3月21日記者從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院張斗國教授課題組，提出并實現了一種基于矢量光場調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表在綜合性學術期刊《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次方的衰減關系，因此其散射光信號強度遠弱于背景噪音，從而導致常規無標記光學顯微鏡難以實現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，實現無需圖像后處理，實時呈現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全內反射顯微鏡（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被轉化為黑場光學顯微鏡 (BFM)，相對于常規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、環境科學和材料科學等領域得到廣泛應用。
（中國科大供圖）
3月21日記者從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院張斗國教授課題組，提出并實現了一種基于矢量光場調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表在綜合性學術期刊《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次方的衰減關系，因此其散射光信號強度遠弱于背景噪音，從而導致常規無標記光學顯微鏡難以實現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，實現無需圖像后處理，實時呈現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全內反射顯微鏡（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被轉化為黑場光學顯微鏡 (BFM)，相對于常規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、環境科學和材料科學等領域得到廣泛應用。
（中國科大供圖）
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