флуоресцентный спектрометр с микрокруговой поляризацией

В области материаловедения (ручное регулирование светоизлучающих свойств микронаноструктуры), химии (ручная передача микроагрегации), биомедицины (ручная визуализация с помощью зонда в одной клетке) и фотоэлектронных устройств (разработка нанокристаллической решетки CP - OLED в микронаномасштабе), ручные светоизлучающие образцы (такие как ручная нанокристаллическая решетка титановой руды кальция, одноклеточные целевые CPL - зонды, микромолекулярные микронанокластеры, миниатюрные светоизлучающие элементы CP - OLED) часто демонстрируют значительную пространственную гетерогенность и динамическую агрегационную эволюцию, основные характеристики которых зависят не только от молекулярной конфигурации, но и более микроразмерного способа агрегации Традиционные методы круговой поляризации флуоресценции или кругового дихроматического представления могут получать информацию только из макро - или одномерного измерения, что затрудняет анализ законов ручной люминесценции и механизмов действия на микроуровне. (Источник: Yeom et al., Advanced materials, 2020.32 (1): e1903878)

Рисунок 1. Формирование и характеристики ручных сверхчастиц

Любая ручная технология представления, которая не имеет пространственного разрешения, имеет ограничения потери информации в микрообласти, которая отражает только средние свойства образца и не может захватить ключевые ручные характеристики микронанометра. Например, обычный флуоресцентный спектр может измерять общую интенсивность света в области, но не может отличить поляризованную разницу в левом / правом круге, не может получить микрозональное значение glum, трудно определить ручную чистоту отдельных нанокристаллов; Хотя макроскопический поляризованный флуоресцентный спектр может измерять общее значение glum, он не может найти ручную светящуюся « горячую точку» (например, область высокого glum в определенной микрообласти в массиве перовскита) и не может объяснить влияние микро - гетерогенности на общую производительность; Спектр ECD может характеризовать молекулярную основу, но не может быть связан с ручными изменениями в возбужденном состоянии микро - области (например, релаксация конфигурации возбужденного состояния после соединения внутриклеточного зонда с клеточным механизмом), в то время как микровозбужденное состояние является ядром микро - CPL - устройства, биоцелевой визуализации; Переходный флуоресцентный спектр может измерять срок службы возбужденного состояния, но не может определить пространственную связь между сроком службы и поляризованным состоянием, не может выявить динамический механизм ручной люминесценции в микрообласти - это требует точной блокировки ручных сигналов в микрообласти с помощью микрокругового поляризованного флуоресцентного спектрометра с пространственным разрешением на уровне микрон / субмикрон, чтобы заполнить пробел в ручной люминесцентной индикаторе в микро - наномасштабе, а также взаимодополняемость Z - масштабирования с другими технологиями.

В области микрокругового поляризованного флуоресцентного обнаружения, Современные системы часто интегрируют конфокальный путь + модуль управления исходным положением + мультимодальный синхронный сбор (синхронный доступ к микрозональному CPL, общей флуоресценции, изображениям открытого поля), разделение сигналов L - CPL / R - CPL в микрообласти с помощью высокоточного фотоэлектрического модулятора (PEM), в сочетании с объективами с высокой апертурой, ориентированными на конкретные микрообласти (например, отдельные ручные нанокристаллы, внутриклеточные лизосомы), для обеспечения сбора данных ручной люминесценции в этой микрообласти в рамках единой системы пространственных координат, чтобы избежать потери информации в области, вызванной « усреднением» образцов в традиционном макроскопическом обнаружении, и микро, вызывающих смеСигнальное отклонение. Эта интегрированная конструкция может не только подавлять микрозональное линейное двойное преломление, местную флуоресцентную анизотропию и другие псевдотени (например, неравномерные поляризационные помехи в кромке кромки ручной пленки), Кроме того, благодаря динамическому мониторингу (например, изменение CPL в процессе агрегации микрозоны, вызванной температурой), можно проанализировать механизм связи между микросферическим ручным и полимерным состоянием и интерфейсом, чтобы обеспечить прямую основу для точной подготовки ручных микронаноматериалов (например, для регулирования однородности размеров нанокристаллов), оптимизации микросферических характеристик микропроцессорных устройств (например, модификации светоизлучающих элементов) и в то же время выявить закономерность динамического распределения ручных зондов в клетках, а также влияние гетерогенности на свойства микроприборов Методологическая основа.

Основная ценность флуоресцентного спектрометра с микрокруговой поляризацией заключается не только в синергии « микроразрешения + кругового поляризации», но и в глубокой связи и интеллектуальном анализе микрозональной пространственной информации и ручных световых данных. Это слияние преодолевает ограничения « макроскопического усреднения» « островка данных» в традиционном ручном представлении и реализует двойной анализ « пространственного позиционирования + количественной производительности » соперничающей световой системы, создавая межмасштабную корреляционную модель « молекулярной конфигурации - микрозонального агрегационного состояния - локальной производительности CPL». В частности, в контексте быстрого развития искусственного интеллекта и глубокого обучения, Система генерирует большой поток микро - пространственных данных CPL (например, распределение Glum в разных микрорегионах, кривая динамической эволюции) в сочетании с алгоритмами глубокого обучения, что позволяет осуществлять высокопроизводительный скрининг ручных микронаноматериалов (быстрое распознавание микрообластей высокого уровня Glum), интеллектуальное позиционирование ручных зондов в клетках, преодолевать существующую парадигму исследований и разработок « макроскопической пробы» и продвигать ручные научные исследования в совершенно новый этап « пространственного разрешения + управления данными».

Примеры применения:

Оригинальная флуоресценция + круговая поляризация + угловое разрешение + пространственная проводимость

Сочетание технологии круговой поляризованной люминесценции (CPL) с пространственной mapping позволяет получить представление о распределении и изменении G - фактора в различных пространственных положениях в системе материалов. Этот метод измерения, часто называемый CPL mapping или g - factor mapping, является важным направлением развития, в котором ручная оптика пересекается с технологией пространственного разрешения. В сочетании с модулем кругового поляризационного обнаружения с помощью средств микровизуализации может быть реализована визуализация пространственного распределения размера g - фактора на поверхности образцов микронного или даже нанометрового масштаба, что позволяет создать двумерную карту « g (x, y) ». Эта карта выявляет локальную ручную неоднородность материала, вызванную ориентацией кристаллизации, накоплением молекул, ручными искажениями, индукцией дефектов или процессом самосборки, и отражает пространственную связь структурно - ручной световой реакции в системе. Например, в ручных органических кристаллах, жидкокристаллических пленках или сверхмолекулярных волокнах значение g в разных областях может значительно меняться из - за различий в микроскопическом расположении, образуя ручные структурные домены; При внешних полевых эффектах (таких как сдвиг, электрическое поле, световое поле) это пространственное распределение может быть дополнительно отрегулировано или реконструировано. CPL mapping не только используется в фундаментальных исследованиях для понимания конструктивных отношений ручных материалов, но также имеет важный потенциал для переноса и декодирования пространственной информации в таких приложениях, как оптическое шифрование, поляризационное отображение и анти - поддельные метки, является важной технической поддержкой для исследований пространственного регулирования ручных оптических функциональных материалов. (Источник: Hsu et al., Physical Review B, 2015, 91 (19): 195312.)

Рисунок 2. Результаты CPL mapping для двухмерной пленки GaSe. (a) Схема тестирования поляризации. b) для CPL - изображения пленки GaSe в одном из ROI центральным световым пятном на рисунке является возбуждающее световое пятно, в результате чего образуемый флуоресцентный свет проходит вдоль плоскости до края и собирается. (c) пространственное распределение интенсивности CPL, полученной из (b), внутри поверхности образца. d) Направление поляризации в каждом светящемся положении на поверхности образца и автоматический расчет системы для получения линейной поляризации

Оригинальная флуоресценция + круговая поляризация + измерение корреляции с угловым разрешением Руководство по разработке VCSEL

Сочетание круговой поляризованной люминесценции (CPL) с спектральной технологией с угловым разрешением позволяет проводить систематический анализ световых ручных характеристик на разных углах излучения и в разных направлениях импульса фотона, тем самым раскрывая зависимость G - фактора от ориентации света. Этот метод часто называют CPL - измерением с угловым разрешением (Angle - Resolved CPL, AR - CPL), и его основная идея заключается в том, чтобы использовать угол эмиссии в качестве переменной для построения спектра распределения g - значений в угловом пространстве (т. е. пространстве импульсов фотонов) путем точного измерения интенсивности света левого и правого вращений в разных направлениях эмиссии. По сравнению с традиционной технологией точечного измерения CPL AR - CPL может не только предоставлять информацию о передающей руке, но и отражать пространственное нарушение симметрии возбужденного состояния материала, ориентацию излучающего дипольного момента, а также связь между ручной люминесценцией и структурной анизотропией.

Рисунок 2. Свойства лазера VCSEL ближнего инфракрасного диапазона InGaAs [3]

Далее, если на основе углового разрешения вводится энергетическая ось (длина волны или частота), то в двумерном пространстве (k - E фазовое пространство), состоящем из импульса фотона (k) и энергии фотона (E), можно нарисовать карту распределения g - фактора, то есть g (k, E) - спектр. Такие карты позволяют исследователям одновременно отслеживать связь между направлением света, дисперсионным поведением и интенсивностью рук, раскрывая происхождение селективности рук в разных энергетических состояниях. Например, в таких структурах, как фотонные кристаллы, металло - органические рамки (MOFs), ручные микрополости, экситон - поляризованные подсистемы и т.д., световые режимы под разными углами и энергией могут иметь различные поляризационные свойства, AR - CPL может использоваться для определения того, какие возбуждающие состояния обладают сильной способностью к ручной эмиссии, а какие имеют ручное опрокидывание или резонансное усиление.

Кроме того, этот метод может быть использован для проверки распределения области Бриллюэна в ручном излучающем состоянии, прогнозируемом в теоретических расчетах, для оценки синергии эмиссионных дипольных моментов в реальном и импульсном пространстве, а также для наблюдения таких пограничных явлений, как спин - орбитальная связь и поведение ручных экситонов. Исследование CPL с угловым разрешением не только обеспечивает пространственно - энергетическо - ручное многомерное представление механизма свечения материала, но и закладывает теоретическую и техническую основу для проектирования ручных люминесцентных устройств с ориентационной избирательностью, способностью пространственного регулирования импульса и выходом фактора высокого G, особенно в области круговой поляризации лазеров, ручной оптической связи и квантового кодирования информации. (Ссылки: Hsu et al., Phys. Rev.B, 91, 195312 (2015))

Круговая поляризация флуоресценция + анализ разрешения времени

Сочетание представления круговой поляризованной люминесценции (CPL) с широкополосным переходным временным разрешением и всестоксовым поляризационным анализом позволяет осуществлять систематический анализ ручных характеристик и поляризованных компонентов контрастных светоизлучающих материалов в разных временных масштабах и на разных энергиях (длинах волн), что позволяет глубоко выявить динамическую зависимость фактора световой асимметрии (glum) от эволюции возбуждающего состояния. Этот метод известен как полностоксовое измерение CPL с временным разрешением (Time - Resolved Full - Stokes CPL, TR - FS - CPL), основная идея которого заключается в том, чтобы использовать « задержку времени» в качестве ключевой переменной, точно контролировать окно времени с помощью усовершенствованного CCD с электронным управлением дверью (ICCD) (с минимальной шириной двери 2 ns до максимального диапазона 2 мс), синхронно собирать разницу в интенсивности между поляризованным светом левого круга (LCP) и поляризованным светом правого круга (RCP) при различной временной задержке, разделяя поляризованные компоненты линии (S ₁₁₁₁₁₁: 0 ° / 90°, поляр), в конечном итоге построить спектр динамического распределения Glum в двухмерном пространстве времени - энергии (пространство t - E) (glum (t, E)). По сравнению с традиционной стабильной технологией CPL, которая может получить только статическое значение glum, традиционный CPL с временным разрешением (TRCPL) должен взвесить ограничения чувствительности и полосы пропускания, TR - FS - CPL не только обеспечивает информацию об интенсивности ручного света и поляризованной чистоте, но и отражает временную динамику релаксации, вызванной внутренним возбуждением материала, эффективность ручной передачи в различных энергетических состояниях (таких как менталитет в конфигурации, высокое возбуждение ионов металлов), а также границы между псевдотенью CPL, вызванной линейной поляризацией, и истинной рукой сигнала.

Рисунок 3. Широкополосная стабилизация и временное разрешение векторного спектра Стокса для стандартных неручных красителей в водном растворе низкой и высокой вязкости

Далее, если широкополосное спектральное покрытие (400 - 900 нм) сохраняется на основе временного разрешения и полной стоксовой поляризации, голографическое распределение Glum, то есть графический спектр glum (t, E, S ₙ) (n = 12,3), может быть нарисовано в трехмерном пространстве, состоящем из "временной задержки (t) - энергии фотонов (E) - поляризованного состояния (S₁ / Sₙ)". Такие карты позволяют исследователям одновременно отслеживать характеристики связи между временной эволюцией света, поведением дисперсии энергии и поляризованными состояниями (включая ручные), раскрывая происхождение и динамические изменения активности рук в различных возбужденных состояниях. Например, в ручном лантановом комбинаторе Eu [(+) - facam] TR - FS - CPL может различать ручную разницу между состояниями центра рецепторов наносекундного уровня (LC) (13 ns, без активности CPL) и ⁵D ₁→ Fneneneen с высоким возбуждением (130 ns, glum e.2), ясно, что ручная передача рецептора металлу должна быть завершена путем передачи энергии в возбужденном состоянии; В ручных термоактивированных отложенных флуоресцентных красителях (TADF) (R / S - BPC) синхронно квантируется ручная динамика переходных люминесцентов (23 ns, glum e± 1,8 × 10 ⁻³) и отсроченных люминесцентов (18 мкс, стабильность glum), что доказывает, что отсроченные флуоресцентные процессы не разрушают молекулярную руку; В неручном красителе Rodanming B временная эволюция компонентов поляризации S ₁ / Sneneneed, псевдотень CPL, индуцированная ретроспективной поляризацией, и ее связь с динамикой молекулярного вращения (Depolarize in 10 ns).

Кроме того, этот метод может быть использован для проверки пути ручной релаксации возбужденного состояния, прогнозируемого в теоретических расчетах, для оценки эффективности передачи ручного сигнала в различных энергетических каналах и временных масштабах, таких как « формула - металл» « переходная задержка», а также для наблюдения за такими пограничными явлениями, как ручное сохранение возбужденного состояния с коротким сроком службы и динамическое затухание псевдотеней линейной поляризации. Полное исследование CPL с временным разрешением не только обеспечивает многомерное представление механизма возбуждающего состояния ручного светоизлучающего материала « время - энергия - поляризация - рука», но и закладывает теоретическую и техническую основу для проектирования ручных светоизлучающих устройств с селективностью окна времени, способностью регулировать энергетический канал и выходом низкого псевдо - теневого высокого уровня, особенно в области круговой поляризации органических светодиодов (CP - OLED), ручных биоизображений зондов и ручных источников фотонов в области квантовой информации. С помощью этой технологии исследователи могут с точностью просеивать высокостабильные ручные светоизлучающие материалы (например, Glum - временная стабильность красителей TADF), оптимизировать пути передачи энергии в возбужденном состоянии (например, эффективность комбинированной чувствительности Eu³ +) и предлагать стандартизированные представления для решения проблемы псевдотеневых помех в традиционных измерениях CPL, что способствует переходу ручных фотоэлектронных материалов от фундаментальных исследований к практическому применению.

(Источник: Reponen et al. Nature. 2025 Jul; 643 (8072): 675 - 682.