Increased Fluorescence of PbS Quantum Dots in Photonic Crystals by Excitation Enhancement
我们报道了硫化铅量子点与平板型硅光子晶体漏模相互作用的荧光增强现象。制作了支持近红外波长范围内漏模的光子晶体平板。在平板上方的薄层中制备了在相同光谱范围内共振的亚硫酸铅量子点。我们选择性地激发泄漏模式通过调谐波长和入射角的激光源，并测量不同的共振增强荧光。通过适当的实验设计，我们排除了定向光提取效应，并确定了增强激发的影响。三维数值模拟一致地解释了强近场增强附近的光子晶体表面的实验结果。我们的研究为系统定制用于生物传感和单分子检测等生物应用以及量子点太阳能电池和光谱转换应用的光子晶体提供了基础。
2017-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Channeling of fluorescence photons from quantum dots into guided modes of an optical nanofiber tip
本研究通过微纳流体技术将量子点沉积在光学纳米光纤尖端，实现荧光光子进入其导模的通道化，经数值模拟得到最高44%的通道化效率，该光纤在线平台可为量子技术提供新方向。
2024-01-30 physics.optics quant-ph
Plasmon-field-induced Metastable States in the Wetting Layer: Detected by the Fluorescence Decay Time of InAs/GaAs Single Quantum Dots
本文报道了一种通过激子发射与金属岛偶极场之间的辐射场耦合来降低润湿层中激子自发发射速率的新方法。其结果是，长寿命的衰减过程中检测到的InAs/GaAs单量子点（QD）的发射。发现当从WL层（QD层）到金属岛的分离距离为约20 nm并且岛具有约50 nm的平均尺寸时，QD寿命可以从约1 ns变化到160 ns。相应的二阶自相关函数g（2）（τ）由反聚束变为聚束和反聚束特性，这是由于WL中存在长寿命的亚稳态。这种现象可以通过将金属岛视为偶极子近似中的许多偶极子振子来理解，这可能导致激子偶极子场与金属岛的感生偶极子场之间的相消干涉。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Fluorescence in a Scattering Medium
针对少量样品的光谱分析难题，研究二氧化硅颗粒填充柱对信号的增强作用，发现其通过散射增加光程长度，在荧光光谱中有效，但在吸收光谱中效果不明确。
2024-11-19 physics.optics
Life-time and line-width of individual quantum dots interfaced with graphene
我们报告的发光的寿命和线宽从一个阵列的单个量子点，这些都与石墨烯表面引导或分散在金属薄膜。我们的研究结果与载流子的屏蔽是一致的。荧光猝灭通常被认为是发色团与导电表面接合的标志;我们发现与导电层接合的QD表现出较短的寿命和线宽，但不一定是荧光猝灭，因为后者可能受到分子浓度，反射率和导体缺陷的影响。我们还评论选择性的寿命测量，其中，我们假设依赖于当地的状态密度的具体情况。
2017-12-26 physics.optics quant-ph
Spectroscopic Investigation of Yb-doped Silica Glass for Solid-State Optical Refrigeration
我们认为，高纯度的Yb掺杂的二氧化硅玻璃可以通过反斯托克斯荧光光制冷潜在的冷却。这个结论是通过显示，使用合理的假设的主机材料的属性，Yb离子的非辐射衰变率可以大大小于辐射衰变率。因此，可以获得接近1的内部量子效率。使用光谱测量的荧光发射从Yb掺杂的石英光纤在不同的温度下，我们估计的最低可实现的温度在Yb掺杂的石英玻璃的不同值的内部量子效率。
2018-10-23 physics.optics
All-optical fluorescence blinking control in quantum dots with ultrafast mid-infrared pulses
光致发光（PL）不稳定性是一种普遍存在的现象，它会间接降低单个胶体量子点（CQD）的发光强度的时间稳定性及其整体的发光量子产率。尽管通过量子点结构及其环境的化学工程来减少闪烁的努力，闪烁仍然对量子点的应用构成障碍，特别是在生物学中的单粒子跟踪或单光子源中。在这里，我们展示了第一个确定性的全光学抑制量子点闪烁使用的可见光和中红外（MIR）激发的复合技术。我们发现，中等场超快MIR脉冲（5.5 $μ$ m，150 fs）可以切换发射从充电，低量子产率的“灰色”trion状态的“明亮的”激子状态在CdSe/CdS核壳量子点导致的QD强度闪烁显着减少。量子隧穿模拟表明，MIR场从具有降低的发射量子产率的trions去除多余的电荷，以恢复更高亮度的激子发射。我们的方法可以与现有的单粒子跟踪或超分辨率显微镜技术集成，而无需对样品进行任何修改，并转化为其他发射器呈现电荷诱导的PL谱，如金刚石和二维材料中的单光子发射缺陷。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Resonance fluorescence from a telecom-wavelength quantum dot
我们报告了从一个单一的量子点发射在电信波长的共振荧光。我们进行高分辨率光谱分析，并观察拉比制度中的Mollow三重态-共振荧光的标志。测得的共振荧光光谱使我们能够排除纯退相作为这些量子点中的重要退相干机制。结合数值模拟，实验结果提供了强大的特性的量子点的环境中的电荷噪声。量子点的共振控制为按需产生电信波长的不可区分的单光子以及量子光学实验和直接操纵电信波长量子点中的固态量子比特开辟了新的可能性。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Three-photon excitation of quantum dots with a telecom band ultrafast fiber laser
我们演示了三光子激发量子点与锁模光纤激光器在电信波段工作。我们比较光谱和强度依赖性的荧光从一个和三个光子激发的市售的640 nm的量子点，使用372 nm的二极管激光器的单光子激发和116 fs的脉冲从锁模光纤激光器的中心波长为1575 nm的三光子激发。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Built-in Fluorescence Anisotropy: an in vivo Imaging Probe for bis-Retinoid Products in Retina
在视网膜色素上皮（RPE）细胞中以脂褐素形式积累的不可降解荧光团一直是用于定量几种疾病（包括年龄相关性黄斑变性、Stargardt病等）进展的内在生物标志物的主要来源。最近的进展，在量化这些疾病主要是受理的一些非侵入性成像技术，依赖于类维生素A荧光团的寿命，或其线性和非线性吸收截面。除了这些固有的性质，一个自然的，激发态偶极-偶极相互作用介导的典型的光谱现象，这是激发依赖的发射波长漂移观察到这些bis-retinoid荧光团。在这里，我们强调这种现象的光谱起源，并利用其相关的属性之一，即内置的荧光各向异性作为一种非侵入性的，在小鼠眼睛中的bis-retinoid产品的体内成像探针。
2019-01-21 physics.bio-ph physics.optics
Effects of spontaneously generated coherence on resonance fluorescence from lateral triple quantum -dot molecules
我们研究了电压控制下的横向三重量子点的共振荧光光谱，得到了一些有趣的特征，如可控的三重窄峰。在我们的系统中，我们使用隧道而不是耦合激光器，和共振荧光峰的位置，宽度和高度可以通过调整隧道耦合控制。我们用两个隧穿和激光场耦合产生的修饰态的跃迁性质解释了观测到的光谱。这些特征也可以看作是隧穿耦合缀饰态图像中邻近能级间自发产生相干的效应。该方案可以实现自发相干的观测。
2013-10-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fluorescent property of carbon dots extracted from cigarette smoke and the application in bio-imaging
香烟烟雾是居室空气中的六大污染源之一。它含有大量的粒径小于10 nm的颗粒。香烟烟气中含有荧光性强、生物相容性好、毒性低的碳量子点。香烟烟雾中的CD可用于生物成像，在癌症诊断和治疗的整合中具有巨大的应用潜力。本文从香烟烟雾中提取CD。然后，将硼氢化钠加入到CD水溶液中进行还原，并将还原的CD（R-CD）用于生物细胞成像。结果表明，卷烟烟气中粒径$<$ 10 nm的CD是由多环芳烃（PAHs）和亚硝酸铵聚合而成的，是由$sp^2$ / $sp^3$碳、氧/氮基团或聚合物组成的圆盘状纳米结构。硼氢化钠可将环糊精表面的羰基还原为羟基，使环糊精的Na 1 s比从1.86增加到7.42。在紫外光照射下，该CD可发出蓝色荧光。还原后的R-CDS荧光强度是还原前的7.2倍，荧光量子产率由还原前的6.13%提高到8.86%。R-CDS的光致发光（PL）波长发生了约7 nm的红移，这是由于Na元素比例的增加。用R-CD标记洋葱表皮细胞，结果表明，R-CD可以穿过细胞壁进入细胞，到达细胞核。细胞壁和细胞核清晰可见。CD对人支气管上皮细胞（BEAS-2B）的毒性也较低，具有良好的生物活性。结果表明，环糊精和R-CD具有良好的荧光性能，可作为生物成像剂。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.optics
Regularities of intermittent luminescence from spherical and tetrapod-shaped quantum dots
研究了在连续激光激发下球形和分枝状胶体核壳半导体纳米晶的间歇光致发光。利用荧光多通道记录系统对聚苯乙烯基质中的单量子点进行荧光检测。比较的统计数据，并分析了纳米球的CdSe/CdS和纳米四脚的CdTe/CdSe晶体。结果发现，“开”和“关”闪烁时间分布根据幂律的球形CdSe/CdS和四脚形的CdTe/CdSe样品，尽管显着的QD形状因子的差异。我们还发现，无论量子点的形状，连续的“开”时间和连续的“关”时间是相关的，并指出在量子点再发射的机制，包括激子出生和重组的史前记忆效应。计算了量子点发光行为的相关性的Pearson-s系数。实验测量结果与迄今提出的有关现象模型的特点进行了比较。所获得的数据可用于纳米光子应用和纳米复合发光材料的开发
2011-12-12 physics.optics
Advanced analysis of single-molecule spectroscopic data
本文推出开源GUI软件Full SMS，用于单分子光谱数据的无偏统计分析，涵盖荧光亮度聚类、寿命拟合、二阶相关计算及光谱图像显示，支持多进程处理和灵活扩展。
2024-04-26 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.data-an
Nanoscale fluorescence lifetime imaging with a single diamond NV center
固态量子发射体，例如人工工程量子点或固体中天然存在的缺陷，正在被研究用于从量子信息科学和光电子学到生物医学成像的应用。最近，这些相同的系统也从纳米计量学的角度进行了研究。在这封信中，我们研究的近场光学性质的金刚石晶体托管一个单一的氮空位中心。我们发现氮空位中心是周围电磁模式结构的灵敏探针。我们利用这种敏感性，以证明纳米级荧光寿命成像显微镜（FLIM）与一个单一的氮空位中心成像的光学天线的局部态密度。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fiber-based cryogenic and time-resolved spectroscopy of PbS quantum dots
PbS量子点是一种很有前途的有源发射体，可用于高质量的硅纳米光子器件。低量子点密度的测量是有限的，因为低荧光水平和在这些波长下的单光子检测的挑战。在这里，我们报告的方法，使用光纤锥形波导有效地提取PbS量子点光致发光。随温度变化的系综测量结果表明，随着激发态寿命从293 K时的58.9 ns增加到40 K时的657 ns，发射光子随之增加。还使用腔共振脉冲激发对高- $Q$（$>10^5$）微盘上的量子点进行测量。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical positioning of single quantum dots in micropillar with >65% extraction efficiency for on-demand quantum light sources
我们报道了一种优化的双色光致发光成像技术在平均位置不确定度为$<$ 20 nm的平面腔中光学定位单量子点。我们创建单光子源的基础上，这些量子点在确定的微柱腔。QD荧光的亮度在与腔的基模共振时大大增强，导致68%$\pm$ 6%的高提取效率进入数值孔径为0.65的透镜，并且同时在该收集效率下表现出低的多光子概率（$g^{2}(0)$ =0.144 $\pm$ 0.012）。
2017-02-11 physics.optics quant-ph
Mid-infrared Chemical Imaging of Intracellular Tau Fibrils using Fluorescence-guided Computational Photothermal Microscopy
淀粉样蛋白与广泛的神经退行性疾病有关。然而，从细胞内淀粉样蛋白的天然细胞环境中提取分子结构信息仍然是一个巨大的挑战。为了应对这一挑战，我们开发了一种计算化学显微镜，将3D中红外光热成像与荧光成像相结合，称为荧光引导键选择性强度衍射断层扫描（FBS-IDT）。基于低成本和简单的光学设计，FBS-IDT能够在其细胞内环境中对tau纤维（一种重要类型的淀粉样蛋白聚集体）进行化学特异性体积成像和3D位点特异性中红外指纹光谱分析。具有/不具有接种的tau原纤维的人细胞的无标记体积化学成像被证明显示脂质积累和tau聚集体形成之间的潜在相关性。进行深度分辨中红外指纹光谱以揭示细胞内tau原纤维的蛋白质二级结构。实现了tau原纤维结构的\b{eta} -片层的3D可视化。
2023-02-23 physics.bio-ph physics.optics
Electrical control of quantum dots in GaAs-on-insulator waveguides for coherent single-photon generation
本文通过粘合键合工艺实现GaAs-on-insulator平台，集成电控量子点与SiN波导，实现窄线宽和高纯度单光子发射，为可扩展量子光子集成提供实用路径。
2025-08-06 physics.optics quant-ph
Spectroscopic properties of a two-level atom interacting with a complex spherical nanoshell
频率偏移，辐射衰减率，欧姆损失贡献的非辐射衰减率，荧光产率，和光漂白的二能级原子辐射内或外的复杂的球形纳米壳，即分层球交替的二氧化硅和金同心球壳组成，进行了研究。与均匀电介质球相互作用的同一原子相比，与复杂纳米壳相互作用的原子的光谱性质的变化显著增强，通常超过两个数量级。检测到的荧光强度可以增强5个或更多个数量级。这些变化强烈依赖于纳米壳层参数和原子位置。当原子接近金属壳层时，衰变率强烈增强，但荧光表现出众所周知的淬灭。相反，当接近二氧化硅核-内部金壳界面时，较大纳米壳的二氧化硅核内的原子偶极的欧姆损耗对非辐射衰减速率的贡献可能会降低。准静态的结果，即在一个球壳界面附近的径向频移是切向频移的大约两倍大似乎也适用于复杂的纳米壳。显著改变的光谱特性（见计算机程序（待出版的手稿）免费提供的http://www.wave-scattering.com）可以在一个宽带包括所有（非共振）的光学和近红外波长。
2005-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Deterministic Integration of CsPbBr3 Quantum Dots with Plasmonic Ring Microcavities
针对钙钛矿量子点随机分布导致难以确定性集成的挑战，采用两步电子束光刻工艺将CsPbBr3量子点集成于等离激元环微腔，利用Purcell效应显著提升了室温光致发光强度并缩短了荧光寿命，为量子光子电路提供了可扩展集成方案。
2025-08-11 physics.app-ph physics.optics
Fluorescence-Enhanced Mid-Infrared Photothermal Microscopy
中红外光热显微技术是一种利用可见光感应脉冲红外激光诱导的光热效应的新型化学成像技术。该技术提供亚微米空间分辨率的红外光谱信息，并实现活细胞和生物体的红外光谱和成像。然而，目前的中红外光热成像灵敏度受到散射对温度的弱依赖性的影响，并且图像质量容易受到散射引起的散斑的影响。在这里，我们提出了一种新版本的中红外光热显微镜，其中利用热敏荧光探针来感测中红外光热效应。荧光强度可以在每开尔文1%的水平上调制，这是散射强度调制的100倍。此外，荧光发射没有斑点，因此大大提高了图像质量。此外，荧光团可以靶向特定的细胞器或生物分子，从而增强光热成像的特异性。光谱保真度通过对单个细菌进行指纹识别来确认。最后，光漂白的问题是成功地解决了通过开发一个宽视场的荧光增强的中红外光热显微镜，它允许视频速率键选择性成像的生物标本。
2021-04-06 physics.optics q-bio.BM
Filter-free single-photon quantum dot resonance fluorescence in an integrated cavity-waveguide device
嵌入微柱腔中的半导体量子点在共振泵浦下具有良好的单光子发射性能。通常，相同的空间模式用于共振激发量子点和收集发射的单光子，需要交叉偏振以减少非耦合散射的激光。这本质上将源亮度降低到50%。关键是，对于某些量子应用，从产生到检测的总效率必须超过50%。在这里，我们展示了一种共振激发方法来创建没有任何交叉偏振的单光子，实际上没有任何过滤。它潜在地提高了单光子速率和收集效率，并简化了操作。这种集成器件允许我们使用连接的波导在器件平面中的几个腔中共振激发单量子点状态，而腔增强的单光子荧光在高斯模式下垂直（片外）定向。我们希望这种设计成为更大芯片级量子光子学的原型。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Tuning Near-Field Interactions Using the Bright and Dark States of a Quantum Dot
我们证明了在荧光闪烁过程中量子点内部状态之间的循环可以用来调谐与尖锐尖端的近场耦合。特别地，尖端诱导的场增强和能量转移之间的平衡明确地取决于量子点的本征量子产率。我们的测量结果表明，对于低量子产率的内部状态，能量转移强烈抑制有利于场增强，并明确表明，抑制闪烁的量子点附近的金属表面是由于快速的能量转移。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hidden Markov model analysis for fluorescent time series of quantum dots
提出了一种量子点荧光时间序列的隐马尔可夫模型分析方法。测量量子点的光学性能的基本量是发光持续时间的分布函数。到目前为止，为了估计它，引入了荧光强度的阈值，并且将发光状态评估为高于阈值的状态。根据该定义，估算了发光持续时间，并推导出其分布函数作为闪烁图。然而，由于荧光数据中的噪声，这种处理产生大量人为的短寿命发射状态，从而导致错误的闪烁图。在本文中，我们提出了一个隐马尔可夫模型来消除这些文物。隐马尔可夫模型引入了一个隐变量，指定所观察到的荧光背后的发光和猝灭状态。我们发现，它是可能的，以避免上述文物从隐藏变量的时间序列识别的状态。我们发现，从实验和理论基准数据的分析来看，我们的隐马尔可夫模型的准确性超出了人类的认知能力。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Luminescence from ZAIS quantum dots: radiative or nonradiative
量子点已经在半导体和生物技术行业中得到应用，提高了能源效率，颜色纯度和成像能力。然而，标准量子点依赖于重金属结构，这具有不期望的环境影响。因此，替代材料系统是期望的。一种策略是具有金属二硫属化物化学结构的ZnS-AgInS 2（ZAIS）量子点。与重金属量子点不同，这些纳米粒子即使在存在缺陷时也会发光，并且它们的发射波长可以通过改变相对成分来调节。过去的工作已经将这种发光的来源与缺陷辅助的跃迁复合过程联系起来，但确切的机制仍然不清楚。在这项工作中，我们研究了这种缺陷辅助过渡的物理通过系统地改变缺陷的浓度，通过一个简单的快速冷却的热退火过程，它提供了对纳米粒子的晶体无序的控制。使用紫外光电子能谱学和荧光测量的组合，获得有关的缺陷辅助过渡的性质的信息。与以前的工作相比，我们发现ZAIS量子点发光具有基于电子的而不是缺陷辅助的跃迁机制。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On-chip generation, routing and detection of quantum light
基于半导体的光子信息技术正迅速地被推向量子极限，其中光的非经典状态可以在原型量子光学电路中产生、操纵和利用。在这里，我们报告的芯片上产生的量子光从个人，共振激发自组装InGaAs量子点，有效的路由长度尺度$\geq 1$ mm通过GaAs脊波导和原位检测使用倏逝耦合集成NbN超导单光子探测器在同一芯片上制造。通过时间上过滤的时间分辨的发光信号，从单一的，共振激发的量子点，我们使用的原型量子光学电路进行时间分辨的激发光谱上的单点，并证明共振荧光的线宽为$10 \pm 1 \ μ$ eV的，所需的关键要素使用单光子在原型量子光子电路。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unraveling the mesoscopic character of quantum dots in nanophotonics
我们提供了一个半导体量子点的微观理论，解释了最近在光子纳米结构中的量子点的光谱实验中观察到的普遍的点偶极子描述的显着偏差。在微观水平上的偏差源于结构的不均匀性，产生一个大的圆形量子电流密度，在介观长度尺度上的量子点内流动。该模型得到了实验数据的支持，在那里观察到的量子点的发射光谱的多极矩的强烈变化。我们的工作丰富了对量子点的物理理解，对量子点被积极应用的纳米光子学、量子光子学和量子信息科学领域具有重要意义。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Interferometric scattering enables fluorescence-free electrokinetic trapping of single nanoparticles in free solution
本文提出ISABEL陷阱，利用干涉散射替代荧光实现无荧光电动力学捕获，扩展了自由溶液中单粒子研究的范围。
2019-04-15 physics.app-ph physics.bio-ph physics.ins-det
Unveiling the Design Rules for Tunable Emission in Graphene Quantum Dots: A High-Throughput TDDFT and Machine Learning Perspective
本文通过高通量TDDFT计算系统研究了284个不同形状、尺寸及B/N/O/S/P掺杂的石墨烯量子点的荧光发射能规律，识别出12种可见光发射结构，并构建了可用于机器学习研究的DFT数据集。
2024-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Deep Learning Domain Adaptation to Understand Physico-Chemical Processes from Fluorescence Spectroscopy Small Datasets: Application to Ageing of Olive Oil
TOELT LLC（TOELT有限责任公司）；Lucerne University of Applied Sciences and Arts（卢塞恩应用科学与艺术大学）；Zurich University of Applied Sciences（苏黎世应用科学大学）
针对荧光光谱小数据集分析难题，提出结合预训练视觉模型域适应与新型可解释性算法的方法，可深入洞察物理化学过程，在橄榄油老化氧化分析中验证了有效性，推动光谱深度学习从黑箱转向过程理解。
2024-06-22 cs.AI cs.LG physics.data-an
