关于超分辨率非线性超光谱成像技术的最新研究论文
发布时间：2023-11-01 10:14:32 阅读数： 275
a 块状六方氮化硼 (hBN) 能量图上显示的非enerate (ND) CARS 过程，其中 ω1 为 910 nm，ω2 为 1040 nm，ω3 为 455 nm。e 四波混合（ω1，810 纳米；ω2，1040 纳米；ω3，405 纳米；黑色）和 ND-CARS （ω1，910 纳米；ω2，1040 纳米；ω3，455 纳米；红色）强度与氢化硼薄片厚度的函数关系。资料来源：PhotoniX (2023)。DOI: 10.1186/s43074-023-00103-6
由大邱庆北科学技术院（DGIST）物理化学系教授李在东和生物技术部主任金贤敏组成的院研一体化研究小组开发出了超分辨非线性超光谱成像技术。
该方法是学院和研究部门联合研究的成果，相关研究论文已发表在《PhotoniX》上。
现有的光学显微镜存在物理衍射限制。配备入射波光源的光学显微镜无法分辨波长小于一半的物体的大小或它们之间的距离。为了克服这些问题，人们开始研究使用荧光材料来替代入射波。然而，使用荧光材料所带来的挑战也随之而来，如光毒性和生物干扰。
为了克服这些挑战，DGIST 的学研一体化研究小组开展了利用聚焦控制方法将光学显微镜的溶液减少到衍射极限以下范围的研究。其中，生物技术处处长金贤敏在指导相关研究方面发挥了关键作用，他利用自己对缩小焦点尺寸以提高反斯托克斯拉曼显微镜分辨率的技术的持续研究，对相关研究进行了指导。
此外，研究团队还利用了美国国家标准与技术研究院关于解决基于共焦技术的焦点控制问题的研究成果，这对新方法的开发做出了重要贡献。
在设计通过焦点控制提高反斯托克斯拉曼显微镜分辨率的方法的过程中，Kim 与印度科学研究院（IISc）的 Varun Ragunathan 教授开展了合作研究。
在这项研究中，他们证实了应用不同的非线性光学现象（如和频发生和小针孔）的技术可以用来消除焦点控制方法的焦点模糊问题，并实现平面上低于 100 纳米的横向分辨率。基于这些研究成果，他们在《工程中的光学与激光》（Optics and Lasers in Engineering）杂志上发表了一篇研究论文。
院研结合研究小组在 Kim 的研究成果基础上开展了进一步研究，开发出一种新技术，该技术也可用于样品的横截面成像。当应用于六方氮化硼（hBN）纳米片时，所开发的技术可将横截面方向的分辨率降低近一半。
因此，该技术通过实现低于衍射极限标准的分辨率，为基于飞秒单位的界面或界面间电子和分子振动动力学分析提供了便利，而这在以前是无法实现的。这项技术首次引入相应领域，被认为是在量子水平开发和分析低维材料方面取得的突破性成就。
Jae-dong Lee 表示："这项研究具有巨大的意义，因为它开发出了一种技术，通过使用氢化硼纳米片，可以在极端环境下分析相当薄的元件内的高速电子"。
他还说："这一成果的取得要归功于 DGIST 在学院和研究部门的基础上系统地建立了学院研究共同成长计划，如 UGRP、URP 和研究生院实习计划。我们预计，通过院研一体化研究，重大成果将不断涌现"。
这项研究是在韩国国家研究基金会 "中年研究员项目 "的支持下进行的，物理和化学系 "硕士和博士一体化学位项目 "的在读学生 Gwan-jin Lee 是研究论文的第一作者。
参考资料
Gwanjin Lee et al, Confocal nonlinear optical imaging on hexagonal boron nitride nanosheets, PhotoniX (2023). DOI: 10.1186/s43074-023-00103-6
