科學家研發新材料能大幅提升光學顯微鏡的分辨率

2021-06-02 15:01:47來源：cnBeta 關鍵詞：新材料前沿材料閱讀量：22171

導讀：據悉，在應用這項新技術之后，能夠將傳統的光學顯微鏡變成所謂的超級分辨率顯微鏡。

　　來自加州大學圣地亞哥分校的電氣工程師們開發了一種能大大提高普通光鏡分辨率的新技術，從而可以直接用來觀察活細胞中更精細的結構和細節。在應用這項新技術之后，能夠將傳統的光學顯微鏡變成所謂的超級分辨率顯微鏡。這項技術主要使用到了一種特殊的工程材料，當它照亮樣品時縮短了光的波長--這種縮小的光從本質上使顯微鏡能以更高的分辨率成像。

　　加州大學圣地亞哥分校電氣和計算機工程系教授劉兆偉(Zhaowei Liu，音譯)表示：“這種材料將低分辨率的光轉換為高分辨率的光。它非常簡單，易于使用。只要把樣品放在材料上，然后把整個東西放在普通的顯微鏡下--不需要花哨的修改”。

　　這項新技術發表在《Nature Communications》上，克服了傳統光學顯微鏡的一個局限性--低分辨率。光鏡對活細胞成像很有用，但它們不能用來看更小的東西。傳統的光學顯微鏡的分辨率限制為200納米，這意味著任何比這一距離更近的物體都不會被觀察到。雖然有更強大的工具，如電子顯微鏡，它的分辨率可以看到亞細胞結構，但它們不能用來給活細胞成像，因為樣品需要放在真空室里。

　　劉教授表示：“主要的挑戰是找到一種具有非常高的分辨率，并且對活細胞也是安全的技術”。劉的團隊開發的技術結合了這兩個特點。有了它，傳統的光學顯微鏡可以用來對活體亞細胞結構進行成像，分辨率可達40納米。

　　該技術由一個顯微鏡載玻片組成，該載玻片上涂有一種叫做雙曲超材料的光收縮材料。它是由納米級的銀和硅玻璃交替層組成的。當光線通過時，其波長縮短并散射，產生一系列隨機的高分辨率斑點圖案。

　　當一個樣品被安裝在載玻片上時，它以不同的方式被這一系列的斑點光圖案所照亮。這就產生了一系列的低分辨率圖像，這些圖像都被捕獲，然后由一個重建算法拼湊起來，產生一個高分辨率的圖像。

　　研究人員用一臺商用倒置顯微鏡測試了他們的技術。他們能夠對熒光標記的Cos-7細胞中的精細特征(如肌動蛋白絲)進行成像--這些特征僅使用顯微鏡本身是無法清楚辨別的。該技術還使研究人員能夠清楚地分辨出間隔為40至80納米的微小熒光珠和量子點。

　　(原標題：科學家研發新材料能大幅提升光學顯微鏡的分辨率)

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