基于室温稀土发光极光偏振计的单粒子精度向量对称解码

确定晶体中发光中心的局部对称性对于理解和控制其光学跃迁至关重要，但当前方法受限于严格的实验要求和模糊的对称性分配。本文发展了一种鲁棒的计算电磁学框架，直接将稀土掺杂单晶的局部对称性和手性与其发射光的偏振状态相连接。该框架通过高分辨率、偏振分辨微分光致发光（{\mu}-PL）谱进行实验验证，精确确定点群和空间群对称性。与常规方法不同，后者通常依赖于在低温下分析多个跃迁；本技术在室温下工作，仅需一个光学跃迁，即可实现对称轴的准确定向。这使得通过调整对称群和选择合适的跃迁偶极子来实现纳米发光体的确定性偏振控制成为可能，无需笨重或复杂的光子结构。此外，我们演示了通过在复杂细胞环境中使用最小偏振测量来确定单个粒子取向，从而实现生物传感功能。这些结果为能量传递系统、超亮稀土纳米晶体、纳米光子材料以及生物背景下实时单粒子跟踪铺平了道路。