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纳米颗粒的指挥棒——表面等离激元光镊技术与应用

光镊是利用光来捕获和操纵微小粒子的重要技术手段，其基本原理在于光与物质颗粒之间动量传递产生的力学效应，从而实现非接触的高精度操控（图1a）。光镊技术历经数十年的发展和完善，已经成为一种非常有用的光学工具，在物理、化学、生物医学等各领域得到了广泛的应用。其发明者A. Ashkin也因光镊技术在生物学研究领域的应用而获得了2018年诺贝尔物理学奖。

  • 2022-03-17
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等离激元光催化剂电荷分离光谱表征

太阳能是一种清洁可再生的能源，光催化是一种将太阳能转化为化学能的有效途径之一。然而太阳能比较稀疏，单位面积上光强密度低，如何将光集中到一个很小的区域增加光与催化剂的相互作用在太阳能转化利用过程中备受人们的关注。金属纳米颗粒在外电磁场的激发下，自由电子与电磁波产生共谐振荡。表面等离激元（surface plasmon resonance，SPR）是自由电子和电磁简谐振荡量子化的准粒子。当入射电磁波频率与电子振荡频率相一致时会发生共振，显著增加光与纳米颗粒的相互作用。此时入射光被集中在金属纳米颗粒表面，使表面电磁场强度提升1-3个数量级，增加纳米结构的光吸收和利用。

  • 2022-03-17
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浅谈等离激元技术在生物医药领域的部分应用

当今时代，新技术的出现与发展往往不止本领域受益，也可以带动其他领域的发展与进步，这其中最有名的当属“互联网+”的概念。同样，等离激元技术的出现，不仅促进了物理光学发展，而且给“碳中和”领域、生命科学等领域的研究与创新提供了许多新思路，新方法。

  • 2022-03-17
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灵活调控红外光谱的相变超构表面

现代光学设备需要不断调整与光的交互设置。比如，镜头需要改变焦点，激光雷达必须以不同角度发射和接收光。因此，设备中存在各种机械装置，如可移动透镜，旋转反射镜、可移动发射器。但是，如果有一天所有这些装置都变得不必要了呢？一个由俄罗斯ITMO大学和埃克塞特大学的工作人员组成的国际研究团队提出了一种新型超构材料，该材料能够在没有任何机械输入的情况下改变其光学特性。这种发展可能导致复杂光学设备的可靠性得到显着提高，同时使它们的制造更便宜。

  • 2022-03-17
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基于光学天线的多光谱窄带热探测器及其应用

在回顾热探测器的工作原理、材料体系和典型应用的基础上，着重介绍了利用光学天线调控热探测器像元的光谱响应、实现多光谱窄带探测的技术路线。首次提出了将基于光学天线的多光谱窄带探测器用于非色散红外光谱法（NDIR）进行多种气体传感的应用场景，以摆脱对窄带滤光片的依赖；针对8种典型的危害性气体（H2S、CH4、CO2、CO、NO、CH2O、NO2、SO2）的特征吸收波长构建了多光谱窄带探测器阵列，并采用NDIR进行了单一气体检测，由实验测得的气体检测下限与商用NDIR 气体传感器的检测下限相当；发展了从多个窄带探测器的输出信号组合反推混合气体中各组分浓度的数学模型，并进行了NDIR多组分混合气体实验验证。结合商业案例，分析了超构材料多光谱窄带探测技术在固体、液体、气体等形态的物质成分分析中的实用价值，展望了其在国防军事、工业化工、食品安全及污染检测等领域中的应用前景。

  • 2022-03-17
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GNSS天线设计建议

目前GNSS系统开放民用定位系统主要是美国GPSL1 band，中心频点1575.42MHz；俄罗斯GLONASS L1 band，中心频点1602.5625MHz；中国北斗B1 band，1561.098MHz等等。GNSS天线在调试的时候，小尺寸（很小的尺寸）的陶瓷天线上一般只能做到兼容2个频段，体积大一些的可以兼容3个频段。这就需要我们在调试的时候就确认好客户需求；确认是使用单GPS或北斗；还是采用GPS+北斗、GPS+GLONASS等两两组合的方式。这样调试的时候有侧重点，性能才能最优。

  • 2022-03-17
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基于波长调制的具有大测量范围的超小位移传感器

光学位移传感器可用于实现精密器件位置移动的探测和感知，在纳米制造技术中具有重要作用。虽然传统的光学位移传感器具有高分辨率的特性，但是尺寸较大，限制其应用领域。为此，科学家们引入光学纳米天线，通过探测天线和光场的相互作用来实现超小型的光学位移传感器，但目前此类传感器的分辨率和测量范围仍需进一步提升。因此实现一种兼具超小尺寸、埃量级分辨率和大测量范围的传感器仍是一个重要的研究课题。

  • 2022-03-17
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范德瓦尔斯材料中的极化激元

光以深亚波长的形式束缚在纳米尺度，可以极大的增强光场强度，从而显著地增强光与物质之间的相互作用。通过增强光与物质相互作用，可以实现极强的光学非线性效应、光力效应以及增强的辐射和吸收效率等诸多新颖的光学效应。通常，人们利用介电常数相反的介质交界面（如：空气-金属界面）来实现纳米尺度光的捕获和操纵。由于这种界面可以支持混合光与物质中极化电荷的集体振荡模式，所以这种集体振荡模式也称为极化子。其中，由金属中的电子与电磁波共振产生的表面等离子体激元，是现在学术界研究的热点。然而，还有许多诸如极性绝缘体中原子振动形成的极化子、半导体中的激子、超导体中的库珀对以及（反）铁磁体中的自旋共振的其他种类的极化子。这些不同种类的极化子分布在从微波到紫外波长的广泛电磁光谱区域，产生了非常丰富的光学性质。

  • 2022-03-17
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