技術(shù)實現(xiàn)了納米級3D成像
納米級成像對于材料科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的大量現(xiàn)代應(yīng)用非常重要。目前技術(shù)的限制是,諸如分辨率、成像速度或無法以后視角觀測任意形狀的不透明物體。
然而,像這樣的納米級成像將是有用的,例如,用于研究海綿狀電極,從而有助于提高下一代電池的容量和充電速度。 在Nanophotonics發(fā)表的一篇論文(“3D Nano-scale Imaging by Plasmonic Brownian Microscopy”)中,來自加州大學(xué)伯克利分校的Zhang Zhang教授團(tuán)隊展示了一種具有驚人特性的方法。 PBM技術(shù)的原理。(A)基于消逝場強(qiáng)度和高度之間的相關(guān)性,PBM依賴于自由擴(kuò)散納米粒子(NPs)的三維定位。將任意形狀(灰色)的物體放置在隨機(jī)擴(kuò)散的納米顆粒(綠色球體)的溶液中,所述納米球體由在基底和物體之間的界面處發(fā)生的全內(nèi)反射(TIR)建立的消漸逝場照射。獲得了一系列粒子散射的原始圖像,并且當(dāng)NPs通過布朗散射來探測物體周圍的體積時,它們在三維中被分別定位。在不同時間拍攝的圖像記錄隨機(jī)分布在物體周圍的不同的NPs。通過二維高斯擬合獲得橫向定位,通過測量散射信號的強(qiáng)度來估計顆粒的高度。由于消逝場隨距離界面處的距離呈指數(shù)衰減,靠近界面的納米粒子將與較強(qiáng)的場相互作用,并且比遠(yuǎn)處的納米粒子看起來更亮。物體所占空間對于NPs而言是不可訪問的,而占據(jù)的體積對應(yīng)于對象。(B)實驗設(shè)置。將由具有PMMA結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石蓋玻片組成的樣品封裝在腔室中,該腔室填充有與樣品匹配的50nm金納米顆粒的低密度溶液。用激光照射腔室,使用100倍油浸物鏡檢測NP散射信號。 (©德古意特出版社) 張教授解釋說:“我們想要克服當(dāng)前納米成像技術(shù)的局限性,并且很高興能夠找到一種方法來對復(fù)雜的三維納米結(jié)構(gòu)(甚至是復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如空腔)進(jìn)行成像。 將納米顆粒浸入包裹待研究的物體的流體中。通過利用它們與光相互作用的特殊性質(zhì),每個粒子都可以作為光源,從而從各個方向探測物體,也可以在任何空腔中后懸垂。全方位分辨率達(dá)到30nm,這種新技術(shù)在納米尺度上提供了真正的3D成像。 除了技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用之外,等離子體布朗顯微鏡也可用于繪制單細(xì)胞內(nèi)的生物機(jī)器,特別是具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生物機(jī)器。這將有助于進(jìn)一步了解生物體的基本機(jī)制,并可能產(chǎn)生新的醫(yī)療解決方案。 原文鏈接:https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=48935.php(實驗幫譯) |