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構(gòu)建了多激子與單個(gè)表面等離激元模式耦合相互作用的全量子理論，給出了簡(jiǎn)潔的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合作用的“量子光學(xué)極限條件”。依據(jù)該理論，研究團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)和制備出方形銀包金納米棒結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了將光子局域在71 nm3 的超小模體積內(nèi)，同時(shí)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了單激子偶聯(lián)以及小于0.9 nm的超短作用距離的精確控制，最終實(shí)現(xiàn)了單個(gè)J-aggregate激子與單根納米方棒之間高達(dá)～41.6 meV的耦合作用強(qiáng)度，在室溫下成功觀測(cè)到1-7個(gè)激子與單個(gè)等離激元納米方棒的強(qiáng)耦合相互作用。

以光與物質(zhì)相互作用為例。在發(fā)光過(guò)程中，一直以來(lái)研究者都認(rèn)為光源只能夠與其所處環(huán)境的電磁場(chǎng)模式的本征態(tài)相互作用，光源的出射強(qiáng)度和頻率等輻射特征由光源和這些本征態(tài)共同決定。這一觀念隨著對(duì)自發(fā)輻射的深入理解而逐漸形成。標(biāo)志性的認(rèn)識(shí)包括1930年V. Weisskopf and E. Wigner提出自發(fā)輻射是激發(fā)的電子與真空?qǐng)鱿嗷プ饔靡鸬摹?946年E. M. Purcell進(jìn)一步指出自發(fā)輻射的速率是由光源和其所處環(huán)境的電磁場(chǎng)模式的本征態(tài)共同決定。對(duì)這一觀念的深刻理解使得我們可以通過(guò)構(gòu)建和調(diào)控光學(xué)模式本征態(tài)來(lái)控制光與物質(zhì)相互作用，從而對(duì)激光器、單光子源、光子晶體、超構(gòu)材料等光物理與器件的興起與發(fā)展起到了舉足輕重的作用。2012年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)鞘谟枇嗽诖嘶A(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的對(duì)單個(gè)粒子的量子調(diào)控。

該篩選儀器以表面等離子體共振成像（SPRi）裝置為基礎(chǔ)平臺(tái)。SPRi技術(shù)將傳統(tǒng)的SPR 技術(shù)與成像技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)生物分子互作信息的高通量捕獲。該儀器由一套包含光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、微流體控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的操作界面構(gòu)成。儀器能進(jìn)行核酸適配體篩選、高通量生物分子之間的動(dòng)力學(xué)測(cè)定、生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、特異性結(jié)合動(dòng)力學(xué)、食品安全與質(zhì)量檢測(cè)、小分子微陣列藥物篩選、先導(dǎo)化合物的優(yōu)化、藥物初篩、抗體發(fā)現(xiàn)、抗體糖基化表征、雜交瘤篩選、靶標(biāo)垂釣等技術(shù)提供技術(shù)和材料，應(yīng)用于制藥、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品和環(huán)境等領(lǐng)域。

1.痛點(diǎn)問題 細(xì)胞中蛋白和DNA相互作用對(duì)于細(xì)胞個(gè)體的生命活動(dòng)至關(guān)重要，但是目前在極小量細(xì)胞樣本中檢測(cè)DNA蛋白相互作用的方法手段尚不成熟；而相關(guān)方法的升級(jí)可以極大地推動(dòng)相關(guān)生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展，諸如早期胚胎發(fā)育、腫瘤免疫、神經(jīng)生物學(xué)等。 2.解決方案 本項(xiàng)成果基于ChIC手段，通過(guò)改造后的可以識(shí)別抗體的融合轉(zhuǎn)座蛋白，特異性識(shí)別和標(biāo)記基因組上對(duì)應(yīng)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，并通過(guò)PCR擴(kuò)增和二代測(cè)序，繼而通過(guò)生物信息學(xué)分析，獲取相應(yīng)蛋白的DNA結(jié)合信息。 3.合作需求 尋找合適的應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)包括基于進(jìn)一步樣品小量化，例如單細(xì)胞情況下應(yīng)用該方法。

項(xiàng)目簡(jiǎn) 介： 聚 變能源與化石能源相比對(duì)空氣無(wú)任何污染，與 裂變能源比較不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的放射性污染。托克馬克磁約聚變裝置是使用磁場(chǎng)將高溫等離子體約束在磁場(chǎng)空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)熱

不同量子系統(tǒng)之間的相干相互作用是量子物理和量子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)基本科學(xué)問題。Jaynes-Cummings (JC)模型描述了兩能級(jí)量子系統(tǒng)和量子化的場(chǎng)之間的兩體相干相互作用，它是量子體系中光-物質(zhì)相互作用的典型代表，奠定了量子光學(xué)的基礎(chǔ)。

近日，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上在線發(fā)表了題為“石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用”（Cation-π Interactions in Graphene Containing Systems for Water Treatment and Beyond）的長(zhǎng)篇綜述論文，系統(tǒng)總結(jié)了石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用在水處理（膜分離、吸附）、新材料合成、納米發(fā)電、能量存儲(chǔ)及溶液/復(fù)合材料分散等應(yīng)用中所發(fā)揮的關(guān)鍵作用，分析了陽(yáng)離子-π相互作用的影響機(jī)理，綜述了現(xiàn)階段相關(guān)理論工作進(jìn)展，討論了石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用研究中存在的問題，展望了未來(lái)潛在的研究方向。陽(yáng)離子-π相互作用是一種非共價(jià)相互作用，在自然界，尤其是生命體中普遍存在，在諸多生命反應(yīng)進(jìn)程中必不可少。近年來(lái)，陽(yáng)離子-π相互作用在生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)中的重要性被廣泛關(guān)注。石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，可被視為一種獨(dú)特的芳香族大分子。陽(yáng)離子和石墨烯中離域π電子之間的相互作用會(huì)引起陽(yáng)離子在石墨烯表面的富集、溶液中離子及石墨烯結(jié)構(gòu)中電子的重新分布，進(jìn)而影響石墨烯材料的本征性質(zhì)及基于石墨烯的器件的性能。深入理解石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用，對(duì)于石墨烯特性的調(diào)控、器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用及其應(yīng)用近年來(lái)，朱宏偉教授團(tuán)隊(duì)在石墨烯等新型二維材料的可控制備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其在能源（太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)、光電催化）、環(huán)境（水處理、空氣凈化、土壤治理）、柔性傳感器件等領(lǐng)域開展了大量研究工作，取得了一系列重要進(jìn)展。該綜述論文以石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用為切入點(diǎn)，對(duì)相關(guān)研究報(bào)道進(jìn)行了梳理和討論，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)和前景進(jìn)行了展望。本文通訊作者為朱宏偉教授，第一作者為清華大學(xué)材料學(xué)院2016級(jí)博士生趙國(guó)珂。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目和面上項(xiàng)目資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905756

已有樣品/n本發(fā)明涉及蛋白-蛋白及RNA-蛋白質(zhì)相互作用成像領(lǐng)域，基于激發(fā)波長(zhǎng)在600nm以上的紅色熒光蛋白mNeptune熒光片段互補(bǔ)技術(shù)，建立了位于活體成像“光學(xué)窗口”的雙分子和三分子熒光互補(bǔ)系統(tǒng)。其中雙分子熒光互補(bǔ)系統(tǒng)可以用于活細(xì)胞及活體內(nèi)蛋白-蛋白相互作用成像，三分子熒光互補(bǔ)系統(tǒng)可以用于活細(xì)胞及活體內(nèi)RNA-蛋白質(zhì)之間的相互作用成像。該成果為首次建立活體內(nèi)RNA-蛋白質(zhì)相互作用熒光成像技術(shù)，該技術(shù)也將有助于開發(fā)活細(xì)胞及活體內(nèi)藥物評(píng)價(jià)體系和藥物篩選平臺(tái)。

學(xué)諧振子在現(xiàn)代科技和生活中具有廣泛的應(yīng)用，大到引力波探測(cè)裝置，小到我們身邊的手機(jī)，涉及傳感、變頻、濾波等重要器件。一般的諧振子器件是互易的，即器件內(nèi)部或者兩個(gè)器件之間的聲子傳遞和方向無(wú)關(guān)。而非互易的諧振子器件對(duì)于全雙工聲子信號(hào)收發(fā)、聲子隔離等有著非常關(guān)鍵的作用，甚至還可以用來(lái)對(duì)熱能進(jìn)行單向傳遞，使冷的物體更冷，熱的物體更熱。圖a，基于光力相互作用的非互易聲子耦合機(jī)制。b，通過(guò)控制激光相位，聲子隔離度±30分貝連續(xù)可調(diào)。 光力學(xué)是光學(xué)和力學(xué)相結(jié)合的新興科研領(lǐng)域。光力相互作用可以用于光學(xué)和力學(xué)模式的精密調(diào)控和測(cè)量，有著重要的物理意義和實(shí)際應(yīng)用。這個(gè)工作中的光力學(xué)系統(tǒng)由超高品質(zhì)因子的氮化硅納米薄膜和高精細(xì)度光學(xué)腔構(gòu)成。激光將聲子從納米薄膜的一個(gè)諧振模式轉(zhuǎn)化為光子，再變回另一個(gè)諧振模式中的聲子。多束激光的物理效應(yīng)互相干涉，使聲子傳遞增強(qiáng)或者減弱。通過(guò)控制激光相位，實(shí)現(xiàn)了聲子隔離度在±30分貝范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)（如圖所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他們通過(guò)拓?fù)洳僮鲗?shí)現(xiàn)了瞬態(tài)的非互易聲子傳遞，而在最新的工作中，他們通過(guò)光力相互作用產(chǎn)生了聲子模式間靜態(tài)的非互易耦合，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的非互易聲子傳遞。

本項(xiàng)目從電器極間電弧放電特性、電接觸表面動(dòng)力學(xué)特性的界定及分析、電接觸材料的轉(zhuǎn)移、電弧對(duì)電接觸材料的侵蝕機(jī)理和電接觸數(shù)學(xué)模型五個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和理論研究。揭示了金屬蒸汽電弧比氣體電弧對(duì)觸頭材料侵蝕嚴(yán)重的本質(zhì)；首次建立了反映電弧狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律的蝴蝶型突變模型：首次建立了反映電弧狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律的蝴蝶型突變模型：首次提出并界定了受電弧能量作用的電接觸表面動(dòng)力學(xué)特