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中国新闻网:中国科大在近场荧光成像领域取得重要进展
发布时间:2020-08-19 11:02

记者11日从中国科学技术大学获悉,该校科研人员在近场荧光成像领域取得重要进展——在世界上首次实现了亚分子分辨的单分子光致荧光成像。

该成果810日在线发表于国际知名学术期刊《自然·光子学》上。

中国科学技术大学侯建国院士团队的董振超研究小组,近日将成像空间分辨率大幅提升,推进至~8?的亚纳米分辨水平,为在原子尺度上展显物质结构、揭示光与物质相互作用本质提供了新的技术手段。

用光实现原子尺度空间分辨一直是纳米光学领域追求的终极目标之一,尽管这一目标由于衍射极限的制约曾被认为是遥不可及的。扫描近场光学显微镜(SNOM)的出现点燃了实现这一目标的希望,空间分辨率的极限不再受制于衍射极限,而是取决于实现探针下光场空间局域化的能力。从原理上而言,金属等离激元纳米天线是实现光场极限限域最可能的途径。

2013年,该团队首次展示了亚纳米分辨的单分子拉曼成像。但荧光发射与拉曼散射过程不同,如何巧妙调控探针尖端的结构和纳腔中分子的电子态便成为克服荧光淬灭、实现高分辨光致荧光成像的关键。

针对以上挑战,该团队通过精致的针尖修饰方法在探针尖端构筑了一个原子尺度的银团簇突起结构等方法,成功实现了亚纳米分辨的单分子光致发光成像。进一步模拟和分析表明,要达到亚纳米空间分辨,探针尖端的尺寸及其与样品之间的距离都必须在亚纳米尺度上。此外,还进一步实现了亚分子分辨的具有频谱信息的光致发光超光谱成像等。

据介绍,该研究结果实现了扫描近场光学显微领域长期期待的用光解析分子内部结构的目标,为在亚纳米尺度上探测和调控分子局域环境以及光与物质相互作用提供了新的技术方法,对于近场光谱学和显微学的基础认知与技术发展都是至关重要的。

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