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中红外（MIR）波段的高光谱成像通过探测分子键的基频振动模式，具有独特的分子特异性，在生物医学和生化应用中极具价值。然而传统MIR成像技术通常依赖高强度照明，可能对敏感生物组织造成光损伤。单光子MIR成像虽能提供无标记、非侵入的替代方案，但受限于缺乏高效的室温MIR单光子探测器。该研究团队提出了一种结合腔增强自发参量下转换（SPDC）与非线性和频上转换的单光子高光谱成像平台。该方法利用经济高效的可见光硅单光子雪崩二极管（Si-SPAD）实现MIR光谱成像，支持室温、低噪声、高效率的运行。通过SPDC产生的时域关联光子对可抑制经典强度噪声，实现接近散粒噪声极限的高光谱成像。研究团队在2.9-3.6微米波段对生物样品（蛋黄、酵母）和聚合物样品（聚苯乙烯、聚乙烯）进行了化学特异性单光子成像验证。该系统在超低光子通量下实现了高对比度的无标记成像，突破了当前MIR技术的关键限制。该平台为分子诊断、环境监测和生物医学研究中可扩展的量子化MIR成像技术开辟了新途径。