Двухфотонное поглощение

В атомной физике двухфотонное поглощение ( ДФА или 2ПА ), также называемое двухфотонным возбуждением или нелинейным поглощением , представляет собой одновременное поглощение двух фотонов одинаковой или разных частот с целью возбуждения атома . или молекулы из одного состояния (обычно основное состояние ) через виртуальный энергетический уровень к более высокой энергии, чаще всего к возбужденному электронному состоянию . Поглощение двух фотонов с разными частотами называется невырожденным двухфотонным поглощением . Поскольку ДФА зависит от одновременного поглощения двух фотонов, вероятность ДФП пропорциональна дозе фотонов (D), которая пропорциональна квадрату интенсивности света (D ∝ I ²); таким образом, это нелинейный оптический процесс. ^[1] Разность энергий между вовлеченными нижним и верхним состояниями молекулы равна или меньше суммы энергий фотонов двух поглощенных фотонов. Двухфотонное поглощение представляет собой процесс третьего порядка, сечение которого обычно на несколько порядков меньше сечения однофотонного поглощения.

Двухфотонное возбуждение флуорофора спонтанного ( флуоресцентной молекулы) приводит к двухфотонно-возбужденной флуоресценции, при которой возбужденное состояние, созданное ТРА, распадается в результате излучения фотона в состояние с более низкой энергией.

Фон

Первоначально это явление было предсказано Марией Гепперт-Майер в 1931 году в ее докторской диссертации. ^[2] Тридцать лет спустя изобретение лазера позволило провести первую экспериментальную проверку ДФА, когда двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция была обнаружена в кристалле, легированном европием . ^[3] Вскоре эффект наблюдался в парах цезия, а затем в полупроводнике CdS. ^[4]^[5]

ДПА представляет собой нелинейный оптический процесс. третьего порядка В частности, мнимая часть нелинейной восприимчивости связана со степенью содержания ТРА в данной молекуле. Поэтому правила отбора для TPA отличаются от однофотонного поглощения (OPA), которое зависит от восприимчивости первого порядка. Соотношение правил отбора для одно- и двухфотонного поглощения аналогично правилам рамановской и ИК- спектроскопии. Например, в центросимметричной молекуле одно- и двухфотонные разрешенные переходы являются взаимоисключающими, оптический переход, разрешенный в одной из спектроскопий, запрещен в другой. Однако для нецентросимметричных молекул формального взаимного исключения между правилами отбора для ОРА и ТРА не существует. С точки зрения квантовой механики , это различие является результатом того факта, что квантовые состояния таких молекул имеют либо +, либо - инверсионную симметрию, обычно обозначаемую g (для +) и u (для -). Однофотонные переходы разрешены только между состояниями, которые различаются инверсионной симметрией, т.е. g <-> u, тогда как двухфотонные переходы разрешены только между состояниями, имеющими одинаковую инверсионную симметрию, т.е. g <-> g и u <-> u. .

Связь между числом фотонов (или, что то же самое, порядком электронных переходов), участвующих в процессе ДФП (два), и порядком соответствующей нелинейной восприимчивости (три) можно понять с помощью оптической теоремы . Эта теорема связывает мнимую часть полностью оптического процесса заданного порядка возмущения. $m$ с процессом с участием носителей заряда с половиной порядка возмущения, т.е. $m/2$ . ^[6] Чтобы применить эту теорему, важно учитывать, что порядок в теории возмущений для вычисления амплитуды вероятности полностью оптического объекта $\chi ^{(n)}$ процесс $m=n+1$ . Поскольку в случае ДПА задействованы электронные переходы второго рода ( $m/2=2$ ), то из оптической теоремы следует, что порядок нелинейной восприимчивости равен $n=m-1=3$ , то есть это $\chi ^{(3)}$ процесс.

Феноменологически TPA можно рассматривать как третий член в традиционной модели ангармонического осциллятора для описания колебательного поведения молекул. Другая точка зрения состоит в том, чтобы думать о свете как о фотонах . В нерезонансном ДПА ни один фотон не находится в резонансе с энергетической щелью системы, и два фотона объединяются, чтобы преодолеть энергетическую щель, превышающую энергии каждого фотона в отдельности. Если бы в зазоре существовало промежуточное электронное состояние, это могло бы произойти посредством двух отдельных однофотонных переходов в процессе, описываемом как «резонансный ДПА», «последовательный ДПА» или «поглощение 1+1», где само по себе поглощение является первым. процесс упорядочения, и генерируемая флуоресценция будет расти пропорционально квадрату входящей интенсивности. В нерезонансном ДПА переход происходит без наличия промежуточного состояния. Это можно рассматривать как результат «виртуального» состояния, создаваемого взаимодействием фотонов с молекулой. Аргумент виртуального состояния вполне ортогонален аргументу ангармонического осциллятора. Например, в нем говорится, что в полупроводнике поглощение при высоких энергиях невозможно, если два фотона не могут преодолеть запрещенную зону. Таким образом, для изготовления можно использовать множество материалов. Эффект Керра , которые не проявляют никакого поглощения и, следовательно, имеют высокий порог повреждения.

«Нелинейность» в описании этого процесса означает, что сила взаимодействия увеличивается быстрее, чем линейно с электрическим полем света. Фактически, в идеальных условиях скорость ДФА пропорциональна квадрату напряженности поля. Эту зависимость можно вывести квантовомеханически, но она интуитивно очевидна, если учесть, что для этого требуется, чтобы два фотона совпадали во времени и пространстве. Это требование высокой интенсивности света означает, что для изучения явлений ДФА необходимы лазеры. Кроме того, чтобы понять спектр TPA , также необходим монохроматический свет для измерения поперечного сечения TPA на разных длинах волн . перестраиваемые импульсные лазеры (такие как OPO и OPA Следовательно, в качестве источника возбуждения выбирают с удвоенной частотой Nd:YAG-накачки).

Измерения

Двухфотонное поглощение можно измерить несколькими методами. Некоторые из них представляют собой двухфотонно-возбуждаемую флуоресценцию (ДФФ), ^[7] z-сканирование , самодифракция ^[8] или нелинейная передача (NLT). импульсные лазеры , поскольку ДПА представляет собой нелинейный оптический процесс третьего порядка. Чаще всего используются ^[9] и поэтому наиболее эффективен при очень высоких интенсивностях .

Скорость поглощения

Закон Бера описывает спад интенсивности из-за однофотонного поглощения:

I(x)=I_{0}\mathrm {e} ^{-\alpha \,x}\,

где $x$ расстояние, которое свет прошел через образец, $I(x)$ интенсивность света после прохождения определенного расстояния $x$ , $I(0)$ — интенсивность света, при которой свет попадает на образец и $\alpha$ – коэффициент однофотонного поглощения образца. При двухфотонном поглощении для падающей плоской волны излучения интенсивность света в зависимости от расстояния изменяется следующим образом:

I(x)={\frac {I_{0}}{1+\beta xI_{0}}}\,

для TPA с интенсивностью света в зависимости от длины пути или поперечного сечения $x$ как функция концентрации $c$ и начальная интенсивность света $I_{0}$ . Коэффициент поглощения $\alpha$ теперь становится коэффициентом TPA $\beta$ . (Обратите внимание, что существует некоторая путаница в отношении термина $\beta$ в нелинейной оптике, поскольку иногда используется для описания поляризуемости второго порядка , а иногда и для молекулярного двухфотонного сечения. Однако чаще его используют для описания объемной двухфотонной оптической плотности образца. Письмо $\delta$ или $\sigma$ чаще используется для обозначения молекулярного двухфотонного сечения.)

Двухфотонная возбужденная флуоресценция

Связь двухфотонной возбужденной флуоресценции с общим числом поглощенных фотонов в единицу времени $N_{abs}$ дается

F(t)={\frac {1}{2}}\phi \eta N_{abs},

где $\phi$ и $\eta$ – квантовая эффективность флуоресценции флуорофора и эффективность сбора флуоресценции измерительной системы соответственно. ^[10] В конкретном измерении $N_{abs}$ является функцией концентрации флуорофора $C$ , освещенный объем пробы $V$ , интенсивность падающего света $I$ , и сечение двухфотонного поглощения $\delta$ :

N_{abs}=\int _{V}\mathrm {d} V\delta C(r,t)I^{2}(r,t).

Обратите внимание, что $N_{abs}$ пропорционален квадрату падающего света, как и ожидалось для TPA.

Единицы сечения

Сечение молекулярного двухфотонного поглощения обычно выражается в единицах Гепперта-Майера ( GM ) (в честь его первооткрывательницы, нобелевского лауреата Марии Гепперт-Майер ), где

1 ГМ = 10 ⁻⁵⁰ см ⁴ фотон ⁻¹. ^[11]

Учитывая причину этих единиц измерения, можно увидеть, что она является результатом произведения двух площадей (по одной на каждый фотон, каждая в см). ²) и время (в течение которого два фотона должны прибыть, чтобы иметь возможность действовать вместе). Большой масштабный коэффициент введен для того, чтобы сечения двухфотонного поглощения обычных красителей имели удобные значения.

Развитие области и потенциальных применений

До начала 1980-х годов ТРА использовался в качестве спектроскопического инструмента. Ученые сравнили спектры OPA и TPA различных органических молекул и получили несколько фундаментальных взаимосвязей свойств структуры. Однако в конце 1980-х годов начали разрабатываться приложения. Питер Рентцепис предложил приложения для оптического хранения 3D-данных . Уотт Уэбб предложил микроскопию и визуализацию. Также были продемонстрированы другие приложения, такие как 3D-микрообработка , оптическая логика, автокорреляция, изменение формы импульса и ограничение оптической мощности. ^[12]

3D визуализация полупроводников

Было продемонстрировано, что с помощью двухфотонного поглощения можно создавать пространственно ограниченные носители заряда в полупроводниковом устройстве. Это можно использовать для исследования свойств переноса заряда такого устройства. ^[13]

Микрообработка и литография

В 1992 году с использованием более высоких мощностей лазера (35 мВт) и более чувствительных смол/резистов TPA нашел свое применение в литографии. ^[14] Одной из наиболее отличительных особенностей ТРА является то, что скорость поглощения света молекулой зависит от квадрата интенсивности света. Это отличается от OPA, где скорость поглощения линейна в зависимости от входной интенсивности. В результате этой зависимости при резке материала мощным лазерным лучом скорость удаления материала очень резко снижается от центра луча к его периферии. Из-за этого созданная «ямка» получается более четкой и лучше разрешается, чем если бы яма того же размера была создана с использованием обычного поглощения.

3D-фотополимеризация

В 1997 году Маруо и др. разработал первое применение TPA в 3D-микропроизводстве. ^[15] При 3D-микропроизводстве блок геля, содержащий мономеры и 2-фотонный активный фотоинициатор в качестве сырья готовят . Применение сфокусированного лазера к блоку приводит к полимеризации только в том месте фокуса лазера, где интенсивность поглощенного света самая высокая. Таким образом, форма объекта может быть прослежена с помощью лазера, а затем излишек геля можно смыть, оставив след в твердом виде. Фотополимеризация для 3D-микропроизводства используется в самых разных областях, включая микрооптику, ^[16] микрожидкости, ^[17] биомедицинские имплантаты, ^[18] 3D каркасы для клеточных культур ^[19] и тканевая инженерия. ^[20]

Визуализация

Человеческое тело непрозрачно для видимых волн . Следовательно, однофотонная визуализация с использованием флуоресцентных красителей не очень эффективна. Если бы тот же краситель имел хорошее двухфотонное поглощение, то соответствующее возбуждение происходило бы примерно на длине волны, в два раза превышающей длину волны, при которой происходило бы однофотонное возбуждение. В результате можно использовать возбуждение в дальней инфракрасной области, где человеческое тело обладает хорошей прозрачностью.

Иногда ошибочно говорят, что рэлеевское рассеяние имеет отношение к таким методам визуализации, как двухфотонное. Согласно закону рассеяния Рэлея , величина рассеяния пропорциональна $1/\lambda ^{4}$ , где $\lambda$ это длина волны. В результате, если длину волны увеличить в 2 раза, рэлеевское рассеяние уменьшится в 16 раз. Однако рэлеевское рассеяние имеет место только тогда, когда рассеивающие частицы намного меньше длины волны света (небо голубое, потому что Молекулы воздуха рассеивают синий свет гораздо сильнее, чем красный). Когда частицы больше, рассеяние увеличивается примерно линейно с длиной волны: следовательно, облака белые, поскольку они содержат капли воды. Эта форма рассеяния известна как рассеяние Ми и происходит в биологических тканях. Таким образом, хотя более длинные волны действительно меньше рассеиваются в биологических тканях, разница не столь существенна, как предсказывает закон Рэлея.

Ограничение оптической мощности

Другая область исследований – ограничение оптической мощности . В материале с сильным нелинейным эффектом поглощение света увеличивается с увеличением интенсивности, так что за пределами определенной входной интенсивности выходная интенсивность приближается к постоянному значению. Такой материал можно использовать для ограничения количества оптической мощности, поступающей в систему. Его можно использовать для защиты дорогостоящего или чувствительного оборудования, такого как датчики , в защитных очках или для контроля шума в лазерных лучах.

Фотодинамическая терапия

Фотодинамическая терапия (ФДТ) — метод лечения рака . В этом методе органическая молекула с хорошим триплетным квантовым выходом возбуждается так, что триплетное состояние этой молекулы взаимодействует с кислородом . Основное состояние кислорода имеет триплетный характер. Это приводит к триплет-триплетной аннигиляции, в результате которой образуется синглетный кислород, который, в свою очередь, атакует раковые клетки. Однако, используя материалы TPA, окно для возбуждения можно расширить до инфракрасной области, тем самым делая процесс более жизнеспособным для использования на человеческом теле.

Двухфотонная фармакология

Описана фотоизомеризация фармакологических лигандов на основе азобензола путем двухфотонной абсорбции для использования в фотофармакологии . ^[21]^[22]^[23]^[24]^[25]^[26] Это позволяет контролировать активность эндогенных белков в интактной ткани с фармакологической селективностью в трех измерениях. Его можно использовать для изучения нейронных цепей и разработки лекарственной неинвазивной фототерапии.

Оптическое хранилище данных

Способность двухфотонного возбуждения воздействовать на молекулы глубоко внутри образца, не затрагивая другие области, позволяет хранить и извлекать информацию в объеме вещества, а не только на поверхности, как это делается на DVD . Таким образом, оптическое трехмерное хранилище данных позволяет предоставлять носители, содержащие объем данных терабайтного уровня на одном диске.

Соединения

В некоторой степени силы линейного и двухфотонного поглощения связаны. Поэтому первыми соединениями, которые нужно было изучить (а многие из них до сих пор изучаются и используются, например, в 2-фотонной микроскопии), были стандартные красители. В частности, использовались лазерные красители, поскольку они обладают хорошими характеристиками фотостабильности. Однако эти красители, как правило, имеют двухфотонное сечение порядка 0,1–10 Гм, что намного меньше, чем требуется для проведения простых экспериментов.

Лишь в 1990-е годы в ответ на потребности технологий визуализации и хранения данных, а также благодаря быстрому увеличению мощности компьютеров, позволившим проводить квантовые вычисления, начали разрабатываться принципы рационального проектирования молекул, поглощающих два фотона. быть сделанным. Точный квантовомеханический анализ двухфотонного поглощения требует на несколько порядков больше вычислительных затрат, чем анализ однофотонного поглощения, и требует высококоррелированных вычислений на очень высоких уровнях теории.

Было обнаружено, что наиболее важными особенностями молекул с сильной ТРА является длинная система сопряжения (аналог большой антенны) и замещение сильными донорными и акцепторными группами (что можно рассматривать как вызывающее нелинейность в системе и увеличивающее потенциал заряда). передача). Таким образом, многие двухтактные олефины демонстрируют высокие переходы ТРА, до нескольких тысяч GM. ^[27] Также обнаружено, что соединения с реальным промежуточным энергетическим уровнем, близким к «виртуальному» энергетическому уровню, могут иметь большие двухфотонные сечения в результате резонансного усиления. В Интернете доступно несколько баз данных спектров двухфотонного поглощения. ^[28]^[29]

К соединениям с интересными свойствами ТРА также относятся различные производные порфирина , сопряженные полимеры и даже дендримеры . В одном исследовании ^[30] Вклад дирадикального резонанса для соединения, изображенного ниже, также был связан с эффективным ТРА. Длина волны TPA для этого соединения составляет 1425 нанометров с наблюдаемым поперечным сечением TPA 424 GM.

Коэффициенты

Коэффициент двухфотонного поглощения определяется соотношением ^[31]

$-{\frac {dI}{dz}}=\alpha I+\beta I^{2}$

так что

$\beta (\omega )={\frac {2\hbar \omega }{I^{2}}}W_{T}^{(2)}(\omega )={\frac {N}{E}}\sigma ^{(2)}$

Где $\beta$ – коэффициент двухфотонного поглощения, $\alpha$ коэффициент поглощения, $W_{T}^{(2)}(\omega )$ - скорость перехода TPA на единицу объема, $I$ – облученность , $ħ$ – приведенная постоянная Планка , $\omega$ — частота фотонов, а толщина среза — $dz$ . $N$ - плотность молекул на см ³, $E$ – энергия фотона (Дж), $\sigma ^{(2)}$ – сечение двухфотонного поглощения (см ⁴с/молекула).

Единицами СИ коэффициента бета являются м/Вт. Если $\beta$ (м/Вт) умножается на 10 ⁻⁹ его можно перевести в систему СГС (кал/см с/эрг). ^[32]

Из-за разных лазерных импульсов указанные коэффициенты ДПА различаются почти в 3 раза. С переходом к более коротким лазерным импульсам отпикосекундной или субпикосекундной длительности было получено заметно уменьшенное значение коэффициента TPA. ^[33]

В воде

Лазерно-индуцированная ТРА в воде была обнаружена в 1980 году. ^[34]

Вода поглощает УФ-излучение с длиной волны около 125 нм, выходящее из орбитали 3a1, что приводит к диссоциации на OH. ⁻ и Х ⁺. С помощью ТРА эта диссоциация может быть достигнута двумя фотонами с длиной волны около 266 нм. ^[35] Поскольку вода и тяжелая вода имеют разные частоты колебаний и инерцию, им также необходимы разные энергии фотонов для достижения диссоциации, и они имеют разные коэффициенты поглощения для данной длины волны фотонов.Исследование, проведенное в январе 2002 года с использованием фемтосекундного лазера, настроенного на 0,22 пикосекунды, показало, что коэффициент D ₂ O составляет 42±5 · 10. ⁻¹¹(см/Вт), тогда как H ₂ O составляло 49±5 · 10 ⁻¹¹(см/Вт). ^[33]

Коэффициенты TPA для воды ^[33]
λ (нм)	длительность импульса τ (пс)	$\beta \times 10^{11}$ (см/Вт)
315	29	4
300	29	4.5
289	29	6
282	29	7
282	0.18	19
266	29	10
264	0.22	49±5
216	15	20
213	26	32

Двухфотонная эмиссия

Противоположным процессом ДФА является двухфотонная эмиссия (ДФЭ), которая представляет собой одноэлектронный переход, сопровождающийся испусканием пары фотонов. Энергия каждого отдельного фотона пары не определена, а пара в целом сохраняет энергию перехода. Поэтому спектр ТПЭ очень широк и непрерывен. ^[36] TPE важен для приложений в астрофизике, поскольку способствует континуальному излучению планетарных туманностей (теоретически предсказанному для них в ^[37] и наблюдался в ^[38]). ТПЭ в конденсированном состоянии и, в частности, в полупроводниках впервые наблюдался только в 2008 году. ^[39] со скоростью излучения почти на 5 порядков слабее, чем однофотонная спонтанная эмиссия, с потенциальным применением в квантовой информации .

См. также

Двухфотонный круговой дихроизм
Микроскопия двухфотонного возбуждения
Виртуальные частицы находятся в виртуальном состоянии, в котором амплитуда вероятности не сохраняется.

Ссылки

^ Ткаченко, Николай В. (2006). «Приложение C. Двухфотонное поглощение». Оптическая спектроскопия: методы и приборы . Эльзевир. п. 293. ИСБН 978-0-08-046172-4 .
^ Гепперт-Майер М (1931). «Об элементарных действиях с двумя квантовыми скачками» . Анналы физики . 9 (3): 273–95. Нагрудный код : 1931АнП...401..273Г . дои : 10.1002/andp.19314010303 .
^ Кайзер, В.; Гарретт, CGB (1961). «Двухфотонное возбуждение в CaF2:Eu2+». Письма о физических отзывах . 7 (6): 229. Бибкод : 1961PhRvL...7..229K . дои : 10.1103/PhysRevLett.7.229 .
^ Абелла, ID (1962). «Оптическое двухквантовое поглощение в парах цезия». Письма о физических отзывах . 9 (11): 453. Бибкод : 1962PhRvL...9..453A . дои : 10.1103/physrevlett.9.453 .
^ Браунштейн, Р. ; Окман, Н. (20 апреля 1964 г.). «Оптическое двухфотонное поглощение в CdS». Физический обзор . 134 (2А): А499. Бибкод : 1964PhRv..134..499B . дои : 10.1103/PhysRev.134.A499 .
^ Хаят, Алекс; Невет, Амир; Гинзбург, Павел; Оренштейн, Меир (1 августа 2011 г.). «Применение двухфотонных процессов в полупроводниковых фотонных устройствах: приглашенный обзор» . Полупроводниковая наука и технология . 26 (8): 083001. Бибкод : 2011SeScT..26h3001H . дои : 10.1088/0268-1242/26/8/083001 . ISSN 0268-1242 . S2CID 51993416 .
^ Сюй, Крис; Уэбб, Ватт (1996). «Измерение сечений двухфотонного возбуждения молекулярных флуорофоров с данными от 690 до 1050 нм». ЖОСА Б. 13 (3): 481–491. Бибкод : 1996JOSAB..13..481X . дои : 10.1364/JOSAB.13.000481 .
^ Трехо-Вальдес, М.; Торрес-Мартинес, Р.; Переа-Лопес, Н.; Сантьяго-Хасинто, П.; Торрес-Торрес, К. (10 июня 2010 г.). «Вклад двухфотонного поглощения в нелинейность третьего порядка наночастиц Au, внедренных в пленки TiO2 и в суспензию этанола» . Журнал физической химии C. 114 (22): 10108–10113. дои : 10.1021/jp101050p . ISSN 1932-7447 .
^ Махр, Х. (2012). «Глава 4. Спектроскопия двухфотонного поглощения». У Герберта Рабина, CL Tang (ред.). Квантовая электроника: Трактат, Том 1. Нелинейная оптика, Часть А. Академическая пресса. стр. 286–363. ISBN 978-0-323-14818-4 .
^ Сюй, Крис; Уэбб, Ватт (1996). «Измерение сечений двухфотонного возбуждения молекулярных флуорофоров с данными от 690 до 1050 нм». ЖОСА Б. 13 (3): 481–491. Бибкод : 1996JOSAB..13..481X . дои : 10.1364/JOSAB.13.000481 .
^ Презентация Powerpoint http://www.chem.ucsb.edu/~ocf/lecture_ford.ppt
^ Хаят, Алекс; Невет, Амир; Гинзбург, Павел; Оренштейн, Меир (2011). «Применение двухфотонных процессов в полупроводниковых фотонных устройствах: приглашенный обзор». Полупроводниковая наука и технология . 26 (8): 083001. Бибкод : 2011SeScT..26h3001H . дои : 10.1088/0268-1242/26/8/083001 . S2CID 51993416 .
^ Дорфер, Кристиан; Хиты, Дмитрий; Касми, Ламия; Крамбергер, Грегор (2019). «Трехмерное картирование переноса заряда с помощью метода переходного тока на границе двухфотонного поглощения в синтетическом монокристаллическом алмазе». Письма по прикладной физике . 114 (20): 203504. arXiv : 1905.09648 . Бибкод : 2019ApPhL.114t3504D . дои : 10.1063/1.5090850 . hdl : 11311/1120457 . S2CID 165163659 .
^ Ву, Эн-Шинн; Стриклер, Джеймс Х.; Харрелл, WR; Уэбб, Уотт В. (1 июня 1992 г.). Катберт, Джон Д. (ред.). «Двухфотонная литография для применения в микроэлектронике» . Оптическая/лазерная микролитография В . 1674 . ШПИОН: 776–782. Бибкод : 1992SPIE.1674..776W . дои : 10.1117/12.130367 . S2CID 135759224 .
^ Маруо, Сёдзи; Накамура, Осаму; Кавата, Сатоши (15 января 1997 г.). «Трехмерное микропроизводство с двухфотонной фотополимеризацией» . Оптические письма . 22 (2): 132–134. Бибкод : 1997OptL...22..132M . дои : 10.1364/OL.22.000132 . ISSN 1539-4794 . ПМИД 18183126 .
^ Гиссибль, Тимо; Тиле, Саймон; Херкоммер, Алоис; Гиссен, Харальд (август 2016 г.). «Двухфотонная прямая лазерная запись сверхкомпактных многолинзовых объективов» . Природная фотоника . 10 (8): 554–560. Бибкод : 2016NaPho..10..554G . дои : 10.1038/nphoton.2016.121 . ISSN 1749-4893 . S2CID 49191430 .
^ Джайсвал, Арун; Растоги, Чандреш Кумар; Рани, Света; Сингх, Гаурав Пратап; Саксена, Сумит; Шукла, Шобха (21 апреля 2023 г.). «Два десятилетия двухфотонной литографии: перспективы материаловедения для аддитивного производства 2D/3D наномикроструктур» . iScience . 26 (4): 106374. Бибкод : 2023iSci...26j6374J . дои : 10.1016/j.isci.2023.106374 . ISSN 2589-0042 . ПМЦ 10121806 . ПМИД 37096047 .
^ Галанопулос, Стратос; Хацидай, Николета; Мелиссинаки, Василея; Селимис, Александрос; Схизас, Харалампос; Фарсари, Мария; Каралекас, Димитрис (сентябрь 2014 г.). «Проектирование, изготовление и расчетная характеристика трехмерного микроклапана, созданного методом многофотонной полимеризации» . Микромашины . 5 (3): 505–514. дои : 10.3390/mi5030505 . ISSN 2072-666X .
^ Ян, Лян; Майер, Фредерик; Бунц, Уве ХФ; Бласко, Ева; Вегенер, Мартин (2021). «Мультиматериальная многофотонная 3D лазерная микро- и нанопечать» . Свет: передовое производство . 2 : 1. дои : 10.37188/lam.2021.017 . ISSN 2689-9620 .
^ Раймонди, Мануэла Т.; Итон, Шейн М.; Нава, Мишель М.; Лагана, Маттео; Черулло, Джулио; Оселламе, Роберто (26 июня 2012 г.). «Двухфотонная лазерная полимеризация: от основ к биомедицинскому применению в тканевой инженерии и регенеративной медицине» . Журнал прикладных биоматериалов и функциональных материалов . 10 (1): 55–65. дои : 10.5301/JABFM.2012.9278 . ISSN 2280-8000 . ПМИД 22562455 .
^ Искьердо-Серра, Мерсе; Гаскон-Мойя, Марта; Хирц, Ян Дж.; Питтоло, Сильвия; Посканцер, Кира Э.; Феррер, Эрик; Алибес, Рамон; Буске, Феликс; Просто, Рафаэль; Эрнандо, Хорди; Горостиза, Пау (18 июня 2014 г.). «Двухфотонная стимуляция нейронов и астроцитов с помощью фотопереключателей на основе азобензола» . Журнал Американского химического общества . 136 (24): 8693–8701. дои : 10.1021/ja5026326 . ISSN 0002-7863 . ПМК 4096865 . ПМИД 24857186 .
^ Кэрролл, Элизабет К.; Берлин, Шай; Левитц, Джошуа; Кинцлер, Майкл А.; Юань, Чжэ; Мэдсен, Дорте; Ларсен, Дельмар С.; Исаков, Эхуд Ю. (17 февраля 2015 г.). «Двухфотонная яркость азобензольных фотопереключателей, разработанных для оптогенетики глутаматных рецепторов» . Труды Национальной академии наук . 112 (7): Е776-85. Бибкод : 2015PNAS..112E.776C . дои : 10.1073/pnas.1416942112 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 4343171 . ПМИД 25653339 .
^ Питтоло, Сильвия; Ли, Хёджон; Льядо, Анна; Този, Себастьян; Босх, Майкл; Бардия, Лидия; Гомес-Сантакана, Ксавьер; Ллебария, Амадеу; Сориано, Эдуардо; Коломбелли, Жюльен; Посканцер, Кира Э.; Переа, Гертруда; Горостиза, Пау (2 июля 2019 г.). «Обратимое подавление эндогенных рецепторов в неповрежденной ткани головного мозга с использованием двухфотонной фармакологии» . Труды Национальной академии наук . 116 (27): 13680–13689. Бибкод : 2019PNAS..11613680P . дои : 10.1073/pnas.1900430116 . ISSN 0027-8424 . ПМК 6613107 . ПМИД 31196955 .
^ Рифоло, Фабио; Матера, Карло; Гарридо-Шарль, Аида; Гомила, Александр MJ; Сортино, Розальба; Агнетта, Люк; Кларо, Энрике; Масграу, Розер; Хольцграбе, Ульрике; Батлье, Монтсеррат; Декер, Майкл; Гуаш, Эдуард; Горостиза, Пау (08 мая 2019 г.). «Оптический контроль сердечной функции с помощью фотопереключаемого мускаринового агониста» . Журнал Американского химического общества . 141 (18): 7628–7636. дои : 10.1021/jacs.9b03505 . hdl : 2445/147236 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 31010281 . S2CID 128361100 .
^ Кабре, Гизела; Гарридо-Шарль, Аида; Морено, Майкл; Босх, Майкл; Порта-де-ла-Рива, Монтсеррат; Криг, Майкл; Гаскон-Мойя, Марта; Официант Нурия; Гелаберт, Рикар; Ллуч, Хосе М.; Буске, Феликс; Эрнандо, Хорди; Горостиза, Пау; Алибес, Рамон (22 февраля 2019 г.). «Рационально спроектированные азобензольные фотопереключатели для эффективного двухфотонного возбуждения нейронов» . Природные коммуникации . 10 (1): 907. Бибкод : 2019NatCo..10..907C . дои : 10.1038/s41467-019-08796-9 . ISSN 2041-1723 . ПМК 6385291 . ПМИД 30796228 .
^ Келлнер, Шай; Берлин, Шай (январь 2020 г.). «Двухфотонное возбуждение азобензольных фотопереключателей для синтетической оптогенетики» . Прикладные науки . 10 (3): 805. дои : 10.3390/app10030805 . ISSN 2076-3417 .
^ Когей, Т.; Бельжонн, Д.; Мейерс, Ф.; Перри, JW; Мардер, СР; Бредас, Дж.Л. (1998). «Механизмы усиления двухфотонного поглощения в донорно-акцепторно-сопряженных хромофоре». Письма по химической физике . 298 (1): 1–6. Бибкод : 1998CPL...298....1K . дои : 10.1016/S0009-2614(98)01196-8 .
^ «Двухфотонные спектры поглощения | КБФИ КБФИ» . КБФИ . Проверено 3 сентября 2020 г.
^ «Сечения двухфотонного действия» .
^ Камада, Кодзи; Симидзу, Акихиро; Киши, Рёхей; Син-Ичи; Сильное двухфотонное поглощение синглетных дирадикальных углеводородов». Angewandte Chemie International Edition . 46 (19): 3544–3546. doi : 10.1002/anie.200605061 . PMID 17385813 .
^ Басс, Майкл (1994). СПРАВОЧНИК ПО ОПТИКЕ Том I. МакГроу-Хилл Профессионал; 2 издание (1 сентября 1994 г.). 9.32. ISBN 978-0-07-047740-7 .
^ Марвин, Вебер (2003). Справочник оптических материалов . Серия «Лазерная и оптическая наука и технологии». ЦРК Пресс. ПРИЛОЖЕНИЕ V. ISBN 978-0-8493-3512-9 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Драгонмир, Адриан; Макинерни, Джон Г.; Никогосян, Давид Н. (2002). «Фемтосекундные измерения коэффициентов двухфотонного поглощения при λ = 264 нм в стеклах, кристаллах и жидкостях». Прикладная оптика . 41 (21): 4365–4376. Бибкод : 2002ApOpt..41.4365D . дои : 10.1364/AO.41.004365 . ПМИД 12148767 .
^ Никогосян, Д.Н.; Ангелов, Д.А. (1981). «Образование свободных радикалов в воде под действием мощного лазерного УФ-облучения». Письма по химической физике . 77 (1): 208–210. Бибкод : 1981CPL....77..208N . дои : 10.1016/0009-2614(81)85629-1 .
^ Андервуд, Дж.; Виттиг, К. (2004). «Двухфотонная фотодиссоциация H2O через состояние B». Письма по химической физике . 386 (1): 190–195. Бибкод : 2004CPL...386..190U . дои : 10.1016/j.cplett.2004.01.030 .
^ Члуба, Дж.; Сюняев, РА (2006). «Индуцированный двухфотонный распад уровня 2s и скорость космологической рекомбинации водорода». Астрономия и астрофизика . 446 (1): 39–42. arXiv : astro-ph/0508144 . Бибкод : 2006A&A...446...39C . дои : 10.1051/0004-6361:20053988 . S2CID 119526307 .
^ Спитцер, Л.; Гринштейн, Дж. (1951). «Непрерывное излучение планетарных туманностей». Астрофизический журнал . 114 : 407. Бибкод : 1951ApJ...114..407S . дои : 10.1086/145480 .
^ Гурзадян Г.А. (1976). «Двухфотонная эмиссия в планетарной туманности IC 2149». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 88 (526): 891–895. дои : 10.1086/130041 . JSTOR 40676041 .
^ Хаят, А.; Гинзбург П.; Оренштейн, М. (2008). «Наблюдение двухфотонной эмиссии из полупроводников». Природная фотоника . 2 (4): 238. doi : 10.1038/nphoton.2008.28 .

Внешние ссылки

Интернет-калькулятор скорости двухфотонного поглощения

[1] Ткаченко, Николай В. (2006). «Приложение C. Двухфотонное поглощение». Оптическая спектроскопия: методы и приборы . Эльзевир. п. 293. ИСБН 978-0-08-046172-4 .

[Goeppert-Mayer_1931-2] Гепперт-Майер М (1931). «Об элементарных действиях с двумя квантовыми скачками» . Анналы физики . 9 (3): 273–95. Нагрудный код : 1931АнП...401..273Г . дои : 10.1002/andp.19314010303 .

[3] Кайзер, В.; Гарретт, CGB (1961). «Двухфотонное возбуждение в CaF2:Eu2+». Письма о физических отзывах . 7 (6): 229. Бибкод : 1961PhRvL...7..229K . дои : 10.1103/PhysRevLett.7.229 .

[4] Абелла, ID (1962). «Оптическое двухквантовое поглощение в парах цезия». Письма о физических отзывах . 9 (11): 453. Бибкод : 1962PhRvL...9..453A . дои : 10.1103/physrevlett.9.453 .

[5] Браунштейн, Р. ; Окман, Н. (20 апреля 1964 г.). «Оптическое двухфотонное поглощение в CdS». Физический обзор . 134 (2А): А499. Бибкод : 1964PhRv..134..499B . дои : 10.1103/PhysRev.134.A499 .

[6] Хаят, Алекс; Невет, Амир; Гинзбург, Павел; Оренштейн, Меир (1 августа 2011 г.). «Применение двухфотонных процессов в полупроводниковых фотонных устройствах: приглашенный обзор» . Полупроводниковая наука и технология . 26 (8): 083001. Бибкод : 2011SeScT..26h3001H . дои : 10.1088/0268-1242/26/8/083001 . ISSN 0268-1242 . S2CID 51993416 .

[7] Сюй, Крис; Уэбб, Ватт (1996). «Измерение сечений двухфотонного возбуждения молекулярных флуорофоров с данными от 690 до 1050 нм». ЖОСА Б. 13 (3): 481–491. Бибкод : 1996JOSAB..13..481X . дои : 10.1364/JOSAB.13.000481 .

[8] Трехо-Вальдес, М.; Торрес-Мартинес, Р.; Переа-Лопес, Н.; Сантьяго-Хасинто, П.; Торрес-Торрес, К. (10 июня 2010 г.). «Вклад двухфотонного поглощения в нелинейность третьего порядка наночастиц Au, внедренных в пленки TiO2 и в суспензию этанола» . Журнал физической химии C. 114 (22): 10108–10113. дои : 10.1021/jp101050p . ISSN 1932-7447 .

[9] Махр, Х. (2012). «Глава 4. Спектроскопия двухфотонного поглощения». У Герберта Рабина, CL Tang (ред.). Квантовая электроника: Трактат, Том 1. Нелинейная оптика, Часть А. Академическая пресса. стр. 286–363. ISBN 978-0-323-14818-4 .

[10] Сюй, Крис; Уэбб, Ватт (1996). «Измерение сечений двухфотонного возбуждения молекулярных флуорофоров с данными от 690 до 1050 нм». ЖОСА Б. 13 (3): 481–491. Бибкод : 1996JOSAB..13..481X . дои : 10.1364/JOSAB.13.000481 .

[11] Презентация Powerpoint http://www.chem.ucsb.edu/~ocf/lecture_ford.ppt

[12] Хаят, Алекс; Невет, Амир; Гинзбург, Павел; Оренштейн, Меир (2011). «Применение двухфотонных процессов в полупроводниковых фотонных устройствах: приглашенный обзор». Полупроводниковая наука и технология . 26 (8): 083001. Бибкод : 2011SeScT..26h3001H . дои : 10.1088/0268-1242/26/8/083001 . S2CID 51993416 .

[13] Дорфер, Кристиан; Хиты, Дмитрий; Касми, Ламия; Крамбергер, Грегор (2019). «Трехмерное картирование переноса заряда с помощью метода переходного тока на границе двухфотонного поглощения в синтетическом монокристаллическом алмазе». Письма по прикладной физике . 114 (20): 203504. arXiv : 1905.09648 . Бибкод : 2019ApPhL.114t3504D . дои : 10.1063/1.5090850 . hdl : 11311/1120457 . S2CID 165163659 .

[14] Ву, Эн-Шинн; Стриклер, Джеймс Х.; Харрелл, WR; Уэбб, Уотт В. (1 июня 1992 г.). Катберт, Джон Д. (ред.). «Двухфотонная литография для применения в микроэлектронике» . Оптическая/лазерная микролитография В . 1674 . ШПИОН: 776–782. Бибкод : 1992SPIE.1674..776W . дои : 10.1117/12.130367 . S2CID 135759224 .

[15] Маруо, Сёдзи; Накамура, Осаму; Кавата, Сатоши (15 января 1997 г.). «Трехмерное микропроизводство с двухфотонной фотополимеризацией» . Оптические письма . 22 (2): 132–134. Бибкод : 1997OptL...22..132M . дои : 10.1364/OL.22.000132 . ISSN 1539-4794 . ПМИД 18183126 .

[16] Гиссибль, Тимо; Тиле, Саймон; Херкоммер, Алоис; Гиссен, Харальд (август 2016 г.). «Двухфотонная прямая лазерная запись сверхкомпактных многолинзовых объективов» . Природная фотоника . 10 (8): 554–560. Бибкод : 2016NaPho..10..554G . дои : 10.1038/nphoton.2016.121 . ISSN 1749-4893 . S2CID 49191430 .

[17] Джайсвал, Арун; Растоги, Чандреш Кумар; Рани, Света; Сингх, Гаурав Пратап; Саксена, Сумит; Шукла, Шобха (21 апреля 2023 г.). «Два десятилетия двухфотонной литографии: перспективы материаловедения для аддитивного производства 2D/3D наномикроструктур» . iScience . 26 (4): 106374. Бибкод : 2023iSci...26j6374J . дои : 10.1016/j.isci.2023.106374 . ISSN 2589-0042 . ПМЦ 10121806 . ПМИД 37096047 .

[18] Галанопулос, Стратос; Хацидай, Николета; Мелиссинаки, Василея; Селимис, Александрос; Схизас, Харалампос; Фарсари, Мария; Каралекас, Димитрис (сентябрь 2014 г.). «Проектирование, изготовление и расчетная характеристика трехмерного микроклапана, созданного методом многофотонной полимеризации» . Микромашины . 5 (3): 505–514. дои : 10.3390/mi5030505 . ISSN 2072-666X .

[19] Ян, Лян; Майер, Фредерик; Бунц, Уве ХФ; Бласко, Ева; Вегенер, Мартин (2021). «Мультиматериальная многофотонная 3D лазерная микро- и нанопечать» . Свет: передовое производство . 2 : 1. дои : 10.37188/lam.2021.017 . ISSN 2689-9620 .

[20] Раймонди, Мануэла Т.; Итон, Шейн М.; Нава, Мишель М.; Лагана, Маттео; Черулло, Джулио; Оселламе, Роберто (26 июня 2012 г.). «Двухфотонная лазерная полимеризация: от основ к биомедицинскому применению в тканевой инженерии и регенеративной медицине» . Журнал прикладных биоматериалов и функциональных материалов . 10 (1): 55–65. дои : 10.5301/JABFM.2012.9278 . ISSN 2280-8000 . ПМИД 22562455 .

[21] Искьердо-Серра, Мерсе; Гаскон-Мойя, Марта; Хирц, Ян Дж.; Питтоло, Сильвия; Посканцер, Кира Э.; Феррер, Эрик; Алибес, Рамон; Буске, Феликс; Просто, Рафаэль; Эрнандо, Хорди; Горостиза, Пау (18 июня 2014 г.). «Двухфотонная стимуляция нейронов и астроцитов с помощью фотопереключателей на основе азобензола» . Журнал Американского химического общества . 136 (24): 8693–8701. дои : 10.1021/ja5026326 . ISSN 0002-7863 . ПМК 4096865 . ПМИД 24857186 .

[22] Кэрролл, Элизабет К.; Берлин, Шай; Левитц, Джошуа; Кинцлер, Майкл А.; Юань, Чжэ; Мэдсен, Дорте; Ларсен, Дельмар С.; Исаков, Эхуд Ю. (17 февраля 2015 г.). «Двухфотонная яркость азобензольных фотопереключателей, разработанных для оптогенетики глутаматных рецепторов» . Труды Национальной академии наук . 112 (7): Е776-85. Бибкод : 2015PNAS..112E.776C . дои : 10.1073/pnas.1416942112 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 4343171 . ПМИД 25653339 .

[23] Питтоло, Сильвия; Ли, Хёджон; Льядо, Анна; Този, Себастьян; Босх, Майкл; Бардия, Лидия; Гомес-Сантакана, Ксавьер; Ллебария, Амадеу; Сориано, Эдуардо; Коломбелли, Жюльен; Посканцер, Кира Э.; Переа, Гертруда; Горостиза, Пау (2 июля 2019 г.). «Обратимое подавление эндогенных рецепторов в неповрежденной ткани головного мозга с использованием двухфотонной фармакологии» . Труды Национальной академии наук . 116 (27): 13680–13689. Бибкод : 2019PNAS..11613680P . дои : 10.1073/pnas.1900430116 . ISSN 0027-8424 . ПМК 6613107 . ПМИД 31196955 .

[24] Рифоло, Фабио; Матера, Карло; Гарридо-Шарль, Аида; Гомила, Александр MJ; Сортино, Розальба; Агнетта, Люк; Кларо, Энрике; Масграу, Розер; Хольцграбе, Ульрике; Батлье, Монтсеррат; Декер, Майкл; Гуаш, Эдуард; Горостиза, Пау (08 мая 2019 г.). «Оптический контроль сердечной функции с помощью фотопереключаемого мускаринового агониста» . Журнал Американского химического общества . 141 (18): 7628–7636. дои : 10.1021/jacs.9b03505 . hdl : 2445/147236 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 31010281 . S2CID 128361100 .

[25] Кабре, Гизела; Гарридо-Шарль, Аида; Морено, Майкл; Босх, Майкл; Порта-де-ла-Рива, Монтсеррат; Криг, Майкл; Гаскон-Мойя, Марта; Официант Нурия; Гелаберт, Рикар; Ллуч, Хосе М.; Буске, Феликс; Эрнандо, Хорди; Горостиза, Пау; Алибес, Рамон (22 февраля 2019 г.). «Рационально спроектированные азобензольные фотопереключатели для эффективного двухфотонного возбуждения нейронов» . Природные коммуникации . 10 (1): 907. Бибкод : 2019NatCo..10..907C . дои : 10.1038/s41467-019-08796-9 . ISSN 2041-1723 . ПМК 6385291 . ПМИД 30796228 .

[26] Келлнер, Шай; Берлин, Шай (январь 2020 г.). «Двухфотонное возбуждение азобензольных фотопереключателей для синтетической оптогенетики» . Прикладные науки . 10 (3): 805. дои : 10.3390/app10030805 . ISSN 2076-3417 .

[27] Когей, Т.; Бельжонн, Д.; Мейерс, Ф.; Перри, JW; Мардер, СР; Бредас, Дж.Л. (1998). «Механизмы усиления двухфотонного поглощения в донорно-акцепторно-сопряженных хромофоре». Письма по химической физике . 298 (1): 1–6. Бибкод : 1998CPL...298....1K . дои : 10.1016/S0009-2614(98)01196-8 .

[28] «Двухфотонные спектры поглощения | КБФИ КБФИ» . КБФИ . Проверено 3 сентября 2020 г.

[29] «Сечения двухфотонного действия» .

[30] Камада, Кодзи; Симидзу, Акихиро; Киши, Рёхей; Син-Ичи; Сильное двухфотонное поглощение синглетных дирадикальных углеводородов». Angewandte Chemie International Edition . 46 (19): 3544–3546. doi : 10.1002/anie.200605061 . PMID 17385813 .

[31] Басс, Майкл (1994). СПРАВОЧНИК ПО ОПТИКЕ Том I. МакГроу-Хилл Профессионал; 2 издание (1 сентября 1994 г.). 9.32. ISBN 978-0-07-047740-7 .

[32] Марвин, Вебер (2003). Справочник оптических материалов . Серия «Лазерная и оптическая наука и технологии». ЦРК Пресс. ПРИЛОЖЕНИЕ V. ISBN 978-0-8493-3512-9 .

[femto-33] Jump up to: ^а ^б ^с Драгонмир, Адриан; Макинерни, Джон Г.; Никогосян, Давид Н. (2002). «Фемтосекундные измерения коэффициентов двухфотонного поглощения при λ = 264 нм в стеклах, кристаллах и жидкостях». Прикладная оптика . 41 (21): 4365–4376. Бибкод : 2002ApOpt..41.4365D . дои : 10.1364/AO.41.004365 . ПМИД 12148767 .

[34] Никогосян, Д.Н.; Ангелов, Д.А. (1981). «Образование свободных радикалов в воде под действием мощного лазерного УФ-облучения». Письма по химической физике . 77 (1): 208–210. Бибкод : 1981CPL....77..208N . дои : 10.1016/0009-2614(81)85629-1 .

[35] Андервуд, Дж.; Виттиг, К. (2004). «Двухфотонная фотодиссоциация H2O через состояние B». Письма по химической физике . 386 (1): 190–195. Бибкод : 2004CPL...386..190U . дои : 10.1016/j.cplett.2004.01.030 .

[36] Члуба, Дж.; Сюняев, РА (2006). «Индуцированный двухфотонный распад уровня 2s и скорость космологической рекомбинации водорода». Астрономия и астрофизика . 446 (1): 39–42. arXiv : astro-ph/0508144 . Бибкод : 2006A&A...446...39C . дои : 10.1051/0004-6361:20053988 . S2CID 119526307 .

[37] Спитцер, Л.; Гринштейн, Дж. (1951). «Непрерывное излучение планетарных туманностей». Астрофизический журнал . 114 : 407. Бибкод : 1951ApJ...114..407S . дои : 10.1086/145480 .

[38] Гурзадян Г.А. (1976). «Двухфотонная эмиссия в планетарной туманности IC 2149». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 88 (526): 891–895. дои : 10.1086/130041 . JSTOR 40676041 .

[39] Хаят, А.; Гинзбург П.; Оренштейн, М. (2008). «Наблюдение двухфотонной эмиссии из полупроводников». Природная фотоника . 2 (4): 238. doi : 10.1038/nphoton.2008.28 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]