光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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骆清铭 等 著，张杰 编

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• 光物理学
• 生物分子
• 光子学
• 生物物理学
• 光谱学
• 荧光
• 发光
• 纳米光子学
• 生物成像
• 光化学

出版社： 上海交通大学出版社

ISBN：9787313117564

版次：1

商品编码：11664593

包装：精装

丛书名： 光物理研究前沿系列

开本：16开

出版时间：2014-10-01

用纸：胶版纸

页数：521

正文语种：中文

编辑推荐

　　《光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿》以专题论述的形式编撰，选题紧跟科技发展前沿，并且紧贴国家重大科学研究项目脉络，可以说是对国内十多年来光物理前沿研究成果的沉淀。《光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿》作者阵容强大，邀请了国内四十余家实验室的一线科学家参与撰写，所收录的前沿专题均由国内奋斗在相应领域的翘楚执笔，是值得研究生和青年学者捧读的重要参考文献。

内容简介

　　《光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿》是“十二五”国家重点图书出版规划项目“光物理研究前沿系列”之一，包括新型荧光蛋白标记技术、双光子分子探针、光调控神经环路、拉曼成像及其生物医学应用、超分辨定位成像、光声分子（功能）成像、活体小动物光学分子成像等前沿专题。
　　《光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿》可供生物分子光子学相关研究领域的研究生及从业人员阅读参考。

目录

1 新型荧光蛋白标记技术／张智红 骆清铭
1.1 引言
1.2 荧光蛋白及其突变体
1.3 报告型荧光蛋白探针
1.4 功能型荧光蛋白探针
1.5 荧光共振能量转移型探针
1.6 基于荧光蛋白的双分子荧光互补技术
1.7 荧光蛋白标记在活体肿瘤光学成像中的应用
1.8 荧光蛋白转基因小鼠在活体免疫光学成像中的应用

2 双光子分子探针／李昱 董小虎 刘志洪 秦金贵
2.1 双光子吸收概论
2.2 有机双光子吸收材料的分子设计与结构类型
2.3 双光子分子探针的研究进展

3 光调控神经环路／刘楠
3.1 光遗传学技术
3.2 光遗传学技术研究的步骤
3.3 光分子探针解读神经环路的工作机制
3.4 光分子探针探究神经环路如何调控认知与行为
3.5 光分子探针定位神经环路异常与疾病的关系
3.6 用于神经科学的光学探针技术

4 拉曼成像及其生物医学应用／陈涛 黄岩谊
4.1 引言
4.2 拉曼散射基本原理
4.3 拉曼光谱仪
4.4 拉曼成像
4.5 相干拉曼散射
4.6 拉曼成像总结

5 超分辨定位成像／黄振立 王伊娜 龙帆 胡哲 赵泽宇
5.1 引言
5.2 超分辨定位成像中的荧光探针
5.3 超分辨定位成像的方法和装置
5.4 超分辨定位成像中的图像处理
5.5 超分辨定位成像的应用
5.6 结论与展望

6 光声分子（功能）成像／邢达 杨思华
6.1 引言
6.2 光声成像原理、算法及系统
6.3 国内外状况
6.4 应用发展趋势

7 活体小动物光学分子成像／邓勇 杨孝全 骆清铭
7.1 光在生物组织中的传输模型
7.2 扩散光学断层成像
7.3 小动物活体光学分子成像
7.4 多模式小动物活体分子成像

精彩书摘

　　《光物理研究前沿系列：生物分子光子学研究前沿》：
　　肉芽肿是机体应对结核杆菌而形成的保护性结构，Egen等通过活体观察肉芽肿内CMTPX标记T细胞和表达EGFP的巨噬细胞的相关运动，发现两者的接触和TNF-α的产生对整个肉芽肿的发生与发展起着关键作用。同时，通过成像数据分析得到，巨噬细胞形成较为稳定的细胞外基质，使得T细胞在肉芽肿形成的后期被束缚于有巨噬细胞界定的边界内。这种现象的可能机制是T细胞倾向于沿着巨噬细胞外表面基质运动。由于对肝脏枯否氏细胞（KCs）没有特异性的标记，为排除髓源性单核巨噬细胞的干扰，研究者们构建了由不同基因型细胞构成的骨髓辐射嵌合体小鼠。他们通过将LysM-EGFP转基因鼠的骨髓经致死照射后，过继输入没有荧光的新骨髓而形成嵌合体小鼠，使得肝脏新招募的单核巨噬细胞不表达GFP，从而实现单独对KCs细胞的GFP标记。
　　另外，他们通过显微成像对CD4+T细胞的运动速度分析以及对相关细胞进行分群，研究者们发现在比较稳定的状态下，只有很少部分的结核杆菌特异的T细胞在抗原诱导下迁移至肉芽肿，并导致某些细胞因子的低表达和极化分泌。然而外源抗原的释放引起效应T细胞的聚集并产生大量的细胞因子。这些结果暗示着肉芽肿内的抗原提呈为限制性提呈，能识别唤起“沉默”T细胞的应答，这种方式部分展现了宿主潜在发挥应答效应的能力。此研究结果提供了宿主调节病原体感染的新视野——慢性感染的抗原如何有效地动态影响T细胞，反过来效应T细胞如何防御病菌的入侵。
　　李斯特菌（Lm）是一种革兰阳性菌，由于其比较容易培养，处理实验室小鼠时较为安全并具有较高的感染可控性，故常用来研究哺乳动物感染的免疫应答。它导致的是胞内细菌感染，能同时激发先天性免疫和适应性免疫。通过在细菌表面表达InternalinA、InternalinB、listeriolysinO等黏附蛋白，使得其进入宿主细胞内并逃避胞内吞噬系统。同时其在肌动蛋白装配诱导蛋白（actinassembly-inducingprotein，ActA）的帮助下催化肌动蛋白聚合，推动菌体入侵到邻近的细胞完成细菌的扩散。血液中，巨噬细胞能够吞噬菌体，菌体表达的李斯特菌溶血素能够溶解巨噬细胞液泡膜，激活NF-KB依赖的机体免疫应答相关基因表达，如趋化因子CCL2，招募表达相应受体的单核细胞。而被巨噬细胞处理后释放的细菌相关产物，通过TLRs激活单核细胞，促进其分化成分泌TNF的诱导性单核细胞来源的DC，从而清除细菌。
　　……

前言/序言

光物理研究前沿系列：量子信息与光场调控 本书聚焦于当代光物理研究中最具活力和颠覆性的前沿领域：基于量子力学原理的信息处理与高度精细化的光场调控技术。 本书旨在为光学、量子物理、信息科学以及材料科学领域的科研人员、研究生和资深工程师提供一个全面、深入且富有洞察力的技术综述与理论基础阐述。它并非仅仅是对现有技术的简单罗列，而是深入剖析了支撑这些前沿进展的底层物理机制，并展望了它们在未来科技版图中的潜在角色。 --- 第一部分：量子信息科学的物理基石与实现 本部分将光子作为信息载体的核心优势——高速度、低损耗和易于纠缠的特性——与量子力学的非定域性、叠加态等特性相结合，系统阐述了量子信息技术从理论走向实验的物理挑战与突破。 1.1 量子光源与单光子态的制备 深入探讨了当前制备高质量量子态光子的主要物理平台。重点分析了基于半导体量子点（Quantum Dots, QDs）的单光子源的物理限制（如饱和度和时间关联性），以及其在集成光路中的应用潜力。同时，详述了机遇介质（如稀土离子或固态缺陷中心，如NV色心）在光子频率转换和与物质的强耦合方面的独特优势。书中将详细对比基于参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）的概率性光源与确定性（或接近确定性）单光子源在构建大规模量子网络中的适用性。此外，对于具有特定拓扑结构（如轨道角动量 OAM）的单光子态的产生和操控技术进行了细致的物理分析。 1.2 量子纠缠的生成与度量 纠缠态是量子信息处理的核心资源。本章详细剖析了如何利用非线性光学过程高效地生成双光子乃至多光子纠缠态。特别是，对于基于时间/频率纠缠和空间纠缠（OAM纠缠）的物理机制进行了深入的理论建模。在度量部分，本书重点介绍了“纠缠度”的量化指标（如纠缠熵、保真度），并探讨了在实际复杂环境中，如何利用“无源”或“主动反馈”技术来维持和验证高维度纠缠态的纯净性。 1.3 量子计算的拓扑与容错 本书不局限于线性的量子门操作，而是深入探讨了拓扑量子计算的物理实现路径。重点解析了马约拉纳费米子（Majorana Fermions）在实现拓扑保护的量子比特上的潜在优势——其对局部环境噪声的天然免疫性。书中详细阐述了如何设计光子结构（如基于光子晶格的模拟）来模拟这些拓扑序，以及如何通过光场操控实现对拓扑量子比特的非平凡操作（如“编织”）。对于容错编码（如表面码）所需的物理资源量和实现难度进行了严谨的评估。 --- 第二部分：光场调控的极端物理与新范式 本部分将视角转向对光场本身的极致操控，从空间、时间、能谱到与物质的相互作用模式，探索突破传统衍射极限和时空限制的新兴物理现象与工程技术。 2.1 超分辨成像与非线性光学在深亚波长尺度 本书详细介绍了突破传统衍射极限（Abbe Limit）的光学成像技术，特别是基于荧光团饱和或受激发射（STED）的超分辨显微技术。书中不仅描述了其工作原理，更侧重于分析引入的物理限制，如光漂白效应的量子效率损失。此外，深入探讨了用于深亚波长探测的表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）与局域表面等离子激元（LSPRs）的激发机理。分析了如何利用强聚焦激光场诱导的非线性效应（如高次谐波产生 THG、二次谐波产生 SHG）来探测材料的亚纳米级表面结构和电子态分布。 2.2 飞秒/阿秒脉冲的产生与时域控制 时间维度上的极致压缩是理解和操控瞬态物理过程的关键。本书深入研究了超快激光器（如Ti:Sapphire振荡器）的锁模机制，特别是如何通过自相位调制和克尔透镜效应实现亚10飞秒脉冲的产生。随后，重点阐述了“高次谐波产生”（HHG）在气体或固体介质中，如何将红外激光场的时域结构转化为阿秒量级的软X射线脉冲。这部分将详细介绍强场物理中的“轨道回馈模型”和“隧穿电离”的物理图像，并讨论如何利用“光学分频器”（Optical Sandwich）或“后脉冲整形”技术对阿秒脉冲的相位进行精确控制，以实现对电子动力学的“光速快门”。 2.3 极端非线性与光机械耦合系统 本章探讨了在微纳尺度下，光场与机械振子（如微悬臂梁、光学腔中的纳米颗粒）的强耦合现象。重点分析了如何通过辐射压力（Radiation Pressure）将单光子的能量或动量转移到宏观机械系统上，从而实现对机械振子量子态的操控（如制冷、压缩态的制备）。书中将理论上推导辐射压力下的非线性耦合强度，并对比了基于腔增强和高Q值谐振器的实验优化策略。此部分将光场调控从电磁场层面拓展到机械振动层面，展示了跨尺度操控的潜力。 --- 第三部分：集成光子学与新型光物质相互作用平台 本部分关注如何将上述复杂的物理系统微型化、集成化，并探索新型材料体系带来的光子学范式转变。 3.1 硅光子学与片上量子系统 阐述了硅基光子学（Silicon Photonics）如何成为量子信息集成的主流平台。详细分析了在硅基波导中实现低损耗光子传输、波长复用、以及集成非线性光学元件（如波导中的Kerr效应）的物理挑战。重点在于探讨如何克服硅材料固有的高非线性损耗问题，转而利用硅基集成平台实现光子与载流子、声子之间的有效耦合。 3.2 拓扑光子学与零维/一维结构 区别于传统基于材料折射率对比度的光子晶体，本书着重介绍拓扑绝缘体（Topological Insulators）在光子学中的应用。讲解了如何通过设计具有非互易性的光子结构（如利用法拉第效应或机械旋转）来模拟量子霍尔效应，从而在光子系统中实现无后向散射的“拓扑边缘态”。这为构建具有高度鲁棒性的光波导和光开关提供了全新的物理原理。 3.3 新兴二维材料的光子学响应 分析了如石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料在光子学中的独特响应。由于其零带隙或极窄带隙特性，这些材料展现出极强的光吸收、超快载流子动力学以及可调谐的电光效应。书中将详细讨论如何利用这些材料的表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance）来增强光与物质的相互作用，以及在太赫兹频段和中红外波段的应用前景。 --- 总结 《光物理研究前沿系列：量子信息与光场调控》立足于严谨的物理学基础，系统梳理了当前光科学与技术交叉领域中最前沿的理论模型、关键实验技术以及工程实现路径。本书的深度和广度，使其成为致力于探索光与物质相互作用极限、并期望在下一代信息技术中发挥关键作用的研究人员不可或缺的参考资料。它强调跨学科融合的必要性，预示着光物理学正在从传统的成像和通信领域，迈向更深层次的量子操控和极端时空调控的新纪元。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书为我打开了一扇通往“光与生命”奇妙交织的世界的大门。我尤其对其在“生物分子检测与传感”方面的探讨感到兴奋。我设想着，未来我们是否可以通过简单的光学测量，就能快速诊断出疾病，或者监测出体内某种关键分子的浓度变化？书中可能详细介绍了各种基于荧光、表面等离激元共振（SPR）等原理构建的生物传感器，它们如何能够实现对极低浓度生物分子的灵敏检测。我尤其对“新型光敏材料在生物医学中的应用”这一部分充满遐想，也许是利用新型的纳米材料，能够实现更高效的光吸收和能量传递，从而在药物递送、基因治疗等领域带来革命性的进步。这本书让我深刻体会到，物理学的基本原理，尤其是光物理学，与生物学的前沿研究之间存在着如此紧密的联系。它不仅仅是理论的堆砌，更是一种对未知探索的勇气和对生命奥秘的敬畏。这本书让我对未来的生物技术发展充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到手的时候，其实是被它的封面吸引了。那种深邃的蓝色，点缀着若隐若现的光点，仿佛真的能从中看到生命的光辉在闪烁。我一直对生物领域那些肉眼看不见的神奇过程充满好奇，特别是光是如何在其中扮演重要角色的。这本书的名字——《生物分子光子学研究前沿》，听起来就充满了探索未知的感觉，让我对接下来的阅读充满了期待。我想象着，或许这本书会为我打开一个全新的视角，去理解细胞的生命活动，去窥探 DNA 复制时那微弱的光信号，或者观察蛋白质折叠过程中能量的传递。我尤其希望能看到一些关于现代光学技术如何被应用于生物研究的案例，比如那些令人惊叹的超分辨率显微镜技术，它们如何帮助科学家们“看见”生命最细微的结构。生物分子光子学，这个词组本身就带着一种神秘感和技术感，我迫切地想知道，那些最前沿的研究者们，究竟在探索着怎样的奥秘，他们又将如何利用光的力量，来揭示生命的本质。这不仅仅是一本书，对我来说，它更像是一张通往未知世界的地图，指引着我对科学的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是站在一个巨大的科学宝库的入口，里面陈列着无数闪耀着智慧光芒的宝石。我特别被其中关于“光生物学效应”的讨论所吸引。我一直对自然界中的生物发光现象很好奇，比如萤火虫为什么会发光，深海生物又是如何利用自身的光芒来生存的。这本书似乎能从更基础的光物理原理出发，去解释这些现象，甚至可能拓展到更广泛的应用。例如，我联想到，是否可以通过人工控制生物体的发光来作为一种生物指示器，用来检测环境污染或者疾病的早期信号？书中可能还会探讨光对细胞增殖、凋亡等过程的影响，以及如何利用光来诱导或抑制这些过程，从而在癌症治疗等领域找到新的突破口。此外，我对于书中可能介绍的“光动力疗法”也充满期待，这种疗法是如何利用光敏剂和光来选择性地杀死癌细胞，而对正常细胞的损伤却很小。这一切都让我觉得，光在生命科学中的潜力是无穷的，而这本书，似乎正在为我们揭示这些潜力的冰山一角。

评分☆☆☆☆☆

翻开书页，我首先被其中几个章节的标题深深吸引。诸如“光诱导的生物大分子构象变化及其动力学研究”、“荧光共振能量转移在生物分子相互作用中的应用”，这些标题一下子就点燃了我对细节的好奇。我脑海中浮现出各种想象：是不是能看到科学家们如何通过精密的仪器，捕捉到分子运动的瞬间？例如，当一个药物分子与靶蛋白结合时，是否会伴随着微弱的光学信号变化？或者，在光合作用的核心过程中，能量是如何在分子之间高效传递的，是否可以通过精确的光谱分析来揭示其路径？我尤其对“动力学研究”这部分充满兴趣，这意味着这本书不仅仅是描述现象，更会深入到过程本身，探究“为什么”和“如何”。我猜想，书中可能会详细介绍各种光谱学技术，比如荧光光谱、拉曼光谱，以及它们在解析生物分子结构和功能上的具体应用。或许还会提到一些基于光声成像的技术，它们是如何在不损伤生物组织的情况下，获得丰富的生物信息。这些技术细节，加上生物分子本身的神奇，让我感到无比振奋，仿佛置身于一个微观的、充满能量的光影世界。

评分☆☆☆☆☆

当我深入阅读后，我惊讶于本书在阐述复杂概念时所展现出的清晰度。虽然“生物分子光子学”听起来像是一个高深的领域，但作者似乎非常注重将前沿理论与实际应用相结合。我特别欣赏其中关于“光遗传学”的章节，它详细阐述了如何利用光来控制神经元和其他细胞的功能，这简直是科幻小说般的场景变成了现实。我试着去理解，科学家们是如何将对光敏感的蛋白植入到细胞中，然后通过照射特定波长的光来激活或抑制细胞的活动。这对于理解大脑的工作机制、治疗神经系统疾病，甚至开发新型的生物传感器，都可能具有革命性的意义。我也对其中讨论的“生物成像技术”印象深刻，特别是那些能够突破衍射极限的成像方法，它们能够让我们“看见”以前无法企及的分子细节。想象一下，能够实时观察到细胞内单个蛋白的运动轨迹，或者追踪病毒在体内的传播路径，这样的能力对于疾病的研究和诊断，其价值是无法估量的。这本书让我觉得，光不仅仅是照明，它更是一种强大的工具，一种能够深入生命内部，揭示其最深层秘密的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

很适合了解前沿进展

评分☆☆☆☆☆

凝聚态光学，，，，

评分☆☆☆☆☆

生物分子光子学研究前沿。适合该方向的科研工作者以及相关的研究生，可以对这个方向的发展有个总体的了解！

评分☆☆☆☆☆

光学前沿，研究生必看。

评分☆☆☆☆☆

受益匪浅，书的质量很好，但是价格高

评分☆☆☆☆☆

中文书难得写的这么认真

评分☆☆☆☆☆

我记得我评价过了。。 正版没问题。书入门很好。

评分☆☆☆☆☆

给力，生物光学最前沿的中文综述，很好的参考教材

评分☆☆☆☆☆

光物理研究前沿系列：量子光学研究前沿