透镜实现纳米级成像

新加坡国立大学的一位*星研究人员和合作者开发了一种非侵入式光学显微镜，它可以比传统显微镜成像更小的物体，而且不需要染色样品。

人们很难高估光学显微镜对科学和工业的巨大贡献。但是显微镜有一个基本的限制，阻止它们区分两个接近200纳米的物体。近年来，各种巧妙的方法来克服这个限制已经被证实，但是他们中的大多数需要放置镜头非常接近的样本都可能被损坏在聚焦或用荧光染料染色的样本，减少这些所谓的超分辨率显微镜的应用。

现在，恒星研究与工程研究所的景华腾和他的同事们已经开发出一种超分辨显微镜，它能分辨出只有65纳米的物体，而且不受任何不利因素的影响。

显微镜有一个特别设计的镜头，被称为超临界透镜。这种扁平透镜在一定半径处有透明同心环，并聚焦到比常规透镜窄得多的光斑上。通过使用该透镜聚焦激光束，然后将聚焦光束扫描到样品上，就可以建立高分辨率的样品图像。虽然其他研究小组在过去五年制造了超临界透镜，但它们有各种各样的缺点。滕和他的团队通过改进基于计算机模拟的镜头设计克服了这些缺点。

除了使超分辨率成像，镜头还有其他几个重要的优点。这是容易和便宜的，因为不像以前的超临界镜头，它具有微米级的功能，而不是纳米级的特点。它也有一个长的，针状的焦点区域，这意味着即使在镜头上稍微向上或向下移动，样品也会保持焦点。此外，透镜与样品之间的距离比以前超临界透镜的距离大十倍左右。最后，由于成像过程是完全物理和实时捕获的，因此不需要特殊的样品制备或图像的数学后处理，使显微镜快速且易于使用。

研究小组将他们的显微镜与常规光学显微镜和共聚焦激光扫描显微镜的性能进行了比较，发现它们的分辨率优于两者。

这项技术对研制下一代共聚焦激光扫描显微镜非常有吸引力。一般来说，平面透镜技术有巨大的潜力，”滕指出。“我们希望在三到五年内实现平面透镜技术商业化。”。我们已经与光学公司进行了讨论，”他补充说。研究人员正在努力优化显微镜的规格，以备商业化之用。