光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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駱清銘 等 著，張傑 編

圖書標籤:

• 光物理學
• 生物分子
• 光子學
• 生物物理學
• 光譜學
• 熒光
• 發光
• 納米光子學
• 生物成像
• 光化學

齣版社： 上海交通大學齣版社

ISBN：9787313117564

版次：1

商品編碼：11664593

包裝：精裝

叢書名： 光物理研究前沿係列

開本：16開

齣版時間：2014-10-01

用紙：膠版紙

頁數：521

正文語種：中文

編輯推薦

　　《光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿》以專題論述的形式編撰，選題緊跟科技發展前沿，並且緊貼國傢重大科學研究項目脈絡，可以說是對國內十多年來光物理前沿研究成果的沉澱。《光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿》作者陣容強大，邀請瞭國內四十餘傢實驗室的一綫科學傢參與撰寫，所收錄的前沿專題均由國內奮鬥在相應領域的翹楚執筆，是值得研究生和青年學者捧讀的重要參考文獻。

內容簡介

　　《光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿》是“十二五”國傢重點圖書齣版規劃項目“光物理研究前沿係列”之一，包括新型熒光蛋白標記技術、雙光子分子探針、光調控神經環路、拉曼成像及其生物醫學應用、超分辨定位成像、光聲分子（功能）成像、活體小動物光學分子成像等前沿專題。
　　《光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿》可供生物分子光子學相關研究領域的研究生及從業人員閱讀參考。

目錄

1 新型熒光蛋白標記技術／張智紅 駱清銘
1.1 引言
1.2 熒光蛋白及其突變體
1.3 報告型熒光蛋白探針
1.4 功能型熒光蛋白探針
1.5 熒光共振能量轉移型探針
1.6 基於熒光蛋白的雙分子熒光互補技術
1.7 熒光蛋白標記在活體腫瘤光學成像中的應用
1.8 熒光蛋白轉基因小鼠在活體免疫光學成像中的應用

2 雙光子分子探針／李昱 董小虎 劉誌洪 秦金貴
2.1 雙光子吸收概論
2.2 有機雙光子吸收材料的分子設計與結構類型
2.3 雙光子分子探針的研究進展

3 光調控神經環路／劉楠
3.1 光遺傳學技術
3.2 光遺傳學技術研究的步驟
3.3 光分子探針解讀神經環路的工作機製
3.4 光分子探針探究神經環路如何調控認知與行為
3.5 光分子探針定位神經環路異常與疾病的關係
3.6 用於神經科學的光學探針技術

4 拉曼成像及其生物醫學應用／陳濤 黃岩誼
4.1 引言
4.2 拉曼散射基本原理
4.3 拉曼光譜儀
4.4 拉曼成像
4.5 相乾拉曼散射
4.6 拉曼成像總結

5 超分辨定位成像／黃振立 王伊娜 龍帆 鬍哲 趙澤宇
5.1 引言
5.2 超分辨定位成像中的熒光探針
5.3 超分辨定位成像的方法和裝置
5.4 超分辨定位成像中的圖像處理
5.5 超分辨定位成像的應用
5.6 結論與展望

6 光聲分子（功能）成像／邢達 楊思華
6.1 引言
6.2 光聲成像原理、算法及係統
6.3 國內外狀況
6.4 應用發展趨勢

7 活體小動物光學分子成像／鄧勇 楊孝全 駱清銘
7.1 光在生物組織中的傳輸模型
7.2 擴散光學斷層成像
7.3 小動物活體光學分子成像
7.4 多模式小動物活體分子成像

精彩書摘

　　《光物理研究前沿係列：生物分子光子學研究前沿》：
　　肉芽腫是機體應對結核杆菌而形成的保護性結構，Egen等通過活體觀察肉芽腫內CMTPX標記T細胞和錶達EGFP的巨噬細胞的相關運動，發現兩者的接觸和TNF-α的産生對整個肉芽腫的發生與發展起著關鍵作用。同時，通過成像數據分析得到，巨噬細胞形成較為穩定的細胞外基質，使得T細胞在肉芽腫形成的後期被束縛於有巨噬細胞界定的邊界內。這種現象的可能機製是T細胞傾嚮於沿著巨噬細胞外錶麵基質運動。由於對肝髒枯否氏細胞（KCs）沒有特異性的標記，為排除髓源性單核巨噬細胞的乾擾，研究者們構建瞭由不同基因型細胞構成的骨髓輻射嵌閤體小鼠。他們通過將LysM-EGFP轉基因鼠的骨髓經緻死照射後，過繼輸入沒有熒光的新骨髓而形成嵌閤體小鼠，使得肝髒新招募的單核巨噬細胞不錶達GFP，從而實現單獨對KCs細胞的GFP標記。
　　另外，他們通過顯微成像對CD4+T細胞的運動速度分析以及對相關細胞進行分群，研究者們發現在比較穩定的狀態下，隻有很少部分的結核杆菌特異的T細胞在抗原誘導下遷移至肉芽腫，並導緻某些細胞因子的低錶達和極化分泌。然而外源抗原的釋放引起效應T細胞的聚集並産生大量的細胞因子。這些結果暗示著肉芽腫內的抗原提呈為限製性提呈，能識彆喚起“沉默”T細胞的應答，這種方式部分展現瞭宿主潛在發揮應答效應的能力。此研究結果提供瞭宿主調節病原體感染的新視野——慢性感染的抗原如何有效地動態影響T細胞，反過來效應T細胞如何防禦病菌的入侵。
　　李斯特菌（Lm）是一種革蘭陽性菌，由於其比較容易培養，處理實驗室小鼠時較為安全並具有較高的感染可控性，故常用來研究哺乳動物感染的免疫應答。它導緻的是胞內細菌感染，能同時激發先天性免疫和適應性免疫。通過在細菌錶麵錶達InternalinA、InternalinB、listeriolysinO等黏附蛋白，使得其進入宿主細胞內並逃避胞內吞噬係統。同時其在肌動蛋白裝配誘導蛋白（actinassembly-inducingprotein，ActA）的幫助下催化肌動蛋白聚閤，推動菌體入侵到鄰近的細胞完成細菌的擴散。血液中，巨噬細胞能夠吞噬菌體，菌體錶達的李斯特菌溶血素能夠溶解巨噬細胞液泡膜，激活NF-KB依賴的機體免疫應答相關基因錶達，如趨化因子CCL2，招募錶達相應受體的單核細胞。而被巨噬細胞處理後釋放的細菌相關産物，通過TLRs激活單核細胞，促進其分化成分泌TNF的誘導性單核細胞來源的DC，從而清除細菌。
　　……

前言/序言

光物理研究前沿係列：量子信息與光場調控 本書聚焦於當代光物理研究中最具活力和顛覆性的前沿領域：基於量子力學原理的信息處理與高度精細化的光場調控技術。 本書旨在為光學、量子物理、信息科學以及材料科學領域的科研人員、研究生和資深工程師提供一個全麵、深入且富有洞察力的技術綜述與理論基礎闡述。它並非僅僅是對現有技術的簡單羅列，而是深入剖析瞭支撐這些前沿進展的底層物理機製，並展望瞭它們在未來科技版圖中的潛在角色。 --- 第一部分：量子信息科學的物理基石與實現 本部分將光子作為信息載體的核心優勢——高速度、低損耗和易於糾纏的特性——與量子力學的非定域性、疊加態等特性相結閤，係統闡述瞭量子信息技術從理論走嚮實驗的物理挑戰與突破。 1.1 量子光源與單光子態的製備 深入探討瞭當前製備高質量量子態光子的主要物理平颱。重點分析瞭基於半導體量子點（Quantum Dots, QDs）的單光子源的物理限製（如飽和度和時間關聯性），以及其在集成光路中的應用潛力。同時，詳述瞭機遇介質（如稀土離子或固態缺陷中心，如NV色心）在光子頻率轉換和與物質的強耦閤方麵的獨特優勢。書中將詳細對比基於參量下轉換（SPDC）和自發四波混頻（SFWM）的概率性光源與確定性（或接近確定性）單光子源在構建大規模量子網絡中的適用性。此外，對於具有特定拓撲結構（如軌道角動量 OAM）的單光子態的産生和操控技術進行瞭細緻的物理分析。 1.2 量子糾纏的生成與度量 糾纏態是量子信息處理的核心資源。本章詳細剖析瞭如何利用非綫性光學過程高效地生成雙光子乃至多光子糾纏態。特彆是，對於基於時間/頻率糾纏和空間糾纏（OAM糾纏）的物理機製進行瞭深入的理論建模。在度量部分，本書重點介紹瞭“糾纏度”的量化指標（如糾纏熵、保真度），並探討瞭在實際復雜環境中，如何利用“無源”或“主動反饋”技術來維持和驗證高維度糾纏態的純淨性。 1.3 量子計算的拓撲與容錯 本書不局限於綫性的量子門操作，而是深入探討瞭拓撲量子計算的物理實現路徑。重點解析瞭馬約拉納費米子（Majorana Fermions）在實現拓撲保護的量子比特上的潛在優勢——其對局部環境噪聲的天然免疫性。書中詳細闡述瞭如何設計光子結構（如基於光子晶格的模擬）來模擬這些拓撲序，以及如何通過光場操控實現對拓撲量子比特的非平凡操作（如“編織”）。對於容錯編碼（如錶麵碼）所需的物理資源量和實現難度進行瞭嚴謹的評估。 --- 第二部分：光場調控的極端物理與新範式 本部分將視角轉嚮對光場本身的極緻操控，從空間、時間、能譜到與物質的相互作用模式，探索突破傳統衍射極限和時空限製的新興物理現象與工程技術。 2.1 超分辨成像與非綫性光學在深亞波長尺度 本書詳細介紹瞭突破傳統衍射極限（Abbe Limit）的光學成像技術，特彆是基於熒光團飽和或受激發射（STED）的超分辨顯微技術。書中不僅描述瞭其工作原理，更側重於分析引入的物理限製，如光漂白效應的量子效率損失。此外，深入探討瞭用於深亞波長探測的錶麵等離子激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）與局域錶麵等離子激元（LSPRs）的激發機理。分析瞭如何利用強聚焦激光場誘導的非綫性效應（如高次諧波産生 THG、二次諧波産生 SHG）來探測材料的亞納米級錶麵結構和電子態分布。 2.2 飛秒/阿秒脈衝的産生與時域控製 時間維度上的極緻壓縮是理解和操控瞬態物理過程的關鍵。本書深入研究瞭超快激光器（如Ti:Sapphire振蕩器）的鎖模機製，特彆是如何通過自相位調製和剋爾透鏡效應實現亞10飛秒脈衝的産生。隨後，重點闡述瞭“高次諧波産生”（HHG）在氣體或固體介質中，如何將紅外激光場的時域結構轉化為阿秒量級的軟X射綫脈衝。這部分將詳細介紹強場物理中的“軌道迴饋模型”和“隧穿電離”的物理圖像，並討論如何利用“光學分頻器”（Optical Sandwich）或“後脈衝整形”技術對阿秒脈衝的相位進行精確控製，以實現對電子動力學的“光速快門”。 2.3 極端非綫性與光機械耦閤係統 本章探討瞭在微納尺度下，光場與機械振子（如微懸臂梁、光學腔中的納米顆粒）的強耦閤現象。重點分析瞭如何通過輻射壓力（Radiation Pressure）將單光子的能量或動量轉移到宏觀機械係統上，從而實現對機械振子量子態的操控（如製冷、壓縮態的製備）。書中將理論上推導輻射壓力下的非綫性耦閤強度，並對比瞭基於腔增強和高Q值諧振器的實驗優化策略。此部分將光場調控從電磁場層麵拓展到機械振動層麵，展示瞭跨尺度操控的潛力。 --- 第三部分：集成光子學與新型光物質相互作用平颱 本部分關注如何將上述復雜的物理係統微型化、集成化，並探索新型材料體係帶來的光子學範式轉變。 3.1 矽光子學與片上量子係統 闡述瞭矽基光子學（Silicon Photonics）如何成為量子信息集成的主流平颱。詳細分析瞭在矽基波導中實現低損耗光子傳輸、波長復用、以及集成非綫性光學元件（如波導中的Kerr效應）的物理挑戰。重點在於探討如何剋服矽材料固有的高非綫性損耗問題，轉而利用矽基集成平颱實現光子與載流子、聲子之間的有效耦閤。 3.2 拓撲光子學與零維/一維結構 區彆於傳統基於材料摺射率對比度的光子晶體，本書著重介紹拓撲絕緣體（Topological Insulators）在光子學中的應用。講解瞭如何通過設計具有非互易性的光子結構（如利用法拉第效應或機械鏇轉）來模擬量子霍爾效應，從而在光子係統中實現無後嚮散射的“拓撲邊緣態”。這為構建具有高度魯棒性的光波導和光開關提供瞭全新的物理原理。 3.3 新興二維材料的光子學響應 分析瞭如石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）等二維材料在光子學中的獨特響應。由於其零帶隙或極窄帶隙特性，這些材料展現齣極強的光吸收、超快載流子動力學以及可調諧的電光效應。書中將詳細討論如何利用這些材料的錶麵等離激元共振（Surface Plasmon Resonance）來增強光與物質的相互作用，以及在太赫茲頻段和中紅外波段的應用前景。 --- 總結 《光物理研究前沿係列：量子信息與光場調控》立足於嚴謹的物理學基礎，係統梳理瞭當前光科學與技術交叉領域中最前沿的理論模型、關鍵實驗技術以及工程實現路徑。本書的深度和廣度，使其成為緻力於探索光與物質相互作用極限、並期望在下一代信息技術中發揮關鍵作用的研究人員不可或缺的參考資料。它強調跨學科融閤的必要性，預示著光物理學正在從傳統的成像和通信領域，邁嚮更深層次的量子操控和極端時空調控的新紀元。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往“光與生命”奇妙交織的世界的大門。我尤其對其在“生物分子檢測與傳感”方麵的探討感到興奮。我設想著，未來我們是否可以通過簡單的光學測量，就能快速診斷齣疾病，或者監測齣體內某種關鍵分子的濃度變化？書中可能詳細介紹瞭各種基於熒光、錶麵等離激元共振（SPR）等原理構建的生物傳感器，它們如何能夠實現對極低濃度生物分子的靈敏檢測。我尤其對“新型光敏材料在生物醫學中的應用”這一部分充滿遐想，也許是利用新型的納米材料，能夠實現更高效的光吸收和能量傳遞，從而在藥物遞送、基因治療等領域帶來革命性的進步。這本書讓我深刻體會到，物理學的基本原理，尤其是光物理學，與生物學的前沿研究之間存在著如此緊密的聯係。它不僅僅是理論的堆砌，更是一種對未知探索的勇氣和對生命奧秘的敬畏。這本書讓我對未來的生物技術發展充滿瞭信心和期待。

評分☆☆☆☆☆

翻開書頁，我首先被其中幾個章節的標題深深吸引。諸如“光誘導的生物大分子構象變化及其動力學研究”、“熒光共振能量轉移在生物分子相互作用中的應用”，這些標題一下子就點燃瞭我對細節的好奇。我腦海中浮現齣各種想象：是不是能看到科學傢們如何通過精密的儀器，捕捉到分子運動的瞬間？例如，當一個藥物分子與靶蛋白結閤時，是否會伴隨著微弱的光學信號變化？或者，在光閤作用的核心過程中，能量是如何在分子之間高效傳遞的，是否可以通過精確的光譜分析來揭示其路徑？我尤其對“動力學研究”這部分充滿興趣，這意味著這本書不僅僅是描述現象，更會深入到過程本身，探究“為什麼”和“如何”。我猜想，書中可能會詳細介紹各種光譜學技術，比如熒光光譜、拉曼光譜，以及它們在解析生物分子結構和功能上的具體應用。或許還會提到一些基於光聲成像的技術，它們是如何在不損傷生物組織的情況下，獲得豐富的生物信息。這些技術細節，加上生物分子本身的神奇，讓我感到無比振奮，仿佛置身於一個微觀的、充滿能量的光影世界。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是站在一個巨大的科學寶庫的入口，裏麵陳列著無數閃耀著智慧光芒的寶石。我特彆被其中關於“光生物學效應”的討論所吸引。我一直對自然界中的生物發光現象很好奇，比如螢火蟲為什麼會發光，深海生物又是如何利用自身的光芒來生存的。這本書似乎能從更基礎的光物理原理齣發，去解釋這些現象，甚至可能拓展到更廣泛的應用。例如，我聯想到，是否可以通過人工控製生物體的發光來作為一種生物指示器，用來檢測環境汙染或者疾病的早期信號？書中可能還會探討光對細胞增殖、凋亡等過程的影響，以及如何利用光來誘導或抑製這些過程，從而在癌癥治療等領域找到新的突破口。此外，我對於書中可能介紹的“光動力療法”也充滿期待，這種療法是如何利用光敏劑和光來選擇性地殺死癌細胞，而對正常細胞的損傷卻很小。這一切都讓我覺得，光在生命科學中的潛力是無窮的，而這本書，似乎正在為我們揭示這些潛力的冰山一角。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我拿到手的時候，其實是被它的封麵吸引瞭。那種深邃的藍色，點綴著若隱若現的光點，仿佛真的能從中看到生命的光輝在閃爍。我一直對生物領域那些肉眼看不見的神奇過程充滿好奇，特彆是光是如何在其中扮演重要角色的。這本書的名字——《生物分子光子學研究前沿》，聽起來就充滿瞭探索未知的感覺，讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我想象著，或許這本書會為我打開一個全新的視角，去理解細胞的生命活動，去窺探 DNA 復製時那微弱的光信號，或者觀察蛋白質摺疊過程中能量的傳遞。我尤其希望能看到一些關於現代光學技術如何被應用於生物研究的案例，比如那些令人驚嘆的超分辨率顯微鏡技術，它們如何幫助科學傢們“看見”生命最細微的結構。生物分子光子學，這個詞組本身就帶著一種神秘感和技術感，我迫切地想知道，那些最前沿的研究者們，究竟在探索著怎樣的奧秘，他們又將如何利用光的力量，來揭示生命的本質。這不僅僅是一本書，對我來說，它更像是一張通往未知世界的地圖，指引著我對科學的好奇心。

評分☆☆☆☆☆

當我深入閱讀後，我驚訝於本書在闡述復雜概念時所展現齣的清晰度。雖然“生物分子光子學”聽起來像是一個高深的領域，但作者似乎非常注重將前沿理論與實際應用相結閤。我特彆欣賞其中關於“光遺傳學”的章節，它詳細闡述瞭如何利用光來控製神經元和其他細胞的功能，這簡直是科幻小說般的場景變成瞭現實。我試著去理解，科學傢們是如何將對光敏感的蛋白植入到細胞中，然後通過照射特定波長的光來激活或抑製細胞的活動。這對於理解大腦的工作機製、治療神經係統疾病，甚至開發新型的生物傳感器，都可能具有革命性的意義。我也對其中討論的“生物成像技術”印象深刻，特彆是那些能夠突破衍射極限的成像方法，它們能夠讓我們“看見”以前無法企及的分子細節。想象一下，能夠實時觀察到細胞內單個蛋白的運動軌跡，或者追蹤病毒在體內的傳播路徑，這樣的能力對於疾病的研究和診斷，其價值是無法估量的。這本書讓我覺得，光不僅僅是照明，它更是一種強大的工具，一種能夠深入生命內部，揭示其最深層秘密的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

書還不錯，內容是我所需要的

評分☆☆☆☆☆

介紹的比較全，科研工作者的有價值參考

評分☆☆☆☆☆

非常不錯的一本書，內容貼閤科研實際。

評分☆☆☆☆☆

包裝精美 塑料封裝很好 速度快 一如既往。書的內容之前就瞭解過 一直想買。贊一個 推薦。

評分☆☆☆☆☆

書角有點彎，應該是防護沒做好。發票到的比較慢

評分☆☆☆☆☆

不錯凝聚態光學研究前沿綜述，非常值得一看。

評分☆☆☆☆☆

送貨快，購物方便

評分☆☆☆☆☆

好書，可以當參考使用。。

評分☆☆☆☆☆

東西不錯，非常非常好用，值得購買