使用多波长激发的荧光光谱法稳健估计荧光团的显式基线模型

研究背景 荧光光谱是一种广泛应用于识别和量化荧光物质(荧光团)的方法。然而,当材料中包含其他荧光团(基线荧光团)时,量化感兴趣的荧光团变得具有挑战性,特别是当基线的发射光谱未明确定义且与目标荧光团的发射光谱重叠时。为了准确区分并量化这些荧光物质,研究人员提出了基于多波长激发荧光光谱的新方法。这项研究的主要目标是解决基线荧光干扰这一问题,并提供一种无需先验假设的稳健估计算法。 论文来源 这篇名为《An Explicit Estimated Baseline Model for Robust Estimation of Fluorophores Using Multiple-Wavelength Excitation Fluorescence Spectroscopy》的论文,作者包括A. Ga...

任务后的工作记忆和运动反应由具有相似特征的瞬态频谱爆发驱动

背景和研究问题 工作记忆和运动后大脑反应(Post-task responses,PTRs)在神经科学中一直是研究的热点。以往的研究表明,运动后的β反弹(Post-movement beta rebound,PMBR)是大脑皮层中可靠而稳定的现象,可以通过磁脑电图(Magnetoencephalography,MEG)来研究和测量。而近期的研究进一步发现,PTRs不仅限于运动后β反弹,而是在各种频段(如θ、α和β频段)和大脑区域中普遍存在。然而,目前尚不清楚这些工作记忆后PTRs是否由类似于PMBR的瞬态高幅度活动爆发(Spectral bursts)驱动。本文的主要目的是通过对工作记忆和视觉运动任务数据集的比较,探讨这两类任务后PTR的驱动机制是否相似。 论文来源与作者信息 这篇研究论文由...

用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计

用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计

用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计 研究背景 光抽运磁力仪(Optically Pumped Magnetometer,简称OPM)在自旋交换弛豫自由(SERF)状态下是极为灵敏的磁场传感器,灵敏度能低至0.16 ft/√Hz和0.54 ft/√Hz。OPM基于自旋极化原子与磁场的相互作用,通过光抽运将泵光束的角动量转移到原子(典型情况下是碱金属蒸气),使其自旋极化。自旋极化通过拉莫尔进动与磁场相互作用,通过光学探测自旋极化在探测束传播方向上的投影,可以确定外部磁场。在高原子密度及近零磁场的SERF状态下,由于自旋交换碰撞引起的极化弛豫被强烈抑制,OPM的灵敏度可以显著提升。 近年来,OPM在生物磁学中的应用逐渐受到关注,特别是对人类大脑磁场的测量(脑磁图,Magnetoencephal...

低频正弦磁场诱导的人类磁磷光感知的阈值和机制

电感磷光感知的阈值与机制 背景介绍 电磁场(Magnetic Field,简称MF)对人类身体的影响一直是科学研究的热点。极低频磁场(Extremely Low-Frequency Magnetic Field,简称ELF-MF)在日常生活中广泛存在,主要来源于电力线(50/60 Hz)和家庭电器。这些磁场在人体内会感应出电场和电流,进而可能调节大脑功能。一个特定现象——电磁磷光(Magnetophosphene),即由于磁场诱发的闪烁视觉感知,是国际电磁场暴露指导方针的基础之一。 电磁磷光现象早在1896年由法国医生Jacques-Arsène d’Arsonval首次观察到,该现象后来在一些小型非重复性研究中得到验证。近几十年来,关于电磁磷光的研究却相对较少,尤其是在家庭频率(即50 H...

室温条件下六方氮化硼中的量子相干自旋

用于常温下六方氮化硼中量子相干自旋的研究报道 引言 量子网络和传感器的实现,需要固态自旋-光子接口(spin-photon interface)具备单光子产生能力和长寿命的自旋相干性,并能在可扩展的设备中集成,理想情况下,这些设备应在常温环境下操作。然而,尽管在多个候选系统中取得了快速进展,但能够在室温下保持量子相干单自旋的系统仍然非常罕见。这项研究旨在填补这一研究空白,探讨在层状范德华材料——六方氮化硼(hBN)中,实现常温环境下量子相干控制的可行性。 论文来源 这篇论文题为“A quantum coherent spin in hexagonal boron nitride at ambient conditions”,由Hannah L. Stern等人撰写,研究机构包括Cavendi...

刚性 Dion–Jacobson 型二维钙钛矿中激子极化子形成和高载流子弛豫

在刚性 Dion–Jacobson 型二维钙钛矿中激子极化子形成和高载流子弛豫的研究报告 二维有机-无机杂化钙钛矿(HOIPs)引起了广泛关注,因为它们具有强烈受限的激子状态和由其二维层状结构引起的减少的介电屏蔽效应,使其在发光器件、光电探测器、光伏和量子发射器等应用中具有潜力。然而,对于这种材料的效率,电子和晶格动力学之间的复杂相互作用起着关键作用,尤其是激子-声子相互作用的功能角色仍存有疑问。本文意图通过结合超快光谱学和电子结构计算来揭示这些材料中激子的强极化子本质及其与高载流子冷却行为的关系。 论文来源 这篇论文发表在顶级期刊《Nature Materials》上,文章DOI为https://doi.org/10.1038/s41563-024-01895-z。主要作者包括Somnat...

可编程拓扑光子芯片

可编程拓扑光子芯片

可编程拓扑光子芯片的研究进展 研究背景 近年来,拓扑绝缘体(Topological Insulators, TI)在物理学界引起了极大的关注,其丰富的物理机制和拓扑边界模式的潜在应用使得这一领域迅速发展。自量子霍尔效应(Quantum Hall Effect)的发现以来,拓扑相(Topological Phase)的研究经历了巨大的进步,涉及到维度性、对称性、非厄米性以及缺陷等多方面的内容。当拓扑学与光子学相遇时,拓扑光子学领域迅速崛起,成为一个独立的研究方向,革命性地推动了光学科学和技术的发展。拓扑光子学系统提供了噪声小、晶格几何约束少、光学材料多样性大、光学设备可控性高以及广泛适用的非线性光学效应等诸多优势。 研究问题 尽管拓扑光子设备展现了大量的拓扑现象及其实用性的潜在应用,例如拓扑光...

通过空间-频率线索挖掘方法实现低光照RGB-T场景中的显著目标检测

通过空间-频率线索挖掘方法实现低光照RGB-T场景中的显著目标检测

通过空间-频率线索挖掘方法实现低光照RGB-T场景中的显著目标检测 显著目标检测(Salient Object Detection, SOD)在计算机视觉领域具有重要地位,其主要任务是在图像中识别出最具视觉吸引力的区域或物体。尽管在过去几十年中,SOD模型在正常光照环境中取得了一定进展,但在低光环境下仍面临严峻挑战。在低光环境下,由于光子不足,导致图像细节缺失,严重影响了SOD的性能。而这种挑战在智能监控、自动驾驶等实际应用中显得尤为突出。 近几年来,RGB-T(可见光和热红外图像)系统因其在光线不足条件下对热红外不变性的特点,引起了越来越多研究人员的关注。借助RGB-T图像,研究人员开发了一些SOD模型,通过融合可见光和热红外线索,在一定程度上缓解了低光环境下的目标检测问题。然而,这些现有...

具备完全神经形态视觉与控制的自动驾驶飞行器

具备完全神经形态视觉与控制的自动驾驶飞行器

具备完全神经形态视觉与控制的自动驾驶飞行器 背景与研究动机 过去十年间,深度人工神经网络(ANNs)在人工智能领域取得了巨大进步,特别是在视觉处理方面。然而,这些先进的视觉处理技术在实现高精确度的同时,往往需要大量且耗能的计算资源,这使得其在小型飞行机器人等资源受限的情况下难以应用。 针对这一问题,神经形态硬件通过模仿生物大脑的稀疏、异步特性,实现了更高效的感知与处理能力。在机器人领域,神经形态硬件中的事件驱动相机和脉冲神经网络(SNNs)具有低延迟、低能耗的潜力。然而,当前嵌入式神经形态处理器的限制和脉冲神经网络训练的挑战使得这些技术主要应用于低维度的感知和动作任务。 为解决这些问题,本文展示了一个全神经形态的视觉到控制的流水线,用于控制飞行中的无人机。具体而言,我们训练了一个脉冲神经网络...

立体人工复眼用于三维空间中的时空感知

立体人工复眼用于三维空间中的时空感知

立体人工复眼用于三维空间的时空感知 本研究文章发表在2024年5月15日的《Science Robotics》期刊上,题为“立体人工复眼用于三维空间的时空感知(Stereoscopic Artificial Compound Eyes for Spatiotemporal Perception in Three-Dimensional Space)”,第一作者为Byungjoon Bae,指导作者为Kyusang Lee。研究团队主要来自University of Virginia的电气与计算机工程系和材料科学与工程系。 研究背景 在自然界中,节肢动物(arthropods)的复眼是非常有效的生物视觉系统,具备广阔的视野(Field of View, FOV)和高运动敏感度,而祷蛾(mant...