级联光子雪崩：光学成像技术的革命性突破

    在光学成像领域，一项由华南师范大学詹求强教授团队研发的新技术——级联迁移光子雪崩（cascade migrating photon avalanche, cMPA），正引领着一场技术革命。这项技术不仅在纳米尺度和室温条件下实现了全光谱的超高阶非线性光子雪崩发射，而且在超分辨率显微成像方面取得了令人瞩目的成就。

    光子雪崩：光学非线性的新篇章

    光子雪崩（photon avalanche,PA）是一种独特的上转换荧光机制，它以其超高的光学非线性响应在微纳激光器、集成光子学、超分辨率传感/成像/光刻等领域展现出巨大的应用潜力。然而，对于许多发光离子体系，尤其是那些基态与发射态能级间隙较大的镧系离子，如铽、铕、镝、钐等，实现高阶光学非线性的光子雪崩发射一直是一个挑战。

    级联迁移光子雪崩：创新策略

    詹求强教授团队提出的“级联迁移光子雪崩”策略，通过巧妙利用镱和钆离子组成的亚晶格网络，将雪崩能量放大并迁移至多种发光离子，成功解决了这一难题。这一策略的核心在于构建一个有效的能量循环，确保电子在中间激发态的积累，最终引发发射强度的剧烈增强。

    实现超高阶光学非线性

    通过合成多层核壳结构的纳米颗粒，研究团队实现了国际上报道的最高63阶光学非线性效应。这种丰富的全光谱雪崩发射可以应用于多色超分辨率显微成像，仅需单束低功率连续852nm激光激发，即可实现高达48nm的分辨率，这是传统激光扫描显微镜分辨率的五倍。

    超分辨率显微成像技术

    基于级联迁移光子雪崩的超高阶非线性效应，研究团队开发了一种低功率、单光束激发的超分辨显微成像技术。这种技术利用简单的激光扫描显微镜在单纳米颗粒成像中实现了48nm的超高分辨率，展现了卓越的光稳定性，未出现光漂白或光暗化现象。

    多色超分辨显微成像

    此外，研究团队还演示了单激发光束下的多色超分辨显微成像。通过调节激发功率并选择性地检测不同波长的荧光信号，能够轻松分辨不同组分的纳米颗粒，实现极简光路系统下的多色超分辨显微成像。

    级联迁移光子雪崩技术的成功开发，不仅为设计下一代超高阶光学非线性纳米材料提供了新思路，而且有望促进微纳激光器、超分辨率光传感、光存储和光刻等前沿领域的发展。这一技术的应用前景广阔，预示着光学成像技术将进入一个全新的时代。