科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院張斗國教授研究組提出并實現了一種基于光學薄膜的平面型顯微成像元件，用作被測樣本的載玻片，可在常規的明場光學顯微鏡上實現暗場顯微成像和全內反射成像，從而獲取高對比度的光學顯微圖像。研究成果日前發表在《自然·通訊》。
通用的光學顯微鏡利用光線照明，樣本中各點依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但對于一些未經染色處理的生物標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，科學家們發展出暗視場顯微鏡、全內反射顯微鏡等，廣泛應用于物質表面或界面的動態觀察。但這兩種顯微鏡都需要復雜的光學元件，如暗場顯微鏡需要一個特殊的聚光鏡來實現照明光以大角度入射到樣品；全內反射顯微鏡需要高折射率棱鏡或高數值孔徑顯微物鏡來產生光學表面波；這些元件體積較大，不易集成；同時成像效果嚴格依賴于光路的精確調節，增加了其操作復雜度。
為有效彌補這些不足，科研人員巧妙地設計了基于光學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周期性排布形成的光學薄膜，中間部分是摻雜有高折射率散射納米顆粒的聚合物薄膜。進一步實驗結果表明，該方法不僅可以實現介質薄膜上的表面波，也可用于激發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，實現了一種新的表面等離激元共振顯微鏡架構，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，基于光學薄膜器件的表面等離激元顯微鏡結構簡單，成本低、操作便利，易于集成。
上述研究結果表明，無需改變現有顯微鏡的主體光路架構，通過設計、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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