• 产品名称:放张载玻片就能放大一万倍普通光学显微镜都馋
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  • 发布时间: 2021-07-06
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  而现在,只要把样品放在一张特殊的载玻片上,就能用光学显微镜观察到40nm,甚至更小的细节了!对比隔壁普通的光学显微镜那200nm左右的最大分辨率,一下子就提升了5倍!

  这张载玻片,就是加州大学圣地亚哥分校刘兆伟团队的最新研究speckle-MAIN。

  普通光学显微镜的最大分辨率之所以只有约200nm,是因为受光学衍射极限(Diffraction limit)的约束。

  这张载玻片涂满了双曲超材料(Hyperbolic Metamaterial),由3对纳米级的银和二氧化硅层构成。

  这是一种光收缩材料(light-shrinking material),当光线通过它时,其波长会被缩短。

  这时产生了一系列随机的高分辨率光斑(speckle),如果此时载玻片上有样本,就会被这些光斑照亮。

  利用双曲超材料的近场(near field)传输特性,高分辨率的近场光斑们被重构算法拼凑了起来,成功绕开了衍射极限——

  从信息论角度看,只有至少存在N2个数量的子帧时,才能重建一个具有N倍分辨率的超分辨率图像。

  因此,speckle-MAIN技术便由500个衍射限制的子帧重建并成像。

  即使将子帧数设为80,使用NA=0.8的物镜,也能重建两个中心距离为60nm的粒子:

  在Cos-7细胞上固定荧光标记,然后使用speckle-MAIN技术观测。

  不仅细胞中的细微特征(如肌动蛋白丝)可以成像,连间隔为40-80nm的微小荧光珠和量子点都清清楚楚!

  要知道,即使是SIM(结构光照明显微成像)技术也只能观测到100nm左右的物体而已。

  所以不逼一下光学衍射极限,都不知道光学显微镜也能从亚细胞尺度,去更精细地观察生物结构和变化过程。

  而且speckle-MAIN分辨率的提高主要来自于涂了超材料的载玻片,这就意味着无需修改样品的制备方案,也不需要对显微镜做过多设置——

  目前,研究团队正在扩大这项技术,以期在三维空间也能高速、高分辨率,且低光无毒地成像。

  这项研究的一作Yeon Ui Lee来自韩国的忠北国立大学,是刘兆伟实验室的成员之一。

  而团队的刘兆伟教授为USCD的电子与计算机工程系的终身教授,主攻纳米光子学,等离子体,纳米材料和生命科学方向。

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  原标题:《放张载玻片就能放大一万倍,普通光学显微镜都馋哭了 Nature子刊》

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