3月21日記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院張斗國教授課題組，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于矢量光場(chǎng)調(diào)控原理的動(dòng)量空間偏振濾波器件?？蒲腥藛T將該濾波器件安裝于傳統(tǒng)無標(biāo)記光學(xué)顯微鏡的出射端，就可以對(duì)出射光場(chǎng)的背景噪聲進(jìn)行高效抑制，進(jìn)而采集到單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比光學(xué)顯微圖像。研究成果日前在線發(fā)表在綜合性學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》。
單個(gè)納米尺度物體精準(zhǔn)表征，在基礎(chǔ)科學(xué)研究與工業(yè)應(yīng)用方面均具有重要意義。一直以來，無標(biāo)記光學(xué)顯微成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于微觀物體的成像與傳感研究。但對(duì)于空氣中單個(gè)納米尺度物體來說，其光散射強(qiáng)度隨其粒徑呈6次方的衰減關(guān)系，因此其散射光信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)弱于背景噪音，從而導(dǎo)致常規(guī)無標(biāo)記光學(xué)顯微鏡難以實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比成像，更難以實(shí)時(shí)記錄其演化過程和運(yùn)動(dòng)軌跡。
為了解決這個(gè)問題，張斗國教授課題組設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種動(dòng)量空間偏振濾波器件，它可在動(dòng)量空間進(jìn)行矢量場(chǎng)偏振調(diào)控，大幅度過濾、抑制各類背景噪聲，只有單個(gè)納米尺度物體的光散射信號(hào)能透過該濾波器件，被探測(cè)器采集到，從而實(shí)現(xiàn)了單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比的成像探測(cè)，實(shí)現(xiàn)無需圖像后處理，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)單個(gè)顆粒物的無標(biāo)記、寬場(chǎng)光學(xué)圖像。
作為一種應(yīng)用展示，該動(dòng)量空間偏振濾波器件被加載到傳統(tǒng)全內(nèi)反射顯微鏡（TIRM）的出射端，用于單個(gè)納米尺度物體的成像與傳感。加載該濾波器后，TIRM被轉(zhuǎn)化為黑場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 (BFM)，相對(duì)于常規(guī)的無標(biāo)記暗場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探測(cè)靈敏度。利用BFM，可以實(shí)時(shí)拍攝到單個(gè)蛋白質(zhì)分子、金納米顆粒、鈣鈦礦納米晶體的高信噪比與高對(duì)比度光學(xué)顯微圖像。
研究人員表示，該研究所發(fā)展黑場(chǎng)顯微鏡為單個(gè)納米顆粒的分析提供了新平臺(tái)，有望在生物學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
（中國科大供圖）
3月21日記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院張斗國教授課題組，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于矢量光場(chǎng)調(diào)控原理的動(dòng)量空間偏振濾波器件?？蒲腥藛T將該濾波器件安裝于傳統(tǒng)無標(biāo)記光學(xué)顯微鏡的出射端，就可以對(duì)出射光場(chǎng)的背景噪聲進(jìn)行高效抑制，進(jìn)而采集到單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比光學(xué)顯微圖像。研究成果日前在線發(fā)表在綜合性學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》。
單個(gè)納米尺度物體精準(zhǔn)表征，在基礎(chǔ)科學(xué)研究與工業(yè)應(yīng)用方面均具有重要意義。一直以來，無標(biāo)記光學(xué)顯微成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于微觀物體的成像與傳感研究。但對(duì)于空氣中單個(gè)納米尺度物體來說，其光散射強(qiáng)度隨其粒徑呈6次方的衰減關(guān)系，因此其散射光信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)弱于背景噪音，從而導(dǎo)致常規(guī)無標(biāo)記光學(xué)顯微鏡難以實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比成像，更難以實(shí)時(shí)記錄其演化過程和運(yùn)動(dòng)軌跡。
為了解決這個(gè)問題，張斗國教授課題組設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種動(dòng)量空間偏振濾波器件，它可在動(dòng)量空間進(jìn)行矢量場(chǎng)偏振調(diào)控，大幅度過濾、抑制各類背景噪聲，只有單個(gè)納米尺度物體的光散射信號(hào)能透過該濾波器件，被探測(cè)器采集到，從而實(shí)現(xiàn)了單個(gè)納米尺度物體的高對(duì)比度、高信噪比的成像探測(cè)，實(shí)現(xiàn)無需圖像后處理，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)單個(gè)顆粒物的無標(biāo)記、寬場(chǎng)光學(xué)圖像。
作為一種應(yīng)用展示，該動(dòng)量空間偏振濾波器件被加載到傳統(tǒng)全內(nèi)反射顯微鏡（TIRM）的出射端，用于單個(gè)納米尺度物體的成像與傳感。加載該濾波器后，TIRM被轉(zhuǎn)化為黑場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 (BFM)，相對(duì)于常規(guī)的無標(biāo)記暗場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探測(cè)靈敏度。利用BFM，可以實(shí)時(shí)拍攝到單個(gè)蛋白質(zhì)分子、金納米顆粒、鈣鈦礦納米晶體的高信噪比與高對(duì)比度光學(xué)顯微圖像。
研究人員表示，該研究所發(fā)展黑場(chǎng)顯微鏡為單個(gè)納米顆粒的分析提供了新平臺(tái)，有望在生物學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
（中國科大供圖）
本文鏈接：黑場(chǎng)顯微鏡讓單個(gè)顆粒實(shí)現(xiàn)無標(biāo)記光學(xué)顯微成像http://www.lensthegame.com/show-2-4064-0.html
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