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高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡研制成功
2025年07月16日 11:16:48
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：584
近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員楊帆牽頭研制成功國(guó)際首臺(tái)高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡，實(shí)現(xiàn)了亞毫秒時(shí)間分辨與亞微米空間分辨的力學(xué)成像。
近日，由中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的楊帆研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了世界上首臺(tái)具有高時(shí)空分辨率的布里淵顯微鏡。該顯微系統(tǒng)在保持優(yōu)異的成像品質(zhì)和高頻譜特性的同時(shí)，將布里淵顯微成像速度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這是首次在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了亞毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率和亞微米級(jí)的空間分辨率的力學(xué)成像。
近年來(lái)，布里淵顯微鏡作為一種新興的全光學(xué)、非接觸、三維力學(xué)成像技術(shù)，在生物學(xué)、醫(yī)療診斷等方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。尤其是受激布里淵顯微鏡，其擁有更高的空間和頻譜分辨率，然而其成像速度一直是個(gè)瓶頸，常規(guī)的單像素成像時(shí)間需要20毫秒，這極大地限制了對(duì)快速變化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
為突破該瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一套波長(zhǎng)為780nm、峰值功率為267W的高峰值功率、低占空比脈沖光纖激光系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合高抑噪自平衡探測(cè)方案實(shí)現(xiàn)超過(guò)31dB的噪聲抑制。最終系統(tǒng)在30mW平均功率下，實(shí)現(xiàn)了每像素僅200微秒的成像速度，大幅領(lǐng)先于現(xiàn)有技術(shù)水平。
在此基礎(chǔ)上，科研人員又在單細(xì)胞、類器官、斑馬魚胚胎及卵泡等多個(gè)生物樣本上驗(yàn)證了這一系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)。值得一提的是，利用這套顯微鏡系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)在斑馬魚胚胎中觀測(cè)到雙布里淵峰，揭示了異質(zhì)性細(xì)胞外基質(zhì)與腔體中的力學(xué)差異；在秀麗隱桿線蟲(chóng)胚胎發(fā)育過(guò)程中，實(shí)時(shí)捕捉到早期細(xì)胞分裂中的力學(xué)動(dòng)態(tài)變化，展現(xiàn)了出色的時(shí)空分辨能力與生物應(yīng)用潛力。
高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)在三維力學(xué)顯微技術(shù)領(lǐng)域取得了重大創(chuàng)新突破，并為生命科學(xué)中的力學(xué)研究提供了關(guān)鍵工具。相關(guān)成果以題為 “Stimulated Brillouin scattering microscopy with a high-peak-power 780-nm pulsed laser system”的研究論文，發(fā)表在《自然·光子學(xué)》(Nature Photonics)上。
素材來(lái)源：上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
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