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高時空分辨布里淵顯微鏡研制成功
2025年07月16日 11:16:48
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：395
近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研究員楊帆牽頭研制成功國際首臺高時空分辨布里淵顯微鏡，實現(xiàn)了亞毫秒時間分辨與亞微米空間分辨的力學(xué)成像。
近日，由中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所的楊帆研究員領(lǐng)導(dǎo)的團隊成功研發(fā)了世界上首臺具有高時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，將布里淵顯微成像速度提高了兩個數(shù)量級。這是首次在國際上實現(xiàn)了亞毫秒級的時間分辨率和亞微米級的空間分辨率的力學(xué)成像。
近年來，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瓶頸，常規(guī)的單像素成像時間需要20毫秒，這極大地限制了對快速變化過程的實時監(jiān)測。
為突破該瓶頸，研究團隊開發(fā)出一套波長為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)，同時結(jié)合高抑噪自平衡探測方案實現(xiàn)超過31dB的噪聲抑制。最終系統(tǒng)在30mW平均功率下，實現(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，科研人員又在單細胞、類器官、斑馬魚胚胎及卵泡等多個生物樣本上驗證了這一系統(tǒng)的性能優(yōu)勢。值得一提的是，利用這套顯微鏡系統(tǒng)，研究團隊在斑馬魚胚胎中觀測到雙布里淵峰，揭示了異質(zhì)性細胞外基質(zhì)與腔體中的力學(xué)差異；在秀麗隱桿線蟲胚胎發(fā)育過程中，實時捕捉到早期細胞分裂中的力學(xué)動態(tài)變化，展現(xiàn)了出色的時空分辨能力與生物應(yīng)用潛力。
高時空分辨布里淵顯微鏡的研制成功，標志著我國在三維力學(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。
素材來源：上海光學(xué)精密機械研究所
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