室温单分子的跟踪及量子动力学特性研究

研究室温单分子量子动力学特性，并进行可靠的观测和控制是进一步应用单分子于量子信息领域的先决条件。工作环境的变化会导致室温单分子的空间扩散，从而严重地限制了对单分子量子动力学特性的高精度探测。本项目将利用光子计数强度调制检测的方法，对室温Cy5单分子进行三维跟踪，同时进行单分子的空间位置在nm量级以上变化的高精度测量。在建立室温单分子系统的空间和时间动力学行为的理论模型上，通过光谱方法测量单分子系统的光物理参数，研究不同溶剂、分子掺杂浓度以及光诱导激发对单分子光谱频移与单分子在三重态的布居几率的影响，获得Cy5单分子高光稳定性工作的环境及条件；通过设计适当的微型光学腔以提高光子收集效率与压窄荧光带宽；在提高信号背景比的条件下，进行单分子光谱的研究。通过有效地实现单分子的跟踪与定位，分析其相关量子动力学效应，为利用单分子系统从事量子计算以及量子通讯等应用研究领域提供理论依据和实验数据。