最近,我院研究生武田丽、陈熙熙、陈冠英在光操控和光催化研究中取得新进展,相关研究成果分别以第一作者发表在国际学术期刊 Acta Biomater (文章链接)、Photonics Res (文章链接)、Nanoscale (文章链接),这三种期刊2018年IF分别为6.638 、5.522、6.970。
研究成果一
在生物流体中实现光的传输和聚焦,是对深层组织进行光学成像和探测的前提。然而,绝大多数生物流体都是一种无序媒介,存在很高的散射和吸收损耗,限制了对入射光的有效传输和聚焦。为此,我院博士生武田丽在张垚教授和李宇超副教授的指导下,利用光纤操控技术、在微流通道内的生物流体中组装出有序的细胞链,并以此作为光波导、实现了对可见及近红外光的传输和聚焦。实验证实,入射光在细胞链中的传输距离可达360 μm,传输损耗约为0.03 dB/μm,出射光斑大小在亚波长范围内。他们还利用这种细胞链波导探测人体血液中红细胞的后散射信号,根据信号强度差异判断出红细胞状态是正常还是病变,为单细胞分析和生物传感提供一种具有生物兼容性的技术手段。
微流通道内的细胞链波导组装
研究成果二
微球透镜超分辨成像技术因其微型化、易集成等优点在材料光子学、生物光子学等领域广泛应用。传统的微球透镜一般由固体材料组成,生物兼容性较低,在生物组织内难以降解;此外,现有的微球透镜大多固定在基底上,无法灵活移动以实现扫描成像或多点探测。为此,我院博士生陈熙熙在张垚教授和李宇超副教授的指导下、利用具有高折射率(n = 1.66)的液体材料制备出焦距可调的液滴微透镜,实现了对直径为80纳米的聚苯乙烯颗粒的超分辨成像和荧光、拉曼信号探测。进一步借助光镊系统,对液滴微透镜进行灵活移动及阵列组装。这种液滴微透镜具有可变焦、可组装、可移动和生物兼容的优点,为微球透镜超分辨成像技术提供了一种新思路。
液滴微透镜显微图片及透镜移动、阵列组装示意图
研究成果三
各向异性等离子体金属纳米结构能吸收光产生热电子,在增强催化反应等研究领域受到广泛关注。然而利用金属可见-近红外光吸收提高电化学反应仍有待研究。在娄在祝副教授的指导下,我院硕士生陈冠英通过选择性控制铂在纳米金圆盘边上生长,成功制备出具有稳定表面等离子体共振效应(SPR)的边负载铂纳米金圆盘的各向异性结构。为验证其光电催化效果,他们将纳米金圆盘用于甲醇的催化氧化反应,研究了光电流与表面等离子体共振吸收光谱的相关性,证明甲醇氧化还原反应增强是由纳米金圆盘表面等离子体共振引起的。同时,单颗粒荧光光谱证明偶极表面等离子体共振(DSPR)是荧光淬灭和等离子体热电子转移的主要路径,而在纳米金圆盘表面产生的热空穴则促进了甲醇的催化氧化。
边负载铂金纳米圆盘光电催化甲醇分解示意图