《新型多光子激發微納雷射的設計和生物光子學套用探索》是依託南京大學，由張春峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型多光子激發微納雷射的設計和生物光子學套用探索
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張春峰
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近紅外生物視窗光源激發的多光子微納雷射器可深入組織內部，解決納米雷射在載體生物光子學套用的技術瓶頸。.本項目採用顯微螢光和超快光譜技術，在飛秒時間分辨下，研究多光子激發下，單個半導體納米結構的激射現象和物理機制，探索其在生物光子學方面的套用。研究內容將包括：(1)最佳化激發機制，在能量轉移參與下，結合典型多光子材料（給體）的有效非線性吸收和典型雷射材料（受體）易實現粒子數反轉的優點，發展低閾值多光子增益的複合材料，結合合適的微腔設計，降低激發閾值；(2)探求多色激射，設計並實現單波長激發多波長發射的頻率上轉換微納雷射；(3)生物功能化，修飾微納結構表面，設計並測試基於多光子微納雷射器的分子標定和生物感測套用的原型器件。本項目以物理機制為出發點，設計低閾值，長壽命，可套用於生物光子學的新型多光子激發的微納雷射器。
結題摘要
本項目利用超快光譜和非線性光譜學技術，藉助超快能量轉移實現低閾值的上轉換雷射，探索新的雙光子螢光機制，並將相應的方法套用到白光發光二極體以及生物感測器等技術中。半導體給受體之間的超快能量轉移可結合兩類材料的優點，有效避免劣勢，實現特定的光電器件功能。利用這一理念，我們實現了低閾值雙光子雷射器，高效白光轉換方案，以及溶解氧感測器等。(1)近紅外激發的雙光子雷射器可以在生物光學視窗工作，然而受制於閾值極高，其套用價值大打折扣，本項目結合高效雙光子吸收給體和易粒子數反轉受體形成的複合材料，實現了雙光子激發閾值一個能級以上的降低，並結合分布反饋結構，實現了低閾值的雙光子雷射器；(2) 半導體量子點顏色可調，螢光效率高，一直被期待用作固態照明中，然後受制於電注入效率低，遲遲未能真正實際套用，本項目結合銦鎵氮納米棒和半導體量子點之間的能量耦合，通過能量轉移，避免了傳統白光轉換中的一些中間過程，極大的提高了有效的下轉換效率；(3)通過國際合作，將我們提出的量子點和氧敏感染料結合，實現了溶解氧的比例螢光測量，並成功的套用於神經元切片中檢測癲癇症發作時候氧代謝的測量。
