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(xiàn)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(guī)的明場光學顯微鏡上實現(xiàn)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(fā)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(jīng)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(fā)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(tài)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(xiàn)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(shù)值孔徑顯微物鏡來產(chǎn)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(jié)，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(xiàn)介質薄膜上的表面波，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，實現(xiàn)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(xiàn)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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