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硕士报考志愿采集    更新日期：2024年4月17日
姓 名 刘永焘 性 别 男
出生年月 1985年6月 籍贯
民 族 汉族 政治面貌 群众
最后学历 博士研究生 最后学位 理学博士
技术职称 教授 导师类别 硕士生导师
导师类型 校内 兼职导师 否
行政职务 Email Yongtao.Liu@njust.edu.cn
工作单位 南京理工大学 邮政编码
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指导学科
学科专业(主) 0803|光学工程 招生类别 硕士 所在学院 电子工程与光电技术学院
研究方向

主要从事现代超分辨光学成像、纳米光子学、纳米传感和表征及相关技术在生物医学方面的应用。研究内容包括受激辐射超分辨，随机重构荧光超分辨，多光子片状光成像，超分辨示踪成像，以及基于稀土上转换过程的多光子成像技术等多种国际先进超分辨光学成像系统的设计和研发。近年来先后在 Nature Communications, Nature Nanotechnology, Nature Photonics, Advanced Materials, Small, ACS Nano, Nano Letter等国际权威学术期刊发表文章二十余篇。多次受邀国际学术报告，担任中国激光杂志第三届青年编辑委员会委，并同时担任《激光与光电子学进展》 青年编委。

主要研究领域介绍：

微纳光子学：团队专注于纳米尺度的光子学特性研究，通过控制光与物质的相互作用，实现了对光信号的高效操控和精确调控。这包括利用上转换纳米材料来实现低能量光激发下的高能量光输出，这一技术在生物成像、传感器设计、以及光动力治疗等领域展现了巨大的应用潜力。同时刘教授对微纳光子学的深入研究不仅限于基础科学问题，他还致力于将这些高端技术转化为实际应用，比如在精密医疗、生物检测、光信息处理等领域的创新应用。通过设计和制造新型的光子学纳米探针和多功能一体化光子学设备，他的工作极大地扩展了微纳。光子学在科学研究和工业技术中的应用范围，为相关领域的研究人员和工程师提供了强大的工具和平台。

先进生物成像：以多光子成像、光片荧光显微成像、多模态显微成像等技术为核心，旨在通过尖端成像技术的深度探索与综合集成，实现覆盖从分子层面到细胞和组织级别的高精度、高灵敏度、及高通量成像，揭示生物系统内在的复杂性和动态变化，解决当代生物医学研究与临床应用中面临的关键科学问题。本方向不仅追求技术的创新和突破，更致力于探索这些技术在生命科学、精准医疗及新药研发中的广泛应用，推动高性能生物医学成像设备的开发，以满足科学研究和临床诊断对精确、快速成像的迫切需求。

荧光超分辨成像：以突破光学衍射极限分辨率为目标，基于目前超分辨荧光显微领域的主流技术，结合新型荧光探针、先进激光、高灵敏光电探测器等实现分子尺度的高分辨率成像，为探索微观世界提供强大工具，有助于深入探究生命科学领域的细胞结构和功能，促进细胞生物学、组织生物学和神经科学等领域的发展。主要研究方向包括：基于非线性的多种超分辨成像技术，基于稀土上转换受激辐射超分辨成像，基于快速随机光学重建显微技术实现纳米级别超高分辨率成像，基于双光子激光扫描显微技术实现快速超分辨成像。

 
工作经历

2020年9月-2022年1月，澳大利亚悉尼科技大学生物医学材料与设备研究所，博士后研究员

2023年4月-2023年6月，澳大利亚悉尼科技大学，访问学者

2022年1月-至今， 南京理工大学电光学院，青年教授

教育经历

2017年2月  -  2020年9月，  澳大利亚悉尼科技大学，生物光子学，博士学位；

2016年7月  -  2016年10月，北京大学，工学院生物医学工程系，访问学习；

2016年10月-  2016年12月，南京工业大学，先进材料研究院，访问学习；

2014年6月  -  2016年7月，  挪威国家微纳米中心，微纳米技术，硕士学位；

获奖、荣誉称号

2023年  国家级海外高层次引进人才

2023年  江苏省特聘教授

2023年  第九届江苏省光学学会青年光学科技奖

社会、学会及学术兼职

2023年  中国激光杂志第三届青年编辑委员会委员

2023年  担任《激光与光电子学进展》 青年编委

2023年  期刊Crystal，Photonics: 客座编辑

2023年  中国光学学会（COS）会会员

2023年  江苏省光学学会会员

2023年  中国图像图形学学会会员

2024年  Light 博士生联赛鲁苏皖评审

 

 

科研项目

2023年--至今  主持国家级海外高层次人才项目一项

2023年--至今  主持江苏省特聘教授人才项目一项

2023年--至今  主持国自然面上项目一项

2023年--至今  主持国家173基础加强项目一项

2022年--至今  主持南京市创新人才项目一项

2023年--至今  参与国家基金委重点研发项目一项（第二）

2022年--至今  主持中央高校科研专项资助项目青年人才培育专项

发表论文

刘教授长期以来围绕超分辨光学成像技术及生物医学应用方面的瓶颈问题展开研究，并取得一系列重大突破和原创性成果。最近几年发表国际同行评议高水平（top5%）论文20余篇，其中包括第一作文章Nature Communications（2篇，一篇一作，一篇共一）, Advanced science（一作兼通讯，封面）, Nano letters（一作兼通讯），elight（共一），Small（封面）等多篇中科院一区高水平期刊，合作文章包括Nature Photonics, Nature nanotechnology, Nature Communication, PANS, Advanced Materials，Advanced Science, Nano letter, ACS nano等。  

              

主要成果简介：

1.远场转移的自干涉轴向超分辨3D追踪探测成像 (Nature Communications)
                 

成果简介：衍射极限内的光学超分辨定位，特别是沿光轴方向的纳米级别的快速高精度定位，一直是光学显微镜的一个关键挑战。申请人在悉尼科技大学通过对上转换稀土纳米颗粒的系统研究，首次在实验室远场情况下观测到一系列独特单纳米颗粒的自干涉样式。并通过进一步实验研究和理论模拟发现，这种由纳米粒子及其镜像形成的远场自干涉特征图样与其轴向位置密切相关，通过对该现象的系统研究，他们提出了远场转移的自干涉荧光显微镜，从而使纳米颗粒的轴向位置信息能够有效的转移到远场的干涉模态，实现实时的高速轴向的超分辨定位成像，最终实现了目前速度最快，定位精度可达亚纳米级别的实时超分辨定位成像。该成果以第一作者的身份发表在Nature Communications（2021）上。

2. 超线性作用下的受激辐射超分辨成像技术(Advanced Science)

                                                        

成果简介：上转换受激辐射超分辨成像由于其低的耗尽功率使其成为了一种有效的超分辨成像技术，但由于打灭机制不明，如何有效地找到适当的激发功率以实现耗竭效率和成像质量之间的平衡成为了新的挑战。在这里，申请人提出了一种动态交叉弛豫的方法，借助上转换纳米粒子动态交叉弛豫(CR)能量转移的非饱和激发来轻松预测高消耗效率的理想激发功率。这使我们能够使用速率方程模型来模拟镧系元素的每个相关能级的分布，并成功的预测高打灭效率下的理想激发功率。实现了非饱和共聚焦超分辨引导下的受激辐射超分辨成像，分辨率轻松达突破40纳米。该文章以第一作者兼通讯作者发表在国际高水平期刊Advanced Science上（封面文章）(IF=17.521)。

3. 多维度，多模态上转换超分辨成像技术(Nature Communications)

                       

成果简介：通常一个标记物只能携带一种信息，因此标记物在有限中空间中同时表征不同生物信息时所携带信息量仍是多通道成像技术的一个挑战。异构纳米结构的精确设计和合成能使纳米级设备集成多种所需的功能成为了可能。但是由于衍射极限的限制，实现原子精度的成分控制生长的异质功能纳米结构内的光学均匀性和多样性测量和表征成为了新的挑战。结合上转换材料的多重激发响应，多色荧光辐射，可调荧光寿命以及荧光辐射的非线性响应，设计了一组异质纳米棒，同时本人根据原有设计开发了一套多模态的超分辨荧光成像系统。通过该系统，我们成功的对衍射极限（210nm）以内的纳米棒同时进行四个光学维度的超分辨荧光成像.并实现了世界上最小的单点多色RGB荧光光源。这工作不仅为多通道超分辨技术提供了新的途径，同时也为纳米级能量的传输和标定提供了新的工具。该工作本人以共同第一作者发表在Nature Communications(2020)上。

  1. Liu, Y.(第一作者), Zhou, Z., Wang, F., Kewes, G., Wen, S., Burger, S., ... & Jin, D. “Axial Localization and Tracking of Self-interference Nanoparticles by Lateral Point Spread Functions”, Nature Communications, 2021, (IF~ 17.694)
  2. Wen, S., Liu, Y.（共一作者）, Wang, F., Lin, G., Zhou, J., Shi, B., ... & Jin, D. “Nanorods with multidimensional optical information beyond the diffraction limit”, Nature Communications, 2020, (IF~17.694)
  3. Liu, Y.*(第一兼通讯), Wen, S., Wang, F., Zuo, C., Chen, C., Zhou, J., & Jin, D. “Population control of upconversion energy transfer for stimulation emission depletion nanoscopy”, Advanced Science, 2023, (IF~17.521), (被选为封面文章）
  4. Liu, Y. (第一兼通讯), Zhou, J., Wen, S., Wang, F., Wu, H., Chen, Q., ... & Jin, D. (2023) , “On-Chip Mirror Enhanced Multiphoton Upconversion Super-Resolution Microscopy”, Nano letters, 2023, (IF~17.521)
  5. Liu, Y. (第一作者), Wang, F., Lu, H., Fang, G., Wen, S., Chen, C., ... & Jin, D. “Super-resolution mapping of single nanoparticles inside tumor spheroids”, Small 2020, (IF~13.281)，(被选为封面文章)
  6. Huang, G., Liu, Y(共一)., Wang, D., Zhu, Y., Wen, S., Ruan, J. and Jin, D., 2022. Upconversion nanoparticles for super-resolution quantification of single small extracellular vesicles. eLight, 2022，2(1), p.20.
  7. Gu, Y., Guo, Z., Yuan, W., Kong, M., Liu, Y., Liu, Y., ... & Li, F. High-sensitivity imaging of time-domain near-infrared light transducer. Nature Photonics, 2019. 13(8), 525-531. （IF= 39.728）
  8. Liu, Y., Wang, F.. et al, Deep tissue super-resolution microscopy mapping single nanoparticles inside multicellular spheroids. Enhanced Spectroscopies and Nanoimaging (SPIE) (2020)
  9. Chen, C., Liu, B., Liu, Y., Liao, J., Shan, X., Wang, F., & Jin, D.. Heterochromatic Nonlinear Optical Responses in Upconversion Nanoparticles for Super‐Resolution Nanoscopy. Advanced Materials, 2021. 33(23), 2008847. （IF= 32.086）
  10. Shan, X., Wang, F., Wang, D., Wen, S., Chen, C., Di, X., Liu Y. Ding.L.. & Jin, D.. Optical tweezers beyond refractive index mismatch using highly doped upconversion nanoparticles. Nature Nanotechnology, 2021. 16(5), 531-537. （IF= 40.523）
  11. Chen, C., Wang, F., Wen, S., Su, Q. P., Wu, M. C., Liu, Y., Wang,B. Li, D.,Shan, X., Kianinia, M.Igor, A.,Toht,M., Shaun, P., Xi, P. & Jin, D.. Multi-photon near-infrared emission saturation nanoscopy using upconversion nanoparticles. Nature communications, 2018. 9(1), 1-6. （IF= 17.694）
  12. Qian, J., Cao, Y., Bi, Y., Wu, H., Liu, Y., Chen, Q. and Zuo, C.,Structured illumination microscopy based on principal component analysis. eLight 3, no. 1 (2023): 4. 
  13. Di, X., Wang, D., Su, Q. P., Liu, Y., Liao, J., Maddahfar, M., ... & Jin, D. (2022). Spatiotemporally mapping temperature dynamics of lysosomes and mitochondria using cascade organelle-targeting upconversion nanoparticles. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022. 119(45), e2207402119. （IF= 12.779）
  14. Liu, Y., Lin, G., Bao, G., Guan, M., Yang, L., Liu, Y. Wang, D., Zhang, X., Liao, J., Fang, G., Di, X., Huang, G., Zhou, J., Cheng, Y.,& Jin, D. (2021). Stratified Disk Microrobots with Dynamic Maneuverability and Proton-Activatable Luminescence for in Vivo Imaging. ACS nano, 2021. 15(12), 19924-19937. （IF= 18.027）
  15. Chen, C., Ding, L., Liu, B., Du, Z., Liu, Y., Di, X., ... & Wang, F. Exploiting dynamic nonlinearity in upconversion nanoparticles for super-resolution imaging. Nano Letters, 2022.22(17), 7136-7143. （IF= 12.262）
  16. Huang, G., Zhu, Y., Wen, S., Mei, H., Liu, Y., Wang, D., Mahnaz, M., Qian, S. ... & Jin, D. Single Small Extracellular Vesicle (sEV) Quantification by Upconversion Nanoparticles. Nano Letters.2022. 22, 9, 3761–3769（IF= 12.262）
  17. Bao, G., Wen, S., Wang, W., Zhou, J., Zha, S., Liu, Y., Wong, k., & Jin, D.. Enhancing Hybrid Upconversion Nanosystems via Synergistic Effects of Moiety Engineered NIR Dyes. Nano Letters, 2021. 21(23), 9862-9868. （IF= 12.262）
  18. Ding, L., Zhou, J., Fu, Q., Bao, G., Liu, Y., & Jin, D. Triplet Fusion Upconversion with Oxygen Resistance in Aqueous Media. Analytical chemistry, 2021. 93(10), 4641-4646. （IF= 8.008）
  19. Li, D., Wen, S., Kong, M., Liu, Y., Hu, W., Shi, B., ... & Jin, D.. Highly doped upconversion nanoparticles for in vivo applications under mild excitation power. Analytical chemistry, 2020. 92(16), 10913-10919.（IF= 8.008）
  20. Clarke, C., Liu, D., Wang, F., Liu, Y., Chen, C., Ton-That, C., ... & Jin, D.. Large-scale dewetting assembly of gold nanoparticles for plasmonic enhanced upconversion nanoparticles. Nanoscale, 2018. 10(14), 6270-6276. （IF= 8.307）
  21. Gao, L., Shan, X., Xu, X., Liu, Y., Liu, B., Li, S., ... & Wang, F.. Video-rate upconversion display from optimized lanthanide ion doped upconversion nanoparticles. Nanoscale, 2020. 12(36), 18595-18599. （IF= 8.307）
  22. Wen, S., Li, D., Liu, Y., Chen, C., Wang, F., Zhou, J., ... & Jin, D. Power-Dependent Optimal Concentrations of Tm3+ and Yb3+ in Upconversion Nanoparticles. 2022. The Journal of Physical Chemistry Letters, 13, 5316-5323. （IF= 6.888）
  23. Xu, X., Zhou, Z., Liu, Y., Wen, S., Guo, Z., Gao, L., & Wang, F.. Optimising passivation shell thickness of single upconversion nanoparticles using a time-resolved spectrometer. APL photonics, 2019. 4(2), 026104. （IF= 6.382）
  24. Liu, B., Shan, X., Zhu, J., Chen, C., Liu, Y., et al Self-optimizing ghost imaging with a genetic algorithm, Conference on Lasers and Electro-Optics/Pacific Rim 2020
  25. Chen, C., Wang, F., Wen, S., Liu, Y., Shan, X., & Jin, D.. Upconversion nanoparticles assisted multi-photon fluorescence saturation microscopy. 2019. In Nanoscale Imaging, Sensing, and Actuation for Biomedical Applications XVI. SPIE
教学活动

研究生课程《成像原理》

指导学生情况

2023-至今，独立指导的研究生发表SCI国际期刊论文2篇，专利4项，指导学生获得“兆易创新杯”第十八届研电赛全国一等奖和华东赛区一等奖，并荣获全国总决赛优秀指导教师奖。获得2024年南理工小挑战杯金奖一项，同时指导本科生开展国家级科研训练和校级科研训练各一项。

我的团队

目前团队有讲师一名，博士一名，研究生8名。