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本周分享一篇2026年9月发表于《Light: Science & Applications》的高分文献。
论文题目：
Photophysical lock-in detection enables background-free upconversion emission imaging
光物理锁相检测实现无背景上转换发光成像
发表期刊：
Light: Science & Applications（2026年9月，IF 23.4）
研究简介：
镧系上转换纳米颗粒（UCNPs）因其具有反斯托克斯位移发射特性，可实现不受自体荧光干扰的信号检测，因此在生物医学应用领域受到广泛关注。然而其相对较弱的发射信号易受到残余激发光干扰。传统锁相检测技术虽然能够从较强的随机背景中提取微弱信号，但对于与目标信号同步调制的残余激发光却无法有效消除，这一问题在严苛的实验条件下仍是一大挑战。
本研究提出了一种光物理锁相检测（PP-LID）方法。研究发现，UCNPs对激发光强度具有固有的非线性响应，可在强度调制激发下充当调制频率混合器。当采用多个基准调制频率对激发光强度进行调制时，不同调制频率之间可产生额外的拍频（BF）信号。这些拍频信号不受环境光和残余激发光的干扰，即使使用帧率有限的相机也能够分辨，其响应特性还可通过纳米颗粒工程进行调控。
因此，通过PP-LID方法提取拍频信号，可显著改善基于UCNPs的生物成像和生物传感中的信背比，为复杂背景环境下的高灵敏检测提供了一种新的技术策略。
海洋光学产品应用亮点：
本研究采用海洋光学QE Pro光谱仪，配合980 nm二极管激光器对上转换纳米颗粒的上转换发射光谱进行测量，为UCNPs上转换发光特性表征及不同发射波段的非线性响应研究提供关键光谱数据支持。
研究价值：
该研究将上转换纳米颗粒固有的非线性光物理特性与调制频率域锁相检测进行结合，实现了对弱上转换发光信号与残余激发光、环境背景的有效区分。在约5 mm厚鸡胸组织的深层成像实验中，PP-LID可将信背比提升近一个数量级，展现出在深层组织光学成像、生物成像及生物传感等弱光检测场景中的应用潜力，并为复杂散射和高背景条件下提升提升信背比与成像对比度提供了新的技术路径。
本研究所用的QEPro光纤光谱仪
QEPro是一款科研级高性能微型光谱仪，采用背照式CCD探测器具有高量子效率，板载缓存可存储15000张光谱图，以确保在高速采集中的数据完整性。同时先进的光学设计与热电致冷器件可大大提高长时间检测的热稳定性。因此无论是高速测量或宽浓度范围，QEPro都能为您提供无与伦比的性能表现。
波长范围：覆盖190-1100 nm(依配置)
灵敏度高：适用于常规应用和弱光信号的分析等。
动态范围宽：可检测极弱到较强的发光信号。。
高量子效率：采用背照式CCD探测器具有高量子效率。
板载缓存：板载缓存可存储15000张光谱图，确保在高速采集中的数据完整性。
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参考文献
1. Bagheri, N., Wang, C., Guo, D. et al. Photophysical lock-in detection enables background-free upconversion emission imaging. Light Sci Appl 15, 371 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02414-2