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科学家展示无标记超分辨率显微技术

2022-04-25 22:40:06  来源:中国科技网


研究人员开发了一种新的测量和成像方法,可以解析小于光衍射极限的纳米结构。光与标本相互作用后,新技术可测量光强度以及光场中编码的其他参数。图片来源:约尔格·S·艾斯曼/奥地利格拉茨大学

在国际光学出版集团的高影响力期刊《光学》上描述的这种新方法,是对激光扫描显微镜的改进,它使用强聚焦激光束照射标本。研究人员扩展了这项技术,不仅可以测量光与被研究标本相互作用后的亮度或强度,还可以检测光场中编码的其他参数。

“我们的方法可帮助扩展用于研究各种样品中纳米结构的显微工具箱。”研究小组组长彼得·班泽说,“与基于类似扫描方法的超分辨率技术相比,我们的方法是完全非侵入性的,这意味着它不需要在成像前向标本中注入任何荧光分子。”

研究表明,新方法可测量金纳米颗粒的位置和大小,精度为几纳米,即使在多个颗粒接触的情况下也可做到。

在激光扫描显微镜中,光束在样品上扫描,并测量来自样品的透射光、反射光或散射光。大多数显微方法测量来自样品的光强度或亮度,但大量信息存储在光的其他特性中,例如它的相位、偏振和散射角。为了捕捉这些额外信息,研究人员检查了强度和偏振信息的空间分辨率。

研究人员表示,光的相位、偏振和强度,在空间上都会发生变化,这种变化方式包含了与之相互作用的样品细节,然而,如果只在相互作用后测量总体光功率,那么大部分信息都会被忽略。

研究人员研究了含有不同大小的金属纳米颗粒的简单样品,通过扫描感兴趣的区域,然后记录传输光的偏振和角度分辨图像展示了这种新方法。他们使用一种算法对测量数据进行评估,该算法创建了一个粒子模型,模型可自动调整,以尽可能精确地模拟测量数据。

班泽说,尽管这些颗粒及其距离比许多显微镜的分辨率极限要小得多,但新方法能够解决这一问题。更重要的是,该算法能够提供有关标本的其他参数,如颗粒的精确大小和位置。

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