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2021中国光学领域十大社会影响力事件发布

2021中国光学领域十大社会影响力事件(Light10) 是中国科技期刊卓越行动计划领军期刊《Light: Science & Applications》携手中国科学报社旗下科学传播旗舰品牌 科学网 推出的年度榜单。


2021中国光学领域十大社会影响力事件Light10入围名单如下:


无人机做光学中继,在移动量子网络中“穿针引线”


高速行驶的车辆背后随时有无人机提供安全的量子网络信号。这一幕可能出现在科幻片中的画面,或在不久的将来变为现实。中国科学院院士祝世宁领衔的南京大学固体微结构物理国家重点实验室谢臻达、龚彦晓教授课题组在一项实验中,在两架相距200米的重约35千克的无人机和地面之间构建了一个小型的量子通信网络,并向地面相距1公里的两个望远镜,分别发送一个光子,最终测得了高保真度的具有纠缠特性的光子对。显示出多节点移动量子组网的可行性,标志着量子网络向实用化迈出关键一步。

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新型柔性X射线成像技术有望突破国外技术限制


自从一百多年前X射线被发现,“X光”就与人们的生活息息相关。从简单的胸透到复杂的工业无损探伤,X射线成像技术在许多领域发挥着巨大作用。目前,我国高端X射线医学影像设备及关键元器件主要依赖于进口。福州大学教授杨黄浩、陈秋水课题组及其合作者发明了长寿命X射线发光的稀土纳米晶闪烁体,提出了高能量X射线光子诱导缺陷产生长余辉发光的机理,开发了新技术原理的柔性X射线发光成像器件。这一研究打破了传统X射线平板探测器的固有限制,为制备新一代柔性X射线成像设备提供了新思路和途径。该成果标志着我国在柔性X射线成像技术方面进入国际先进行列,并有望突破国外的技术限制,推进高端X射线影像装备的国产化。


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我国在全脑光学高清成像领域实现新突破


中国科学院院士、海南大学校长、华中科技大学武汉光电国家研究中心主任骆清铭教授团队基于线照明调制光学层析成像发展了高清荧光显微光学切片断层成像技术,将全脑光学成像从高分辨率提升到高清晰度的新标准。骆清铭团队介绍,相关技术不仅极大地提高了全脑光学成像的数据质量,而且对该领域面临的大数据难题开辟了全新的解决途径,在数据存储、传输、处理和分析等方面显著提高了效率,有望在标准化、规模化的脑科学研究中发挥巨大作用。

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衣服变屏幕!“穿”在身上的显示器,你曾设想过吗?


如果把人身上的衣服变成一个电子显示器,可以产生哪些应用?比如,是否有可能在衣服上直接浏览资讯、收发信息、实时导航?在极地科考、地质勘探等野外工作场景中,只需在衣物上轻点几下,即可实时显示位置信息;语言障碍人群能把显示器“穿”在身上,作为高效便捷交流和表达的工具。这种天马行空的想象,可能在不久的将来成为一种真实应用场景。复旦大学高分子科学系教授彭慧胜团队成功将显示器件的制备与织物编织过程融合,实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统的制备。

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穿上它可降温近5℃ ,我国科学家研发出可无源制冷的光学超材料织物


华中科技大学陶光明团队和浙江大学马耀光团队聚焦人民生活需求,突破性地研发了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物,该织物既能防晒,又可让人体体表温度降低近5摄氏度,具有优异的可穿戴性,并与整个纺织行业相兼容,适合大规模推广制备和产业化应用。

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我国学者利用通讯光纤网络实现大地震后的快速响应


大地震之后会跟随大量余震,往往会对建筑物和基础设施造成二次危害,阻碍了震后救灾工作的展开。已有研究表明,一个大于6级的地震发生后,仍有一定的概率(约5%)会跟随一个更大的地震,从而导致更严重的灾害。因此,对余震序列的密切监测对于跟踪后续地震灾害、提高对余震规律认识至关重要。虽然已有传统区域和全球永久地震台网在大地震监测中取得了很大的成功,但它们的空间覆盖不足以提供高分辨率的余震监测,而现有传统地震仪在观测密度、响应速度、实时传输无法兼顾,在震后快速响应上具有较大的局限。如何在震后快速布设密集的地震观测网,是震后监测和救灾的核心难题之一。中国科学技术大学李泽峰特任研究员与合作者一道,利用分布式光纤阵列(简称DAS)与其他传统的地震监测技术相结合,极大地提高大地震后快速响应系统的能力,为后续大震后救灾提供重要的技术支持。

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像数星星一样观察分子:新型化学显微镜在浙江大学问世


化学创造着千变万化的物质世界,在这其中每一个单分子起到基本的作用。传统化学和生物学研究大量分子参与的反应和变化。著名物理学家埃尔温·薛定谔曾评论过:“我们从来没有用一个单电子、单原子或单分子做过实验。我们假设我们可以在思想实验中实现,但是这会导致非常可笑的后果。”观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应是科学家面临的一个长久科学挑战。针对这一挑战,浙江大学化学系冯建东研究员致力于发展跨学科的单分子测量方法和仪器,实现多维度的溶液体系单分子物理和化学过程观测、新现象研究和应用建立。其团队发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术,并实现了超高时空分辨成像。该技术在化学成像和生物成像领域具有重要的应用价值,允许看到更清晰的微观结构和细胞图像。

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科学家首次实现六维光信息复用技术


国际数据中心的报告显示,到2025年,人类社会数据总量将达到175ZB。作为信息的重要载体之一,光的波长、偏振、振幅等物理维度能够建立正交的数据通道,利用光的物理维度复用可提高光信息技术的容量和安全性。随着光信息技术的发展,数据的编码几乎耗尽了现有的相关物理维度,光信息复用的容量正迅速接近极限。自20世纪初科学家认识到光子携带轨道角动量(OAM)可作为光子复用的新维度以来,利用相位涡旋光场开发光子OAM的复用技术方兴未艾。然而,微纳尺度下光子OAM的操控和复用与宏观尺度对应的自由空间及光纤截然不同,发现深亚波长尺度下OAM光场与物质相互作用的新机制和复用新技术,成为发展下一代光子器件亟待解决的关键科学难题。来自暨南大学、上海理工大学等机构的联合团队以光为载体实现了大容量信息复用技术,有望为下一代高密度光存储技术提供新思路。该研究为开发光的OAM维度以控制光与物质的相互作用开辟了新途径,其机制也可应用至其他相关光学系统。

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计算显微成像算法:活细胞60纳米和564赫兹荧光超分辨率成像


北京大学陈良怡研究组联合哈尔滨工业大学李浩宇研究组在光学超分辨显微成像技术领域取得突破性进展。发明基于新原理的计算荧光超分辨率成像。提出“荧光图像分辨率提高等价于图像的相对稀疏性增加”,结合信号空时连续性的通用先验知识,发明两步迭代的稀疏解卷积算法,突破现有荧光显微镜的光学硬件限制,首次实现通用计算超分辨荧光成像。与超快结构光超分辨显微镜结合,实现活细胞成像中分辨率最高(60nm)、速度最快(564Hz)、成像时间最长(>1小时),揭示核孔和胰岛素囊泡早期融合孔道的新动态变化。与其他荧光显微镜结合,如膨胀、点扫描、转盘共聚焦、受激辐射损耗以及微型化双光子显微镜等,稀疏解卷积可以稳定提升它们两倍分辨率,帮助生物医学研究者更好分辨细胞中的精细动态结构。与获得2014年诺贝尔化学奖的荧光超分辨显微技术不同,本工作首次从计算的角度提出突破光学衍射极限的方法,实现通用的计算荧光超分辨率成像。一方面为推进显微镜分辨率极限开辟新道路,另一方面也将帮助广泛的生物医学研究者看得更清楚。

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我国首台100千瓦超高功率工业光纤激光器正式启用


从立项到研制成功到交付使用,国内首台100千瓦工业光纤激光器仅用了短短6个月的时间。该激光器启用仪式在南华大学举行。作为国内目前最大功率的工业光纤激光器,也是全球第二大功率的工业激光器,其将在先进制造、航空航天、医疗设备等方面发挥巨大作用,尤其是在放射环境下核设施的退役拆除、核污染器件的表面去污等方面得到更广泛应用。

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源自于:光行天下