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液相芯片在多元生物分析中具有重要應用，而與該技術相關的知識產(chǎn)權都被國外的公司壟斷，因此我國有必要開發(fā)原創(chuàng)性的液相芯片技術。本課題組即以此為目標，進行具有自主知識產(chǎn)權的“光子晶體編碼液相芯片技術”研究和開發(fā)。在該研究領域，我們對微流控乳化技術及納米粒子有序組裝進行了系統(tǒng)的研究，確立了光子晶體編碼微球的制備方法；提出了微載體解碼及檢測的圖像分析方法，構建了用于光子晶體微球液相芯片技術的檢測平臺；開發(fā)了腫瘤等疾病的診斷試劑盒，證明了光子晶體液相芯片技術的應用能力。

研究團隊利用能谷-贗自旋耦合原理，在絕緣層硅（SOI，silicon-on-insulator）上制備出能谷光子晶體平板。該拓撲光學結構具有~40nm的特征尺寸，其光子模式（因工作于光錐以下）能夠較好地局域在平板內(nèi)，抑制了平板外損耗。他們制備了直線形、Z形和Ω形等三種拓撲光學通道，測量出高透平頂透射光譜帶，證實了近紅外波段下拓撲保護的寬帶抗散射傳輸。采用硅微盤技術產(chǎn)生相位渦旋源，無需低溫和強磁等極端環(huán)境，實現(xiàn)了拓撲界面態(tài)的選擇性激發(fā)，實現(xiàn)了亞微米量級耦合長度的寬帶光子路由行為，驗證了能谷-贗自旋耦合等拓撲光學原理。?在硅基平臺上證實拓撲光子學原理，是目前國際學術前沿的聚焦度較高的領域之一。研究團隊過去在拓撲光子學原理方面的工作，多次引起國際同行關注，論文入選ESI高被引。該工作中，他們深入系統(tǒng)地發(fā)展出硅基拓撲光學等關鍵理論，攻克了數(shù)十納米加工工藝等關鍵技術，率先在硅基光子平臺與拓撲光子學之間建立了聯(lián)系，突破了單一自由度調(diào)控的傳統(tǒng)框架，提出了硅基中多自由度耦合的多維調(diào)控新機制，為微納光學與光子學、光二極管等關鍵光子芯片器件、混合集成光子學、高保真光量子信息光學、非線性光學等領域，提供了新方法和新思路。

  基于這一新型光子晶體平板結構，研究團隊完成了零維拐角模式的實驗驗證。零維拐角模式是二階拓撲光子晶體與拓撲平庸光子晶體形成拐角時支持的本征模式，其中由偶極極化的一維邊界態(tài)構建的零維拐角模式因其實驗難度大還仍未被實驗證實。團隊利用高精度微波近場掃描平臺對該零維拐角模式進行了直接成像，實驗測量結果與數(shù)值模擬結果高度吻合，提供了強有力的實驗證據(jù)。零維拐角模式為諸如高品質(zhì)因子腔模等新型光場調(diào)控提供了設計新思路，同時在增強光學非線性效應、片上激光光源和光學傳感等方面也具有潛在的應用前景。

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(nèi)外都取得重大進展，國內(nèi)外已經(jīng)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(fā)展，嚴重威脅基于密碼學的傳統(tǒng)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(zhàn)（電域數(shù)據(jù)加密）；或者是受色散及信道噪聲影響，難以實現(xiàn)長距離傳輸（光混沌）；或者是受光器件限制，難以實現(xiàn)高安全性；或者是雖然安全性

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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(fā)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(fā)和生產(chǎn)，投資規(guī)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(xiàn)強耦合作用的“量子光學極限條件”。依據(jù)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(xiàn)了將光子局域在71 nm3 的超小模體積內(nèi)，同時，巧妙地實現(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，最終實現(xiàn)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。

谷朊粉又名小麥面筋蛋白、活性面筋粉，是小麥淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品。項目獲 得了一種低脂肪、高蛋白的改性谷朊粉的制備方法；采用酶膜耦合連續(xù)反應來制 備小麥面筋蛋白源肽；研究了小麥面筋蛋白酶解物的制備、功能性質(zhì)及其阿片活 性，并建立了一種酶解小麥蛋白制備小麥蛋白源阿片活性肽的方法。 創(chuàng)新要點 對蛋白質(zhì)可控酶解得到高活性的小麥面筋蛋白酶解物；采用酶解-膜分離耦 合技術來制備小麥面筋蛋白阿片肽的建立與完善；新型脫鹽方法和利用電荷效應 進行膜分離技術的確立。 

過渡金屬硫化物（TMDCs）具有獨特的谷自旋自由度可用于信息和傳感等領域，是研發(fā)谷電子學微納光電器件的重要材料。近年來，利用金屬微納結構（納米線、納米光柵、超表面等）調(diào)控TMDCs材料的谷偏振發(fā)射特性，實現(xiàn)了左旋/右旋光的空間方向選擇性傳播。然而，這些表面波導型微納結構往往尺寸較大（＞1μm2），難以滿足微型化和高度集成的器件設計需求。基于自上而下制備的納米結構對比濕法生長的，通常其表面粗糙度大且品質(zhì)因子低，因而要求在低溫度環(huán)境下才能展現(xiàn)調(diào)制效果。獲得常溫下高效調(diào)控TMDCs谷偏振發(fā)射特性的微納結構器件成為當前備受關注的研究熱點之一。近期工作中，北京大學極端光學團隊利用掃描探針操控組裝納米顆粒，形成復合雜化納米結構體，先后實現(xiàn)了調(diào)控納米顆粒散射光和熒光，達到單向性發(fā)射 [Laser & Photon. Rev. 9, 530(2015);10, 647 (2016)]。在最新的工作中，課題組將探針微納操控方法引入到手性特征微納結構體系研究中，實現(xiàn)超小型手性光學天線高效調(diào)制谷極化發(fā)光特性。 實驗上，研究團隊利用掃描探針顯微鏡的針尖操控金納米棒，組裝制備出一種具有手征特性的立體空間V型天線（~0.02μm2）【圖1(A)】。其中，將單層二硫化鉬夾在天線中間，在納米棒交疊區(qū)形成局域表面等離激元熱點區(qū)，可顯著增強光與物質(zhì)相互作用，熒光強度增強約3個量級。單層二硫化鉬在天線近場耦合和遠場干涉等作用下，其遠場輻射方向從各向同性被調(diào)制成單向性發(fā)射【圖1(B)】；同時，由于天線的手性耦合特性使得TMDCs的熒光谷偏振度從18%提高到47%【圖1(C)】。模擬計算表明，天線對于谷熒光的偏振度調(diào)控，由Purcell效應、局域模式耦合以及遠場干涉效應共同決定。研究人員還利用探針操控的靈活性，通過原位改變兩個金納米棒的夾角和相對位置，獲得具有左旋、右旋手征特性強弱不同的系列V型天線。實驗測量結果均與模擬計算的預期相一致，有力地支持了該手性天線調(diào)控性能的有效性和高效性，這為開發(fā)谷光電子微納器件奠定了基礎。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)手性光學天線的量子效率依賴于量子發(fā)射體的手性，該發(fā)現(xiàn)為手性結構調(diào)控輻射場的相關研究新方向提供了可能性。