3月21日記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校物理學院張斗國教授課題組，提出并實現(xiàn)了一種基于矢量光場調(diào)控原理的動量空間偏振濾波器件。科研人員將該濾波器件安裝于傳統(tǒng)無標記光學顯微鏡的出射端，就可以對出射光場的背景噪聲進行高效抑制，進而采集到單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比光學顯微圖像。研究成果日前在線發(fā)表在綜合性學術(shù)期刊《美國國家科學院院刊》。
單個納米尺度物體精準表征，在基礎科學研究與工業(yè)應用方面均具有重要意義。一直以來，無標記光學顯微成像技術(shù)被廣泛應用于微觀物體的成像與傳感研究。但對于空氣中單個納米尺度物體來說，其光散射強度隨其粒徑呈6次方的衰減關(guān)系，因此其散射光信號強度遠弱于背景噪音，從而導致常規(guī)無標記光學顯微鏡難以實現(xiàn)單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比成像，更難以實時記錄其演化過程和運動軌跡。
為了解決這個問題，張斗國教授課題組設計并實現(xiàn)了一種動量空間偏振濾波器件，它可在動量空間進行矢量場偏振調(diào)控，大幅度過濾、抑制各類背景噪聲，只有單個納米尺度物體的光散射信號能透過該濾波器件，被探測器采集到，從而實現(xiàn)了單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比的成像探測，實現(xiàn)無需圖像后處理，實時呈現(xiàn)單個顆粒物的無標記、寬場光學圖像。
作為一種應用展示，該動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)化為黑場光學顯微鏡 (BFM)，相對于常規(guī)的無標記暗場光學顯微鏡，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探測靈敏度。利用BFM，可以實時拍攝到單個蛋白質(zhì)分子、金納米顆粒、鈣鈦礦納米晶體的高信噪比與高對比度光學顯微圖像。
研究人員表示，該研究所發(fā)展黑場顯微鏡為單個納米顆粒的分析提供了新平臺，有望在生物學、物理學、環(huán)境科學和材料科學等領(lǐng)域得到廣泛應用。
（中國科大供圖）
3月21日記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校物理學院張斗國教授課題組，提出并實現(xiàn)了一種基于矢量光場調(diào)控原理的動量空間偏振濾波器件。科研人員將該濾波器件安裝于傳統(tǒng)無標記光學顯微鏡的出射端，就可以對出射光場的背景噪聲進行高效抑制，進而采集到單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比光學顯微圖像。研究成果日前在線發(fā)表在綜合性學術(shù)期刊《美國國家科學院院刊》。
單個納米尺度物體精準表征，在基礎科學研究與工業(yè)應用方面均具有重要意義。一直以來，無標記光學顯微成像技術(shù)被廣泛應用于微觀物體的成像與傳感研究。但對于空氣中單個納米尺度物體來說，其光散射強度隨其粒徑呈6次方的衰減關(guān)系，因此其散射光信號強度遠弱于背景噪音，從而導致常規(guī)無標記光學顯微鏡難以實現(xiàn)單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比成像，更難以實時記錄其演化過程和運動軌跡。
為了解決這個問題，張斗國教授課題組設計并實現(xiàn)了一種動量空間偏振濾波器件，它可在動量空間進行矢量場偏振調(diào)控，大幅度過濾、抑制各類背景噪聲，只有單個納米尺度物體的光散射信號能透過該濾波器件，被探測器采集到，從而實現(xiàn)了單個納米尺度物體的高對比度、高信噪比的成像探測，實現(xiàn)無需圖像后處理，實時呈現(xiàn)單個顆粒物的無標記、寬場光學圖像。
作為一種應用展示，該動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)化為黑場光學顯微鏡 (BFM)，相對于常規(guī)的無標記暗場光學顯微鏡，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探測靈敏度。利用BFM，可以實時拍攝到單個蛋白質(zhì)分子、金納米顆粒、鈣鈦礦納米晶體的高信噪比與高對比度光學顯微圖像。
研究人員表示，該研究所發(fā)展黑場顯微鏡為單個納米顆粒的分析提供了新平臺，有望在生物學、物理學、環(huán)境科學和材料科學等領(lǐng)域得到廣泛應用。
（中國科大供圖）
本文鏈接：黑場顯微鏡讓單個顆粒實現(xiàn)無標記光學顯微成像http://www.sq15.cn/show-2-4064-0.html
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