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已有樣品/n高速率光信息傳輸安全性問題未得到很好解決。一方面光信號截獲技術在國內外都取得重大進展，國內外已經研究成功多種光通信信號的截獲裝置。另一方面，量子計算等高性能計算技術的快速發展，嚴重威脅基于密碼學的傳統加解密通信技術的安全性。已有的抗截獲光通信技術，或者是安全性受到高性能計算挑戰（電域數據加密）；或者是受色散及信道噪聲影響，難以實現長距離傳輸（光混沌）；或者是受光器件限制，難以實現高安全性；或者是雖然安全性

本技術利用光子晶體微球的顏色對待測生物分子進行編碼，一種顏色的微球可以檢測一種分子，與微孔板或者微流控芯片相結合，通過自動化的流體控制和光學檢測完成樣品中多個組分的同時檢測，獲得2011教育部自然科學一等獎和2014瑞士國際發明展特別金獎，同時獲專利授權10余項。本技術成果包括了光子微球、微流控芯片和自動化芯片分析檢測儀三部分，可以用于腫瘤、感染性疾病（HIV、SARS、肝炎、禽流感等）、心血管疾病（高血壓、心臟病）檢測等。希望合作研發和生產，投資規模在200萬人民幣左右。

構建了多激子與單個表面等離激元模式耦合相互作用的全量子理論，給出了簡潔的實現強耦合作用的“量子光學極限條件”。依據該理論，研究團隊精心設計和制備出方形銀包金納米棒結構，實現了將光子局域在71 nm3 的超小模體積內，同時，巧妙地實現了單激子偶聯以及小于0.9 nm的超短作用距離的精確控制，最終實現了單個J-aggregate激子與單根納米方棒之間高達～41.6 meV的耦合作用強度，在室溫下成功觀測到1-7個激子與單個等離激元納米方棒的強耦合相互作用。

本發明提供一種熒光探針分子BODIPY?DS，該熒光探針分子BODIPY?DS包含共軛氟硼二吡咯的雙芳基磺酸酯結構。本發明還提供了該熒光探針分子BODIPY?DS的制備方法和應用。本發明的近紅外波段反應型生物硫醇雙光子熒光探針由氟硼二吡咯共軛芳基酚與2,4?二硝基苯磺酰氯反應制得的熒光分子，通過生物硫醇誘導的芳香親核取代反應脫去其雙芳基磺酸酯結構可靈敏調控探針分子的雙光子熒光發射性能，其靈敏度高、選擇性強、生物相容性好，可作為性能優異的近紅外波段反應型生物硫醇雙光子熒光探針，在近紅外波段熒光成像、熒光傳感、生物熒光分析、熒光標記、內源性及外源性生物硫醇檢測方面具有廣泛應用。

單像素光子計數成像以一個像素的點探測器利用空間光調制實現二維空間分辨測量，可以在二維空間的分布中節約一個維度，相比面陣列探測器節約了成本，并能用于更多的譜段成像，同時由于大幅提高了測量光通量，在極弱光條件下具有獨特的優勢。基于壓縮感知理論發展出的光子計數單像素相機，采用統計模型進行隨機調制，進而實現光子計數成像，該成像技術在太赫茲成像、顯微成像、機器視覺等諸多應用領域得到了廣泛應用。目前缺少能夠幫助學生深刻地理解單像素光子計數成像的基礎知識以及壓縮感知理論的用于教學的單像素光子計數成像設備，故此設計本設備，以幫助大學生理解光子計數成像的基本原理與應用。 圖1.單像素光子計數成像設備樣機

同時利用紫外光激發的單光子過程和近紅外光激發的雙光子過程，成功獲得了雙路徑光子轉換的染料@MOF白光材料。該MOF結構設計中的四苯乙烯骨架配體和所吸附的有機染料分子，均同時具有單光子吸收(OPA)和雙光子吸收(TPA)激發熒光的特性。經過對材料組成、激發波長、雙光子吸收截面等諸多因素的精準調控，最終成功獲得了不同含量的RhB+@LIFM-WZ-6、BR-2+@LIFM-WZ-6和APFG+@LIFM-WZ-6的染料@MOF白光材料體系，而后分別在365 nm紫外光和730~800 nm近紅外光的激發下，經由單光子路徑和雙光子路徑過程，成功實現了能量下轉換和上轉換的白光發射。上述研究將不同路徑的光子轉換機制成功運用于白光發射材料的設計，并為光化學和光物理的其他相關領域提供了新的研究思路。

該成果創造性地利用高階非線性光學材料獲取醫學臨床診斷的關鍵信息。利用自主發明的雙光子熒光探針與雙光子光學CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術是山東大學晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創，國際、國內均沒有同類工作。 全新的觀測技術：基于熒光探針與光學切片成像的腫瘤病理臨床診斷技術。 該成果將直接帶動三個高附加值的高技術產業： 新材料產業：雙光子熒光探針 新設備產業：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產業 新技術產業：技術人員培訓、臨床服務產業 符合臨床要求的檢測流程：

北京大學物理學院顏學慶教授和盧海洋研究員領導的課題組提出了激光驅動光子對撞機的新方案，該方案每脈沖可以產生3億個Breit-Wheeler事件，并且所產生的正負電子對發散角只有7度，具有非常好的準直性。同時，背景噪聲可以得到有效抑制，信噪比高達1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”為題在線發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。 根據愛因斯坦質能方程和量子電動力學理論，在一定條件下光子（能量）可以轉化成物質，這對研究物質的起因有重要的作用。相關的理論研究始于上世紀30年代，直到1997年美國SLAC實驗室才首次在實驗中觀測到多光子碰撞產生正負電子對的過程。然而，對于兩個高能光子的互作用過程，也就是常說的光子對撞機，到目前為止還未能在實驗中觀測到。在光子對撞機中，光子的互作用的次數與光子數目和光子互作用截面成正比，與光子束的脈沖寬度、兩束光子束的交疊面積成反比。在過去實驗中不能觀測到光子的互作用過程是因為已有伽馬射線源的流強和亮度還達不到要求。 近年來，隨著激光技術的發展，特別是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光強將可以達到1e23W/cm3以上。當如此高強度的激光與物質相互作用時，大部分激光能量被吸收并轉化成伽馬射線輻射源，如果可以有效控制伽馬射線的發散角，輻射的伽馬射線將會達到前所未有的流強和亮度。 團隊研究人員在前期的工作中對產生超高亮度伽馬光源進行了深入的研究，首次從理論上系統闡明了微通道結構靶中，縱向電場主導了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準直性的電子束，當這些電子束在橫向場中的相位發生反轉時，電子就會在管道邊界處產生強伽馬輻射。由于電子的發散角決定了伽馬輻射的發散角，因此可以獲得準直性非常好的γ-ray輻射源。數值模擬中10PW激光所能獲得的發散角小于3度，亮度比之前研究報道結果高出兩個數量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅動光子對撞機產生正負電子對的方案設計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應用于光子對撞機。理論計算結果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發正負電子對信號（>1e8）遠高于現有測量技術的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質的轉換過程，將提供激光驅動光子對撞機研究的新途徑，也將極大的促進雙光子BW物理的發展。未來有望依據本方案建設基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應用裝置。 北京大學物理學院博士后余金清為論文第一作者。顏學慶教授和盧海洋研究員為通訊作者。論文合作者還包括北京大學的陳佳洱院士、馬文君研究員，広島大學的T. Takahashi教授，高能物理所的黃永盛研究員。該研究工作得到國家自然科學基金、科技部重點研發專項、挑戰計劃和中國博士后科學基金的聯合資助。相關模擬工作得到北京大學高性能計算平臺的支持。相關文章鏈接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

"該成果創造性地利用高階非線性光學材料獲取醫學臨床診斷的關鍵信息。利用自主發明的雙光子熒光探針與雙光子光學CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術是山東大學晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創，國際、國內均沒有同類工作。該成果將直接帶動三個高附加值的高技術產業： 1. 新材料產業：雙光子熒光探針 2. 新設備產業：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產業 3. 新技術產業：技術人員培訓、臨床服務產業 "

光子首先從納米波導直接折射進入微腔混沌模式，其角動量較小，對應于光子在微腔界面的反射角較小。與旋轉對稱微腔不同，混沌運動使得光子角動量不斷發生變化。尤其引人注目的是，微腔內的混沌光子運動并非毫無規律，而是遵循特定的短時動力學規律，從而實現入射光子的角動量在皮秒時間尺度內（一皮秒相當于一萬億分之一秒）隨混沌運動從小到大的快速轉換。當混沌光子的角動量接近回音壁模式角動量時，二者之間可以發生共振隧穿過程。得益于光子角動量在混沌運動中的快速轉換，此創新方法可以實現納米尺度波導與回音壁光學模式的超寬帶耦合。