激光光鑷光阱力的數(shù)值仿真及對(duì)血紅細(xì)胞的捕獲實(shí)驗(yàn)測(cè)量的任務(wù)書

激光光鑷光阱力的數(shù)值仿真及對(duì)血紅細(xì)胞的捕獲實(shí)驗(yàn)測(cè)量的任務(wù)書任務(wù)書題目：激光光鑷光阱力的數(shù)值仿真及對(duì)血紅細(xì)胞的捕獲實(shí)驗(yàn)測(cè)量背景激光光鑷技術(shù)是一種應(yīng)用激光束對(duì)微小顆粒進(jìn)行捕獲、操縱、定位等操作的先進(jìn)技術(shù)。通過利用被光采納的微粒內(nèi)部的介電常數(shù)與周圍介質(zhì)的差異形成梯度光場(chǎng)，微粒就可以在光場(chǎng)中沿光束傳輸、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等。毫無疑問，激光光鑷技術(shù)在生物領(lǐng)域應(yīng)用前景極大，但與生物領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)應(yīng)，仍然有許多問題需要解決。其中一個(gè)關(guān)鍵問題就是光阱力計(jì)算的準(zhǔn)確性和精度。同時(shí)，還需要開發(fā)各種相關(guān)技術(shù)，如單細(xì)胞處理技術(shù)、細(xì)胞篩選技術(shù)等。因此，對(duì)于激光光鑷技術(shù)的發(fā)展，尤其是與生物物理學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)合應(yīng)用，仍有許多工作要做。任務(wù)描述本項(xiàng)目的主要任務(wù)是開展激光光鑷光阱力計(jì)算和對(duì)細(xì)胞的捕獲實(shí)驗(yàn)研究。具體任務(wù)如下：1.建立激光光阱模型：基于麥克斯韋方程組，數(shù)值仿真出激光光阱所需的光學(xué)參數(shù)，如光強(qiáng)分布、梯度反射力等。2.計(jì)算血紅細(xì)胞光學(xué)參數(shù)：通過計(jì)算，確定血紅細(xì)胞的光學(xué)參數(shù)，如極化率、散射截面等，為后續(xù)仿真實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光阱搭建：確定光阱設(shè)計(jì)參數(shù)，包括激光源、金剛石透鏡、物鏡等設(shè)備。使用激光光鑷系統(tǒng)捕獲血紅細(xì)胞，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、調(diào)整和改進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)。4.力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量：通過在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如粒子速度和位置，計(jì)算激光光阱對(duì)其的力，并分析其強(qiáng)度和方向。5.對(duì)血紅細(xì)胞激光光鑷力的測(cè)量：使用現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)捕獲的血紅細(xì)胞進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察，并進(jìn)行測(cè)量和分析相關(guān)參數(shù)。要求1.具備微觀力學(xué)和光學(xué)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，了解激光光鑷技術(shù)的原理和發(fā)展歷程。2.具備編程基礎(chǔ)，例如Matlab，Python等程序，能夠進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，能夠操作相應(yīng)的計(jì)算器。3.具備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能，有激光系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。能夠配合實(shí)驗(yàn)室同事完成實(shí)驗(yàn)工作，安排時(shí)間進(jìn)度，按時(shí)完成任務(wù)。4.以科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待科學(xué)實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度和安全規(guī)范。5.本項(xiàng)目研究成果要求能夠發(fā)表在相應(yīng)的學(xué)術(shù)期刊或國際會(huì)議上，具有一定的科研創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。時(shí)間安排本項(xiàng)目約需3-5個(gè)月的時(shí)間，根據(jù)實(shí)際進(jìn)度情況調(diào)整。具體時(shí)間表：第一月：搜集相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，確定研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。第二至三月：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。第四至五月：完成數(shù)據(jù)處理和分析工作，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和論文。備注1.本項(xiàng)目研究主要圍繞激光光鑷技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用展開，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。