科學(xué)家展示無標(biāo)記超分辨率顯微技術(shù)

科技日?qǐng)?bào)北京4月24日電 （實(shí)習(xí)記者張佳欣）來自?shī)W地利格拉茨大學(xué)的研究人員近日開發(fā)了一種新的測(cè)量和成像方法，可在不需要任何染料或標(biāo)簽的情況下解析小于光衍射極限的納米結(jié)構(gòu)。這種激光掃描顯微鏡新方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)顯微鏡和超分辨率技術(shù)之間的差距，有朝一日或可被用來觀察復(fù)雜樣品的精細(xì)特征。

研究人員開發(fā)了一種新的測(cè)量和成像方法，可以解析小于光衍射極限的納米結(jié)構(gòu)。光與標(biāo)本相互作用后，新技術(shù)可測(cè)量光強(qiáng)度以及光場(chǎng)中編碼的其他參數(shù)。圖片來源：約爾格·S·艾斯曼/奧地利格拉茨大學(xué)

在國(guó)際光學(xué)出版集團(tuán)的高影響力期刊《光學(xué)》上描述的這種新方法，是對(duì)激光掃描顯微鏡的改進(jìn)，它使用強(qiáng)聚焦激光束照射標(biāo)本。研究人員擴(kuò)展了這項(xiàng)技術(shù)，不僅可以測(cè)量光與被研究標(biāo)本相互作用后的亮度或強(qiáng)度，還可以檢測(cè)光場(chǎng)中編碼的其他參數(shù)。

“我們的方法可幫助擴(kuò)展用于研究各種樣品中納米結(jié)構(gòu)的顯微工具箱。”研究小組組長(zhǎng)彼得·班澤說，“與基于類似掃描方法的超分辨率技術(shù)相比，我們的方法是完全非侵入性的，這意味著它不需要在成像前向標(biāo)本中注入任何熒光分子。”

研究表明，新方法可測(cè)量金納米顆粒的位置和大小，精度為幾納米，即使在多個(gè)顆粒接觸的情況下也可做到。

在激光掃描顯微鏡中，光束在樣品上掃描，并測(cè)量來自樣品的透射光、反射光或散射光。大多數(shù)顯微方法測(cè)量來自樣品的光強(qiáng)度或亮度，但大量信息存儲(chǔ)在光的其他特性中，例如它的相位、偏振和散射角。為了捕捉這些額外信息，研究人員檢查了強(qiáng)度和偏振信息的空間分辨率。

研究人員表示，光的相位、偏振和強(qiáng)度，在空間上都會(huì)發(fā)生變化，這種變化方式包含了與之相互作用的樣品細(xì)節(jié)，然而，如果只在相互作用后測(cè)量總體光功率，那么大部分信息都會(huì)被忽略。

研究人員研究了含有不同大小的金屬納米顆粒的簡(jiǎn)單樣品，通過掃描感興趣的區(qū)域，然后記錄傳輸光的偏振和角度分辨圖像展示了這種新方法。他們使用一種算法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，該算法創(chuàng)建了一個(gè)粒子模型，模型可自動(dòng)調(diào)整，以盡可能精確地模擬測(cè)量數(shù)據(jù)。

班澤說，盡管這些顆粒及其距離比許多顯微鏡的分辨率極限要小得多，但新方法能夠解決這一問題。更重要的是，該算法能夠提供有關(guān)標(biāo)本的其他參數(shù)，如顆粒的精確大小和位置。