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科學家研發(fā)新材料 能大幅提升光學顯微鏡的分辨率

2021-06-03 09:02:51cnBeta閱讀量:5284 我要評論


  【化工機械設備網 新品動態(tài)】來自加州大學圣地亞哥分校的電氣工程師們開發(fā)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(jié)。在應用這項新技術之后,能夠將傳統(tǒng)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(fā)表在《Nature Communications》上,克服了傳統(tǒng)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(tǒng)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(zhàn)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(fā)的技術結合了這兩個特點。有了它,傳統(tǒng)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(fā)新材料 能大幅提升光學顯微鏡的分辨率
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