《Light: Science & Applications》是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所与英国自然出版集团(NPG)合作出版的全英文开放获取(OA)国际学术期刊。该刊于2012年3月29日创刊,2013年10月先后被国际著名检索系统SCI (Science Citation Index Expanded)及全球最大文摘引文数据库Scopus收录,该刊是NPG集团在中国出版的第一本OA物理类期刊,致力于推动全球范围内的光学研究,刊载光学领域基础、应用基础以及工程技术研究及应用方面的高水平的最新研究成果,包括小尺度光学、特种光学、光学材料及处理、光学元件制备、光学数据传输、光学测量、光学在生命科学及环境科学等领域的应用等方面的高质量、高影响力的原创性学术论文和综述文章。

主编:曹健林
执行主编:崔天宏     Stefan Kaierle
EISSN:2047-7538    ISSN:2095-5545    CN 22-1404/O4

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Chemical imaging at the submolecular scale

Song Jiang, Xianbiao Zhang, Yao Zhang, Chunrui Hu, Rui Zhang,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17098;

doi:10.1038/lsa.2017.98
Published online 17 November 2017
文章概要:亚分子尺度下的化学成像
先进的多元分析可以显著提高尖端增强拉曼光谱(TERS)的化学传感能力。通过强大的表面分析技术,TERS受到固有的弱拉曼信号的限制,其不能在亚纳米尺度上区分复杂的分子结构。通过采用先进的多变量分析,Song Jiang和中国科学技术大学的同事使用TERS来明确地识别表面上的相邻分子。该方案的空间分辨率仅为0.4纳米,这就开辟了在亚分子尺度上收集信息的可能性,如在单个分子内绘制局部振动和结构单元。ZnTPP和H2TBPP分子混合物吸附在银边的实验进一步证实了多元方法优于常规单峰谱分析的优点。

 

Synchrotron light sources: high X-ray beam stability achieved

Andreas Döpp, Benoit Mahieu, Agustin Lifschitz, Cedric Thaury, Antoine Doche, and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17086;

doi:10.1038/lsa.2017.86

Published online 17 November 2017

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文章概要:同步辐射光源: X射线束高稳定性的实现
欧洲的科学家已经证明一种基于激光加速器的超短X射线脉冲源具有前所未有的稳定性。超短X射线脉冲在探索物质在很短的时间范围内的动态特性方面非常有价值。高峰值功率激光器有望用于产生这样的光束,但是由于其产生的X射线光束的控制和稳定性差,其可用性受到限制。法国高等理工学院的Andreas Döpp及其同事测试了一种新的隧道电离方案,将电子纵向注入激光激发的场加速器。他们生成了一个千电子伏特的X射线束,其稳定性比使用通常的注入方法要好得多。另外,X射线发射高度极化,并可以通过倾斜极化轴来调整极化。这样光源对于需要宽带、飞秒X射线脉冲的应用是有用的。

Multiphoton imaging: Diamond Raman laser realizes deep in-vivo imaging

Evan P Perillo, Jeremy W Jarrett, Yen-Liang Liu, Ahmed Hassan, Daniel C Fernée, and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17095;

doi:10.1038/lsa.2017.95
Published online 17 November 2017
文章概要:多光子成像:金刚石拉曼激光实现深度体内成像
由镱光纤放大器泵浦的金刚石拉曼激光器是用于多光子成像的方便且稳定的光源。来自于美国奥斯汀的德克萨斯大学和澳大利亚麦考瑞大学的Andrew Dunn和他的同事使用1240纳米的金刚石拉曼激光器和1055纳米的镱光纤放大器的组合输出来完成生物样品的双色、双光子和双色、三光子成像。他们特别展示了用远红荧光蛋白和蓝色发光染料标记细胞的多色显微镜。此外,还完成了使用双色双光子激发系统在深达1毫米的皮质深度对用红色染料灌注的成年小鼠大脑中血管的深部活体显微手术。

 

Organic light-emitting diodes: stacked design for color-tunable display

Fei Guo, Andre Karl, Qi-Fan Xue, Kai Cheong Tam, Karen Forberichand et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17094;

doi:10.1038/lsa.2017.94

Published online 17 November 2017

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文章概要:有机发光二极管:用于颜色可调显示的堆叠设计
使用堆叠有机发射体的串联设计,通过方案设计制造了颜色可调的有机发光二极管(OLED)。由二维阵列排列的红色、绿色和蓝色像素组成的传统显示器限制了分辨率。现在,德国和中国的科学家展示了一种4×4像素的矩阵可调颜色显示器,它使用颜色可调的OLED作为像素。每个像素由两个OLED组成,它们垂直堆叠,发出不同的颜色。导电银纳米线的薄层被用作透明中间电荷注入电极,其允许控制串联器件的发射强度和颜色。与传统的方法相比,堆叠的方法更容易制造,并允许更小的像素,从而获得更高分辨率的显示。

Integrated optics: chip-based sources of quantum light

Lucia Caspani, Chunle Xiong, Benjamin J Eggleton, Daniele Bajoni, Marco Liscidini, and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17100;

doi:10.1038/lsa.2017.100

Published online 17 November 2017

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文章概要:集成光学器件:基于芯片的量子光源
一些新的平台有望在芯片上产生和操纵复杂的量子光学状态。需要基于芯片式的光量子态光源将量子技术带出实验室并进入现实世界,但是这样的光源还不够成熟。澳大利亚斯威本科技大学的David Moss和一个国际研究团队评述了这种光源的发展进程和特征。由非线性材料(如硅,氮化硅,氮氧化硅,Hydex和周期性极化的铌酸锂)制成的波导,腔和环形谐振器器件为科学家提供了丰富多样的源。此外,这些技术中的许多可以与硅CMOS光子学集成,为构建产生和操控量子光学态、并用于量子信息处理和通信应用的复杂、可扩展的集成光路提供了路径。

 

Endomicroscopy: Two-photon probe provides functioning imaging

Wenxuan Liang, Gunnsteinn Hall, Bernhard Messerschmidt, Ming-Jun Li and Xingde Li  

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17082;

doi:10.1038/lsa.2017.82
Published online 3 November 2017

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文章概要:内显微镜:双光子探头提供功能成像

一种基于非线性光学的紧凑灵活的探头为医生和研究人员提供了一种直接对内部器官进行成像的无创方法。使用光学显微镜的组织学已被广泛用于诊断疾病,但是通常需要几天时间才能获得结果,并且不提供功能性信息。现在,约翰霍普金斯大学的李星德和同事们开发了一种直径为2毫米的探头,该探头使用双光子成像技术获得与激光扫描显微镜相媲美的器官内部器官图像。 他们通过双包层光纤,微型物镜和短脉冲管理的创新实现了这一目标。 研究小组通过使用它来获得功能性小鼠肾脏模型的代谢成像来展示其探针的潜力。这个探针对于诊断疾病和基础研究都是有希望的。

Nanoscopy: super-resolution imaging of nitrogen-vacancy centres

Martina Barbiero,  Stefania Castelletto,  Xiaosong Gan  and Min Gu

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17085;

doi:10.1038/lsa.2017.85
Published online 3 November 2017

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文章概要:纳米显微镜:氮空位中心的超分辨成像

 

一种新的自旋控制的纳米检测方法可以解决在纳米尺度上共同闪烁的带负电荷的氮空位中心(NVC)。 纳米金刚石中带负电的氮空位中心的卓越的光学和磁性特性使其成为成像和传感应用中的荧光生物标志物。澳大利亚皇家墨尔本理工大学和澳大利亚斯威本科技大学的Min Gu及其同事将宽视场定位显微镜与微波信号纳米级自旋控制技术相结合,实现了多个紧密间隔带负电的NVC闪烁的超分辨成像。 纳米检查方法可以分辨小至42纳米的NVCs,并分离23纳米。两个密切的NVC通常会表现出集体行为,因此往往会发出耦合荧光。该方法为研究纳米级自旋相关量子相互作用提供了一种新方法。

Super-resolution microscopy: Breaking the diffraction limit without dyes

Seunghyun Lee,Owoong Kwon,Mansik Jeon,  Jaejung Song, Seungjun Shin and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17080;

doi:10.1038/lsa.2017.80

Published online 3 November 2017

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文章概要:超分辨率显微镜:无需染料即可打破衍射极限

韩国团队展示了一种基于光激活原子力显微镜的超分辨率显微镜。衍射极限使得使用光学显微镜难以成小于约200纳米的结构的像。虽然已经实现了几种超分辨率荧光显微技术,但仍需要一种不使用荧光染料的超分辨率技术。韩国浦项科技大学的Chulhong Kim及其同事使用脉冲激光束光激发样品,然后使用传统的原子力显微镜观察响应,实现了8纳米的分辨率。研究人员通过使用它来成像单个金纳米颗粒以及癌症和植物细胞来展示他们的系统。他们预期它可以在物理学,生物学,化学,医学和材料科学等多个领域找到应用。

Two-dimensional materials: silicon waveguide enhances nonlinear effects

Haitao Chen, Vincent Corboliou, Alexander S Solntsev, Duk-Yong Choi, Maria A Vincenti and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17060; doi:10.1038/lsa.2017.60
Published online 20 October 2017

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文章概要:二维材料:硅波导增强非线性效应

二维材料与硅波导的组合会使硅芯片具有期望的非线性光学效应。二维过渡金属二硫化物这种材料可表现出很大的二阶响应使其有望成为非线性光源,但材料的亚纳米厚度限制了它们与光的非线性相互作用长度。一个来自欧洲和澳大利亚的合作团队发现,顶部涂有一层二维过渡金属二硫化物MoSe2的硅波导会产生增强的二次谐波发生。这是因为硅波导模式的消逝场与MoSe2发生耦合作用,可以产生大的二阶非线性响应。计算结果表明通过长1 mm的波导获得的二次谐波信号比仅从顶部对单层MoSe2泵浦的信号高500 000倍。通过上述方法如波长转换、参数放大和纠缠光子的产生等其它非线性效应也是可能实现的。

Raman microscopy: nanoscale samples near surfaces can be probed

Diana Serrano and Stefan Seeger

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17066; doi:10.1038/lsa.2017.66
Published online 20 October 2017

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文章概要:拉曼显微镜:探测近表面纳米级样品

在无增强场的作用情况下可以探测到近表面处纳米尺度样品的一种新形式的拉曼显微镜已经被展现。拉曼散射是获取有关分子系统重要信息的有力工具,但其应用受到固有弱信号的限制。来自瑞士苏黎世大学的Diana Serrano和Stefan Seeger已经证明通过收集角度超过全内反射临界角发射的拉曼光而不利用场放大或场增强,拉曼显微镜可以探测到纳米尺度的样品。该技术应用了在较高折射率介质界面附近的偶极子能够以大于临界角的角度发射光的效应。虽然这种效应已经被应用于荧光探针,但这是首次被应用于拉曼光谱探测。