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科学网(2016.12.13): 中国科学家研发出微纳观测新技术
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2018-7-3 10:03:05

    近日,中科院沈阳自动化研究所科研人员研发出具有实时视觉反馈能力的扫描微透镜超分辨成像技术(SSUM),该技术无需荧光染色和激光激发,可以在自然条件下打破光学衍射定律所限制的观测极限,实现了生命和非生命样品的超分辨实时观测。该项成果对实现纳米尺度生命物质和非生命物质的动态追踪,提升纳米机器人的功能和性能具有重要意义。相关成果发布于《自然—通讯》

 

  据介绍,超分辨观测是科学界的重要研究方向,是生物科技、纳米科技和信息科技等进步的重要基石。超分辨观测对于机器人的发展同样重要,它将为纳米机器人提供锐利之眼,这对纳米尺度下机器人作业能力和功能的提升具有重要意义。

 

  近来,为了突破衍射极限,业界科研人员发展了STED等一系列新型光学成像技术。但是这些成像技术多采用时间换空间的方式,存在速度慢、需要荧光染色、外部激光激发等问题。考虑到纳米机器人操作对象和工作环境,这些方法的局限性将表现得尤为突出。

 

  为此,中科院沈阳自动化所微纳米课题组对微透镜超分辨成像物理机制进行了深入研究,证明了倏逝波在微透镜超分辨成像中所起到的作用,解释了超分辨能力来源,对微透镜成像机理进行了研究,基于谱分析方法进行的理论分析与实验结果具有很好的一致性。提出了基于改变光照条件来提高微透镜分辨率的方法,并对背后机理进行了理论阐述。在此基础上,借鉴机器人的感知、决策和控制理论,设计并搭建了具有自主知识产权的超分辨成像系统,提出了具有纳米精度的对微透镜空间位置动态闭环反馈控制方法,实现了微透镜与样品间距与相互作用力的有效控制。

 

  据悉,该技术已经申请了国内和国际发明专利,未来将进一步提升分辨率,向着实用化的方向坚实迈进。(记者 彭科峰)

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