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傳統(tǒng)的光學(xué)顯微系統(tǒng)受到阿貝衍射極限原理的限制，無(wú)法分辨尺度小于~200nm的事物，為了突破衍射極限，超分辨熒光顯微技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在生物成像等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)成像采集過(guò)程，超分辨方法主要可分為兩類(lèi)。一種是單分子定位顯微方法（SMLM），通過(guò)熒光分子的光開(kāi)關(guān)特性，孤立每個(gè)發(fā)光分子進(jìn)行單獨(dú)定位。此類(lèi)方法具有不受衍射極限限制的特點(diǎn)，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循環(huán)步驟使得采集速度和成像時(shí)間較慢。另一種是如結(jié)構(gòu)光照明等寬場(chǎng)成像的超分辨顯微技術(shù)，可以通過(guò)獲得相鄰區(qū)域/熒光分子間一定程度的響應(yīng)差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分辨率的提升。寬場(chǎng)成像的方法具有較高的時(shí)間采集效率，但由于同時(shí)激發(fā)視野內(nèi)的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前還缺乏一種方法在理論上可以有效的兼顧寬場(chǎng)成像的時(shí)間采集效率和單分子定位方法的空間分辨率，因此亟需提出一種基于寬場(chǎng)成像對(duì)熒光分子高效調(diào)制的技術(shù)方案。 超分辨方法其本質(zhì)都是通過(guò)識(shí)別單個(gè)熒光分子的獨(dú)立的發(fā)射特性獲得該分子的空間定位。如果可以對(duì)寬場(chǎng)成像中衍射極限以?xún)?nèi)各個(gè)發(fā)光分子熒光發(fā)射差異實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，則有可能獲得更好的超分辨顯微結(jié)果。近期，物理學(xué)院介觀(guān)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室極端光學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于量子相干控制原理主動(dòng)調(diào)制分子熒光發(fā)射而獲得超分辨熒光顯微的方法（SNAC），在寬場(chǎng)成像下實(shí)現(xiàn)了分辨率的提升。課題組在ZnCdS量子點(diǎn)體系下獲得衍射極限范圍內(nèi)各個(gè)量子點(diǎn)的差異化激發(fā)。通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)整形脈沖，單個(gè)ZnCdS量子點(diǎn)的熒光差異性會(huì)得到增強(qiáng)。課題組通過(guò)周期性改變整形脈沖和傅立葉增強(qiáng)提取熒光響應(yīng)的差異。同時(shí)，主動(dòng)控制的圖像采集方案可以有效的抑制系統(tǒng)中不隨調(diào)制周期變化的泊松隨機(jī)噪聲和CMOS工藝導(dǎo)致的固定噪聲，極大的提升了信噪比。接著，利用獨(dú)立開(kāi)發(fā)的混合周期（Combination-FFT）和多高斯擬合定位算法獲得最終的超分辨重建結(jié)果。研究模擬了鄰近雙點(diǎn)熒光發(fā)射的超分辨定位，其結(jié)果可以很好的分辨出低至50nm的相鄰熒光分子。對(duì)于密集標(biāo)記的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，SNAC的分辨能力同樣有顯著性的提高，獲得了30nm左右的徑向定位精度。在量子點(diǎn)標(biāo)記的COS7細(xì)胞樣品的維管結(jié)構(gòu)區(qū)域清晰的觀(guān)測(cè)到了維管的平行取向和姿態(tài)排布以及纖維交叉區(qū)域的95.3nm的鄰近雙峰，顯示出了比已有多種寬場(chǎng)超分辨方法更好的重建結(jié)果。這個(gè)研究將脈沖整形作為新的控制維度引入熒光超分辨，并將寬場(chǎng)超分辨成像技術(shù)的分辨率提升到了與單分子定位方法接近的50nm的水平。

量子照明雷達(dá)是新興的研究方向，是量子信息技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的新興產(chǎn)物。而量子信息技術(shù)又是古老的量子力學(xué)與信息技術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科，不少研究者因晦澀的量子力學(xué)而望而卻步。為了降低量子照明雷達(dá)的神秘感，打破抽象壁壘，我們創(chuàng)造性地發(fā)展了量子照明雷達(dá)的高效仿真技術(shù)，對(duì)于未來(lái)實(shí)現(xiàn)量子雷達(dá)的普及與推廣具有重要意義。 截止目前，尚未見(jiàn)到關(guān)于量子照明雷達(dá)仿真平臺(tái)的相關(guān)報(bào)道。而該成果基于MATLAB這一易于上手的計(jì)算機(jī)數(shù)值平臺(tái)，溝通了抽象的量子力學(xué)與具體的量子目標(biāo)探測(cè)之間的橋梁，具有創(chuàng)新性和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)先進(jìn)性。 經(jīng)過(guò)近五年的研究和近兩年教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，該成果不斷豐富和完善，通過(guò)可視化的工作界面，可以給出量子信號(hào)源的關(guān)鍵物理參數(shù)分析、量子態(tài)演化過(guò)程、多份量子態(tài)條件下量子照明雷達(dá)的虛警概率分析等多個(gè)方面的圖形化界面，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。鑒于量子雷達(dá)技術(shù)是未來(lái)新體制雷達(dá)的重要技術(shù)途徑之一，本成果將有望在空間、水下目標(biāo)探測(cè)方面取得應(yīng)用，市場(chǎng)應(yīng)前景廣闊。截止到目前，該成果已經(jīng)應(yīng)用于高年級(jí)本科生的培養(yǎng)與實(shí)訓(xùn)和北京某研究所的新體制目標(biāo)探測(cè)項(xiàng)目研發(fā)中。

在化學(xué)反應(yīng)中，量子干涉現(xiàn)象普遍存在。但是，想要準(zhǔn)確理解這些干涉產(chǎn)生的根源非常困難，因?yàn)檫@些干涉圖樣復(fù)雜，且在實(shí)驗(yàn)上也難以精確分辨這些干涉圖樣的特征。H+H2及其同位素的反應(yīng)，是所有化學(xué)反應(yīng)中最簡(jiǎn)單的。該體系只涉及三個(gè)電子，因此比較容易精確計(jì)算出這三個(gè)原子在不同構(gòu)型時(shí)的相互作用力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)求解相應(yīng)的描述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的薛定諤方程，就能夠?qū)崿F(xiàn)分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，從而做到在微觀(guān)層次上深入理解化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。研究團(tuán)隊(duì)在2019年先期理論研究

國(guó)際上第一個(gè)鈮酸鋰有源光量子芯片 一、項(xiàng)目分類(lèi) 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新、關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 南京大學(xué)物理學(xué)院祝世寧院士的科研團(tuán)隊(duì)，研制出國(guó)際上第一個(gè)鈮酸鋰有源光量子芯片。該芯片集成了微型化光學(xué)超晶格糾纏光源、波導(dǎo)量子干涉器、波分復(fù)用器及電光調(diào)制器等不同功能器件,實(shí)現(xiàn)了糾纏光子的高效產(chǎn)生、高速電光調(diào)制并完成相應(yīng)的信息處理功能。該芯片由光纖耦合輸入輸出,能在室溫穩(wěn)定工作，工作電壓低于3.55V，調(diào)控速率可達(dá)40GHz。芯片的多項(xiàng)核心指標(biāo)如糾纏光子產(chǎn)率、調(diào)諧速率、調(diào)諧帶寬等創(chuàng)下當(dāng)時(shí)國(guó)際最高水平，為光量子集成光學(xué)和信息處理開(kāi)辟了一條和硅基芯片不同的技術(shù)路線(xiàn)。 成果以編輯推薦形式發(fā)表在物理學(xué)頂級(jí)期刊《物理評(píng)論快訊》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被國(guó)際Physics、IEEE Spectrum等科技媒體重點(diǎn)評(píng)述。成果也成功入選中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展(2014)，以此為主要成果之一的“光學(xué)超晶格中糾纏光子的產(chǎn)生、調(diào)控和應(yīng)用”獲2020年高等學(xué)校自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。以此成果為基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)成功獲批和完成基金委重大科研儀器研制項(xiàng)目，研制出多種高性能量子光源。

本成果成功制備了一種高量子效率的碳點(diǎn)。該碳點(diǎn)在鈍化后具有尺寸均一、分散性良好、發(fā)光強(qiáng)度高等特點(diǎn)。值得說(shuō)明的是該碳點(diǎn)量子效率高達(dá)83%，超越了該研究領(lǐng)域全球的最高值，位居首位。將碳點(diǎn)成功應(yīng)用在了LED器件上，LED呈現(xiàn)明亮的白色光，且色度坐標(biāo)（0.3308,0.3312）非常接近于純白光（0.33,0.33），是一個(gè)高色純度的LED白色熒光粉。

本專(zhuān)利發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)提供一種非碳電極、原料豐富、成本低、快速高效、自下而上的固態(tài)碳量子點(diǎn)的制備方法。碳量子點(diǎn)是一種新型碳納米材料，具有原料豐富、性質(zhì)穩(wěn)定、毒性小、生物相容性好等諸多優(yōu)勢(shì)，在細(xì)胞成像、光電學(xué)、生化傳感器等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。目前，已經(jīng)有很多關(guān)于碳量子點(diǎn)方法制備的報(bào)道，主要分為自上而下和自下而上兩大類(lèi)，其中前者主要通過(guò)剝離技術(shù)從大尺寸的碳原材料剝落下碳納米顆粒，包括激光剝離法、電弧放電法、電化學(xué)氧化法等，這一類(lèi)方法操作簡(jiǎn)單、原料豐富，可大批量生產(chǎn)碳量子點(diǎn)，但一般需要較復(fù)雜的碳量子點(diǎn)分離純化處理步驟；后者一般以有機(jī)分子（如：葡萄糖）為原材料，通過(guò)碳化的方式將這些分子轉(zhuǎn)化為碳量子點(diǎn)，包括水熱法、微波法等，這類(lèi)方法合成的碳量子點(diǎn)形貌和尺寸容易控制、表面易修飾，但是一般需要選取合適的特定原料分子。而且，所有上述方法制備出的碳量子點(diǎn)一般為分散溶液的形式，與固態(tài)形式相比，溶液形式的碳量子點(diǎn)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸都不方便，為了得到固態(tài)碳量子點(diǎn)，一般需要冷凍干燥方式進(jìn)行處理碳量子點(diǎn)溶液，這種處理方式耗時(shí)長(zhǎng)，且需要專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備。因此，探索一種兼具自上而下和自下而上兩種方法優(yōu)點(diǎn)、簡(jiǎn)單、高效地制備固體碳量子點(diǎn)的方法是非常有必要的。

簡(jiǎn)單、實(shí)用，低成本實(shí)驗(yàn)儀器做前沿物理學(xué)研究。

前期，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院國(guó)際分子鐵電科學(xué)與應(yīng)用研究院暨江蘇省“分子鐵電科學(xué)與應(yīng)用”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員首次發(fā)現(xiàn)了雜化鉛碘鈣鈦礦分子鐵電薄膜中的“渦旋-反渦旋”（vortex-antivortex）疇結(jié)構(gòu)。此次，