有机染料J-聚集体超辐射反斯托克斯荧光现象

《Advanced Optical Materials》：Superradiant Anti-Stokes Fluorescence of Organic Dye J-Aggregates

研究显示，J-聚集体的超辐射可实现明亮且窄带（约6 nm）的反斯托克斯荧光发射，突破传统有机染料局限。该技术支持无需高功率激发的实时宽场成像，适用于多染料可调发射的生物多plex成像，并可能用于有机固体温度传感与光学冷却。

　　

摘要

分子发射的波长如果比激发光更短，在生物学、化学和物理学中有着广泛的应用。反斯托克斯荧光（anti-Stokes fluorescence，简称aSFL）是指处于热激发振动状态的分子发生电子跃迁并释放荧光的现象。与多光子上转换不同，aSFL是一个单光子过程，因此不需要高强度、聚焦的光源。然而，只有少数有机染料能够产生弱且光谱较宽的反斯托克斯荧光，这限制了它们的应用范围。本文研究表明，染料J-聚集体（J-aggregates）的超辐射效应（superradiance）能够实现明亮且光谱宽度较窄（约6纳米）的反斯托克斯荧光。此外，这种J-聚集体产生的反斯托克斯荧光还支持实时、宽场成像，这是其他多光子方法或单体染料无法实现的。研究发现，J-聚集体产生的反斯托克斯荧光是多种染料共有的特性，可以调节其发射光谱，适用于生物样本的多路复用成像。除了成像之外，这些结果还为有机固体的局部温度传感和光冷却技术提供了新的可能性。

图形摘要

研究表明，染料J-聚集体通过热带吸收和超辐射效应能够产生明亮且光谱狭窄的反斯托克斯荧光。这种J-聚集体产生的反斯托克斯荧光支持实时宽场成像，且无需高功率激发。该现象在多种染料中普遍存在，具有可调发射特性，适用于生物样本的多路复用成像，并具有潜在的温度传感和光冷却功能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。