《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

近期文章

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Biophotonics: imaging cell adhesion

Yue Zhuo, Ji Sun Choi, Thibault Marin, Hojeong Yu, Brendan A. Harley ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7,LSA20170345(DOI:10.1038/s41377-018-0001-5)

Published online 08 June 2018

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文章概要生物光子学:细胞粘附的成像

一种新的成像技术将为生物细胞如何粘附并与表面相互作用提供新的研究手段。 美国伊利诺伊大学香槟分校的Yue Zhuo及其同事开发了一种光子谐振器外耦合显微镜(PROM)技术。 在该方法中,待研究的细胞附着于光子晶体生物传感器的顶部表面,用来自LED的聚焦光从下方照亮该光子晶体生物传感器。细胞粘着斑(一种位于细胞膜附近的特殊蛋白质,控制细胞与外表面相互作用)的存在,用于将生物传感器的瞬逝光耦合出来,导致传感器反射信号的减少。通过测量该信号,可以对粘着斑进行成像并研究它们的尺寸和动态特性。

Endoscopy: Bringing coherent Raman microscopy into the body

Alberto Lombardini, Vasyl Mytskaniuk, Siddharth Sivankutty, Esben Ravn Andresen, Xueqin Chen ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7,   LSA20170771(DOI:10.1038/s41377-018-0003-3)

Published online 01 June 2018

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文章概要:内窥镜:将拉曼显微镜放入体内

借助于新型光传输光纤技术,一种被称为拉曼散射显微镜的强大技术可用于可视化和探究身体内部的癌细胞。拉曼散射基于光与化学物质的相互作用生成图像。它为细胞和组织打开了一扇窗户,也就是说,通过简单的光线照射,就能得到以前无法获得的信息。由于在提供必要的超短脉冲光并收集散射回来的信号方面存在技术问题,过去将该技术应用到人体深处是很困难的。由法国菲涅耳研究所的Hervé Rigneault牵头的法国和德国研究人员将多项纤维技术创新结合起来,将高分辨率拉曼成像技术放入以前很隐蔽的无法探查的位置。这种柔性内窥镜为癌症和其他疾病的诊断和手术治疗带来了新的希望。

 
 

Gravitational wave detection: Improved Sensitivity

Stefan L. Danilishin, Eugene Knyazev, Nikita V. Voronchev, Farid Ya. Khalili, Christian Gräf ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, LSA20170527(DOI:10.1038/s41377-018-0004-2)

Published online 01 June 2018

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文章概要:引力波探测:提高灵敏度

俄罗斯,德国和英国科学家提出的一种新型干涉式引力波探测器设计可能会将中等质量黑洞事件的探测率提高几百倍。分析表明,与传统的法布里 - 珀罗和迈克尔逊干涉仪相比,该团队的“循环速度仪”干涉仪设计在低频(1-100 Hz)时具有明显更好的噪声性能。这种改进是由于量子反作用噪声的相干抑制以及两个正交光偏振的使用。设计性能的关键因素是四分之一波片的光学损耗,用于分离光的两个偏振。该团队现在正在研究使用光压缩态的好处,以进一步提高灵敏度。

Adaptive optics: bouncy solution to on-demand focusing

Angelo Angelini, Federica Pirani, Francesca Frascella & Emiliano Descrovi.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, LSA20170810(DOI:10.1038/s41377-018-0005-1)

Published online 23 May 2018

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文章概要:自适应光学:自动聚焦的弹性解决方案 

通过将光敏分子结合到橡胶基质中,研究人员发明了一种使用可见光进行动态再成型的透镜。大多数可调透镜依赖特殊的平版印刷模式来操作光线,但自然系统(如人眼)使用可变折射率变化来调节焦距。意大利都灵理工大学的Emiliano Descrovi及其同事开发出了一种柔性光学元件,可通过激光束写入来传输梯度折射率。研究小组发现,偶氮类聚合物,即在光照刺激下改变定向并扩大的化合物,可在定位照射后在聚二甲基硅氧烷基底内引入可预测的(高达0.4%)的抛物线折射率变化。成像实验证明了通过控制激光曝光时间来逐渐增加新镜头焦距以解析物体的可能性。

Optoacoustics: tumor localization

Lu Lan, Yan Xia, Rui Li, Kaiming Liu, Jieying Mai ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018); doi:10.1038/s41377-018-0006-0
Published online18 May 2018

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文章概要:光声学:肿瘤的定位

来自波士顿大学的Lu Lan及其同事通过在乳房肿瘤中植入光声信标,为外科医生在实施手术时提供了亚毫米级定位精度。在手术之前,将一种光纤尖端涂覆有ZnO纳米颗粒和石墨镀层用以吸收强光的光纤声光导(fiber optoacoustic guide FOG)植入肿瘤中。当暴露于脉冲光激发时,由于光声效应,该尖端会产生全向超声波。使用三个超声波传感器收集这个信号,可以在手术过程中精确的测出肿瘤的确切位置。将FOG与增强现实系统相结合可以为外科医生提供直观的辅助指导,这不仅可以令肿瘤切除准确而快速,还有助于降低再次手术的风险。

Materials: New material can kill bone tumors and repair bone tissues

Liping Wang, Nicholas J. Long, Lihua Li, Yao Lu, Mei Li,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 1; doi:10.1038/s41377-018-0007-z
Published online18 May 2018

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文章概要:光热铋掺杂生物玻璃:兼具杀肿瘤与组织修复能力的新材料

骨肿瘤治疗通常需要手术切除、化/放疗等,切除部分需要植入义体或生物材料恢复功能。研制既具有杀肿瘤能力又具有骨组织修复功能的材料可为骨肿瘤治疗提供一种全新的技术方案,然而目前仍没有这种材料。挑战在于,(1)传统生物玻璃或陶瓷仅具有骨修复,不具备杀肿瘤功能;而(2)传统光热材料如金或半导体纳米材料虽具有较好的光热效率,较好的杀肿瘤能力,但不具备骨组织再生功能。现在,彭明营及英美同事在偶然发现铋玻璃具有光热效应的基础上,通过玻璃结构工程,调控了铋发光与发热过程,赋予了铋玻璃骨组织修复能力,发明了光热铋掺杂生物玻璃,体外及动物实验证明既具有优异的生物相容性,又具有杀肿瘤及骨组织修复功能。


 

2D materials: high resolution probe

Sotiris Psilodimitrakopoulos, Leonidas Mouchliadis, Ioannis Paradisanos, Andreas Lemonis, George Kioseoglou and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18005; doi:10.1038/lsa.2018.5

Published online 04 May 2018

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文章概要2D材料:高分辨率探头

本文以120 ×120 nm2的分辨率揭示了流行的二维材料——过渡金属二硫化物的晶体特性。来自希腊克里特大学、希腊研究与技术基金会的Sotiris Psilodimitrakopoulos等利用非线性激光扫描光学显微镜揭示了WS2大面积晶体中晶格取向和晶体缺陷的信息。该团队基于偏振分辨二次谐波成像的全光学方法是快速的,非侵入式的,它的单层WS2的主晶轴的取向映射的分辨率可达120 ×120 nm2。研究人员通过从成像方案中提取的信息,可以为WS2晶体的非线性光学性质建立一个新的理论模型,并有助于制造无缺陷的大面积2D材料。

Image processing: morphology approach

Min-Song Wei, Fei Xing & Zheng You.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18006; doi:10.1038/lsa.2018.6

Published online 04 May 2018

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文章概要图像处理:形态学方法

由中国研究人员开发的快速可靠的图像处理方案将有利于在2D图像中检测诸如恒星这样的小而昏暗的目标。来自清华大学的卫旻嵩及其同事开发了基于形态学的逐行法,该方法可在数据被读出时实时运行。该方法使用基于形态学的一维算法来减去背景噪声,从而增强并检测目标。根据对天文图像进行的测试表明,该方法可以在恶劣的天空条件下找到像暗星那样的目标,其精度优于0.1像素。使用该方案进行目标提取的延迟时间可以大大缩短到微秒至纳秒级别上,因此非常适合应用于高速处理中。除了天文图像之外,该方案还有望应用于医学成像和监视。

Imaging: faster image capture broadens applications for spectroscopic imaging

 Haonan Lin, Chien-Sheng Liao, Pu Wang, Nan Kong & Ji-Xin Cheng.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17179; doi:10.1038/lsa.2017.179

Published online 04 May 2018

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文章概要成像:更快的图像捕获拓宽光谱成像应用

光谱成像技术的图像采集速度越来越快,这为活体细胞中分子的实时检测打开了大门。光谱受激拉曼散射成像是一种用于检测生物分子化学指纹的非破坏性免标记技术。但是,它相对较慢的图像采集速度限制了它的应用。来自美国波士顿大学和普渡大学的Ji-Xin Cheng及其同事开发出一种方法,可以大幅提高信号采集速度而不会影响信号电平。通过在整个光谱图像栈中对小部分像素进行随机采样,研究人员使用算法将亚采样图像栈分解为光谱特征和浓度图,从而将图像采集速度提高到每个图像栈0.8 s,这将有助于实现活体生物的实时代谢成像。

Entanglement: classical fields get a welcome wobble

Eileen Otte, Carmelo Rosales-Guzmán, Bienvenu Ndagano, Cornelia Denz &Andrew Forbes

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18009; doi:10.1038/lsa.2018.9

Published online 04 May 2018

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文章概要纠缠:经典场的新宠——振荡

一种被设计成在其自旋-轨道耦合中发生振荡的新颖光学场突显了经典纠缠场迄今未被注意到的性质。自旋轨道耦合是由偏振和空间形状之间的不可分离性所引起的,并且引发了诸如激光材料处理等多种应用。通过结合两个相反方向的正交不可分离状态,来自德国和南非的科学家团队设计了在纠缠状态和非纠缠状态之间波动的经典场。为了表征这些振荡而不破坏它们,该团队使用单个空间光调制器独立地产生和操纵每个正交场。该技术允许每个光束以数字方式传播,同时可模拟其反向光束的路径。该技术还有利于相位调整,从而将期望状态传递给特定目标,使其能够跨越任意距离传输。