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二次諧波（SHG）：微觀世界的守門人

來源：時間：2024-04-26 09:22:32 瀏覽：9740次

二次諧波（SHG）：微觀世界的守門人

二次諧波（Second Harmonic Generation，簡稱SHG）是一種非線性光學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)強激光束照射到非線性光學(xué)介質(zhì)時，會生成頻率是原來激光兩倍的二次諧波信號，這個現(xiàn)象最初由法國物理學(xué)家皮埃爾·庫爾圖瓦斯在1961年發(fā)現(xiàn)；二次諧波（SHG）技術(shù)在微觀世界的研究中扮演著守門人的角色，為我們提供了全新的觀察和理解物質(zhì)的方式，打開了通往微觀世界的大門。

技術(shù)優(yōu)勢：

二次諧波（SHG）技術(shù)具有很多獨特的優(yōu)勢，如高度的空間選擇性和時間分辨率；通過SHG技術(shù)，科學(xué)家們能夠獲得有關(guān)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的高分辨率圖像，從而更好地理解物質(zhì)的性質(zhì)和行為。

SHG技術(shù)具有高度的空間選擇性。

它能夠精確地探測到物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)中的特定區(qū)域，從而讓我們能夠聚焦于感興趣的部分，忽略其他干擾因素；這一點在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域尤為重要，因為它使我們能夠觀察到生物細(xì)胞和組織中的細(xì)微結(jié)構(gòu)，而不受周圍組織的干擾。

SHG技術(shù)具有高時間分辨率。

它能夠?qū)崟r地監(jiān)測微觀結(jié)構(gòu)的變化，捕捉到物質(zhì)在不同時間點的狀態(tài)；這對于研究生物分子的動態(tài)過程和化學(xué)反應(yīng)的實時過程具有重要意義。

SHG技術(shù)還具有高度的靈敏度。

它能夠檢測到極小的物理和化學(xué)變化，如分子取向、分子極化、分子振動等；這使得SHG技術(shù)在探測物質(zhì)的微小變化方面具有極高的優(yōu)勢。

實際應(yīng)用：

在實際應(yīng)用中，SHG技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)成像、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測等領(lǐng)域。例如，在材料科學(xué)中，SHG技術(shù)可以幫助科學(xué)家們研究晶體的生長過程、晶體缺陷以及材料的非線性光學(xué)性質(zhì)。

在生物醫(yī)學(xué)成像中，SHG技術(shù)可以用于觀察活細(xì)胞內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞膜、細(xì)胞器等。

在化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測中，SHG技術(shù)可以實時監(jiān)測反應(yīng)物和產(chǎn)物的變化，從而了解反應(yīng)的動態(tài)過程。

然而，盡管SHG技術(shù)具有許多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中也存在一些挑戰(zhàn)；例如，SHG信號的強度相對較弱，需要高強度的激光光源和高質(zhì)量的非線性光學(xué)介質(zhì)，此外，SHG技術(shù)在深度方向上的分辨率仍有一定局限性，限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

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