半导体纳米材料相干光学特性的实验研究

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基本信息

  • 批准号:
    91321105
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2205.光量子物理和量子光学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The abibity of controlling and processing single photons emitted from a two-level quantum system to realize long distance transmission of encrypted binary codes is one of the main requirements for future applications of quantum information processing and communication. Compared to natural atoms, semiconducting nanomaterials of self-assembled quantum dots, colloidal quantum dots and single-walled carbon nanotubes have much larger optical transition dipole moments. Moreover, their structural properties such as shape, size, density, position and composition can be effectively controlled, which is important for the purpose of flexibly adjusting their electronic and optical properties. In this project, we plan to study the quantum coherent properties of the above three material systems on the single molecule level and promote their device applications in single photon sources. For self-assembled quantum dots, we will study their microcavity quantum electrodynamics to observe more novel quantum coherent properties; for colloidal quantum dots, we will try to measure their basic quantum coherent properties of quantum interference and Rabi oscillations for the first time; for single-walled carbon nanotubes, we will measure their single photon emissions to solve the long-existing problem of whether they are two-level quantum emitters at room temperature. When this project is done, we hope to publish several journal papers with important international influence and establish a world-class group in the nano-optics research area.
能够对两能级量子系统产生的单光子进行处理和控制,来实现长距离传输二进制编码的保密数据是实现未来量子信息处理和通讯的必要条件。与自然原子相比,以外延生长量子点、胶体量子点和单壁碳纳米管为代表的半导体纳米材料具有较大的光学跃迁偶极矩,而且其形状、尺寸、密度、位置和组成等参数在生长过程中都能够得到有效的控制,从而达到灵活地调节其电光特性等目的。本项目计划对上述这三种半导体纳米材料在单分子精度进行量子相干特性的测量和单光子器件的研制。在外延生长量子点方面,将结合微腔量子电动力学来观察到更多新奇的量子相干特性;在胶体量子点方面,争取首次实现量子干涉和Rabi振荡这些基本量子相干特性的测量;在单壁碳纳米管方面,通过单光子发射的测量,来解决其在室温条件下是否为两能级量子发光体这个问题。项目完成时,力争发表若干具有重要国际影响的学术论文,建立具有国际先进水平的半导体纳米材料光学特性研究团队。

结项摘要

本项目的主要研究方向是半导体纳米材料的单光子发射和相干光学特性,所研究的材料体系集中于自组织InGaAs量子点、胶体CdSe量子点和胶体钙钛矿量子点。在2014年主要研究了:1)平面微腔内系综自组织InGaAs量子点的高效上转换荧光现象,通过理论计算将其归结为量子点间的相干作用以及微腔对自发辐射速率进行调制所产生的综合效应;2)合成了由单个胶体CdSe量子点和多个染料分子组成的能量转移颗粒,实现了双波长单光子发射。在2015-2016年主要研究了:1)单个自组织InGaAs量子点在单光子发射过程中的荧光闪烁现象,揭示了处于吸收态和发射态的电子与周围缺陷的作用机制;2)在单个胶体CdSe量子点中观察到带电双激子发射,揭示了其发射荧光寿命不可区分光子对的特性;3)合成了胶体钙钛矿量子点,发现了其具有超大吸收横截面积和超短荧光寿命的单光子发射特性。4)首次实现紫外光激发下对单个CdSe量子点荧光特性的测量,并且在单量子点精度观察到载流子倍增效应。项目进行的两年中,共发表7篇SCI文章,包括Physical Review Letters 1篇,ACS Nano 2篇,Scientific Reports 2篇和Applied Physics Letters 2篇。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Giant up-conversion efficiency of InGaAs quantum dots in a planar microcavity.
平面微腔中 InGaAs 量子点的巨大上转换效率
  • DOI:
    10.1038/srep03953
  • 发表时间:
    2014-02-04
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xu Q;Piermarocchi C;Pershin YV;Salamo GJ;Xiao M;Wang X;Shih CK
  • 通讯作者:
    Shih CK
Extended storage of multiple excitons in trap states of semiconductor nanocrystals
半导体纳米晶体陷阱态下多个激子的延长存储
  • DOI:
    10.1063/1.4943367
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Huizhen Wu;Chunfeng Zhang;Xiaoyong Wang;Min Xiao
  • 通讯作者:
    Min Xiao
Defect-induced photoluminescence blinking of single epitaxial InGaAs quantum dots.
单外延 InGaAs 量子点的缺陷诱导光致发光闪烁
  • DOI:
    10.1038/srep08898
  • 发表时间:
    2015-03-10
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Hu F;Cao Z;Zhang C;Wang X;Xiao M
  • 通讯作者:
    Xiao M
Charged two-exciton emission from a single semiconductor nanocrystal
单个半导体纳米晶体的带电双激子发射
  • DOI:
    10.1063/1.4916827
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang, Qiang;Zhang, Chunfeng;Wang, Xiaoyong;Xiao, Min
  • 通讯作者:
    Xiao, Min
Carrier Multiplication in a Single Semiconductor Nanocrystal
单个半导体纳米晶体中的载流子倍增
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.116.106404
  • 发表时间:
    2016-03-09
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW LETTERS
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Hu, Fengrui;Lv, Bihu;Xiao, Min
  • 通讯作者:
    Xiao, Min

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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