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2020年終盤點:顯微鏡相關技術及設備

  顯微鏡稱為人類進入原子時代的標志,如今在各個科研領域都有著十分重要的作用,應用十分廣泛。與此相應,顯微鏡本身的發展也受到了高度重視。下面上海千實盤點了2020年我國在顯微鏡領域的部分研發進展,以饗讀者。
 
  第二代微型化雙光子顯微鏡問世
 
  雙光子顯微鏡是一種結合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發技術一種新技術,檢測效率高、易穿透標本、對細胞毒性小、只在焦平面上才有光漂白和光毒性,因此在觀察厚標本、活細胞、定點光漂白實驗上起著積極的作用。
 
  由北京大學分子醫學研究所牽頭,聯合北大信息科學技術學院電子學系、工學院以及中國人民解放軍軍事醫學科學院等組成的跨學科團隊,推出了第二代微型化雙光子顯微鏡。據了解,第二代微型化雙光子熒光顯微鏡成像視野是第一代的7.8倍,還具備了三維成像能力。此外,該顯微鏡還能有效獲取小鼠在自由運動行為中大腦三維區域內上千個神經元清晰穩定的動態功能圖像,并且實現了針對同一批神經元的長時間追蹤記錄。
 
  我國學者成功研制出“防震”原子分辨率顯微鏡
 
  中科院合肥物質科學研究院陸輕鈾研究員團隊致力于研制惡劣條件下的顯微鏡,成功研制出了適用于狹小空間惡劣振動環境原子分辨成像的多種高剛性高穩定的緊湊型壓電馬達,并用其建成了多種惡劣條件原子分辨掃描隧道顯微鏡。
 
  經測試,這一款原子分辨率掃描隧道顯微鏡在真空環境下能在混合磁體30特斯拉的超強磁場下,獲得了石墨的高品質原子分辨率圖像。為了對活性生物體進行觀測,研發團隊成功搭建出了一套室溫環境大氣環境下的抗惡劣條件掃描隧道顯微鏡,且經過測試,其能自27.5特斯拉的混合磁體超強磁場下實現原子分辨率成像。
 
  我國研發出超快掃描隧道顯微鏡
 
  2020年,北京大學物理學院量子材料科學中心江穎教授與中國科學院物理研究所孟勝研究員、翁羽翔研究員以及中國科學院王恩哥院士等合作,成功研制出了超快掃描隧道顯微鏡。
 
  這套全新的超快掃描隧道顯微鏡系統,可在超高真空液氦溫度環境中工作,最高時間分辨率可達百飛秒,最長時間延遲可達微秒量級,相關性能參數達到國際領先。利用這臺設備,研究人員對單個極化子的非平衡動力學過程進行了深入研究。通過測量時間分辨的單個極化子動力學,研究人員發現捕捉到金屬氧化物表面單個極化子的非平衡動力學行為。
 
  中科院合肥研究院成功研制混合磁體掃描隧道顯微鏡
 
  中科院合肥研究院強磁場中心陸輕鈾課題組在國際上首次研制成功混合磁體極端條件下原子分辨掃描隧道顯微鏡(STM)。據了解,陸輕鈾課題組長期致力于惡劣條件下的STM研制工作,先后研制出了適用于狹小空間惡劣振動環境原子分辨成像的多種高剛性高穩定的緊湊型壓電馬達,并用其建成了多種惡劣條件原子分辨STM。
 
  課題組基于小尺寸的Spider-Drive馬達,提出一種全新的管形粗逼近馬達和掃描成像單元一體化機械串聯型STM鏡體。經過測試,課題組成功地在混合磁體30T超強磁場下獲得了石墨高品質原子分辨STM圖像。同時,課題組又針對超強磁場下的生物分子高分辨成像,搭建了一套室溫大氣環境下的分體式STM。經測試,該STM在27.5特斯拉超強磁場下依然保持原子分辨。
 
  顯微鏡是一種能將微小物體放大到人體肉眼能見的儀器。在顯微鏡出現之前,人類對世界的認識被局限于眼睛可見的范圍。顯微鏡的出現,把一個全新的世界展現在人類的視野里。以顯微鏡為基礎,許多學科、學過科學都發展了起來,如微生物學、細菌學、組織學、物理學等。相信隨著顯微技術的不斷發展,其他領域也能受益,不斷取得突破。

2021-03-08 15:56

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