红外物理成像显微镜

p 　　电子被发现一个多世纪以来，人类社会对它的依赖程度越来越大，如今，它已成为微电子和光电子技术的物理基石。随着微电子器件尺度按摩尔定律不断向纳米尺度减小，对于电子运动规律的认识将面临着从平衡态理论向非平衡态理论的发展。正如美国基础能源科学顾问委员会报告中指出，当前科学上面临的5大挑战之一就是对非平衡态尤其是远离平衡态的表征和操控。 /p p 　　按平衡态理论，人们预测在微电子器件中电流最大的位置往往会是电子温度最高的地方。中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室陆卫研究员和复旦大学安正华研究员的科研团队共同合作，利用非平衡输运热电子的实验检测在技术，通过散粒噪声对非局域热电子能量耗散进行空间成像研究，发现在纳米尺度结构中，电子温度最高之处并非局域在电流最大位置，而是明显地向电流的流动方向偏离了，而且电子的温度高于晶格温度很多倍。从理论和实验两方面证实了这种奇异特性就来自热电子的非平衡态特征。 /p p 　　该研究工作的最大挑战来自于非平衡输运热电子的实验检测技术上。实验室采用了自主研发的超高灵敏甚长波量子阱红外探测器的扫描噪声显微镜(SNoiM)技术，称为扫描噪声显微镜技术。其基本机理是非平衡态电子的电流强烈涨落形成的散粒噪声会直接导致近场甚长波红外辐射，通过高灵敏的红外近场检测可实现仅测量到非平衡态电子特性，从而为直接观察在纳米结构中电子的非平衡态乃至远离平衡态的特性提供了独特的方法。 /p p 　　相关研究成果“Imaging of nonlocal hot-electron energy dissipation via shot noise”(DOI: 10.1126/science.aam9991)已于2018年3月29日获得《Science》杂志在线发表，将对认识和操控非平衡热电子进而增强器件功能发挥重要作用。 /p p 　　这项研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委重大项目、中国科学院海外科学家计划等资助。 /p p 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/a4df0693-4a72-453f-81b5-9f6fe7165ff9.jpg" title=" 1.jpg" / /p p br/ /p p 　　应用扫描噪声显微镜(SNoiM)进行的超高频率(~21.3THz)噪声的纳尺度成像，(A)扫描噪声显微镜的实验装置示意图。(B) GaAs/AlGaAs量子阱纳米器件的电子受限区域的SEM图。(C和D)相反偏置电压(6V)下二维实空间的近场噪声强度信号成像，近场信号由针尖高度调制模式获得，其中彩色表达了电子的等效温度。(E) 近场信号与针尖高度关系，近场信号是由电压调制模式获得。 /p p 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/8edf4c2f-af08-4a76-9da3-10ee26f8f1fb.jpg" title=" W020180506601359218862.jpg" / /p p br/ /p p 　　噪声强度随偏置电压增大的演变。(A-F)由针尖高度调制模式获得的二维成像图。(G)y方向(平行于[100])一维近场信号随位置变化图。(H)近场(圆和三角形点表达)和远场(方形点表达)探测到的噪声强度随着偏置电压的变化规律。 /p p br/ /p

实验室做实验 　做专题报告 　幸福的一家 　褚君浩近影 　　◆褚君浩 　　作者简历 　　褚君浩半导体物理和器件专家。我国培养的第一个红外物理博士，中国科学院上海技术物理研究所研究员。1993到2003年任中科院红外物理国家重点实验室主任。2005年当选中国科学院院士。现任《红外与毫米波学报》主编，上海太阳能电池研发中心主任，华东师范大学信息科学技术学院院长，全国人大代表，上海市政府参事。 　　1945年3月20日，我出生在江苏宜兴，是家里排行最小的老三。从小受在华师大搞地理工作的父亲影响，对理科特感兴趣，尤其是上了中学之后，更是迷恋上了物理而不可自拔。高中时就阅读了《相对论ABC》和原子物理学方面的书籍。所以在1962年高考时，就连续填报了复旦大学物理系、华师大物理系和上海师院(上师大前身)物理系三个志愿，非物理系不上。那年，虽然物理考了满分，但是由于作文失误，总分被拉了下来，就进了第三志愿——上海师院。 　　人生最重要的两个阶段就是高中和大学。在高中阶段形成了初步的世界观和人生观，而大学阶段则为今后的成长成才打下坚实基础，为我终身从事物理研究奠定了基础。 　　科学的春天激发再深造热情 　　这一念就是6年，在学术的殿堂里，如鱼得水，并将硕士、博士学位一口气拿下。1984年12月完成博士学位研究后就开始担当中科院上海技术物理研究所物理室副主任的重要职务。 　　1966年大学毕业，1967年底，我被分配到普陀区梅陇中学，开始了长达十年的教学生涯，但我在教学之余仍然致力于物理研究，并在复旦大学物理系殷鹏程老师的指导下，和与一批志同道合者参加了一个关于基本粒子的讨论班，还写了很多科普、自然辩证法方面的文章和小册子。 　　当时，著名材料学家严东生先生知道我比较勤奋钻研学问，对我很为赏识，经常对我有所鼓励。1978年科学的春天来临，我国恢复了研究生制度。严先生鼓励我去考研究生，而当时由于“文革”结束后人才匮乏，上海高校拟从中学选拔一批优秀教师到高校任教，我的名字也赫然列在名单上。是读研究生，还是当大学老师?对物理研究的热爱让我没有多做犹豫，毅然决然地选择了继续深造。那时中国科学院比高等学校早半年先招研究生，严先生非常希望我考上海技术物理研究所的研究生，那里有汤定元先生和匡定波先生，而且严先生特别为我给上海技物所写了推荐信，对于一个渴望能够全身心地投入科学研究的年青人，严先生的推荐对于我是一种非常震撼人心的鼓励。我非常认真地投入了入学考试，通过了初试、复试。1978年10月份我成为中科院上海技术物理研究所第一届研究生，跟随汤定元先生学习和研究窄禁带半导体红外光电子物理。这一念就是6年，在学术的殿堂里，如鱼得水，并将硕士、博士学位一口气拿下。由于成绩突出，1984年12月完成博士学位研究后就开始担当中科院上海技术物理研究所物理室副主任的重要职务。 　　1986年3月，受洪堡基金会邀请，我来到德国慕尼黑技术大学从事客座研究，在柯霍教授的实验室参与半导体二维电子项目研究工作。初到实验室，我就碰到一个问题，有一个远红外激光器非常不稳定，工作时，几乎连5分钟也稳定不了。德国的年轻博士对此一筹莫展。柯霍教授关照我们一起工作，先要想法子让这台红外激光器稳定下来。接到这个任务，我既兴奋又着急，兴奋的是面前的难题，别人已费尽心思，却束手无策，这对自己是一个挑战 着急的是自己万一也不能成功，岂不是要耽误实验了吗?我静下心来，一连几天观察，渐渐地熟悉了这台仪器，一周里就把仪器调节得相当好，竟然可以连续稳定工作6至8个小时。柯霍先生高兴得不得了，他把仪器显示的关于激光强度和时间关系曲线贴在墙上，不时地向来访的教授和同事们介绍我的工作，这让我品尝到了成功的喜悦。 　　1986年冬天，我在做“碲镉汞二维电子与自旋共振实验”，已经连续做了好几天的实验，非常紧张，也顾不上休息。室外正值寒冬，在做实验时衣服穿得比较单薄，只穿一件羊毛衫，照理应当把室温调得高一点，可是由于神经高度紧张，竟忘记了调节。几天下来便冻着了，连续两天，我的体温为38至39摄氏度，经医生检查，诊断为肺炎，连续几天服用半片大大的青霉素口服片，才慢慢控制了病情，我在家休息了一个月，而实验的结果却是异常地好，这使我十分兴奋，忘却了病痛的烦恼。 　　在德国两年零十个月的时间里，我始终心系祖国，坚持利用外国先进的实验设备及先进的研究方法，为我所用。到了1988年10月，当上海技术物理研究所需要我回国时，我没有提任何条件，二话不说就回来了。当时的中国正处在一股出国热中，德国的教授也极力挽留我，家人也有过犹豫，因为儿子在德国上了3学年，已经念到10年级(高一)了，如果回国必然要中断学业。但是中国是我的祖国，把祖国发展好是首要任务。 　　明确方向，持之以恒地做下去 　　实验室被连续四次评为国家A级实验室，致力研究的碲镉汞带间跃迁光谱等14项结果作为标准数据和关系式，被写入国际权威科学手册。 　　收获丰收总是令人喜悦，但播种耕耘的艰辛却不是每个人都能承受的，漫长的学术研究道路上总有磕磕碰碰的时候。做任何事情都会有困难，我也不例外。做研究首要的是找一个明确的方向，如果这个方向的研究对国家有用、对社会有用、在学术上有意义，那么就要持之以恒地做下去。过程中会有很多问题需要解决，也可能会绕弯子，但是只要不偏离方向，即使是一小步一小步地走，也终会到达目的地。 　　我经常对学生说，要想真正做好学问，首先要有勤奋好学的态度，三天打鱼、两天晒网是不行的 其次要有好奇心、有求知欲、有追求真理的勇气，多问为什么 最重要的是必须脚踏实地，在积累中创新，从渐进到实现跨越性发展，这其中需要的是实干精神。 　　回国后，我先后在红外物理国家重点实验室任副主任和主任，利用在国外借鉴到的经验和自己的创新，实验室被连续四次评为国家A级实验室。同时，致力研究的碲镉汞带间跃迁光谱等14项结果作为标准数据和关系式，被写入国际权威科学手册《Landoldt-Boerstein科学技术中的数据和函数关系》，我也被聘为该书III/41B卷十四位作者之一，以及III/44B卷8位作者之一，这是世界性的荣誉。美国出版社计划出版的“MicroScience Series”(微科学丛书)也邀请我撰写《窄禁带半导体物理学》，这本书中文版先在科学出版社出版。英文版分为两册在Springer出版社出版。曾任美国II-VI族材料物理与化学讨论会主席的A.Sher先生评论道：“15年以前中国学者的工作还较少。现在他们不仅已经赶上世界，并且在一些领域走在前面。” 　　关注可持续发展，致力于太阳能开发 　　通过对多晶硅提纯展开自主科研攻关，已经生产出4N-6N纯度的太阳能电池硅产品，逐步确立了中国在国际光伏产业链的地位。 　　科学技术的发展对国家的发展至关重要，科研工作者的成就感要与国家荣誉、社会责任紧密相连。近几年我比较关注中国的可持续发展，力争开发太阳能。我们科研团队通过对多晶硅提纯展开自主科研攻关，已经生产出4N-6N纯度的太阳能电池硅产品，逐步确立了中国在国际光伏产业链的地位。作为连任两届的全国人大代表，我常利用各种场合进行“游说”，希望引起对节能环保问题的重视。我提交了《关于修改以促进太阳能应用的议案》，并在议案中建议政府通过立法增加太阳能应用的补贴，在医院、政府办公楼等地安装太阳能发电设备 我还建议全国人大建立一个长效监督机制，加强对节能减排等问题的重点监督。 　　在大家的推动下，由中科院上海分院、上海技物所和张江集团公司共同组建的上海太阳能电池研究与发展中心已经正式成立，同时中科院也成立了太阳电池研究中心(筹)。该中心旨在支持和推动国家和上海地区太阳能光伏产业的可持续发展。我希望通过新能源开发，解决常规能源污染、不可持续等问题，带动产生一种全新的经济模式，成为新的经济增长点。 　　1993年，我被批准为博士生导师，可是迄今为止才带了四十几位博士生，与一些每年招七八个甚至十几个学生的博导比起来，实在很少。带学生必须认真负责，我根据自己的时间、情况，一般每年招3到4个，在校学生数一般十个左右。对学生的教学也以引导为主，严格却不严厉。平时，问学生最多的就是“这个问题解决了吗?解决情况如何?”在一个个问题解决的过程中提高学生的知识水平，在无形中培养踏实渐进的治学态度。在已毕业的30几名博士生中，有2位获得全国百篇优秀博士论文奖。 　　创新不可能凭空出现，创新有一个由量变到质变的过程，而量变的积累非常漫长，所以对我而言，科学研究没有终点。面对许多赞扬，我很清醒，我从来没有认为自己做了多么了不起的事情，我只是科技战线上的一个兵罢了，在自己的岗位上发挥应有的作用。 　　我在工作之余也喜欢听听音乐看看球，除此之外，游泳、羽毛球、散步都是我喜欢的体育项目。我的心态很好，所以睡眠也很好，头沾到枕头不到两分钟就睡着了。 　　相关链接 　　褚君浩长期从事红外光电子材料和器件的研究，开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞(HgCdTe)和铁电薄膜的材料物理和器件研究。提出了HgCdTe的禁带宽度等关系式，被国际上称为CXT公式，广泛引用并认为与实验结果最符合 建立了研究窄禁带半导体MIS器件结构二维电子气子能带结构的理论模型 发现HgCdTe的带间跃迁、杂质跃迁等基本光电跃迁特性，提出HgCdTe本征光吸收系数表达式和折射率表达式，确定了材料器件的光电判别依据 开展铁电薄膜材料物理和非制冷红外探测器研究，研制成功PZT和BST铁电薄膜非制冷红外探测器并实现了热成像。发表论文350篇，《窄禁带半导体物理学》中英文专著三本。获国家自然科学二等奖1项、中国科学院自然科学一等奖1项、二等奖2项、中国科学院科技进步一等奖1项、上海市科技进步一、二等奖各1项，上海市自然科学一等奖1项。是科技部973项目首席专家、国家自然科学基金创新研究群体学术带头人。

西安电子科技大学光电工程学院红外物理与工程团队利用光化学重塑技术，对金纳米棒及薄膜光谱透过率进行原位调节，设计出一种微型低成本便携式重建型光谱仪。相关科研成果题为“Miniature Spectrometer Based on Gold Nanorod-Polyvinylpyrrolidone Film”近日在线发表于国际期刊《Acs光子学》。该研究首次提出了基于金纳米棒-聚乙烯吡咯烷酮薄膜的重建型光谱仪，在满足光谱仪微型化发展需求的基础上，实现了简化的器件加工工艺、降低了制造成本，对微型光谱仪的普及具有重要意义。光谱被称为物质的“指纹”。通过对物质的透射、反射、吸收或发光光谱的分析，便可得知物质的光学特征、温度、元素成分等信息。近年来，光谱仪的微型化发展十分迅速，相关研究成果使光谱分析得以应用于现场检测、芯片实验室等领域。光谱仪是获取光谱信息的重要工具，相比于实验室中笨重且昂贵的传统台式光谱仪，微型化、便携化的光谱仪可适用于更多场景。其中重建型光谱仪作为一种新型的光谱仪微型化策略受到广泛关注，这类光谱仪不使用复杂的机械结构以及较长的光学路径，因此可以实现超紧凑的系统设计。但是，重建型光谱仪所使用的色散、滤光器件通常需要较为复杂和昂贵的微纳制造工艺流程，这在一定程度上限制了重建型光谱仪的研究和广泛应用。金是一种贵金属材料，物理化学性质非常稳定。而金纳米颗粒根据尺寸和形状，可以表现出独特的光学特性，其光谱吸收特征可以随着金纳米棒长度和直径比例的变化而改变。在成像传感器表面的聚合物薄膜内，嵌着一种被称为金纳米棒的棒状金纳米颗粒。该团队引入光化学重塑技术，利用金纳米棒的光热效应和再成型化学反应，在原位改变金纳米棒的长径比，从而达到改变薄膜的光谱透射率的目的。“针对金属纳米颗粒的光热与光化学重塑现象已被广泛研究。我们发现该效应可应用于重建型光谱仪滤光器件的加工。”西安电子科技大学光电工程学院博士研究生叶云龙说，“我们将光化学重塑技术应用于金纳米棒—聚乙烯吡咯烷酮薄膜，获得了具有丰富光谱透射特征的滤光器件。”“目前，重建型光谱仪使用的色散元件或滤波器，大多采用复杂且昂贵的微纳加工制造工艺。相比之下，利用光化学重塑金纳米棒聚合物薄膜的技术，可以实现滤光结构的低成本快速制造和灵活设计，而且这种技术并不限于金纳米棒这种材料。”团队指导教师王昱程说。据介绍，实验验证了重建型光谱仪设计思路的可行性，所加工的样机可对600纳米至700纳米范围内的光谱具有较好的窄带和宽带光谱重建效果。

红外显微镜是微区分析的重要工具，可以分析纳克或微米级样品。 红外微区成像是近年来发展的一种最新的分析手段。 可见光显微镜可以给出样品的可见光图像，而红外微区成像能给出样品的分子分布信息，二者的信息是很好的互相补充。以往的红外显微镜采用单元检测器或者线阵列检测器，分别含有1个或32个检测单元，一次扫描只能得到一张或者32张红外光谱图。为了得到数微米的高空间分辨率成像，必须采用狭缝光阑设计，极大程度降低了光通量、导致信噪比下降、采样时间长等一系列缺陷。即使如此，采用单元检测器或者线阵列检测器能得到的最佳空间分辨率也只有5 微米。 FPA (Focal Plane Array) 焦平面阵列检测器含有64X64 个或者128X128个阵列检测单元，一次扫描可以获得4096张或者16384张红外谱图。由于没有狭缝光阑的限制，信噪比高、采样时间短，并且可以得到１微米的超高空间分辨率的红外微区成像。但是，由于FPA最早用于军方研究，国外最先进的FPA进入中国市场一直受到出口许可证等限制。最新的官方消息证实，FPA已经取消了该限制，可以正式进入中国市场，为广大科研工作者带来福音。 布鲁克公司的Hyperion 3000高档红外显微镜，配以最先进的FPA焦平面阵列检测器，可以实现透射、反射、ATR、GIR等多种测试方式下的成像功能，可以快速得到1微米的超高空间分辨率的红外成像。以往几个小时才能完成的红外成像，采用FPA检测器，几分钟之内即可完成，并且红外成像质量非常高。Hyperion 3000高档红外显微镜尤其适合法庭科学、生物、化学物理、纳米材料等不同领域的研究。　 寻求更多应用更多信息请联系我们。更欢迎关注布鲁克官方微信：

中国科学院生物物理研究所膜蛋白结晶自动化加样工作站及双光子深层光激活成像显微镜采购项目中标及成交结果公告 　　采购人名称：中国科学院生物物理研究所 　　采购代理机构全称：东方国际招标有限责任公司 　　采购项目名称：中国科学院生物物理研究所膜蛋白结晶自动化加样工作站及双光子深层光激活成像显微镜采购项目 　　招标编号：OITC-G11022117 　　定标日期：2011年6月16日 　　招标公告日期：2011年5月5日 　　中标结果： 包号 设备名称 中标供应商名称 中标/成交金额 1 膜蛋白结晶自动化加样工作站 上海腾泉生物科技有限公司 USD 149,000.00元 2 双光子深层光激活成像显微镜 徕卡仪器有限公司 USD 560,000.00元 　　评标委员会成员名单：杨新科 戴琳 张连清 郝艾芳 李雪梅 　　本项目联系人：吴旭 徐薇薇 　　联系电话：68729913 　　感谢各供应商对于本项目的积极参与，并请未获中标的供应商于即日起5个工作日内来我公司办理保证金退回事宜(来前请先电话联系)。 　　东方国际招标有限责任公司 　　2011年6月17日

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“红外近场辐射探测及超分辨温度成像”为主题的文章。该文章第一作者为朱晓艳，主要从事红外被动近场成像方面的研究工作。本文将围绕扫描噪声显微镜（SNoiM）技术的实验原理及其应用，详细介绍如何通过自主研制的红外被动近场显微镜，突破红外热成像的衍射极限限制，实现纳米级红外温度成像。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知地是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之为近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步地研究。图1（a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距h，即可获得近场、远场混合信号（h 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2（a）红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO₂衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO₂）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO₂强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14 μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14 μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO₂衬底）的（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外的图像及成像原理示意图另外值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO₂；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO₂。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4 （a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。总结与展望综上，利用SNoiM技术，可以实现物体表面的近场辐射探测及红外超分辨温度成像。该技术是目前国际上唯一能够进行局域电子温度成像的科学仪器，不仅突破了红外远场热成像的衍射极限限制，且首次实现了纳米尺度下通电器件中载流子输运行为与能量耗散的直接可视化。该研究内容均基于第一代室温SNoiM系统，目前，第二代低温SNoiM系统已被成功搭建，有望进一步突破后摩尔时代信息和能源器件的功耗降低及能效提升难题，探索物理新机制，并推动纳米测温技术新的发展。这项研究获得国家自然科学基金优秀青年基金的资助和支持。论文链接：DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.05.001

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理，以及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知的是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步的研究。图1 物体表面存在的近场辐射及其探测方式 （a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距，即可获得近场、远场混合信号（ 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集的光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2 红外被动近场显微镜SNoiM的实物图（a）　红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO2衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（ ~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO2）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO2强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO2衬底）的几种显微图像及成像原理示意图：（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外另外，值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO2；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO2。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。图4 NiCr金属线在不同测试模式下的红外热成像结果：（a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像

HYPERION II是我们用于科研和开发的多功能傅立叶变换叶红外显微镜，具有灵活的附件，可以将红外激光成像（QCL）和傅立叶红外结合在一个仪器中。HYPERION II是红外显微镜领域的创新力量。它提供低至衍射极限的红外成像，并在ATR显微镜中设定基准。它首次将FT-IR和红外激光成像（ILIM）显微镜结合在一个设备中，提供了三种测量模式：透射、反射和ATR。HYPERION II 功能：μ-FT-IR 探测器的选择：宽，中，窄频段LN2-MCT，热电冷却 （TE） MCT。用于红外成像的焦平面阵列探测器（64 x 64 或 128 x 128 像素）；通过激光红外成像模块（ILIM，激光等级1）实现可选QCL；物镜选择：3.5x/15x/36x/74x IR、20x ATR、15x GIR、4x/40x VIS；光谱范围扩展 - 从近红外线 （NIR） 到远红外线（FIR）；光阑选择：手动刀口，孔径轮自动刀口。近红外的金属孔；附件和样品台的选择：宏程序红外成像配件、冷却/加热样品台、样品仓等；视觉/光学工具的选择：暗场照明、荧光照明、可见光偏振器、红外偏振器等。HYPERION II 提供：光谱和可见光图片的完美匹配。适用于任何测量模式（包括 ATR 成像）；突破衍射极限的高灵敏度 FT-IR 显微镜和焦平面阵列（FPA）检测器成像。首次通过（可选）红外激光成像模块（ILIM，激光等级1）将FT-IR和QCL技术结合起来。所有测量模式下的红外激光成像（ATR、透射、反射）。专利相干降低技术为非人为处理的激光成像测试，无灵敏度或速度损失。高成像速度：0.1 毫米2每秒 （FPA，全频谱）6.4 毫米2每秒（ILIM，单波数）可选的TE-MCT探测器，用于在无液氮的情况下进行高空间分辨率和灵敏度的红外显微镜检测。发射光谱功能和可选光谱范围扩展。HYPERION II 应用领域：生命科学|细胞成像药物发射率研究（例如 LED）失效和原因分析刑侦微塑料工业研发聚合物和塑料表面表征半导体

药物分子定位递送多模式成像精准示踪研究 癌症是威胁人类生命与健康的重大疾病，药物治疗（化疗）是治疗癌症的有效手段之一。为进一步提高疗效、降低毒副作用，抗癌药物的定位递送和精确释放成为抗癌药物研发的重要内容。然而，如何实时在线精准示踪抗癌药物的递送过程、靶向释药过程以及生物分布与代谢是迫切需要分析科学解决的难点和核心问题。质谱成像技术是基于质谱发展起来的用于样本定性和定量检测的新型分子成像技术，其通过扫描样本，可高灵敏、高分辨地获得待测样本中目标分子的精准时空分布，为药物的递送过程、靶向释药过程以及生物分布提供重要信息。本研究工作利用荧光成像和质谱成像相结合的多模式成像分析技术成功实现了实时精准示踪靶向结直肠的新型前药定位递送、释放、分布与代谢的全过程，见图1。 图1 利用多模式成像技术实现靶向结直肠的新型前药实时精准示踪 1．新型的偶氮基前药AP-N=N-Cy的构建本研究工作设计合成了一种新型的偶氮基前药AP-N=N-Cy，该偶氮基前药由前体药物分子（AP）通过多功能的偶氮苯基团与近红外荧光团（Cy）相连接而成。研究结果表明：该偶氮基前药不仅可作为对偶氮还原酶响应的近红外探针以实时示踪药物递送过程，而且还可作为抗癌药物分子(AdP)的递送平台。在偶氮还原酶存在的情况下，AP-N=N-Cy中的多功能偶氮苯基会发生断裂进而释放AdP和Cy，其偶氮苯基团充当了开启Cy荧光的开关，它的引入使得该偶氮基前药具有了独特的荧光开-关特性（图2）。 基于偶氮还原酶会特异性地在结肠中分泌，该偶氮基前药实现了在结肠中特异性的定位递送与靶向释放。该偶氮基前药可以口服，并且在到达结肠前具有高稳定性和低毒性。鉴于抗癌药物分子释放与荧光开启过程的同步性，可利用荧光成像和质谱成像相结合的多模式成像技术对抗癌药物分子在体外、离体和体内的递送进行精确示踪。 图2 偶氮基前药AP-N=N-Cy的构建和释药机理 2. iMScope TRIO 成像质谱显微镜测试条件取健康昆明雄性小鼠，随机分为两组并禁食12小时，分别用前药AP-N=N-Cy（0.1 mL，2 mg / kg）和PBS（0.1 mL）进行灌胃，在灌胃12小时后处死、解剖，取胃、小肠、盲肠、结直肠、肾脏、心脏、肺、肝和脾脏组织并进行冷冻切片，切片厚度为15 μm。将所得组织切片放置在ITO导电载玻片上（100Ω/ m2，日本大阪松浪玻璃）。使用基质喷涂仪iMLayer（Shimadzu，Kyoto，日本）将基质α-氰基-4-羟基肉桂酸升华于组织切片表面后，使用成像质谱显微镜iMScope TRIO（Shimadzu，Kyoto，日本）对上述组织切片进行成像分析。质谱条件如下：正离子模式，采集范围m/z 150-500；激光直径10 μm；步长40μm；激光强度35。 3. 基于iMScope TRIO 成像质谱显微镜的组织成像研究利用iMScope TRIO成像质谱显微镜在分子水平上对AdP和Cy在不同组织中的生物分布进行精确分析。如图3所示，仅在前药AP-N=N-Cy灌胃的小鼠盲、结肠部位检测到AdP（MS / MS片段，m/z 476.16）和Cy（MS / MS片段，m/z 369.17）的特征信号，而给药组小鼠其余器官，包括胃、小肠、肾脏、心脏、肺、肝和脾脏等中并未能检测出药物分子AdP的分布，表明前药AP-N=N-Cy仅在小鼠结直肠中释放活性药物AdP和探针分子，且Cy和AdP在分子水平上显示出优异的同步性，使得探针分子Cy的信号可以有效地代表药物分子AdP的组织分布。图3 前药AP-N=N-Cy灌胃12 h后在小鼠组织中的质谱成像分析图 a)盲肠 b) 结肠 c) 其余器官（叠加图） 本文相关内容由中国科学院兰州化学物理研究所赵晓博博士生提供，详细研究内容已正式发表于Analytical Chemistry, 2020, 92: 9039-9047。 文献题目《Precisely Traceable Drug Delivery of Azoreductase-Responsive Prodrug for Colon Targeting via Multimodal Imaging》 使用仪器岛津iMScope TRIO 作者Xiao-bo Zhao,1,2 Wei Ha,1 Kun Gao,3 Yan-ping Shi1* 1、CAS Key Laboratory of Chemistry of Northwestern Plant Resources, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Lanzhou 730000, People’s Republic of China, Email: shiyp@licp.cas.cn2、University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, People’s Republic of China3、College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, People’s Republic of China

Madison, WI., (2008年8月19日) &mdash &mdash 作为服务科学领域的全球领导者，赛默飞世尔科技宣布，其最新推出的赛默科技Nicolet iN10 MX红外成像显微镜能使分析工作者在显微尺度下于复杂结构和随机混合物中快速鉴定各种化学物质及其分布。专为超快速数据获取而设计的新型Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜，能提供快速准确的材料分析，从法庭科学直至高科技的聚合物材料。 与OMNIC Picta 软件配套使用的Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜提供全新的用户体验，只需鼠标点击几次，即可引导操作者完成从样品装载到最终报告的整个分析过程。此系统的高度整合设计将机器视觉和光谱鉴定技术有机的结合起来，极大地方便了数据获取和样品分析。 高效的光学效率使得系统可获得高散射能力样品的化学图像，比如纸张和固体制剂，从而使得Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜成为伪造检测强有力的工具。 为获取最佳的数据，此系统最多可装备三个检测器。一个室温检测器无需液氮即可进行&ldquo 对准就拍&rdquo 式分析，与高效的插入式ATR物镜配合使用，使得Nicolet iN10 MX红外成像显微镜像常规的红外分光光度计一样快捷易用。为提高检测灵敏度并获得最小样品的数据，可使用单元素MCT检测器。作为可选配件的阵列检测器使得此红外成像显微镜以更快的数据采集速度来获得大尺寸图像，分析5mm× 5mm样品只需5分钟。另外，系统的Micro-ATR所获图像的空间分辨率优于3微米。 由于难以通过认证，红外显微镜在管制环境中的应用一直受到限制。只有Nicolet iN10 MX红外成像显微镜可在反射，透射和ATR测试模式下进行验证，因此简化了仪器的认证过程。这为红外显微镜在高度管制环境中的应用创造了良好的机会。 想要了解更多赛默科技Nicolet iN10 MX红外成像显微镜的详细信息，请拨打电话800-810-5118, 400-650-5118, E-mail至sales.china@thermofisher.com或登录www.thermo.com/FT-IR。 Thermo Scientific 是服务科学领域全球领导者赛默飞世尔科技的一部分。 关于Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技） Thermo Fisher Scientific(赛默飞世尔科技)（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约33,000人，在全球范围内服务超过350,000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。Thermo Scientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。Fisher Scientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息，请浏览公司的网站：www.thermo.com.cn

Madison, WI., (2008年8月19日) &mdash &mdash 作为服务科学领域的全球领导者，赛默飞世尔科技宣布，其最新推出的Nicolet iN10 MX红外成像显微镜能使分析工作者在显微尺度下于复杂结构和随机混合物中快速鉴定各种化学物质及其分布。专为超快速数据获取而设计的新型Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜，能提供快速准确的材料分析，从法庭科学直至高科技的聚合物材料。 与OMNIC Picta 软件配套使用的Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜提供全新的用户体验，只需鼠标点击几次，即可引导操作者完成从样品装载到最终报告的整个分析过程。此系统的高度整合设计将机器视觉和光谱鉴定技术有机的结合起来，极大地方便了数据获取和样品分析。 高效的光学效率使得系统可获得高散射能力样品的化学图像，比如纸张和固体制剂，从而使得Nicolet iN10 MX 红外成像显微镜成为伪造检测强有力的工具。 为获取最佳的数据，此系统最多可装备三个检测器。一个室温检测器无需液氮即可进行&ldquo 对准就拍&rdquo 式分析，与高效的插入式ATR物镜配合使用，使得Nicolet iN10 MX红外成像显微镜像常规的红外分光光度计一样快捷易用。为提高检测灵敏度并获得最小样品的数据，可使用单元素MCT检测器。作为可选配件的阵列检测器使得此红外成像显微镜以更快的数据采集速度来获得大尺寸图像，分析5mm× 5mm样品只需5分钟。另外，系统的Micro-ATR所获图像的空间分辨率优于3微米。 由于难以通过认证，红外显微镜在管制环境中的应用一直受到限制。只有Nicolet iN10 MX红外成像显微镜可在反射，透射和ATR测试模式下进行验证，因此简化了仪器的认证过程。这为红外显微镜在高度管制环境中的应用创造了良好的机会。 想要了解更多赛默科技Nicolet iN10 MX红外成像显微镜的详细信息，请拨打电话800-810-5118, 400-650-5118, E-mail至sales.china@thermofisher.com 或登录www.thermo.com/FT-IR。 Thermo Scientific是服务科学领域全球领导者赛默飞世尔科技的一部分。 ---------------------------------------------------------------------------------- 关于赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific） Thermo Fisher Scientific(赛默飞世尔科技)（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约33,000人，在全球范围内服务超过350,000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。Thermo Scientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。Fisher Scientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息，请浏览公司的网站：www.thermo.com.cn

html, body { -webkit-user-select: text } * { padding: 0 margin: 0 } .web-box { width: 100% text-align: center } .wenshang { margin: 0 auto width: 80% text-align: center padding: 20px 10px 0 10px } .wenshang h2 { display: block color: #900 text-align: center padding-bottom: 10px border-bottom: 1px dashed #ccc font-size: 16px } .site a { text-decoration: none } .content-box { text-align: left margin: 0 auto width: 80% margin-top: 25px text-indent: 2em font-size: 14px line-height: 25px } .biaoge { margin: 0 auto /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 25px } .table_content { border-top: 1px solid #e0e0e0 border-left: 1px solid #e0e0e0 font-family: Arial /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 10px margin-left: 15px } .table_content tr td { line-height: 29px } .table_content .bg { background-color: #f6f6f6 } .table_content tr td { border-right: 1px solid #e0e0e0 border-bottom: 1px solid #e0e0e0 } .table-left { text-align: left padding-left: 20px } 基本信息 关键内容： 红外热成像仪,共聚焦显微镜 开标时间： null 采购金额： 117.10万元 采购单位： 天津工业大学 采购联系人： 叶老师 采购联系方式： 立即查看 招标代理机构： 天津滨德招标代理有限公司 代理联系人： 王萌 代理联系方式： 立即查看 详细信息 天津工业大学 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 (项目编号:TJBD-2021-A-129)竞争性磋商公告 天津市-西青区 状态：公告 更新时间： 2021-08-21 天津工业大学 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 (项目编号:TJBD-2021-A-129)竞争性磋商公告 项目概况 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目采购项目的潜在供应商应在 天津滨德招标代理有限公司（天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层财务室）获取采购文件，并于 2021年09月02日 14点00分（北京时间）前提交响应文件。 一、项目基本情况 项目编号：TJBD-2021-A-129 项目名称：天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 采购方式：竞争性磋商 预算金额：117.1万元 最高限价：117.1万元 采购需求： 包号 是否设置最高限额 预算（万元） 最高限额（万元） 采购目录 采购需求 第1包 否 105 105 其他分析仪器 超声逐层扫描显微镜1套，多步控温压力成形设备1套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 第2包 否 12.1 12.1 其他分析仪器 热成像仪1套，智能控温加热台2套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 合同履行期限：第1包： （1）“超声逐层扫描显微镜”货到：签订合同之日起20周内。安装（施工）完成：货到之日，接到用户通知48小时内开始安装调试（特殊情况以合同为准）。 （2）“多步控温压力成形设备”货到：签订合同之日起90天内。安装（施工）完成：货到之日起7天内完成免费安装调试（特殊情况以合同为准）。 第2包： 货到：签订合同之日起30天内。安装（施工）完成：货到之日起7天内完成免费安装调试（特殊情况以合同为准）。 本项目不接受联合体参与 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求：（1）按照《关于调整优化节能产品、环境标志产品政府采购执行机制的通知》（财库〔2019〕9号）、《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕18号）、《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕19号）、《市场监管总局关于发布参与实施政府采购节能产品、环境标志产品认证机构名录的公告》（2019年第16号）等文件要求，对政府采购节能、环境标志品目清单内的产品实施优先采购和强制采购的评标方法。 （2）根据财政部、工业和信息化部发布的《政府采购促进中小企业发展管理办法》规定，本项目对符合该办法规定的小微企业报价给予6%的扣除。 （3）根据财政部发布的《关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》规定，本项目对监狱企业报价给予6%的扣除。 （4）根据财政部发布的《财政部 民政部 中国残疾人联合会关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》规定，本项目对残疾人福利性单位报价给予6%的扣除。 （5）按照《财政部关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》（财库〔2016〕125号）的要求，根据开标当日17:00前“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）的信息，对列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单及其他不符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定条件的供应商，拒绝参与政府采购活动，同时对信用信息查询记录和证据进行打印存档。 注：小微企业以投标人填写的《中小企业声明函》为判定标准，监狱企业须投标人提供由省级以上监狱管理局、戒毒管理局(含新疆生产建设兵团)出具的属于监狱企业的证明文件，残疾人福利性单位以投标人填写的《残疾人福利性单位声明函》为判定标准，否则不予认定。以上政策不重复享受。 3.本项目的特定资格要求：（1）营业执照副本或事业单位法人证书或民办非企业单位登记证书或社会团体法人登记证书或基金会法人登记证书或自然人的身份证明； （2）投标人须提供经会计师事务所审计的2020年度财务报告或开标前一个月内银行出具的资信证明，或政府采购专业担保机构出具的投标担保函； （3）投标人须提供2021年度任一月份依法缴纳税收和社会保障资金的记录； （4）投标人须提供投标截止日前3年在经营活动中没有重大违法记录的书面声明（截至开标日成立不足3年的供应商可提供自成立以来无重大违法记录的书面声明）； （5）投标人若为法定代表人投标，须提供法定代表人身份证明书（须加盖投标单位公章）和法定代表人身份证原件；投标人若为投标人代表投标，须提供法定代表人授权书（须加盖投标单位公章并由法定代表人签字或盖章）和投标人代表身份证原件； （6）本项目不接受联合体投标。 三、获取采购文件 时间： 2021年08月23日到 2021年08月27日，每天上午09:00至12:00，下午14:00至17:00（北京时间，法定节假日除外） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层财务室） 方式：现场现金发售，一经售出，概不退还 售价：500元 四、响应文件提交 截止时间： 2021年09月02日 14点00分（北京时间） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市西青区凌奥创意产业园三期南商业3号楼3门2层201评标室） 五、开启 时间： 2021年09月02日 14点00分（北京时间） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市西青区凌奥创意产业园三期南商业3号楼3门2层201评标室） 六、公告期限 自本公告发布之日起3个工作日。 七、其他补充事宜 本项目交纳磋商保证金：第1包：贰万壹仟元整，第2包：贰仟肆佰元整，投标人最迟应在响应文件提交截止时间前以支票或电汇等非现金方式将磋商保证金交至采购代理机构，收到保证金时间以保证金到账时间为准，如出现支票退票、电汇未到账等情况，按投标单位未交纳保证金处理。（汇款信息须标注所投项目编号） 开户银行：兴业银行天津河东支行 账号：441150100100274018 户名：天津滨德招标代理有限公司 本项目对小微企业产品给予6.0%的价格扣除 八、凡对本次采购提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息名称：天津工业大学 地址：天津市西青区宾水西道延长线399号 联系方式：叶老师，022-83955042 2.采购代理机构信息 名称：天津滨德招标代理有限公司 地址：天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层 联系方式：022-24213608 3.项目联系方式 项目联系人：王萌 电 话：022-24213608 天津滨德招标代理有限公司 2021年8月20日 包号 是否设置最高限额 预算（万元） 最高限额（万元） 采购目录 采购需求 第1包 否 105 105 其他分析仪器 超声逐层扫描显微镜1套，多步控温压力成形设备1套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 第2包 否 12.1 12.1 其他分析仪器 热成像仪1套，智能控温加热台2套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide()}) 基本信息 关键内容：红外热成像仪,共聚焦显微镜 开标时间：null 预算金额：117.10万元 采购单位：天津工业大学 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：天津滨德招标代理有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 天津工业大学 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 (项目编号:TJBD-2021-A-129)竞争性磋商公告 天津市-西青区 状态：公告 更新时间： 2021-08-21 天津工业大学 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 (项目编号:TJBD-2021-A-129)竞争性磋商公告 项目概况 天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目采购项目的潜在供应商应在 天津滨德招标代理有限公司（天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层财务室）获取采购文件，并于 2021年09月02日 14点00分（北京时间）前提交响应文件。 一、项目基本情况 项目编号：TJBD-2021-A-129 项目名称：天津工业大学超声逐层扫描显微镜等仪器设备购置项目 采购方式：竞争性磋商 预算金额：117.1万元 最高限价：117.1万元 采购需求： 包号 是否设置最高限额 预算（万元） 最高限额（万元） 采购目录 采购需求 第1包 否 105 105 其他分析仪器 超声逐层扫描显微镜1套，多步控温压力成形设备1套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 第2包 否 12.1 12.1 其他分析仪器 热成像仪1套，智能控温加热台2套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 合同履行期限：第1包： （1）“超声逐层扫描显微镜”货到：签订合同之日起20周内。安装（施工）完成：货到之日，接到用户通知48小时内开始安装调试（特殊情况以合同为准）。 （2）“多步控温压力成形设备”货到：签订合同之日起90天内。安装（施工）完成：货到之日起7天内完成免费安装调试（特殊情况以合同为准）。 第2包： 货到：签订合同之日起30天内。安装（施工）完成：货到之日起7天内完成免费安装调试（特殊情况以合同为准）。 本项目不接受联合体参与 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求：（1）按照《关于调整优化节能产品、环境标志产品政府采购执行机制的通知》（财库〔2019〕9号）、《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕18号）、《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕19号）、《市场监管总局关于发布参与实施政府采购节能产品、环境标志产品认证机构名录的公告》（2019年第16号）等文件要求，对政府采购节能、环境标志品目清单内的产品实施优先采购和强制采购的评标方法。 （2）根据财政部、工业和信息化部发布的《政府采购促进中小企业发展管理办法》规定，本项目对符合该办法规定的小微企业报价给予6%的扣除。 （3）根据财政部发布的《关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》规定，本项目对监狱企业报价给予6%的扣除。 （4）根据财政部发布的《财政部 民政部 中国残疾人联合会关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》规定，本项目对残疾人福利性单位报价给予6%的扣除。 （5）按照《财政部关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》（财库〔2016〕125号）的要求，根据开标当日17:00前“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）的信息，对列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单及其他不符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定条件的供应商，拒绝参与政府采购活动，同时对信用信息查询记录和证据进行打印存档。 注：小微企业以投标人填写的《中小企业声明函》为判定标准，监狱企业须投标人提供由省级以上监狱管理局、戒毒管理局(含新疆生产建设兵团)出具的属于监狱企业的证明文件，残疾人福利性单位以投标人填写的《残疾人福利性单位声明函》为判定标准，否则不予认定。以上政策不重复享受。 3.本项目的特定资格要求：（1）营业执照副本或事业单位法人证书或民办非企业单位登记证书或社会团体法人登记证书或基金会法人登记证书或自然人的身份证明； （2）投标人须提供经会计师事务所审计的2020年度财务报告或开标前一个月内银行出具的资信证明，或政府采购专业担保机构出具的投标担保函； （3）投标人须提供2021年度任一月份依法缴纳税收和社会保障资金的记录； （4）投标人须提供投标截止日前3年在经营活动中没有重大违法记录的书面声明（截至开标日成立不足3年的供应商可提供自成立以来无重大违法记录的书面声明）； （5）投标人若为法定代表人投标，须提供法定代表人身份证明书（须加盖投标单位公章）和法定代表人身份证原件；投标人若为投标人代表投标，须提供法定代表人授权书（须加盖投标单位公章并由法定代表人签字或盖章）和投标人代表身份证原件； （6）本项目不接受联合体投标。 三、获取采购文件 时间： 2021年08月23日到 2021年08月27日，每天上午09:00至12:00，下午14:00至17:00（北京时间，法定节假日除外） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层财务室） 方式：现场现金发售，一经售出，概不退还 售价：500元 四、响应文件提交 截止时间： 2021年09月02日 14点00分（北京时间） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市西青区凌奥创意产业园三期南商业3号楼3门2层201评标室） 五、开启 时间： 2021年09月02日 14点00分（北京时间） 地点：天津滨德招标代理有限公司（天津市西青区凌奥创意产业园三期南商业3号楼3门2层201评标室） 六、公告期限 自本公告发布之日起3个工作日。 七、其他补充事宜 本项目交纳磋商保证金：第1包：贰万壹仟元整，第2包：贰仟肆佰元整，投标人最迟应在响应文件提交截止时间前以支票或电汇等非现金方式将磋商保证金交至采购代理机构，收到保证金时间以保证金到账时间为准，如出现支票退票、电汇未到账等情况，按投标单位未交纳保证金处理。（汇款信息须标注所投项目编号） 开户银行：兴业银行天津河东支行 账号：441150100100274018 户名：天津滨德招标代理有限公司 本项目对小微企业产品给予6.0%的价格扣除 八、凡对本次采购提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名称：天津工业大学 地址：天津市西青区宾水西道延长线399号 联系方式：叶老师，022-83955042 2.采购代理机构信息 名称：天津滨德招标代理有限公司 地址：天津市河东区九纬路103号万泰大厦10层 联系方式：022-24213608 3.项目联系方式 项目联系人：王萌 电 话：022-24213608 天津滨德招标代理有限公司 2021年8月20日 包号 是否设置最高限额 预算（万元） 最高限额（万元） 采购目录 采购需求 第1包 否 105 105 其他分析仪器 超声逐层扫描显微镜1套，多步控温压力成形设备1套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。 第2包 否 12.1 12.1 其他分析仪器 热成像仪1套，智能控温加热台2套，具体内容及要求详见项目需求书，经财政部门审核同意，本包允许进口产品投标，同时也接受满足需求的国内产品参与竞争。

“我们开创了受激拉曼光热成像[1]这个全新的方向，这是化学成像领域的一个新突破，这项技术未来一定会发展成为能够被广泛应用的产品。”美国波士顿大学程继新教授如是说。图丨程继新（来源：程继新）在这次研究中，程继新团队利用一种新的物理机制，即受激拉曼本质上是一个化学键振动吸收过程，吸收的能量变成热形成焦点局部升温，升温改变焦点周围样品的折射率。由此，他们开发出受激拉曼光热（Stimulated Raman Photothermal，SRP）显微镜。该技术突破了此前受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）成像的检测极限，将调制深度提高了 500 倍，极高的调制深度为更高灵敏度的检测奠定了基础。那么，与 SRS 相比，SRP 有哪些不同呢？具体来说，SRS 显微镜直接测量光被吸收后强度的变化，并提供光谱和空间信息；而 SRP 显微镜则是测量由样品热膨胀引起的光散射或由热透镜引起的折射，观察样品本身的温度、折射率等变化，进而提供光谱和空间信息。化学成像技术能够“追踪”细胞中的分子信息，但该领域最大的瓶颈之一是灵敏度。SRS 显微镜在揭示复杂系统中的分子结构、动力学和耦合方面显示出巨大的潜力。然而，由于其较小的调制深度和脉冲激光的散粒噪声，SRS 的灵敏度难以突破毫摩尔级，这导致其无法对低浓度分子的观察及对相关信息的追踪。此外，不可忽视的是，在使用 SRS 成像时，研究人员必须使用高倍物镜来收集信号。如果想得到高分辨成像，就必须将两个高倍物镜挤在一起，这在操作上带来极大的不便。而 SRP 的优势在于操作简单、方便，只需要低倍物镜就能够测量相关信号，且检测物镜和样品之间可以保持一定的距离。由于 SRP 显微镜非常灵敏，可以通过它观测不同的分子、不同的化学键，填补了该领域的数据空白。该技术有望应用于环境科学、材料科学、生命科学等领域，例如环境中微塑料检测、绘画作品成份分析、病毒单颗粒谱学、单细胞和生物组织成像等。一次“因祸得福”的聚会开启了一个新方向该技术背后的科研故事要从一次“因祸得福”的聚会说起。2021 年，在程继新 50 岁生日时，举办了一次课题组聚会，其中的主题之一是篮球比赛。组内成员博士研究生朱一凡在运动时不小心受伤了，因此需要在家休养 2 个月。于是，程教授交给他一个计算方面的任务：在受激拉曼散射成像时，聚焦焦点的温度变化具体是多少？根据朱一凡的模拟结果，在大概 10 微秒的时间里，相关温度上升了 2 至 3 摄氏度，这个结果很快引起了程教授的高度关注。“这个范围的瞬态温度变化不会损害细胞。于是，我们开始探索拉曼效应用于光热显微镜这个全新的方向。”程继新说。图丨SRP 显微镜设计（来源：Science Advances）从计算方面确定了温度升高的数据，那么，如何在实验上证实温度升高呢？研究人员想到，可以用对温度很敏感的荧光染料来做温度计。具体来说，把荧光染料加入样品，在受激拉曼激发的同时进行荧光测量。实验结果证明荧光强度呈下降趋势，以此在实验上确认了受激拉曼导致的温度升高（如下图）。图丨受激拉曼光热效应的理论模拟和实验观察（来源：Science Advances）但是，荧光测试是有标记的测量，而他们更想通过无标记（label-free）的方式测量光热信号。于是，研究人员用“第三束光”测折射率的变化，可以在纯液体中得到同样的信息，而且这种做法不受脉冲激光噪音的影响。最终，他们突破了此前 SRS 成像的检测极限，将调制深度提高 500 倍。组内成员博士研究生殷嘉泽以中红外光热显微镜（Mid-infrared photothermal microscopy）为主要研究方向，于 2021 年发展了一种新方法，用快速模数转换直接提取光热信号[2]。该方法同样适用于 SRP 显微镜，从而有效地提高了其检测灵敏度。图丨生物样品在水溶液环境中的 SRP 成像（来源：Science Advances）此外，组内成员博士研究生戈孝伟为本次开发 SRP 显微镜提供了 SRS 的实验基础。由此可见，研究是一个逐渐积累的过程，并需要团队成员发挥各自的优势，这充分体现了“众人能移万座山”的精神。图 丨相关论文（来源：Science Advances）近日，相关论文以《受激拉曼光热显微镜实现超灵敏化学成像》（Stimulated Raman photothermal microscopy toward ultrasensitive chemical imaging）为题发表在 Science Advances [1]。波士顿大学博士研究生朱一凡为该论文第一作者，程继新教授为论文通讯作者。16 年磨一剑1999 年，程继新在香港科技大学从事第一个博士后研究，他选择了一个技术较为成熟的研究方向——超快光谱学（ultrafast spectroscopy）。同年，诺贝尔化学奖颁予飞秒时间分辨的超快光谱学技术。2000 年，他加入国际单分子生物物理化学的奠基人之一、哈佛大学谢晓亮教授（现北京大学李兆基讲席教授）课题组，从事第二个博士后研究。在那里，程继新和其他同事开发了可实现高速振动光谱成像的相干反斯托克斯拉曼散射（coherent anti-Stokes Raman scattering，CARS）显微镜。2014 年，诺贝尔化学奖颁予超分辨率荧光显微技术。但是，荧光显微镜不能解决生物成像领域中所有的问题，例如，荧光染料标记会改变胆固醇、氨基酸等小分子的生物功能。因此，生命科学需要无荧光染料标记的分子成像技术。程继新表示，“选键成像很好地解决了分子选择性的问题，其不仅能看到各种分子，又不需要对分子进行荧光染料标记。”梦想很美好，现实却充满挑战。能不能通过发明新技术，去做荧光显微镜做不到事情？“继新”人如其名，从学生时代就喜欢啃“硬骨头”的他，继续探索。博士后研究工作结束后，程继新于 2003 年来到美国普渡大学任教，在那里，他将分子光谱学与生物医学工程融合，致力于化学成像这一新兴领域。2007 年，该课题组报道了一个有趣的发现：由于受激拉曼增益和损耗，一部分能量从光子转移到分子[3]。因为脉冲式的能量吸收可以产生声波，该发现促使其团队开发出受激拉曼光声显微镜（stimulated Raman photoacoustic microscope）。然而，由于当时的光声测量不是很灵敏，他们没测到受激拉曼光声信号。幸运的是，在一个意外的实验中，他们发现了基于泛频激发的光声信号[4]，并开发了检测血管内壁胆固醇的振动光声内窥镜。图丨中红外光热选键成像的原理（左）及产品展示图（右）（来源：程继新）为寻找增强化学键成像信号的方法，他们再次调整研究方向。通过“thinking out of the Raman box”，开启了中红外高分辨光热成像这一全新的方向。由于分子振动吸收的能量在皮秒的时间尺度上全部转化为热能，程继新意识到，光热效应可以用来“看”细胞里的化学键。2016 年，他们报道了高灵敏度中红外光热显微镜 (Mid-infrared photothermal microscope)，突破性地实现中红外超分辨三维动态成像。通过用可见光来测量光热效应，该技术能够以亚微米分辨率“看见”活细胞中的化学组分，首次使单细胞红外显微成像成为可能[5]。2017 年，程继新加入波士顿大学担任光学中心的 Moustakas 光学及光电子学讲席教授。他的团队致力于精准医学光子学技术的研发，研究覆盖了化学成像、神经调控、光学杀菌等三个方向。其课题组在全球首次通过光声信号来刺激、调节神经细胞（如下图）。最近，他们设计了一种用于无创神经刺激的高精度（0.1 毫米）光致超声器件，并在小鼠模型成功验证，第一次利用非遗传途径进行超高精度的无创神经调节[6]。此外，他们还发明了一种通过光解色素来杀死抗药性超级细菌的方法[7]。图丨光致超声神经刺激工作原理图和横向声场压强分布（来源：程继新）程继新认为，真正原创的工作不是被设计出来的，而是实现了从来没想过会发生的事情。“原创的科学是由直觉推动的，并得益于长期不懈的努力和积累，所谓的‘突破’其实是一个量变到质变的过程。”他总结道。不止于科学技术的创新，在推进技术产业化落地的过程中，更是让他感叹“应用范围超乎了最初的想象”。据悉，程继新拥有 30 多项国际专利，并作为联合创始人或科学顾问参与了多项技术的产业化。2015 年，基于分子振动光声技术，程教授和学生们共同创立了 Vibronix Inc.，该公司致力于振动成像技术研发和医疗设备创新，现位于苏州工业园区。2018 年，作为科学顾问参与建立了光热光谱公司（Photothermal Spectroscopy Corp.）。该公司位于美国加州，基于程教授的中红外光热成像专利开发了一款名为“海市蜃楼（mIRage）”的显微镜，寓意为“信号来自于折射率的变化”。据了解，该产品目前已销往世界各地百余实验室。2019 年，程继新联合创立了 Pulsethera 公司，旨在通过内源发色团的光解作用杀死超级细菌。2022 年，程继新成为法国巴黎 AXORUS 公司的科学顾问，该公司致力于光声神经刺激技术的医学转化。谈及技术的推进产业化落地的经验，程继新表示，在发展某项技术时，可能最开始只聚焦在生命科学领域的某个细分方向，但将技术真正发展为产品，其应用范围之广可能是当初没有想到的。他举例说道：“mIRage 现在被应用在半导体领域，用来检测芯片中的污染。芯片中的污染多数是有机物，因此能够通过化学键成像来检测芯片的质量，这完全超乎了我的想象。”图丨2023 年 8 月，程继新课题组的部分成员合影于首届化学成像 Gordon Research Conference（来源：程继新）回顾三十年的科研之路，程继新认为，最有回味的事情是每个阶段都有新惊喜。化学成像领域每经过大约 8 年就要进行一次技术革新，从 1999 年的 CARS 显微镜到 2008 年的 SRS 显微镜，到 2016 年的中红外高分辨光热成像，再到 2023 年的 SRP 技术。“几年前还觉得是天方夜谭的事情，都通过发明新的技术实现了，由此一步步将领域发展向前推进。”程继新说。下一步，该团队将继续发展无荧光标记的化学成像，进一步提升灵敏度，同时发展深组织的高分辨化学成像技术。他们希望，能够利用高能量的激光器将 SRP 的灵敏度提升到接近于荧光显微镜的微摩尔级别。同时，他们计划尽快将该技术发展为产品。据悉，美国加州的Photothermal Spectroscopy Corp.及中国苏州的威邦震电公司（Vibronix Inc.）正在推进相关的产业化进程。从 2007 年观测到受激拉曼过程的能量转移，到 2023 年报道 SRP 显微镜，对程继新来说，这是一次历经 16 年的科研旅程。在本次的 SRP 论文发表后，他在朋友圈这样写道：“科学很酷，生命短暂。我的下一个 16 年会是什么样呢？”

欧盟新颁布的《饮用水中微塑料检测指令》（EU）2024/1441，确立了一套饮用水中微塑料浓度检测的标准流程。该指令规定，检测应采用至少4倍放大率的光学显微成像设备，以及能够分析20μm或更小尺寸微塑料的红外或拉曼光谱技术。岛津提供的高清体视显微镜和系列红外光谱产品，以其卓越的光谱分析能力，为微塑料的精准检测提供了有力工具。本文将详细介绍岛津光学显微镜和红外显微镜产品如何有效助力微塑料的检测工作，确保饮用水安全，促进环境保护和人类健康。广义的微塑料的定义▷ 微塑料颗粒：尺寸 ≤ 5 mm且长宽比 ≤ 3的微塑料； ▷ 微塑料纤维：长度 ≤ 15 mm且长宽比 ＞3的微塑料。1岛津高清体视显微镜，助力微塑料形貌分析岛津体视显微镜凭借其宽广的视野和高达50倍的放大能力，可轻松对微塑料进行定位和拍照，便于观察微塑料目标物的形貌特征（形状/颜色）；同时配备了专用图像分析软件，可以对微塑料进行尺寸测量。此外，通过将所获取的高清光学图像与Image J软件结合，可对微塑料的数量进行统计计算，确定微塑料的丰度。2红外光谱仪产品，助力大尺寸微塑料的定性鉴别宏观尺度大尺寸微塑料的快速鉴别红外光谱仪✔ 不同于适合较小尺寸微塑料检测的红外显微镜，红外光谱仪适合测定宏观尺度大样品（＞300 μm）。✔ 红外主机结合ATR附件，只需将微塑料压在ATR晶体上，即可轻松执行塑料成分分析。3高灵敏度的AIMsight红外显微镜，提升小尺寸微塑料分析体验10 μm聚苯乙烯微球的透射测量显微红外✔ 优异的信噪比以及专门为极小微区的测量进行了优化，显著改善微小样品分析体验。✔ 只需次数很少的扫描，即可得到微小样品的低噪声、高质量光谱图。滤膜上微塑料的分析显微红外✔ 通过显微光谱mapping成像，可对整张滤膜或滤膜的指定区域进行可视化的定性和半定量表征。✔ 塑料老化红外谱库提升了微塑料分析（光热老化塑料定性分析）的定性准确度。✔ 可以通过标配的大视野相机或15倍红外/可见物镜获取的图像来测量样品中目标物体的长度。4集成新一代分析智能技术，助力精准高效的微塑料鉴别内置方法参数的向导式IR Pilot软件✔ 包含用于塑料分析的一般性红外方法参数，分析人员能够轻松对目标样品进行快速测量、分析及打印报告。即使不熟悉FTIR分析也能够立刻上手。向导式IR Pilot软件智能光谱顾问，助力获取更高质量的数据✔ 通过将实测光谱与光谱示例进行比较，轻松判断所获取光谱的质量。✔ 提供有关扫描参数、适合附件和数据后处理的相关改进建议。5特色塑料老化红外谱库，助力老化塑料定性分析分析塑料时会利用红外谱库中的标准谱图对材质进行定性。然而，在自然环境中，塑料因紫外线照射、受热和生物作用等因素的影响，会经历分子裂解和交联，导致材料老化和降解。这一过程中，塑料的官能团可能发生改变，使得其红外光谱可能与标准品光谱的形状有所不同，因此难以顺利进行高准确度的定性鉴别。岛津特色塑料老化红外谱库由两部分组成：塑料紫外光照老化谱库和塑料热解老化谱库。该谱库收录了常见塑料在紫外光照和热氧化条件下的降解（老化）光谱数据，可显著提高微塑料分析（光/热老化塑料定性分析）的定性准确度，也便于快速表征和检测塑料老化降解程度。塑料光老化降解的切面剖析显微红外✔ 微塑料在紫外光照下会发生降解，难以使用红外谱库中的标准谱图进行定性分析。✔ 岛津特色塑料老化红外谱库，涵盖了十几种常见塑料在不同紫外光照时间或不同温度、时间后的红外光谱图，能直接识别塑料的热解/光解产物。自1875年成立以来，岛津秉承“以科学技术向社会做贡献”的理念，致力于实现“为了人类和地球的健康”的愿景。我们期待与您携手利用先进的分析技术共同守护水质安全，共创绿色未来！本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

仪器信息网讯 1月29日，中国科学院物理研究所公开2021年1至9月政府采购意向，本次意向共涉及采购意向37项，涉及低温透射电子显微镜、原子力显微镜、光谱仪、X-射线衍射仪、稀释制冷机、冷冻超薄切片机、原子层沉积系统、无液氦扫描隧道显微镜系统、低温恒温器、空间分辨光电子显微镜等品类仪器设备，总采购预算1亿元，预计采购日期分布在2021年1至9月。（详见文末表2）拓展：2021年1月份以来，多个高校院所陆续公开2021年仪器采购意向，目前公开信息如下表1：表1 近期高校院所公开2021年仪器采购意向动向表公布时间单位名称项目数量预算总金额（亿元）预计采购日期清单链接1月16日西北工业大学270.8853至4月链接1月20日中国科学院微电子研究所482.073至12月链接1月21日中国科学院金属研究所240.85162至12月链接1月22日中国科学院大学753.283至12月链接1月27日上海应用物理所511.352至10月链接1月28日中国科学院上海高等研究院392.41至9月链接1月29日中国科学院物理研究所371.021至9月链接物理所采购意向信息表如下表2：表2 中国科学院物理研究所2021年1至9月政府采购意向信息表序号采购项目名称采购品目采购需求概况预算金额(万元)预计采购日期1高精度多轴X-射线衍射仪A02062002-电气物理设备详见项目详情1602021年4月2低温强磁场输运测量系统A02062002-电气物理设备详见项目详情1802021年4月3原子力显微镜A02062002-电气物理设备详见项目详情1102021年4月4稀释制冷机A0206180199-其他制冷电器详见项目详情3402021年4月5矢量网络分析仪A02100404-光学式分析仪器详见项目详情1102021年4月6大阵面X射线成像探测器A02100303-物理光学仪器详见项目详情2602021年4月7高动态范围条纹相机A0202050104-专用照相机详见项目详情2732021年4月8X射线时间分辨成像探测器A02100303-物理光学仪器详见项目详情3802021年4月9冷冻超薄切片机A02062002-电气物理设备详见项目详情1152021年4月10低温透射电子显微镜A02100301-显微镜详见项目详情20002021年4月11高速成像相机A0202050105-特殊照相机详见项目详情1602021年4月12原子层沉积系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情3002021年4月13无液氦扫描隧道显微镜系统A02100301-显微镜详见项目详情4502021年4月14Attocube 2100干式低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情4002021年8月15Oxford TeslatronPT干式低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情2502021年4月16超高真空分子束外延系统A02062002-电气物理设备详见项目详情3302021年4月17稀释制冷机A0206180199-其他制冷电器详见项目详情3802021年4月18超导量子计算室温操控系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情2602021年4月19精密慢走丝线切割机A02062002-电气物理设备详见项目详情1902021年1月20双主轴车削中心A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情1602021年1月21飞秒脉冲激光系统A02100303-物理光学仪器详见项目详情230.52021年1月22全波段飞秒瞬态吸收光谱仪A02100303-物理光学仪器详见项目详情1602021年3月23条纹相机超快时间分辨荧光光谱仪A02100304-光学测试仪器详见项目详情1672021年4月24透射电镜原位高温力学测量系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情1402021年3月25空间分辨光电子显微镜A02100301-显微镜详见项目详情5002021年2月26超导磁体低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月27显微共焦高分辨超低波数光谱系统A02100404-光学式分析仪器详见项目详情1582021年4月28超导磁体低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月29低液氦损耗超导强磁体及氦三制冷系统A0206180199-其他制冷电器详见项目详情2852021年4月30低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月31真空室A02052401-真空获得设备详见项目详情1002021年5月32超快电子枪及真空腔体A02052404-真空系统附件详见项目详情1002021年4月33超高真空多腔室电子束镀膜系统A021099-其他仪器仪表详见项目详情5362021年3月34真空泵组A02051907-真空泵详见项目详情2502021年5月35光谱仪A02100304-光学测试仪器详见项目详情1602021年9月36数字万用表 、数字源表等A021099-其他仪器仪表详见项目详情1002021年5月37气液分离器A02052299-其他气体分离及液化设备详见项目详情1502021年6月

点击上方图片报名参加发布会1983年，世界上第一台商用红外显微镜诞生。红外显微成像技术是将显微镜技术应用到红外光谱仪中，将显微镜的直观成像和红外光谱的官能团化学分析相结合，它不仅能对物体进行形貌成像，而且还能提供物体空间各个点的光谱信息。是一种快速、无损、无污染的检测技术，具有图谱合一、微区化、可视化、高精度和高灵敏度等优点，是了解复杂物质的空间分布和分子组成的强有力方法。如今，赛默飞重磅推出的Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜，采用创新技术，帮助研究人员快速定位感兴趣的区域，提供更高空间分辨率的红外图像，更高效地获取到精准结果。 Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜在整个分析工作流程中为用户提供清晰的指引，帮助客户快速准确获取感兴趣区域的微观红外信息。其突破性的光学设计和先进的软件功能，使其在环境、制药、电子、公安物证和文物保护等不同领域都具有强大的适用性。4月25日，"鹰速巡迹 精准入微" 赛默飞红外显微镜新品发布会将带大家认识全新Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR FTIR傅里叶变换红外显微镜！会议日程时间环节报告人职位14:00-14:05主持人开场孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:05-14:10领导致辞张翮赛默飞光谱业务部商务运营总监14:10-14:15新品揭幕+3D新品展示张翮、华瑞运营总监、产品经理14:15-14:20红包雨孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:20-14:40报告环节：鹰速巡迹，精准入微：赛默飞最新 RaptIR红外显微镜介绍华瑞赛默飞分子光谱产品经理14:40-14:55场外连线：零距离新品演示辛明赛默飞分子光谱应用专家14:55-15:15报告环节：Nicolet™ RaptIR FTIR显微镜应用概述邓洁赛默飞 分子光谱应用专家15:15-15:20互动抽奖孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员15:20-15:25主持人闭幕孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员虚拟线下发布会，点击报名

Pittcon美国费城实验室及分析仪器展（Pittcon 2023）于美国时间2023年3月18日至22日在美国宾夕法尼亚州费城的宾夕法尼亚会议中心举办。Pittcon是一年一度的国际实验室科学展会,是科学仪器行业最具影响力之一的国际性展会。Excellence Gold Award作为红外显微镜领域的创新领导者，布鲁克HYPERION II 傅立叶红外激光成像 (ILIM)显微镜荣获pittcon2023卓越金奖（Excellence Gold Award）。 研究级傅立叶变换红外(FT-IR)和红外激光成像(QCL)显微镜HYPERION II是我们用于科研和开发的多功能傅立叶变换红外显微镜，具有灵活的附件，可以将红外激光成像（QCL）和傅立叶红外结合在一个仪器中。HYPERION II是红外显微镜领域的创新力量。它提供低至衍射极限的红外成像，并在ATR显微镜中设定基准。它首次将FT-IR和红外激光成像（ILIM）显微镜结合在一个设备中，提供了三种测量模式：透射、反射和ATR。

【研究背景】扩展显微镜（ExM）是一种新兴的成像技术，因其能够在常规显微镜上实现纳米级分辨率成像而应用于生物学等多个领域。与传统的显微技术相比，ExM 具有操作简单、成本低廉和可视化生物分子的高效性等优点。然而，现有的 ExM 方法通常只能在有限范围内进行一次性扩展（约 4–10 倍）或通过迭代扩展步骤实现更大的扩展因子（约 15–20 倍），这给研究带来了操作繁琐和时间消耗等问题，因此提升了在单次扩展中获得高分辨率成像的挑战。近日，来自麻省理工学院（MIT）Y. Eva Tan神经技术教授爱德华博伊登（Edward Boyden）（光遗传学发明人之一，技术达人）和Laura L. Kiessling课题组合作在 ExM 研究中取得了新进展。该团队设计并制备了一种名为 20ExM 的新型扩展显微镜协议，通过单次扩展步骤实现了约 20 倍的线性扩展，成功获得了小于 20 纳米的分辨率。这一创新的方法在生物样本（如细胞和脑组织）中具有显著的应用潜力。利用 20ExM，研究人员能够显著提高对微管和突触蛋白等生物分子的成像精度，成功获取了在传统显微镜下难以观测的生物结构。这一研究成果不仅为生物成像提供了新的工具，还为生物分子的定量分析和定位研究奠定了基础，推动了生物学领域对细胞和组织内部复杂结构的深入理解。通过 20ExM，未来的生物医学研究将能够更加精确地揭示生物分子在生物系统中的功能，为疾病机制的研究和新型治疗策略的开发提供新的思路。【表征解读】本文通过扩展显微镜（ExM）的原理，具体来说，利用其各向同性的物理放大特性，首次研发了20ExM仪器。这种新型仪器在单次扩展步骤中实现了约20倍的扩展，并可在常规显微镜上达到小于20纳米的分辨率，从而能够表征和发现生物样本中微管和突触纳米柱的细微结构，最终揭示了生物分子在细胞和组织中的空间分布及其相互作用。本文针对细胞和组织中的生物分子定位和表征现象，通过20ExM技术的应用，进行了高分辨率成像分析，得到了在传统显微镜上难以实现的细微结构。这一方法简化了操作流程，避免了传统迭代扩展方法所需的多步处理，进而挖掘了生物样本中潜在的结构信息，提高了成像效率。研究表明，20ExM不仅支持后扩展的抗体染色，还可与现有信号放大技术结合，从而增强信号强度，提高成像质量。在此基础上，通过高效的表征手段，包括荧光染色和高温 SDS 软化等，研究者们着重研究了不同细胞和组织样本中的纳米结构。这一研究为理解生物分子在细胞内部的功能和作用机制提供了重要依据。同时，20ExM技术的推广应用也为原位 RNA 检测、基因组成像和多重蛋白组学等研究领域带来了新的可能性。总体而言，本文的仪器开发不仅推动了扩展显微镜技术的进步，还为生物学研究提供了更加便捷和高效的工具，具有广泛的应用前景。通过对细胞和组织中生物分子进行深入的空间分布研究，进一步揭示了细胞内复杂的生物过程，为未来的生物医学研究奠定了基础。单次扩展的20ExM参考文献：Wang, S., Shin, T.W., Yoder, H.B. et al. Single-shot 20-fold expansion microscopy. Nat Methods (2024). https://doi.org/10.1038/s41592-024-02454-9

2021年7月28日，广州生物岛实验室生物医疗器械部在中巨园区举行了《高通量全自动病理切片电子成像仪》项目结题验收会。该项目是广州生物岛实验室生物医疗器械部成立后启动的第一个自立项目（2019.6-2021.6），中国科学院生物物理研究所作为项目合作单位，生物物理所孙飞研究员和曹峰高级工程师到广州生物岛实验室兼职，分别担任此项目负责人和项目总监。项目从医院病理科电镜病理检测存在的仪器维护成本高、操作复杂、通量低、人力成本高等痛点出发，成功研制了针对病理组织切片样品的高通量扫描透射电子显微镜SmartView（图1），发明了载网托盘和新型的装载方式（图2），一次可以装载500个病理切片载网，实现了8K*8K的高速扫描透射成像能力，仪器成像分辨率优于1.1nm，可以进行病理组织切片样品高速和高质量成像（图3，图4），将有效推动生物医学病理电镜检测快速发展。验收会议邀请了华南理工大学陈晓峰教授（专家组组长）、中科院生物物理所徐伟研究员、北京工业大学吉元研究员、中山大学赵文霞研究员、北京大学高宁教授、西安交通大学康永锋教授、金域医学电镜病理检测中心侯晓涛主任和高月敏高级会计师等8位专家对项目完成情况进行评审。上午，项目负责人孙飞研究员向评审技术专家组介绍了项目背景和项目技术指标验收方案并得到专家组认可。随后，项目研发总监曹峰高级工程师带领评审技术专家组根据验收方案对研制的高通量扫描透射电子显微镜的各项技术指标（分辨率、加速电压稳定性、电子束流及其稳定性、高通量样品台和成像质量等）进行了现场考察和测试（图5）。通过各位专家对几种不同类型电镜照片盲测评分的数据统计，SmartView拍摄照片质量与120kV透射电镜所拍摄照片在生物切片样本成像质量方面相当，满足病理组织切片样品电镜检测的要求。下午的专家评审验收会由生物医疗器械部张昆总监主持，科技发展部和生物医疗器械部相关业务人员以及项目组骨干成员参加了会议。孙飞研究员和曹峰高级工程师分别对项目的研发背景、研发内容、指标完成、研发成果和经费使用等情况进行了详细汇报（图6）。评审专家分别从项目设计的科学性、合理性、创新性、研究成果产出和经费决算等方面进行了评价，对项目所取得的成果给予了充分的肯定。专家们指出，电镜病理检测技术对于肿瘤、肾病、消化、血液和神经等疾病的诊断和病原体的检测分析具有重要的作用。当前医学病理切片电镜检测工作由于通量低、操作复杂，对人员专业要求高，阻碍了电镜病理检测技术在广大临床医院中的推广和应用。本项目所研制的高通量全自动病理切片电子成像仪Smart View能够解决这一痛点和难点问题，降低电镜病理检测工作的技术门槛，促进电镜病理检测技术在人类疾病诊断中的广泛应用，具有良好的社会经济意义。此外，专家们也对项目后续研发和转化工作给出了建设性意见。最后，评审专家组一致同意通过该项目的结题验收（图7），并建议广州生物岛实验室进一步加大对项目研究团队的支持和投入，保障项目团队在生物医学电子显微仪器研发领域取得更多更好的成绩。该项目的顺利实施，得到了徐涛院士研究组、生物物理所生物成像中心的大力支持与帮助。图1. 高通量全自动病理切片电子成像仪图2 电镜载网上的病理组织切片样品（SmartView背散射电子图像）图3 利用SmartView对病理组织切片样品进行成像（中倍STEM像）图4. 利用SmartView对病理组织切片样品进行成像（高倍STEM像）图5. 项目验收会现场图6. 项目负责人汇报图7. 验收专家与生物岛实验室相关人员合影图8. 生物医学电子显微成像技术研究组全体合影

项目编号：UCAS-ZBB-2022078（OITC-G220DY0178）项目名称：中国科学院大学-物理科学学院-原子力显微镜采购项目预算金额：198.0000000 万元（人民币）采购需求：包号品目货物名称数量是否接受进口简要技术要求用途011-1原子力显微镜1是X,Y方向的扫描范围不低于30μm，Z方向不低于5μm ...低维材料及新型二维材料的微纳米形貌成像及原子级高分辨成像，纳米电学综合性质测试等 备注[1]：本项目01包报价不得超过人民币198万元。合同履行期限：合同签订后六个月内本项目( 不接受 )联合体投标。

时间分辨扫描电子显微镜是观察功能材料和生命体系表面结构动力学演变的重要设备，可以揭示材料、器件和生命体中电荷的超快转变规律，实现高时空分辨成像及原位测量，研究材料体系的瞬态演变，发现新现象。近期，中国科学院物理研究所李建奇研究团队依托怀柔综合极端条件实验装置成功自主研制了时间分辨扫描电子显微镜，完成了超快电子发射阴极、原位加载模块、激光港、显微图像分析等关键部件的研发工作（图1）。该设备是首台全国产化的超快扫描电子显微镜，主要包括：扫描电镜主机、飞秒激光器和光电联机装置，填补了我国在高时空分辨扫描分析设备领域的空白。该仪器具有国际领先的技术指标，光发射模式下时间分辨率优于1 ps，空间分辨率优于10 nm，原位变温分析范围覆盖100至1050 K。基于本设备的研发，研究团队已取得多项核心专利技术，研究了雪崩二极管器件中的光激发载流子动力学过程，展示了仪器的高时空分辨率能力（图2）。“时间分辨扫描电子显微镜研制”工作得到了北京市科技计划课题等的支持。图1：依托综合极端条件实验装置平台研制的“时间分辨扫描电子显微镜”实物图图2：半导体器件中的载流子超快运动：(a)和(b)为飞秒激光脉冲激发前后样品表面载流子分布变化情况（标尺：100微米）；(c) 载流子动态行为中包含的快过程和慢过程。

项目编号：ZJ-2233117-02 项目名称：浙江大学医学院附属第一医院近红外多色全光谱激光共聚焦显微镜和全光谱激光成像系统预算金额（元）：11750000 最高限价（元）：11750000 采购需求：标项名称: 近红外多色全光谱激光共聚焦显微镜和全光谱激光成像系统 数量: 1 预算金额（元）: 11750000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：近红外多色全光谱激光共聚焦显微镜：用于获取清晰的高质量的以及超高分辨率的共聚焦荧光图像：全光谱激光成像系统：用来进行组织和细胞中荧光标记的分子和结构检测及信号的定量分析，深层组织和细胞成像，亚细胞结构高分辨检测，荧光漂白及恢复等。 备注：允许进口 合同履约期限：标项 1，按采购文件要求本项目（是）接受联合体投标。

结直肠癌的早期诊断为癌症患者提供了最好的预后。现在，基于中红外显微镜的无标记方法已被开发用于快速诊断这种常见的癌症。　　用于检测癌症的传统诊断方法，对最常见的肿瘤类型癌症，结肠直肠癌或肠癌之一的检测是有效的，而红外成像则为这类癌症的鉴定又提供了进一步的的手段。德国鲁尔大学波鸿分校(Ruhr-Universität Bochum)的研究人员已经使用红外显微镜和量子级联激光器来分析常规临床过程中采集的组织标本，进行结直肠癌诊断。 FTIR(傅里叶变换红外)显微镜以前没有被医院采用为诊断工具，因为分析时间太长。然而，该团队正在利用新的激光技术来加速这一过程，将分析时间从一天缩短到几分钟。　　该团队现在还展示了如何结合生物信息图像分析，红外显微镜执行癌症组织的无标签分类，并且可以完全自动化。 Klaus Gerwert，Angela Kallenbach-Thieltges，FrederikGroßerüschkamp，ClausKüpper等团队及其同事在“科学报告(journal Scientific Reports)”杂志上发表了详细信息。　　在以前的研究中，研究人员已经证明了FTIR显微镜结合生物信息图像分析的强大实力。原则证明是可行的，并表明组织分类是可能的。与常规和快速临床诊断测试(大约需要20分钟时间)的主要区别在于，FTIR成像需要一整天的时间。现在，研究人员已经大大简化了测量设置，并通过量子级联激光技术取代了FT技术。换句话说，他们用一束精确的激光束取代了一个发出漫射光的弱光灯泡。　　该团队与鲁尔大学病理学研究所合作，由Andrea Tannapfel领导，使用红外成像技术测试120个患有结肠直肠癌患者的组织样本。该分析基于团队开发的内部算法，该算法用于在硅片上对组织样本的红外图像进行着色。与传统的组织病理学分析相比，结果精确度达到97%。 “因此我们将测量周期缩短了160倍，”Frederik Großerüschkamp说。　　为进行实验比对，使用了两种不同的设备进行测量，并且由多个用户进行分析。结果保持不变。 “该方法现在非常快速，可靠，不依赖于特定的设备或特定用户，”Kallenbach-Thieltges解释说。 “这为将直接从病人身上取得的组织样本进行自动分类开辟了新的途径，”她补充道。　　在未来的工作中，团队希望将红外成像方法纳入临床工作流程。 Tannapfel表示：“自动图像分析可能作为一种节省时间的诊断工具进行部署，甚至可能在原位使用。” Gerwert补充说：“研究结果带来了希望，高度精确的治疗是可以实现的，可以针对每位患者个体化进行个性化处理，因此最终将证明比传统方法更成功。”　　原文请查阅：　　Label free: Infrared cancer diagnosis　　SpectroscopyNOW.com　　Channels: Infrared Spectroscopy　　Published: Jun 1, 2018　　Author: David Bradley符斌供稿

相机显微镜是一种将显微镜与专业显微镜相机结合在一起的设备，用于拍摄和记录显微镜下的图像。不仅能够帮助我们观察到微观世界，还能进行参数设置和数据采集，提供定量和定性的数据，也可以将图像投射到大屏幕上，供多人观察与分析，方便多人共览分析，是实验教学、科学研究及医学检验的理想工具。显微镜摄像头MHD800相机显微镜在生命科学领域的应用非常广泛，应用于细胞生物学、分子生物学、遗传学、免疫学等多个领域。例如，在细胞生物学中，显微镜成像系统可以用于观察细胞的结构、形态和功能，以及细胞之间的相互作用。在分子生物学中，显微镜成像系统可以用于观察DNA、RNA和蛋白质等分子的结构和功能。通过测量细胞的大小、形状和数量，我们可以了解细胞生长和分化的规律。通过观察蛋白质的分布和数量，我们可以了解蛋白质的功能和调控机制。明慧MingHui显微镜数码成像系统界面明慧MingHui显微镜数码成像系统功能特点：高分辨率：能够捕捉到更清晰、更准确的图像。自动对焦和自动曝光功能：能够快速准确地捕捉到目标物体。多种观察模式：如明场、暗场、微分干涉、荧光、偏光等，可以满足不同实验需求。配备分析软件：可以对图像进行定量和定性分析，为科学研究提供有力支持。应用广泛：适用于生命科学、医学、材料科学等多个领域的研究。产品清单：显微图像分析软件相机显微镜如果您需要一整套显微镜成像系统或者已有的显微镜需要升级拍照功能和安装，请与我们联系。

Park纳米科学原子力显微镜系列讲座培训一原子力显微镜在纳米研究中的应用：AFM的成像原理2021年5月25日(周二)北京时间下午3:30-4:30原子力显微镜(AFM)作为扫描探针显微镜家族的一员，具有纳米级的分辨能力，其操作容易简便，是目前研究纳米科技和材料分析的最重要的工具之一。此外原子力显微镜还具有摩擦性能，纳米机械性能和电学性能等高级性能。 在本研究中，我们将讨论接触模式、非接触模式和轻敲模式等原子力显微镜使用中的不同操作模式；内容将概括到从原子力显微镜测量中常用的原子相互作用的基本理论，到原子力显微镜的主要硬件组成。本讲座还将讨论各模式的关键点(如设定值、反馈)。 在接触模式下，系统会给探针恒定的力作为设定的基准点也就是设定点来物理接触样品。扫描期间为了维持这个设定点而进行反馈。在三种模式中，原理相对简单。然而，由于接触模式很容易对针尖和样品造成损伤。相比之下，非接触模式允许在不接触表面的情况下进行形貌测量。因此，可以很好地保护针尖和样品。轻敲模式与非接触模式原理相似，在扫描过程中，探针轻触样品表面，以获得测量材料属性分布的额外信息(例如模量分布)。 本次讲座主要针对AFM原理的基础知识，帮助大家了解探针和样品之间的相互作用。由三种模式测出的图像对比也将在讲座中呈现。报告人 : Park原子力显微镜应用科学家Chris Jung Chris Jung, is an Application Scientist for Park Systems Korea - Research Application Technology Center (RATC) department. He received his Master’s degree in Physics from the Kyung Hee University, and his Bachelor’s degree in Physics from Dankook University in South Korea. His major project includes Evaluation of Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) at the perspective of resolution.Park原子力显微镜系列讲座列表（5月-9月） 想了解更多详情，请关注微信公众号：Park原子力显微镜 400电话：400-878-6829 Park官网：parksystems.cn

大米中磷脂类化合物的空间分布质谱成像分析 “五谷者，万民之命，国之重宝”，粮食生产是安天下、保供给、促发展、稳民心的战略产业。大米是地球上主要的粮食作物之一，里面含有90%以上人体所需的营养物质，是全世界一半人口的主要食粮。磷脂是大米中重要的脂类化合物，占谷物总脂质含量的10%，具有重要的营养价值。然而，大米在储藏过程中，磷脂会发生水解产生醛、酮、酚等挥发性有机化合物，导致大米产生腐败气味，降低其食用和利用价值。因此，系统性研究大米中磷脂类化合物的空间分布分析，对改善大米存储条件、减缓大米陈化、保障食品安全、提高大米的食用品质等具有十分重要的意义。 基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱成像（MALDI-TOF-MSI）是近年发展起来的新型分子成像技术，可直接分析样品组织，同时获得多种生物分子，如蛋白、多肽、脂质、糖类等内源性代谢物的空间分布信息。本研究工作利用具有高空间分辨率、高灵敏度的MALDI-TOF-MSI质谱成像技术成功实现了大米中磷脂类化合物的空间分布分析（Fig.1）。 Fig. 1. 基于MALDI-TOF-MSI技术的大米中磷脂类化合物空间分布分析示意图 1. iMScope TRIO 成像质谱显微镜测试条件 10% 明胶水溶液包埋大米，-80°C 冷冻8小时, 采用CM1950 切片机 (Leica, Wetzlar, 德国) 进行冷冻切片，切片厚度为16 μm。所得组织切片放置在ITO导电载玻片上 (100Ω/ m2，日本大阪松浪玻璃)，用基质升华仪iMLayer (Shimadzu，Kyoto，日本) 在大米组织切片上均匀沉积 2,5-二羟基苯甲酸（DHB）基质。采用成像质谱显微镜iMScope TRIO (Shimadzu，Kyoto，日本) 对大米组织切片进行MALDI 质谱成像，使用Imaging MS solution Ver.1.30 (Shimadzu) 软件分析质谱数据，根据二级质谱图与文献、脂质数据库联用进行分析物鉴定。质谱条件如下：正离子模式，质量扫描范围为m/z 500-1000；激光强度25，激光斑点大小设置为1（大约为10 μm，an arbitrary unit of iMScope），激光频率为1000 Hz；检测电压1.85 kV；步长35μm。 iMScope TRIO 2. 基于 iMScope TRIO 成像质谱显微镜进行大米中磷脂类化合物的空间分布分析 采用iMScope TRIO成像质谱显微镜在分子水平上对大米中磷脂类化合物的空间分布进行精准分析。如图Fig.2，正离子模式下，m/z 500-1000 范围内共获得12个代表性磷脂分子的空间分布图像，显然，磷脂分子的分布模式与糙米植物学结构密切相关，在糙米组织切片中显示出不同的空间分布模式。溶血卵磷脂类化合物（LPC）分布于整个糙米籽粒中，内胚乳中的含量相对较高。卵磷脂类化合物（PC）主要位于胚芽和种皮中，胚芽中含量相对较高，内胚乳中含量极少。本研究实现了大米中磷脂化合物的可视化，为大米营养价值的评价提供了理论依据。 3. 基于iMScope TRIO 成像质谱显微镜进行大米加工过程中磷脂类化合物变化规律探究 粮食安全是事关国家和社会稳定的重大问题，个别商贩通过低价收购陈化大米，经二次加工添加矿物油、石蜡、色素等物质改变陈米外观形态，将其推向市场牟取利益。因此，为保证粮食安全，采用MALDI-TOF-MSI质谱成像技术，对大米加工过程中磷脂类化合物变化规律进行探究，结果表明（图Fig.3），糙米经过研磨、抛光，美白等系列加工过程，去除了米糠层和胚芽成为精白米，这一加工过程中随着研磨、抛光程度的增加，大米表层卵磷脂的含量逐渐减少直至消失，由此说明大米表面的卵磷脂可以作为重要指标用以大米加工程度的鉴定。 Fig. 2. 糙米组织切片中12个磷脂化合物MALDI-TOF-MS质谱图像Fig. 3. 精白米和糙米中磷脂类化合物的MALDI-TOF-MS质谱图像 本文相关内容由中国科学院兰州化学物理研究所张燕霞博士生提供，详细研究内容已正式发表于Journal of Chromatography A 1651 (2021) 462302。 文献题目《Spatial distribution analysis of phospholipids in rice by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry imaging》 使用仪器岛津iMScope TRIO 作者Yan-Xia Zhang a, b, Xiao-Bo Zhao a, Wei Ha a, Yi-Da Zhang a,*, Yan-Ping Shi a,*a Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Chemistry of Northwestern Plant Resources and Key Laboratory for Natural Medicine of Gansu Province, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Chinab University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

摘要：原子力显微镜（AFM）轻敲模式（TM）成像过程中，针尖与样品间的非线性相互作用会导致探针检测信号的频谱中出现各种倍频分量，即高次谐波信号。利用高次谐波信号的幅度/相位信息进行成像，可以表征样品表面精细结构和分析研究样品表面纳米力学性质。报告介绍了利用小波变换对高次谐波信号特性开展的分析研究，以及几种常用的对微弱高次谐波信号增强放大、提取的方法。最后，展示了研制的高次谐波成像系统及其在样品表征中的应用。报告人：北京航空航天大学物理学院钱建强教授钱建强，北京航空航天大学物理学院教授，博士生导师。中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国宇航学会空间遥感专业委员会委员，全国高等学校光学教学研究会理事，主要从事纳米测量方法与显微仪器技术研究。上世纪90年代初师从姚骏恩院士，研制成功国内首批激光检测原子力显微镜。近年来承担并完成国家科技支撑计划重大课题子课题、国家863、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目20余项。先后研制成功基于自激励和自感知的石英音叉探针频率调制原子力显微镜，原子力显微镜液相环境频率调制成像系统，原子力显微镜高次谐波/多频激励成像系统。率先开展了基于压缩感知的原子力显微镜成像方法研究，基于小波变换的原子力显微镜高次谐波信号分析。在Nanotechnology、 Ultramicroscopy、Review of Scientific Instruments等国内外学术期刊发表论文100余篇，获授权国家发明专利15项，主编并出版工信部“十二五”规划教材1部。网络讲座时间：北京时间 2021年10月21日 上午10：00-上午11:00申请方法：关注“Park原子力显微镜”公众号查看首页文章进行注册即可参加。届时直播间会抽送十位赠送精美礼物。

傅里叶变换红外光谱仪和显微镜联用，组成显微红外系统，干涉红外光被高精度地聚焦在待测样品的微小区域，直接测试该特定部位的化学结构，从而得到高质量的红外谱图。该技术灵敏度高，实现微区、微量样品分析，对于微小样品可以给出准确的结果。对于主机无法检测的微小样品以及常规红外光谱法预处理繁琐的样品，使用红外显微镜可以方便快捷地进行检测，得到灵敏度较高的结果。 目前红外显微镜被广泛应用于医药、电子、材料、公安、生命科学、环境、食品、化工、地矿等领域。目前，国家药品监督管理局国家药品包装容器（材料）标准《YBB00342002-2015 多层共挤输液用膜、袋通则中》规定使用红外显微镜对多层膜进行定性分析。除此之外，公安部使用红外显微镜对刑侦中遇到的及其微小的样品进行定性分析，为刑侦提供工作可靠依据。电子企业由于异物污染会导致芯片失效，红外显微镜可以帮助客户查找异物来源等等。红外显微镜的应用越来越多，仪器的市场需求也越来越大。 岛津公司红外光谱产品60周年之际发布了一款全新力作AIM-9000红外显微镜，让“全自动红外显微分析”的理念更进一步。从观察，定义测量位置，到进行测量，再到鉴别结果的给出，红外显微分析所需的全部操作都能由仪器软硬件自动执行，同时提供高灵敏度的测试数据。岛津独具匠心的在标准物镜之外，提供了大视野相机的选项。从而实现从宏观目视尺寸（10x13mm）到显微异物尺寸（30x40μm）的330倍连续放大，极大地提高了样品观察、定位的效率和可靠性。同时，基于数字图像识别算法的异物（测量）位置识别功能，让充满经验的专家系统在1秒钟之内帮助分析新手决定哪些位置才是需要进行测试的。高速的XYZ三轴自动化样品台，为微小样品专门优化的高灵敏度MCT检测器，配合高性能的岛津红外光谱仪主机和高效光路系统，实现了多个样品的超快速自动测量。并能结合特征峰、光谱相似度和多变量分析等功能，实现高质量的红外光谱化学成像（mapping）。对所测得的显微红外光谱数据，通过岛津独有的异物（混合物）分析程序，可以快速自动判断可能的主要成分和次要成分，而不需要用户预先知道具体的组分数量。让真正的自动化异物分析系统成为可能。 岛津公司积极应对市场需求，为帮助客户更好地了解和使用AIM-9000，特编写了《岛津 AIM-9000 红外显微镜应用数据集册》供相关检测单位和分析测试人员参考。 岛津公司新发布红外显微镜 AIM-9000 有关详情，请您向“岛津全球应用技术开发支持中心”咨询。咨询电话：021-22013542 期待我们的工作会给您带来有益的帮助! 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201509/noimg/fea33c3e-9d39-4848-8e95-052ebaa33259.jpg" title=" 1.jpg" / /p p 　　 strong X射线晶体衍射技术(X-RAY CRYSTALLOGRAPHY)即将成为历史，低温电子显微技术(CRYO-ELECTRON MICROSCOPY)引起了揭示细胞内隐秘机制的革命。 /strong /p p 　　在剑桥大学一幢建筑的地下室里，一场技术革命正在酝酿。 /p p 　　一个笨重的、大约3米高的金属盒子通过连接细胞的橙色缆线，安安静静地传输着以万亿字节计算的数据。这是世界上最先进的低温电子显微镜之一：低温电子显微镜通过电子束对冷冻的生物分子进行成像，从而得到分子的三维结构。站在这个耗资770万美金的仪器旁，英国医学研究委员会分子生物学实验室(UK Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology, LMB)的结构生物学家 Sjors Scheres表示，低温电子显微镜非常敏感，一声喊叫就会带来极大误差，导致实验失败。“英国需要更多低温电子显微镜，因为未来它会成为结构生物学的主流。” /p p 　　低温电子显微镜震惊了结构生物学。过去30年里，低温电子显微镜揭示了核糖体、膜蛋白和其它关键细胞蛋白的精细结构。这些发现都发表在顶级杂志上。结构生物学家们表示，毫不夸张地说，低温电子显微技术正处于革命之中：低温电子显微镜能够快速生成高分辨率的分子模型，这一点远超X射线晶体衍射等方法。依靠旧方法获得诺奖的实验室也在努力学习这一技术。这种新模型能够准确地揭示细胞运行的必要机制，以及如何靶向针对疾病相关的蛋白。 /p p 　　“低温电子显微镜能够解决很多以前无法解决的谜题。”旧金山加利福利亚大学(University of California)的结构生物学家David Agard这样说道。 /p p 　　几年前Scheres被招进LMB，任务是帮助改进低温电子显微镜，最终他成功了。上个月，他们发表了这个领域最令人振奋的成就：阿兹海默症相关的酶的高清图片，图片包括该酶的1200左右个氨基酸，分辨率达到零点几纳米。 /p p 　　生物学家们如今仍在努力发展该技术，以期用它解决小分子或可变形分子的精微结构——这对低温电子显微镜来说，也是一大挑战。来自加利福利亚大学(University of California)的结构生物学家Eva Nogales表示，叫它革命也好，飞跃也好，低温电子显微镜的确打开了一扇大门。 /p p 　 strong 　蛋白结晶 /strong /p p 　　结构生物学领域有一条不成文的观点：结构决定功能。只有知道生物分子的原子排布，研究者们才能了解这个蛋白的功能。例如，核糖体是如何根据mRNA的序列来制造蛋白，分子孔道是如何开和关的。几十年来，分析蛋白结构有一个无冕之王——X射线晶体衍射。在X射线晶体衍射中，科学家们让蛋白结晶，接着利用X射线照射，随后根据X射线的衍射来重建蛋白的结构。在蛋白质数据银行(Protein Data Bank)的100,000多条蛋白词目里，超过90%的蛋白结构是利用X射线晶体衍射技术解析得到的。很多诺贝尔奖也与这一技术相关，例如1962年揭示DNA双链螺旋结构的诺奖。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201509/noimg/fe5402ce-8a68-46ea-a731-d1b2f037ea42.jpg" title=" 2.jpg" / /p p 　　尽管X射线晶体衍射一直是结构生物学家的最佳工具，但是它有较大的限制。科学家们可能需要几年才能找到把蛋白形成大块结晶的方法。而很多基础蛋白分子，例如嵌在细胞膜上的蛋白，或是形成复合体的蛋白却无法被结晶。 /p p 　　当Richard Henderson 1973年到LMB，研究菌视紫红质(一种利用光把质子运进膜内的蛋白)结构时，X射线晶体衍射是首选工具。Henderson和他的同事Nigel Unwin成功地做出了该蛋白的二维结晶，但却不适用于X射线衍射。因此他们决定使用电子显微镜。 /p p 　　当时，电子显微镜主要用于研究用重金属染过色的病毒或组织切片。一束光子打在样本上，新生的电子被检测到，被用于解析样本结构。这种方法成功制作了第一幅病毒的精微图片——一种烟草病毒。但染色导致无法看清各个蛋白，更不要说原子细节了。Agarad表示，样本上要么满是斑点，要么没染上，你只能看到分子的轮廓。 /p p 　　Herderson等人省略了染色的步骤，把菌视紫红质的单层晶体放到金属网格中，然后用电子显微镜进行成像。Agard表示，这个过程里，你看到的是蛋白的原子。这在当时是很大的进步，因为当时人们都认为不可能利用电子显微镜解析蛋白结构。Henderson等人在1975年发表了这一成果。 /p p 　　20世纪80年代和90年代，低温电子显微镜领域发展迅速。一个关键性突破是利用液态乙烷来快速冷冻蛋白溶液。这也是为什么叫低温电子显微镜的原因。但这个技术的分辨率仅为1纳米，远远达不到针对蛋白结构进行药物设计的需求。而当时X射线晶体衍射的分辨率能达到0.4纳米。NIH等资助者投入了数亿美金来支持蛋白晶体领域的发展，但对于低温电子显微镜领域的资助却很少。 /p p 　　1997年，Henderson参加了高登研究会议(Gordon Research Conference )关于3D电子显微镜的年会。一位同事以这样的话做为开幕致词，“低温电子显微镜技术非常有限，不可能超越X射线晶体衍射。” 但Henderson的想法完全不同，在下一场发言中，他做出了反击。Henderson指出，低温电子显微镜会超越其它各种技术，成为全球研究蛋白结构的主流工具。 /p p 　 strong 　革命由此开始 /strong /p p 　　在此之后，Henderson等人致力于提高电子显微镜的性能——尤其是感知电子的灵敏度。在数码相机席卷全球很多年后，很多电子显微镜学家仍然倾向于使用传统的胶片，因为比起数码感应器，胶片能更有效地记录电子。与显微镜生产商合作时，研究者们发明了一种新的直接电子探测器，这种探测器的灵敏度远高于胶片和数码相机探测器。 /p p 　　大约在2012年，这种探测器能够以一分钟几十帧的高速得到单个分子原子的连续图像。同时，和Scheres一样的研究者们精心编写了将多张2D图片建成3D模型的软件程序。这些3D图像的画质可以媲美X射线晶体衍射获得的图像。 /p p 　　低温电子显微镜适用于研究大的、稳定的分子，这些分子能够承受电子的轰击，而不发生变形——由多个蛋白组成的分子机器是最好的样本。因此由RNA紧紧围绕的核糖体是最佳的样本。三位化学家用X射线晶体衍射研究核糖体溶液的工作在2009年获得了诺贝尔化学奖，但这些工作花了几十年。近几年，低温电镜研究者们也陷入了“核糖体热”。多个团队研究了多种生物的核糖体，包括人类核糖体的首个高清模型。X射线晶体衍射的研究成果远远落后于LMB的Venki Ramakrishnan实验室，Venki获得了2009年的诺奖。Venki表示，对于大分子来说，低温电子显微镜远比X射线晶体衍射要实用。 /p p 　　这几年，低温电子显微镜的相关文章有很多：2015年一年，这个技术就用于100多个分子的结构研究。X-射线晶体衍射只能对单个、静态的蛋白晶体成像，但低温电子显微镜能够对蛋白的多种构象进行成像，帮助科学家们推断蛋白的功能。 /p p 　　5月，多伦多大学(University of Toronto)结构生物学家John Rubinstein等人使用了100,000张低温电子显微镜图片来生成V-ATPase 的“分子电影”，V-ATPase的作用是消耗ATP，把质子运进运出细胞液泡。”我们发现，这个酶非常灵活，可以弯折、扭曲和变型。” Rubinstein说道。他认为，这是由于这个酶的灵活性，它能够高效地把ATP 释放的能量传递到质子泵。 /p p 　　2013年Nogales的团队拼接了调控DNA转录成RNA的复合体的结构。他们发现，复合体的一个臂上悬挂着紧绕DNA链的10纳米结构，这段结构可能影响基因转录。Nogales表示，这个结构很漂亮，它可以帮助我们分析这个分子起作用的机制。 /p p 　 strong 　小而漂亮 /strong /p p 　　现在低温电镜迅猛发展，专家们正在寻找更大的挑战作为下一个解析目标。对很多人来说，最想解析的是夹在细胞膜内的蛋白。这些蛋白是细胞信号通路中的关键分子，也是比较热门的药物靶标。这些蛋白很难结晶，而低温电子显微镜不大可能对单个蛋白进行成像，这是因为很难从背景噪音中提取这些信号。 /p p 　　这些困难都无法阻挡加利福利亚大学(University of California)的生物物理学家程亦凡。他计划解析一种细小的膜蛋白TRPV1。TRPV1是检测辣椒中引起灼烧感的物质的受体，并与其它痛感蛋白紧密相关。加利福利亚大学病理学家David Julius等人之前尝试结晶TRPV1，结果失败。用低温电子显微镜解析TRPV1项目，一开始进展缓慢。但2013年底，技术进步使得这一项目有了重大突破，他们获得了分辨率为0.34纳米的TRPV1蛋白的结构。该成果的发表对于领域来说，无异于惊雷。因为这证实了低温电子显微镜能够解析小的、重要的分子。“当我看到TRPV1的结构时，我激动得一晚上睡不着觉。”Rubinstein说道。 /p p 　　研究者们可能面临更多这样无眠的夜晚。Agard表示，会有更多膜蛋白相继被解析出来。 /p p 　　上个月由Scheres和清华大学的结构生物学家施一公合作发表的一篇文章就成功解析了一个膜蛋白。他们建立了& amp #947 -分泌酶的模型，& amp #947 -分泌酶负责合成与阿兹海默症相关的& amp #946 -淀粉斑。0.34纳米分辨率的图谱显示，比较少见的遗传性阿尔茨海默病的& amp #947 -分泌酶突变后会在图谱上呈现两个“热点”(突变或者重组频率显著增加的位点)，并且这种突变最终会合成有毒性的& amp #946 -淀粉斑。& amp #947 -分泌酶的结构图帮助研究者发现为什么以往的抑制剂会无效，从而促进新药的研发。程亦凡表示，& amp #947 -分泌酶的结构非常惊人。 /p p 　　类似的成功吸引了制药公司的注意。他们希望借助低温电子显微镜去解析那些无法结晶的蛋白，从而更好地研发药物。Scheres如今和辉瑞公司合作，攻克离子通道。离子通道包含很多膜蛋白，例如痛感受分子和神经递质受体。“我几乎被每一个人联系过。”Nogales这样说道。 /p p 　　尽管低温电子显微镜发展迅速，很多研究者认为，它仍有巨大提升空间。他们希望能制造出更灵敏的电子探测器，以及更好地制备蛋白样本的方法。这样的话，就能够对更小的、更动态的分子进行成像，并且分辨率更高。5月，有研究者发表了一篇细菌蛋白的结构，分辨率达到了0.22纳米。这也显示了低温显微镜的潜力。 /p p 　　与任何热门领域一样，低温电子显微镜的发展也有烦恼。一些专家担心研究者们盲目追求该仪器会诱发一些问题。2013年HIV表面蛋白的结构图遭到了科学家们的质疑，他们认为用于建模的图片很多都是白噪声。此后，其他团队得到的X射线晶体衍射和低温电子显微镜模型也对原模型提出了质疑。但这些研究者们坚持相信自己的结果。今年6月，在高登研究会议(Gordon Research Conference )上，研究者们希望低温电子显微镜的结构图要有严格的质量控制。并且杂志要求作者们提供详细的建模方法。 /p p 　　成本问题可能会限制低温电子显微镜的推广。Scheres估计，LMB每天用于支持低温电子显微镜的经费就达到近3万人民币，外加近1万的电费——这是由于存储和处理图片的电脑耗电量很大。Scheres表示，每天至少要花费近4万人民币，对于很多地方来说，这个费用太高。为了推广低温电子显微镜，很多基金会建立了对外公开的设备，各地研究者们可以预约使用。霍华德· 休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute, HHMI)在珍利亚农场研究园区配备了一台。这台设备对所有HHMI资金的研究者公开。在英国，政府和维康信托在牛津大学附近建立了低温电镜公开使用平台。参与该平台搭建的伦敦大学(University of London)的结构生物学家Helen Saibil表示，有很多人想学习使用低温电镜。 /p p 　　洛克菲勒大学(Rockefeller University)的生物物理学家Rod MacKinnon就是这些人之一。他在2003年因解析一些离子通道的结晶结构而获得诺贝尔奖。MacKinnon现在对低温电镜非常着迷。“我现在处于学习曲线的斜坡阶段，非常热切。” MacKinnon这样说道。他打算用低温电镜来研究离子通道是如何开和关的。 /p p 　　1997年时，Henderson非常坚定地宣称，低温电镜会成为解析蛋白结构的主流工具。在将近20年后的今天，他的预测比当年有了更多底气。Henderson表示，如果低温电镜保持这样的势头继续发展，技术问题也得以解决，那么低温电镜不仅会成为解析蛋白结构的第一选择，而是主流选择。这个目标已经离我们不远了。 /p p 　　原文检索： /p p 　　Ewen Callaway. (2015) The revolution will not be crystallized. Nature, 525(7568):172-174. /p

人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，我们是怎么一步步地看见细菌、病毒，乃至蛋白质结构的呢？这背后离不开这群“强迫症”。采访专家：张德添（军事医学科学院国家生物医学分析中心教授）“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物，它们如此漂亮而动人，有的如长矛穿水而过，有的像陀螺原地打转，还有的灵巧地徘徊前进，成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年，一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信，向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件，这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证，而是用朴实的语言，在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员，正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里，列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物，并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下，人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜：拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界，主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜，与今日我们熟知的显微镜存在很大不同，列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜，仅由一个小黄铜板构成，使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的，则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年，在英国皇家学会负责科学试验的胡克，就制作了一台显微镜，与列文虎克使用的单透镜显微镜不同，这是一台复式显微镜，其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片，发现了密密麻麻的格子状结构，酷似当时僧侣居住的单人房间，因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构，而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久，胡克写就了《显微图谱》一书，将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意，他曾研究过胡克的显微镜，但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差，就是在光线经过透镜时，不同颜色的光因折射率不同，会聚焦于不同的点上，使得样品的成像被一层色彩光斑所包围，严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单，就是在透镜研磨的精细程度上下功夫，将单透镜制成小玻璃珠，并将之嵌入黄铜板的细孔内，这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上，最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是，由于观察时是需要对着阳光，对观测者的眼睛伤害很大。除了色差，早期显微镜还存在着球面像差问题，即光线在经过透镜折射时，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上，使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起，色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”，一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪，光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变，从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差：逐渐清晰的微观视角首先是1830年，一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战，他创造性地用几个特定间距的透镜组，成功减小了球面像差影响。此后，改进显微镜的主阵地很快转移到了德国，其中1846年成立的蔡司光学工厂，更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜，并成功打入市场。不过在研制和生产过程中，蔡司也深受色差之苦：当时通行的增加透镜数量的做法，虽能提升显微镜的放大倍数，却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年，德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论，详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟，并研制出一批划时代的光学部件，其中就包括复消色差透镜，一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下，蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者，很快成为欧美各大实验室的抢手货，并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久，蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙，将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年，蔡司更是联合阿贝与肖特，成立了“耶拿玻璃厂”，专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善，透过高分辨率的透镜，微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的，为了让他们在镜头下变得清晰可见，当时的科学家普遍将生物样品染色，以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于，染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构，这一时期染剂落后的材质，也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理，并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术，利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像，使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授，长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道：“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米（1毫米=1000微米）的水平，能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性，衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后，随着各种新理论新技术的不断应用，光学显微镜得到了长足进步，但也是在这一时期，光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”，认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米，再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”，这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前，迫使科学家们另寻他途。电子显微镜：另辟蹊径，重新发现既然可见光存在这样的短板，那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢？张德添进一步介绍道：“1924年后，人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子，从而发明了电子显微镜，其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年，德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜，制成了世界首台电子显微镜，就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏，在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进，分辨率一举达到纳米级别（1微米=1000纳米）。在这个观测深度，人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年，鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身，而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明，张德添这样评价道：“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具，它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题，将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度，到光学显微镜能够达到的微米尺度，再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度，显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现，在真空环境之下，生物样品往往要经过脱水与干燥，这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品，此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构，这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年，IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔，用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法，首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”，制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同，这种显微镜连镜头都没有。在工作时，用一根探针接近样品，并在两者之间施加电压，当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过，形成微弱的电流，这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化，通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与，扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”，“在微米甚至纳米水平，动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律，原子力显微镜是有其独特优势的”，张德添向记者解释说，“如果条件允许，还可以检测生物大分子间相互作用力的大小，为结构与功能关系研究提供便利。”1986年，宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜，获得当年的诺贝尔物理学奖，有趣的是，与他们一起分享荣誉的，还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡，当时的他已是耄耋老人，而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖，成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽：突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间，极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡，还是宾尼希和罗雷尔，他们所作的贡献不仅让自己享誉世界，还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖，而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年，以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜，发现了准晶体的存在，并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域，电子显微镜本身对生物样品的损害，依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道：一条是研发冷冻电镜技术，这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式，而是从生物样品本身入手，对其进行超低温冷冻处理。这样状态下，即使处在真空环境中，样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低，生物样品也处于含水状态，分子也处于天然状态，样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态，观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后，冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年，西湖大学周强实验室就利用这种技术，首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构，让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代，不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜，甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”，而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶，科学家们就发现：某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线（比如紫外光）时，能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的，这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年，德国科学家首次研制出荧光显微镜装置，用荧光色素对样品进行荧光染色处理，并以紫外光激发样品的荧光物质发光，但成像效果不佳，而且把荧光物质当作染色剂，和早期的染色剂一样，本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年，日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白，其毒性远弱于以往的荧光物质，是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年，供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测，使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上，美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法：控制样品内的荧光分子，让少量分子发光，借此确定分子中心和每个分子的位置，通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法，贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时，德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想：根据荧光现象原理，如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光，同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光，这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到，不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗？他随即开始了试验，并制成了一台全新显微镜，将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题，就这样历经几代科学家的呕心沥血，终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日，在探索微观世界的征途上，光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中，科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月，英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术，成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来，多种显微成像技术相结合，各施所长，将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构，把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。