Nature Photonics导读-2018年3月
综述（Review Articles）
基于非富勒烯受体材料的
下一代有机光伏
在过去的三年中，有机光伏领域中一个特别令人兴奋和活跃的研究领域是使用非富勒烯受体（NFAs）。与富勒烯受体相比，NFAs具有明显的优势，比如，带隙可调性，能级，平面性和结晶性。迄今为止，NFA太阳能电池不仅取得了令人印象深刻的约为13-14％的功率转换效率，而且与传统的富勒烯受体太阳能电池相比，也表现出了优异的稳定性。这篇综述强调了最近在单结和多结NFA太阳能电池方面取得的进展，并提到了使用基于NFA的有机光伏去实现更高效率15-20％的研究方向。
Next-generation organic photovoltaics based on non-fullerene acceptors
Pei Cheng, et al.
Nat. Photonics 12, 131 (2018)
http://www.nature.com/articles/s41566-018-0104-9
快报（Letters）
通用阻抗匹配和白光的完美传输
由于阻抗失配，光会在异质介质之间的界面上反射。人们就想到使用额外材料来消除这种不匹配，迄今为止，科学家们发明了一种被称为“抗反射”的技术，但是却仅限于某些特定的频率和入射角。白光的抗反射，要求在极宽的角度和光谱范围内同时匹配阻抗，直到现在这都被认为是不可能的。在这里，本文作者开发了一种通用阻抗匹配理论，并引入了匹配层，使白光的完美传输得以实现。匹配层在协助全向的和独立于频率的抗反射方面的能力已经在分析和数值分析上被确认。作者还解释了使用超材料的通用匹配层的可行性，并证明了双层介质超材料在可见光范围内的白光透射率超过99％。这一点已经通过微波在异质介质中的全向抗反射在实验上被证实了。
Universal impedance matching and the perfect transmission of white light
Ku Im, et al.
Nat. Photonics 12, 143 (2018)
www.nature.com/articles/s41566-018-0098-3
自由飞行纳米粒子的飞秒
X射线傅立叶全息成像
对单个脆弱样本（如气溶胶，亚稳态粒子，超流体量子系统和活体生物样本）进行超快X射线成像，可提供传统成像技术无法获取的高分辨信息。然而，相干X射线衍射成像由于固有的相位损失问题，使得其结构恢复通常是复杂的并且并不总是唯一确定的。在这里，本文介绍了飞行全息术的方法，其中作者采用纳米团簇作为参考X射线散射体，将相对相位信息编码进病毒的衍射模式。由此得到的全息图包含了病毒的清晰三维图，以及迄今为止通过单次X射线全息术实现的具有最高横向分辨率的两个纳米团簇。本文的方法揭示了全息技术对纳米尺度、非周期系统的超快X射线成像的好处，并为在阿秒时间尺度上实现直接观察复杂电子动力学铺平了道路。
Femtosecond X-ray Fourier holography imaging of free-flying nanoparticles
Tais Gorkhover, et al.
Nat. Photonics 12, 150 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0110-y
激活表面暗层以增强热场中的上转换
随着温度升高会导致光发射的损失，这就是所谓的热淬灭，它广泛地限制了光学材料（例如照明荧光粉和荧光探针）在较高温度下的发光效率。热猝灭通常是由影响非辐射弛豫通道的声子活性增加而引起的。在这里，本文报告了一种在镧系元素掺杂的上转换纳米材料表面存在的耐热声子来对抗热猝灭。它倾向于从增敏剂到激活剂的能量转移，以激发中间激发态上转换过程。作者发现，螯合Yb3+离子的氧部分[Yb…O]是支持这种增强的关键。文章展示了在453 K下9.7纳米的Yb3+-Tm3+共掺杂纳米粒子在蓝光发射中约有2000倍的增强。这一策略不仅提供了强大的解决方案来照亮超小型上转换纳米粒子的暗层，同时也为构建高效的上转换系统提供了新的途径。
Activation of the surface dark-layer to enhance upconversion in a thermal field
Jiajia Zhou, et al.
Nat. Photonics 12, 154 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0108-5
文章(Articles)
通过高效氯化实现明亮的
胶体量子点发光二极管
目前最先进的胶体量子点发光二极管（QLEDs）的外部量子效率正逐步接近耦合效率设定的极限。然而，这些器件的亮度受到使用不良导电发光层的限制，这是当前依赖于长链有机表面配体的结果。在这里，本文报告了如何在锌硫族化合物壳胶体量子点上实现导电和钝化卤化物，以支持高亮度绿色QLEDs。作者使用了表面处理试剂，亚硫酰氯（SOCl2），对油酸羧基进行氯化，然后用钝化氯化物阴离子将胶体量子点表面接枝。这就改善了器件的迁移率，在高注入电流区域中仍然保持高的外部量子效率，同时也使导通电压降低到了2.5V。这样处理过的QLEDs可以460,000cdm-2的亮度运行，这大大超过了之前所有报道过的基于溶液工艺的LEDs所具有的亮度。
Bright colloidal quantum dot light-emitting diodes enabled by efficient chlorination
Xiyan Li, et al.
Nat. Photonics 12, 159 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0105-8
结合多平面相位恢复和超分辨
光学波动成像的4D细胞显微镜
超分辨荧光显微技术为研究细胞和亚细胞内部结构提供了前所未有的支持。然而，超越衍射极限的有代价的，大多数远场超分辨成像技术都是通过牺牲时间来获得空间超分辨率的。而在这里，本文提出了一种新型无标记白光定量相成像与荧光相结合的方法，以提供高速成像且同时具有空间超分辨。非迭代相位恢复依赖于在每个z位置处采集单个图像，并因此可以使用经典显微镜实现直接的3D相位成像。本文实现了使用定制棱镜的多平面成像，以同时采集八个平面。这不仅能够以高达200 Hz的三维技术对活细胞进行成像，还能够将荧光超分辨光学波动成像集成到同一光学仪器中。4D显微镜平台将相位成像的灵敏度和高时间分辨率与荧光显微镜的特异性和高空间分辨率相结合。
Combined multi-plane phase retrieval and super-resolution optical fluctuation imaging for 4D cell microscopy
A. Descloux, et al.
Nat. Photonics 12, 165 (2017)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0109-4
多体量子干涉的实验统计特征
多粒子干涉是基础量子力学现象和量子信息处理提供计算优势的基本组成部分，正如最近玻色子抽样实验所强调的那样。因此，开发一种可靠且有效的技术来见证其存在是实现量子技术实际应用的关键。在这里，本文通过一个最近的高效实验计划来实验性地识别真正的多体量子干涉，该计划利用了多模量子器件输出端的统计特征。作者成功地应用了这个测试来验证集成光子电路中的三光子实验，并对执行它所需的资源进行了广泛的分析。此外，借鉴已有的机器学习技术，作者展示了这些工具如何帮助识别先验未知的最优特征以见证这些特征。本文的研究结果为该方法的有效性和可行性提供了证据，并为其大规模应用铺平了道路。
Experimental statistical signature of many-body quantum interference
Taira Giordani, et al.
Nat. Photonics 12, 173 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0097-4
硅类氢供体中太赫兹谐振
产生的巨大的多光子吸收
众所周知，当没有共振中间态时，多光子的吸收是的原子蒸汽，染料和半导体中的一个非线性过程。半导体中供体的N光子吸收率（NPA）与真空中的类氢原子在介电常数上成比例地变化，而在有效质量上两者成反比，分别携带指数6N和4N的因子，这表明极大的增强是可能的。作者用太赫兹自由电子激光器观察了Si:P中的单光子、双光子和三光子吸收。在4.25THz下1s-2s的双光子吸收系数为400,000,000 GM（= 4×10-42cm4s），比其他系统中的大许多个数量级。如此高的吸收截面允许我们在强度接近每玻尔半径平方的结合能除以不确定时间（硅中只有3.84 MWcm-2）的情况下，进入了多光子吸收截面超过单光子吸收截面的范畴，这将开启新型太赫兹的量子控制。
Giant multiphoton absorption for THz resonances in silicon hydrogenic donors
M. van Loon, et al.
Nat. Photonics 12, 179 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0111-x
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