超分辨光学研究中心
研究成果
(一)各研究方向成果介绍
1.太赫兹生物检测与生物效应
(1)发展了太赫兹近场探测理论,将太赫兹成像分辨率从毫米级提高到微米和纳米水平。
(2)建立了太赫兹衰减全反射微流控系统,实现了生物样品(分子和细胞)液相高灵敏检测。
(3)开发了太赫兹纳米探针、三维扫描器、微型探测器等关键核心部件,成功研制了超分辨太赫兹成像仪器系统。
(4)率先实现了单分子、单细胞、微纳异质结的超分辨检测,为生物、材料、器件的精准、无标记、无损检测提供了有效的方法和手段。
2.表面等离子体共振传感
(1)开发了多款水文、水环境常规参数检测设备,实现了即用即得的检测效果。
(2)创新研发了水质综合毒性检测仪、原位藻毒素检测仪和原位藻细胞观测仪等水生态自动监测仪器,实现同类型仪器小型化、在线化和国产化。
(3)研制了贵金属与二维纳米材料结构修饰的光纤生物检测传感器,兼顾了低成本制造与高性能检测的特点。
3.高光谱技术
(1)基于超表面结构的超分辨光谱技术研究,开发出集水体光谱采集北斗定位、5G 传输通信、大数据分析反演于一体的小型化地基高光谱遥感环境监测装备1套;产品具有低成本、快速实时、无二次污染等性能,可对水面温度、叶绿素a浓度、浊度以及黄色物质浓度、COD透明度等指标开展常态化监测。
(2)基于光谱协同快速智能计算,研建星空地一体化遥感监测系统,实现流域水质及水生态指标(叶绿素a、总氮、总磷、透明度、高锰酸盐指数、浊度、溶解氧、氨氮等)立体感知和快速监测;监测频次最低可以达10分钟每次,平均反演精度高于R2 > 0.75。
(二)重要项目(部分)
1. 2023年,国家重点研发计划课题,高灵敏度太赫兹超导生物探测技术研究。
2. 2022年,国家重大科技专项课题,生态环境卫星综合应用及示范。
3. 2021年,国家重点研发计划课题,单分子检测分析技术。
4. 2017年,中央级大型科学仪器设备专项,超高分辨、超高速和宽频带三维动态光谱与光谱成像检测平台。
5. 2017年,国家重点研发计划课题,太赫兹近场纳米扫描成像平台研制。
6. 2016年,国家重点研发计划课题,脑功能区脑胶质瘤太赫兹波谱识别数据库。
7. 2016年,国家重点研发计划课题,THz靶向CTCs搜索系统的构建研究。
(三)代表性论文
1. Near-field terahertz morphological reconstruction nanoscopy for subsurface imaging of protein layers. ACS Nano, 2024, 18: 10104.
2. Nanoscale detection of carbon dots-induced changes in actin skeleton of neural cells. Journal of Colloid and Interface Science, 2024, 668: 293.
3. Nanoscale observation of heparin-mediated self-assembly of chiral tau enantiomers. Materials Today Physics, 2024, 42:101370.
4. Nanomechanical profiling of Aβ42 oligomer-induced biological changes in single hippocampus neurons. ACS Nano, 2023, 17: 5517.
5. CPA-Cas12a-based lateral flow strip for portable assay of Methicillin-resistant Staphylococcus aureus in clinical sample. Journal of Nanobiotechnology, 2023, 21: 234.
6. Terahertz label-free detection of nicotine-induced neural cell changes and the underlying mechanisms. Biosensors & Bioelectronics, 2023, 241: 115697.
7. Near-field nanoscopic terahertz imaging of single proteins. Small, 2021, 17: 2005814.
8. A trigger-based aggregation of aptamer-functionalized gold nanoparticles for colorimetry: An example on detection of Escherichia coli O157:H7. Sensors & Actuators: B. Chemical, 2021, 339: 129865.
9. Single cell imaging with near-field terahertz scanning microscopy. Cell Proliferation, 2020, 53: e12788.
10. Fiber optic surface plasmon resonance biosensor for detection of PDGF-BB in serum based on self-assembled aptamer and antifouling peptide monolayer. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 140: 111350.
(四)代表性专利
1. 基于近场太赫兹病变生物组织高分辨检测的方法。
2.一种反射式太赫兹时域近场扫描显微镜。
3.一种太赫兹纳米近场扫描探针及其制作方法。
4.一种基于高分辨太赫兹技术的肿瘤标志物分子检测系统。
5.一种散射式的扫描近场太赫兹显微镜。
6.一种基于图像拍摄及图像分析的探针轨迹监测及控制方法。
7.一种藻类细胞计数检测系统及其检测方法。
8. 一种水质综合生物毒性在线监测自动分析仪器。
9.用于检测新型冠状病毒SARS-CoV-2的试纸条、传感器及其制备与应用。
10.一种基于高光谱遥感的水体富营养化状态测算方法。