超分辨

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中国科学院上海高等研究院宏观量子中心研究员王中阳课题组和中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学实验室研究员韩申生课题组合作，首次提出利用鬼成像方法加快超分辨率荧光光学显微镜的成像速度。新方法有望捕获细胞内以亚毫秒速度发生的生物过程。相关研究成果以Single-frame wide-field nanoscopy based on ghost imaging via sparsity constraints& nbsp 为题发表在美国光学学会刊物OPTICA上（DOI:& nbsp 10.1364 / OPTICA.6.001515），并被美国光学学会（The Optical Society, OSA）作为高影响研究工作在发表的同时同步向媒体进行宣传推广。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 超分辨光学显微技术通过克服光的衍射极限来实现纳米级的分辨率。尽管传统超分辨显微镜可以定位细胞内单个分子，并构建超分辨图像，但在活细胞中却很难使用，因为重建图像需要成百上千帧——这个过程太慢，无法捕捉快速变化的动力学过程。为了解决这个问题，该研究团队将随机相位调制器加入到荧光显微镜中实现荧光信号的编码，并结合鬼成像技术与随机测量压缩感知方法，大幅度提高图像信息获取效率，数量级地减少重构超分辨图像所需的采样帧数。研究结果表明，在高标记密度下只需要通过单帧荧光图像的采样就可实现80nm分辨率的超分辨光学成像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 此外，研究的新方法还与2014年诺贝尔奖三大超分辨率技术之一的随机光学重建显微镜(STORM)相结合，将STORM的采样帧数减少了一个数量级以上。研究结果显示成像一个60nm的环，该方法只用10帧图像就可以重构图像，而传统的STORM方法需要多达4000帧图像才能达到同样的效果。该方法还实现用100帧图像分辨40nm标尺。并且研究的超分辨成像显微镜不需要高的照明强度，这有助于减少光漂白和光毒性，有利于长时间的动态生物过程和活细胞成像研究。因此这项创新技术有望在生物、医学等超分辨显微成像研究领域得到广泛的应用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 文章的第一作者是上海高研院博士研究生李文文。该工作受到国家重点研发计划（“数字诊疗装备研发”专项）的资助。& nbsp /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 516px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/bdc8a826-986f-499a-b428-d54bb5a2570c.jpg" title=" 显微镜装置示意图与重构结果.jpg" alt=" 显微镜装置示意图与重构结果.jpg" width=" 600" height=" 516" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图：显微镜装置示意图与重构结果 /p

p 　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜与美国国立卫生研究院教授Hari Shroff合作，成功研发出新型双光子激发的超分辨光学显微成像系统，该系统同时具备超分辨光学显微成像功能和大深度三维成像能力，使光学超分辨成像深度推进至破纪录的250微米，相应研究成果Adaptive optics improves multiphoton super-resolution imaging(《自适应光学提升超分辨显微成像》)最近发表在《自然-方法》(Nature Methods)上，郑炜是该文的第一作者兼通讯作者。 br/ /p p 　　“看得细”和“看得深”是光学显微成像领域面临的两大挑战，经过科研人员几十年来的不懈努力，无论是在“看得细”还是“看得深”方面，都涌现了一批创新技术，取得了巨大成功，但是同时具备“看得细”和“看得深”这两项功能的光学显微成像技术却并不多见。 /p p 　　在该项研究中，郑炜等人把具备深层生物组织成像能力的双光子显微成像技术(Two-Photon Microscopy, TPM)和具备超分辨成像功能的瞬时结构光照明显微成像技术(InstantStructuredIllumination Microscopy, ISIM) 有机结合起来，实现双光子激发的超分辨显微成像功能。同时，研究人员又利用自适应光学(Adaptive Optics, AO)技术成功克服了由生物组织引起的波前相位畸变问题，最终实现176纳米的横向分辨率、729纳米的纵向分辨率及250微米的探测深度的成像效果。利用该技术，可以对细胞、线虫胚胎及幼虫、果蝇脑片和斑马鱼胚胎开展高清晰三维成像研究，成像效果显著优于传统双光子成像质量。值得一提的是，由于该技术提高了光子利用效率，从而降低了所需激光功率，可以对线虫胚胎的发育过程开展长时间、高清晰的三维动态观测。在长达1个小时的连续三维成像过程中未对线虫胚胎发育造成任何影响，该技术对胚胎发育研究具有重要作用。 /p p 　　该研究得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展(“973”)计划和深圳市海外高层次人才创新创业孔雀计划的项目支持。(来源：中国科学院深圳先进技术研究院) /p p 　　 a href=" http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.4337.html" target=" _self" title=" " 论文链接 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/86d620c1-204c-489e-b896-ab006f4ab6e2.jpg" title=" 1.jpg" width=" 462" height=" 282" style=" width: 462px height: 282px " / /p p 　　左图为果蝇脑片在传统双光子成像(2P WF)、双光子超分辨成像(2P ISIM)和结合有自适应光学的双光子超分辨(2P ISIM AO)显微成像结果对比，右上图为位于胶原凝胶150微米深处细胞三维成像对比，可见无论是横向还是纵向，新技术的分辨率都有显著提升。右下图为线虫胚胎发育过程中连续1小时的三维观测，细胞正常分裂进程证明了该技术可用于胚胎发育动态研究。 /p p br/ /p

p style=" text-align: center " strong 我国成功研制出世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备 /strong /p p style=" text-align: center " strong 可加工22纳米芯片 /strong /p p style=" text-align: center " strong img width=" 500" height=" 332" title=" 超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统.jpg" style=" width: 500px height: 332px " alt=" 超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/630030e2-5fa9-438d-b88b-dcedfe27b36a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /strong /p p style=" text-align: center " strong ▲超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统。 /strong /p p 　　军报记者成都11月29日电(吕珍慧、记者邹维荣)国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收，这是我国成功研制出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制， span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 光刻分辨力达到22纳米，结合多重曝光技术后，可用于制造10纳米级别的芯片。 /span /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 331" title=" 超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头.jpg" style=" width: 500px height: 331px " alt=" 超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/1db46f1b-ecd9-405c-b92b-55165c103455.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头。 /strong /p p 　　中科院理化技术研究所许祖彦院士等验收组专家一致表示，该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。项目在原理上突破分辨力衍射极限，建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线，绕过了国外相关知识产权壁垒。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 331" title=" 超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品.jpg" style=" width: 500px height: 331px " alt=" 超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/a67133f0-7251-46a3-ba62-6cc159084915.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品。 /strong /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 332" title=" 采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" style=" width: 500px height: 332px " alt=" 采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/bfbf977d-f735-4c4a-ada2-968e62a904ea.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器。 /strong /p p 　　光刻机是制造芯片的核心装备，我国在这一领域长期落后。它采用类似照片冲印的技术，把一张巨大的电路设计图缩印到小小的芯片上，光刻精度越高，芯片体积可以越小，性能也可以越高。但由于光波的衍射效应，光刻精度终将面临极限。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 332" title=" 中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" style=" width: 500px height: 332px " alt=" 中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/2b4c7150-dcc7-4844-9278-610ae7a5c3a4.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器。 /strong /p p 　　为突破极限、取得更高的精度，国际上目前采用缩短光波、增加成像系统数值孔径等技术路径来改进光刻机，但也遇到装备成本高、效率低等阻碍。 /p p 　　项目副总师胡松介绍，中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备，打破了传统路线格局，形成了一条全新的纳米光学光刻技术路线，具有完全自主知识产权，为超材料/超表面、第三代光学器件、广义芯片等变革性领域的跨越式发展提供了制造工具。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 331" title=" 项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况.jpg" style=" width: 500px height: 331px " alt=" 项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/8f9b7048-0983-4614-ad32-83bac74326ce.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况。 /strong /p p style=" text-align: center " strong img width=" 500" height=" 331" title=" 中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备.jpg" style=" width: 500px height: 331px " alt=" 中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/ae8c0ca4-deed-4fe3-8449-59092f2b080b.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /strong /p p style=" text-align: center " strong ▲中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备。 /strong /p p 　　据了解，该光刻机制造的相关器件已在中国航天科技集团公司第八研究院、电子科技大学太赫兹科学技术研究中心、四川大学华西医院、中科院微系统所信息功能材料国家重点实验室等多家科研院所和高校的重大研究任务中取得应用。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 330" title=" 中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备2.jpg" style=" width: 500px height: 330px " alt=" 中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备2.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/0064094a-2a60-4744-9875-2b41b0f467e2.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong ▲中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备。 /strong /p p & nbsp /p