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1、激與光電子學(xué)進(jìn)展Laser&OptoelectronicsProgress⑥2012《中國激光》雜志社可逆飽和光轉(zhuǎn)移過程的熒光超分辨顯微術(shù)郝翔匡翠方李吻暉劉旭(浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,光電顯示技術(shù)研究所,浙江杭州310027)摘要基于可逆飽和光轉(zhuǎn)移過程的熒光超分辨顯微技術(shù),從原理上打破了原有的光學(xué)遠(yuǎn)場(chǎng)衍射極限對(duì)光學(xué)系統(tǒng)極限分辨率的限制,在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)學(xué)科擁有廣泛的應(yīng)用前景?;仡櫫私陙沓直骘@微研究的歷史,綜述了目前常見的幾種基于可逆飽和光轉(zhuǎn)移過程的熒光超分辨顯微方法,詳細(xì)描述了各自的技術(shù)特點(diǎn)并對(duì)比了其優(yōu)缺點(diǎn),闡述了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)最新的研
2、究工作進(jìn)展。關(guān)鍵詞顯微;超分辨;可逆飽和光轉(zhuǎn)移過程;受激發(fā)射損耗顯微鏡;基態(tài)損耗顯微鏡;飽和圖案激發(fā)顯微鏡;飽和結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡中圖分類號(hào)0439文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Adoi:10.3788/LOP49.030005ReversibleSaturableOpticalTransitionsBasedFluOrescenceNanoscopyHaoXiangKuangCuifangLiYanghuiLiuXu(InstituteofPhotoelectricDisplay,StateKeyLaboratoryofModernOpticalInstrumentation
3、s,ZhejiangUniversity,Hangzhou,Zhejiang310027,China)AbstractThereversiblesaturableopticaltransitions(RESOLFT)basedfluorescencenanoscopy,whichfundamentallybreaksthebarrierofthediffractionlimitinthefarfield,isexpectedtobewidelyusedinbiology,chemistryandmedicinedomain.Thispaperreviews
4、thehistoryoffluorescencenanoscopytechnology,summarizessomegeneralRESOLFTapproaches,andexplicitlydescribestheircorrespondingcharacters,especiallytheadvantagesanddrawbacks.Thenewimprovementinrelateddomainsarealsoshown.Keywordsmicroscopy;superres0lutiOn;reversiblesaturableopticaltran
5、sitions;stimulatedemissiondepletion;groudstatedepletion;saturatedpatternexcitationmicroscopy;saturatedstructuredilluminationmicroscopyOCIScodes180.2520;050.1960;18O.4315;180.58101引言基于電子束和掃描探針技術(shù)的顯微成像技術(shù),如掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)等,使人們首次可以對(duì)分子和原子量級(jí)的物體細(xì)節(jié)進(jìn)行清晰準(zhǔn)確地觀察,從而極大地拓展了人們對(duì)于微觀世界的認(rèn)識(shí)。然而,
6、在生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,以透鏡為基礎(chǔ)的光學(xué)顯微鏡仍占有重要的地位,其主要原因在于與基于電子束和掃描探針技術(shù)的顯微成像技術(shù)相比,光學(xué)顯微鏡具有無可比擬的優(yōu)勢(shì):由于使用可見光作為信息載體,它的觀測(cè)圖像和結(jié)果更為直觀;可以透過表面深入觀察樣品內(nèi)部;并借助熒光標(biāo)記等其他技術(shù)手段對(duì)于樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和生化反應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性的觀察。事實(shí)上,如果光學(xué)顯微鏡能夠具有可見光波亞波長分辨率,借助于光學(xué)層析技術(shù),光學(xué)顯微鏡便可以對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重構(gòu)。然而,由于衍射極限的存在,長期以來,人們普遍認(rèn)為以透鏡和可見光作為媒介進(jìn)行亞波長觀察是不可能的。衍射極限于18世紀(jì)由德國科學(xué)
7、家Abbe首次提出口]。進(jìn)一步研究表明,對(duì)于一般透鏡,其聚焦光斑的收稿日期:2011-08—29;收到修改稿日期:2011-10~18;網(wǎng)絡(luò)出版日期:2012-01—07基金項(xiàng)目:中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(2010QNA5035),浙江省Ih然科學(xué)基金(Y1100408)和浙江省教育廳科研項(xiàng)目基金(Y201009976)資助課題。作者簡介:郝翔(1984),男,博士研究生,主要從事超分辨成像方面的研究。E—mail:caesarhx@gmail.corn導(dǎo)師簡介:匡翠方(1977),男,博士,副教授,主要從事超分辨顯微成像方面的研究。E—mail:c
8、fkuang@zju.edu.cnO30005]激與光電子學(xué)進(jìn)展w