北航新闻网3月3日电（通讯员 王琳）近日，物理学院王帆、单旭晨团队与合作者，在国际知名方法学期刊《Nature Protocols》上发表了题为《Upconversion particle-based optical tweezers for sensing applications》的论文。该研究详细阐述了一套基于上转换粒子的光镊技术体系，并提出了针对力、温度与粘度等参数进行定量传感的标准化操作与分析方法。

光镊利用高度聚焦的激光束，可实现对微小粒子的精准操控与力学测量。随着光镊技术进入纳米尺度，其功能已从单一操控发展为多参数测量平台，可同步获取力学与环境信息。上转换粒子，尤其是稀土掺杂微纳颗粒，具有反斯托克斯发光特性，在光学捕获过程中易于实时荧光成像；其发光光谱对温度和取向变化高度敏感，使其天然适用于多物理量传感。同时，离子共振效应可增强光学捕获效率，使得更小尺度粒子的稳定操控与高灵敏力学测量成为可能。

稀土掺杂纳米颗粒与金表面纳米级相互作用力探测

基于上述原理，文章系统阐述了基于上转换粒子光镊的搭建方案与流程。以稀土掺杂上转换粒子为探针，通过聚焦激光束实现捕获与激发，并集成高速sCMOS相机、光谱仪与机器学习三维定位算法，详细展示对力、粘度、温度的高精度测量的方法流程。

作为北航物理学院在生物光子学交叉方向的重要成果，王帆教授团队长期致力于生物光子学、纳米光子学、超分辨显微成像和光镊的研究，该工作推动了上转换粒子与光学操控的深度结合，为跨学科研究提供了系统方案与实验指南。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41596-025-01264-3

（审核：王菲）

编辑：贾爱平