科技日報(bào)記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院張斗國教授研究組提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于光學(xué)薄膜的平面型顯微成像元件，用作被測樣本的載玻片，可在常規(guī)的明場光學(xué)顯微鏡上實(shí)現(xiàn)暗場顯微成像和全內(nèi)反射成像，從而獲取高對比度的光學(xué)顯微圖像。研究成果日前發(fā)表在《自然·通訊》。
通用的光學(xué)顯微鏡利用光線照明，樣本中各點(diǎn)依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但對于一些未經(jīng)染色處理的生物標(biāo)本或者其他透明樣本，由于對光線的吸收很少，因此其明視場顯微鏡像的對比度差，難以觀測。為了解決這個問題，科學(xué)家們發(fā)展出暗視場顯微鏡、全內(nèi)反射顯微鏡等，廣泛應(yīng)用于物質(zhì)表面或界面的動態(tài)觀察。但這兩種顯微鏡都需要復(fù)雜的光學(xué)元件，如暗場顯微鏡需要一個特殊的聚光鏡來實(shí)現(xiàn)照明光以大角度入射到樣品；全內(nèi)反射顯微鏡需要高折射率棱鏡或高數(shù)值孔徑顯微物鏡來產(chǎn)生光學(xué)表面波；這些元件體積較大，不易集成；同時成像效果嚴(yán)格依賴于光路的精確調(diào)節(jié)，增加了其操作復(fù)雜度。
為有效彌補(bǔ)這些不足，科研人員巧妙地設(shè)計(jì)了基于光學(xué)薄膜的平面型顯微成像元件，主要包含三部分：上部和下部是由高低折射率介質(zhì)周期性排布形成的光學(xué)薄膜，中間部分是摻雜有高折射率散射納米顆粒的聚合物薄膜。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)介質(zhì)薄膜上的表面波，也可用于激發(fā)目前引起廣泛興趣的金屬薄膜表面等離激元，利用其作為照明光源，實(shí)現(xiàn)了一種新的表面等離激元共振顯微鏡架構(gòu)，相對于目前廣泛使用的基于油浸物鏡的表面等離激元共振顯微鏡，基于光學(xué)薄膜器件的表面等離激元顯微鏡結(jié)構(gòu)簡單，成本低、操作便利，易于集成。
上述研究結(jié)果表明，無需改變現(xiàn)有顯微鏡的主體光路架構(gòu)，通過設(shè)計(jì)、制作合適的顯微鏡載玻片，就可以有效提升其成像對比度，拓展其成像功能。
（中國科大供圖）
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