可实现超高分辨率光学显微镜的光子芯片问世
2017-05-05 22:46:39 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，比勒费尔德大学（Bielefeld University）和来自挪威特罗姆瑟市的北极大学的物理学家们已经开发出一种可以用于传统显微镜来实现超高分辨率光学显微镜，或纳米显微镜的光子芯片。在纳米显微镜下，单个荧光分子的定位精度可达到几纳米。
据麦姆斯咨询报道，比勒费尔德大学（Bielefeld University）和来自挪威特罗姆瑟市的北极大学的物理学家们已经开发出一种可以用于传统显微镜来实现超高分辨率光学显微镜，或纳米显微镜的光子芯片。在纳米显微镜下，单个荧光分子的定位精度可达到几纳米。
这种定位信息可用于生成分辨率约为20至30纳米的图像，是传统光学显微镜的十倍。迄今为止，这项技术仍需要使用昂贵的特殊仪器。比勒费尔德大学和特罗姆瑟大学已经共同申请此项创新的基于芯片的纳米显微工艺的专利。2017年4月24日，《自然光子学》杂志上发表了此项研究。
光子芯片成像潜力：标准分辨率（左）与基于芯片技术获得的高分辨率、超高分辨率（中、右）的对比。来源：比勒费尔德大学/Robin Diekmann
来自比勒费尔德大学的Mark Schüttpelz博士和来自特罗姆瑟大学的Balpreet Singh Ahluwalia博士，是此创新光子波导芯片的发明者。来自比勒费尔德大学光子学和生物分子学组的Thomas Huser教授和Robin Diekmann教授，也为推进此项创新概念做出了贡献。这项概念使实验以一种非常简单的方式进行：通过探针直接照明，使用芯片测量样品玻片。垂直于芯片的信号由一个透镜和一个相机记录。获得的测量数据可以重构为一种超高分辨率的图像，其所得图像的分辨率相对使用传统显微镜获得的测量数据重构的图像分辨率来说，高的惊人。
传统的纳米显微方法和光子芯片方法同时采集图像，前者的可视化范围只是从部分细胞到几个细胞相比，而后者可以在一个高分辨率图像中观察超过50个细胞。
“这种新的基于芯片的超分辨技术的发明是显微镜的一种范式转换，现在它允许纳米显微镜将在科学、研究和日常应用领域中更加广泛的使用，”比勒费尔德大学Mark Schüttpelz博士表示。
常见的纳米级的方法极其复杂、非常昂贵，并且需要训练有素的专家。当前这些局限性限制了纳米显微镜只能在全球一些专业化机构使用，限制了其进入到医学和生物学标准实验室、分析实验室和医院。
比勒费尔德大学和特罗姆瑟大学的科学家们发明的此项基于芯片的纳米显微镜技术将在显微镜和纳米显微学悠久的发展历史上占有一席之地：
1609年，伽利略发明了光学显微镜。
1873年，Ernst Abbe发现了限制光学系统可见光的分辨率约为250纳米的基本特征。
近年来，为克服光的衍射极限，各种各样的光学技术已经问世。2014年诺贝尔化学奖授予给实现大约20至30纳米范围的超高分辨率的一项显微技术。
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