Yüzey dalgası optik mikroskop araştırmalarında ilerleme
Yüzey dalgası optik mikroskobu esas olarak yüzey veya arayüzdeki ışık ve maddenin etkileşimini ve numune yüzeyinin veya arayüzün davranış özelliklerini incelemek için kullanılır. Yaygın olarak kullanılan yüzey dalgası optik mikroskobu, aydınlatma ışık kaynağı olarak bir metal (genellikle altın veya gümüş) film yüklü yüzey plazmon dalgası (Yüzey Plazmonları, SP'ler) kullanan bir yüzey plazmon rezonans mikroskobudur (Yüzey Plazmon Rezonans Mikroskobu, SPRM). Hücrelerin, bakterilerin, virüslerin, DNA'nın, proteinlerin ve diğer organizmaların etiketsiz görüntüleme araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, SPRM'nin daha geniş uygulamasını sınırlayan iki dezavantajı vardır: Birincisi, SP'lerin yayılma özelliklerinden dolayı, SPRM'nin SP'lerin yayılma yönündeki uzaysal çözünürlüğü genellikle birkaç mikrondur ve bu, ışık dalgalarının kırınım sınırından çok daha büyüktür. İkincisi, SP'ler özel uyarma koşulları gerektirdiğinden ve mikroskop hedefinin sayısal açıklığı sınırlı olduğundan, SPRM, gelen ışığın dalga boyu, polarizasyon ve substrat malzemesi üzerinde belirli gereksinimlere sahiptir, örneğin gelen ışığın uzun dalga olması ve p-polarize olması gerekir. Hafif, numune metal malzeme üzerine yerleştirilmelidir.
Yukarıdaki eksikliklere yanıt olarak, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Optik ve Optik Mühendisliği Bölümü Mikro-Nano Optik ve Teknoloji Grubu Doçenti Zhang Douguo ve Profesör Wang Pei ile Zhejiang Üniversitesi'nden Profesör Liu Xu ve Kuang Cuifang ve Anhui Optik ve İnce Mekanik Enstitüsü, Hefei Malzeme Bilimi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi Araştırmacıları Jianguo Liu, Huaqiao Gui, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Polimer Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Gang Zou ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Maryland Tıp Fakültesi Profesörü JR Lakowicz, dönen aydınlatmaya dayalı yeni bir yüzey dalgası optik mikroskopi teknolojisi önerdi ve uyguladı. Etiket görüntülemenin çözünürlüğü, yüzey dalgası optik mikroskobu uygulama kapsamını genişletmiştir.İlgili araştırma sonuçları, azimut rotasyon aydınlatması kullanılarak yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip Etiketsiz yüzeye duyarlı fotonik mikroskopi olarak adlandırılmış ve uluslararası Science Advances (Science Advances) dergisinde yayınlanmıştır. ) üzerinde.
Şekil 1a, kendi kendine yapılan bir optik mikroskop üzerine yüklenmiş dönen bir aydınlatma modülünü göstermektedir. Radyal açıyı ( yüzey dalgasının rezonans uyarma açısına karşılık gelir) değiştirmeden tutarken ışın olay açısını doğru ve yüksek bir hızda ayarlamak için tarama galvanometresini kullanarak, azimut açısı 0 ° ile 360 ° arasında yüksek bir hızda döndürülebilir (Şekil 1b) ), bu da her yönde yayılan SP'leri uyarır. Görüntü işlemeye gerek yoktur ve dedektör tarafından toplanan görüntünün zaman ortalama etkisi, SPRM'nin görüntüleme çözünürlüğünü doğal olarak iyileştirebilir. Şekil 2a'da gösterildiği gibi, görüntülenecek örnek kavisli bir dielektrik nanoteldir.Geleneksel SPRM ile sadece bulanık desenler görülebilir ve şeritlerin neden olduğu birçok yapaylık vardır; dönen aydınlatma SPRM ise bu nanoteli etkili bir şekilde ayırt edebilir. Morfoloji ve eğilme (Şekil 2b). Karşılaştırmalı deneyler, dönen aydınlatmanın SPRM'nin görüntüleme çözünürlüğünü etkili bir şekilde iyileştirdiğini ve SPRM'nin ilk eksikliğini çözdüğünü kanıtlıyor.
İkinci eksikliği gidermek için, dielektrik çok katmanlı filmlerle desteklenen Bloch Yüzey Dalgaları (BSW'ler), metal ince filmlerde SP'lerin yerini alması önerildi ve başka bir yüzey dalgalı optik mikroskop geliştirildi: Bloch yüzeyi dalga mikroskobu (BSWM). Avantajları şunlardır: dielektrik filmin stabilitesi (üst katman camdır) metal filminkinden daha iyidir ve biyokimyasal olarak modifiye edilmesi kolaydır; BSWM hem uzun dalga hem de kısa dalgada çalışabilir; BSW'lerin penetrasyon derinliği farklı yüzey derinlikleri elde etmek için ayarlanabilir Görüntüleme; BSWM, polarizasyona duyarlı örneklerin ölçümü ve karakterizasyonu için elverişli olan p-polarize ve s-polarize olay ışığı ile çalışabilir. Bu avantajlara dayanarak, BSWM daha geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Makalenin ortak ilk yazarı, Optik ve Optik Mühendisliği Bölümü yüksek lisans öğrencisi Kuai Yan ve araştırma grubu mezunu Chen Junxue (şu anda Southwest Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde çalışıyor) ve ilgili yazar Zhang Douguo. Yukarıda bahsedilen araştırma çalışması Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Anhui Eyaleti Bilim ve Teknoloji Departmanı tarafından desteklenmektedir. İlgili numunelerin üretim süreci, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Mikro-Nano Araştırma ve Üretim Merkezi'nin cihazı ve teknik desteği ile desteklenmektedir.
Şekil 1. (a) Dönen aydınlatmaya dayalı yüzey dalgası mikroskobunun deneysel mimarisi; (b) Olay açısını kontrol etmek için ikili galvanometre tarama sisteminin kullanılması (radyal açı ve azimut açısı system)
Şekil 2. SPRM görüntüleme etkilerinin karşılaştırılması, tek bir kavisli nanotel bir metal film üzerine yerleştirilir, (a) geleneksel SPRM görüntüleme, (b) dönen aydınlatma SPRM görüntüleme
Kaynak: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
