传统激光器低好几个数量级,比之前报道过的利用DBR腔实现的极化激元激光器阈值低两倍以上,并且通过对发光进行圆偏振度的测量证明了激射过程带有高纯度手性高达 0.92。 创新点一首次将高纯度手性引入极化激元体系,并实现了手性极化激元激射,阈值低至8uJ/cm-2 创新点二利用等离子体表面晶格共振的理念通过加入高折射率激子材料对共振模式进一步加强 结论利用“对称破缺的铝纳米二聚体晶格”与 CdSe 纳米片强耦合,即可实现阈值仅约 8 μJ cm⁻²、圆偏纯度高达 0.92 的低阈值手性极化激元激光,晶格几何手性直接决定光子自旋,无需任何外加手性材料 启发方面本文跟后续要进行的工作很相似,利用纯金属二维等离激元平带BIC与钙钛矿量子点进行耦合,尝试实现激光发射。另外对于等离子体表面晶格共振,本文提供了很多重要线索和指引,可以进一步对我自己的模型从本质上完全掌握,从而丰富仿真上的调控手段,也许可以进一步出现更多新奇的现象。



文献来源:ACS Nano ACS Nano 2025, 19, 18824−18832 作者:Chuchuan Hong, Zhaoyun Zheng, Shreya K. Patel, and Teri W. Odom* 发表日期: May, 2024



报告人:喻志翔

文献标题: Wide-field mid-infrared hyperspectral imaging beyond video rate 超越视频速率的宽场中红外高光谱成像


高光谱成像是一种重要的非侵入性分析技术,能够同时获取空间和光谱信息。其中,中红外高光谱成像因其在该波段可观测到丰富的物质和分子特征而备受关注。在以往研究中,光谱成像的极限速度受限于快速光谱滤波和快速宽场检测的不足,导致无法观测瞬态现象和实时过程。本文提出并验证了一种在2600-4160 cm−1光谱范围内实现高速高精度的宽场中红外高光谱上转换成像技术。研究内容包括设计并实现了一种基于傅里叶平面上高亮度超连续谱照明宽带参数上转换的高速宽场中红外高光谱成像系统。通过快速声光可调谐滤光片对上转换复像进行光谱分解,基于百万像素硅相机以10 KHz帧率记录高清晰度单色图像。该高光谱成像仪可在10 ms内获取2600-4085 cm−1范围内100个光谱波段,对应100 Hz的刷新率。这种高采集速率、宽视场操作和宽带光谱覆盖能力,为材料与生命科学领域瞬态过程的高通量表征开辟了新可能。创新点一是在10 ms内可以收集100个光谱图像通道,相当于高达100 Hz的刷新率。所实现的光谱成像速度比先前报道的具有可比光谱通道和空间格式的结果快两个数量级以上。创新点二是基于非线性上转换中相位匹配的角度依赖性,研究了上转换图像中的空间复用,这为提高成像速度提供了一种方法。文章结论为实现了基于中红外上转换具有快速采集、宽场成像和宽频谱覆盖三大优势的高光谱成像系统,为材料科学和生命科学领域瞬态过程的高通量表征开辟了新天地。启发在于该实验也可采用DMD等器件实现类似的快速高光谱成像。



文献来源:Light Sci Appl 14, 346 (2025). 作者:Jianan Fang, Kun Huang , Ruiyang Qin, Yan Liang, E Wu1,Ming Yan,Heping Zeng



报告人:高恩博

文献标题:Arbitrary polarization conversion dichroism metasurfaces for all-in-one full Poincaré sphere polarizers 用于一体化全庞加莱球偏振器的任意偏振转换二向色性超表面


研究背景:传统方法产生任意偏振光依赖多个光学元件的级联组合,功能固定且难以集成。因此,如何构建一个能从非偏振光生成任意偏振态并进行连续可控操作的方式,是当前偏振调控的重要挑战。创新思路:通过引入双纳米柱结构,构建任意偏振正交基(α、β)与其偏振反转基(α*、β*),通过变换坐标的方式的实现对 Jones 矩阵四个通道的调控,并以此对超表面进行设计。作者利用纳米柱旋转产生的几何相位调节偏振主轴方向 ψ,同时通过结构的长宽比控制椭圆度 χ,使得偏振态覆盖整个庞加莱球。实验部分:作者制备了由理论计算得到的相应的双纳米柱超表面,在入射非偏振光中直接产生出预先设计好特定偏振光,通过测量反射琼斯矩阵的四个偏振通道,验证了理论预测的偏振转换效果。在多个偏振态入射下,实验结果均与仿真一致,进一步证明了其方法的准确性。总结:该工作为偏振调控提供了一个结构简单、自由度高的实现方式。对我而言,其最大的启发在于:通过合适的偏振基构建和坐标变换,可以将结构的偏振问题转化为更直观的几何与矩阵运算,从而显著降低结构设计难度,为偏振相关的研究提供思路。



文献来源:Light Sci Appl 10, 24 (2021). 作者:Shuai Wang, Zi-Lan Deng, Yujie Wang, Qingbin Zhou, Xiaolei Wang, Yaoyu Cao, Bai-Ou Guan, Shumin Xiao & Xiangping Li*



报告人:方伟康


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