《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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Undercover images: Hiding in plasmonic sight

Daniel Franklin, Sushrut Modak, Abraham Vázquez-Guardado, Alireza Safaei and Debashis Chanda.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 93 (2018)
Published online 21 November 2018

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文章概要:暗藏图像:隐藏在表面等离子体光学视野中

        一种利用“表面等离子体光学”的新型装置,可用于控制各种光波波长及其分量之间的相互作用,在伪装及反伪装应用领域具有重要意义。该装置由Debashis Chanda及其中佛罗里达大学的同事设计,包括带有常规间距纳米级孔隙的介电层,介电层在金属反射镜面层和含有孔隙的较薄上方金层之间形成夹层。在热塑性塑料的旋涂膜中将图像编码到表面上。改变孔的直径和深度会改变不同波长的光与材料反应的方式。该团队能够调整装置的参数,使得表面看起来像一个统一的颜色块,除非通过特定频带的红外摄像机观察,此时可以看到图像。

Carbon dots: Lighting up for cancer therapy and diagnosis

Xin Bao, Ye Yuan, Jingqin Chen, Bohan Zhang, Di Li and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 91 (2018)
Published online 21 November 2018

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文章概要:碳量子点:照亮癌症治疗及诊断之路

       “碳量子点”是一种纳米颗粒结构,该结构大部分由碳组成,但掺有硫和氮,“碳量子点”可在癌细胞中积聚,吸收近红外激光,产生能杀死癌细胞的热量。由长春光学精密机械与物理研究所的曲松楠带领的中国及捷克研究人员开发并测试了这个方法。静脉注射到小鼠后,不需要使用特定的靶向法,这种纳米颗粒就会被动积聚在肿瘤中。通过将光能高效转化为热能,可以有效根除肿瘤。这种纳米颗粒具有生物兼容性,最终以无害方式通过尿液排出体外。除了有望治疗癌症外,这种纳米颗粒的荧光特性还可以辅助诊断。目前,我们可对这种治疗和诊断的结合 - “治疗诊断学”进行进一步开发和探索,以用于患者诊断和治疗。

Metasurfaces: Reflecting radiation in harmony

Jun Yan Dai, Jie Zhao, Qiang Cheng and Tie Jun Cui.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 90 (2018)
Published online 21 November 2018

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文章概要:超表面:谐波辐射反射

       一种反射式超表面,可以控制电磁辐射中的谐波频率。人工超表面含有被称为超原子的周期谐振阵列结构,由于其波长小于入射波长,因此它能控制光辐射和其他辐射。东南大学的崔铁军等人开发的这种超表面中,每个超原子均含有一个变容二极管,变容二极管是电容随电压变化的一种电子元件,因此可通过电压控制由每个二极管反射的微波谐波的相位和振幅。该研究团队对含有56个二极管的阵列进行编码,一次可产生多个谐波。未来,这种设计可用于更短的波长上,例如按比例缩小超原子尺寸的可见光,从而有利于雷达和通信。

Nanoscience: microwave absorption

 Michael Green, Zhanqiang Liu, Peng Xiang, Yan Liu, Minjie Zhou, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 87 (2018)

Published online 

2018

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文章概要:纳米科学:微波吸收

       目前已经发现二氧化硅(SiO2)的掺杂纳米颗粒可充当非常强的微波辐射吸收剂。美中科学家合作发现,与纯二氧化硅纳米粒子不同,那些掺杂有N,C和Cl原子的粒子在大约7GHz的频率下会产生大约-55 dB的反射损耗。通过将前体原硅酸四乙酯(TEOS)缓慢加入到溶剂N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)中,然后加入盐酸肼,制备直径为4-8nm的掺杂纳米颗粒。然后将所得溶液加热,洗涤并干燥。随后将所得纳米颗粒分散在石蜡环中,并使用网络分析仪在1.0-18.0GHz范围内测量介电常数和渗透率。该团队认为,强微波吸收主要归因于掺杂纳米粒子的良好导电性。

 

Phosphors: Persistent luminescence of UVC light

Yan-Min Yang, Zhi-Yong Li, Jun-Ying Zhang, Yue Lu, Shao-Qiang Guo, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 88 (2018)

Published online  14 November 2018

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文章概要:荧光粉:持久性UVC发光

   一种称为荧光粉的新型发光化合物可发射出强烈且持久的UVC光,其潜在应用包括消毒,药物释放,癌症治疗及防伪措施。由中国苏州大学Hong-Tao Sun带领的中国和日本研究人员创造了数个新一代磷光体的先例,这些磷光体通过X射线照射刺激发光。明亮的UVC发光可持续两个小时以上。理论和实验结果证明了普遍适用的发光性质的结构解释。研究人员认为,这是首次在杀菌UVC范围内发现的持久性荧光粉发光。发射的光足以用于灭菌应用。利用可以穿过生物组织的近红外光进一步刺激荧光粉的能力验证了治疗癌症或引发药物释放的潜力。

Metalenses: sharpening the focus of new technology

Sajan Shrestha, Adam C. Overvig, Ming Lu, Aaron Stein & Nanfang Yu

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 85 (2018)
Published online 07 November 2018

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文章概要:超透镜:凸显新技术的重点

       小型高性能成像系统可以使用由特殊排列的纳米级支柱制成的平面透镜构建。传统透镜依靠玻璃的曲率和厚度来聚焦光线,而体积更小,更薄且更柔韧的金属透镜则具有由数千个纳米级支柱组成的表面,其几何形状经过精心设计可以控制光学相位。然而,在宽波长范围内保持相同焦距仍然会出现问题,即会导致图像模糊。现在,位于美国纽约哥伦比亚大学的Nanfang Yu等人设计了一个超透镜单元库 - 用于创建超透镜的纳米柱 – 其具有几种不同的横截面几何形状。他们将这些超透镜单元以各种模式组合在一起,以构建宽带超透镜,在宽的近红外波长范围内呈现一致的焦距,从而大大提高最终图像质量。此外,这种超透镜在透射模式下工作并且可以聚焦任何偏振态的光。

 

Light communication: Quantum wells pump up the audio

Yongjin Wang, Xin Wang, Bingcheng Zhu, Zheng Shi, Jialei Yuan, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 83 (2018)

Published online  31 October 2018

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文章概要:光通信:量子阱“发射”音频

       本文开发了一种芯片级器件,它使用受限光同时发射和检测音频信号。研究结果表明,捕获电荷的半导体薄膜的量子阱可以同时作为发光二极管(LED)。这被称为同时发射检测现象。南京邮电大学的王永进等人现在报导了一种利用发光量子阱进行高速信号通信的技术。该团队在III族氮化物芯片上制造了两个量子阱,然后通过悬浮的光波导连接它们。光电流测量显示,在器件一侧产生的光可以穿过波导并调制第二个LED的输出。连接到外部音频电路后,使量子阱可以接收声音信号且瞬时放大。

 

All in a spin over chiral metasurfaces

Yang Chen, Xiaodong Yang & Jie Gao

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 84 (2018)
Published online 31 October 2018

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文章概要:自旋手征超表面

        美国科学家设计了一种新颖的超表面,允许从圆偏振光束生成全息图,这展现了超薄成像设备的前景。超表面是具有纳米结构的纳米薄膜,可控制入射光波。密苏里科技大学的Jie Gao等人构建了一种根据极化方式传输不同类型光束的表面。它们的设计包括两个彼此叠加的子阵列 - 一个具有特定手征(不对称)形状的纳米孔径,而另一个基于其镜像。当暴露于在右旋和左旋圆极化之间切换的入射光束时,所得到的超表面可以透射全息图。在右旋极化下,仅启用来自一个子阵列的传输而另一个子阵列被阻挡,反之,当极化改变时亦然。

 

Edge-Emitting Polariton lasers: A step closer to two-dimensional all-optical devices

O. Jamadi, F. Reveret, P. Disseix, F. Medard, J. Leymarie, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 82 (2018)
Published online 31 October 2018

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文章概要:边缘发射极化激光器:更接近二维全光器件的一步

        一种可以在室温下在半导体材料中的微小二维水平腔传播的激光器可以用于新型全光器件中。极化子是由微小封闭空间中的光(光子)和物质(电子 - 空穴对,或“激子”)的共振耦合产生的准粒子,例如由半导体材料制造的微腔。借助极化激元激光器,研究人员可以构建节能,紧凑的全光器件。法国克莱蒙费朗(Clermont-Ferrand)Pascal研究所的Guillaume Malpuech及其同事设计了一种在室温下工作的新型极化激光器和放大器。它们的设计不要求使用微腔,而是基于使用ZnO层的极化子引导模式。这种水平引导几何结构很吸引人,因为它易于制造并集成在二维光学电路中。

 

Raman scattering microscopy: A better view for biology

Yali Bi, Chi Yang, Yage Chen, Shuai Yan, Guang Yang and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 81 (2018)
Published online 24 October 2018

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文章概要:拉曼散射显微镜:生物学的更优视角

       受激拉曼散射(SRS)技术的改进实现了采用光学显微镜进行高分辨率生物医学成像,并可以揭示生物结构而不需要荧光化学基团作为“标记”。在SRS中,激光将分子激励到更高的能级,在这些能级下,它们反向散射了与激励光源不同频率的光。华中科技大学王平等人通过设计,达到了前所未有的水平——130nm。与现有方法相比,如果慎重选择和控制激光,灵敏度将提高23倍。光纤技术可以使这种技术应用于完整的生物组织。作者使用各种细胞和组织进行的实验证明了本文有潜力大大增强生物医学成像应用。