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借助于光學(xué)顯微鏡，人類可以看到神奇的微觀世界。但是由于阿貝極限的存在，限制了光學(xué)顯微鏡的分辨率。
阿貝極限
19世紀(jì)末，德國(guó)物理學(xué)家恩斯特·阿貝指出，光學(xué)顯微鏡分辨率的極限，大約是可見光波長(zhǎng)的一半?？梢姽庵胁ㄩL(zhǎng)短的藍(lán)紫光波長(zhǎng)在400nm左右。因此，如果兩點(diǎn)之間的距離小于200nm，我們將無法分辨出這是兩個(gè)點(diǎn)，這就是通常所說的“阿貝極限”。阿貝極限使我們無法更加深入地了解微觀世界。
超分辨率顯微鏡
超分辨率熒光顯微技術(shù)借助于一種特殊的熒光分子，從原理上打破了光學(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，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的分辨率，點(diǎn)亮更加微觀的世界。這種有意思的熒光分子被稱為光開關(guān)熒光化合物。常見的超分辨技術(shù)有受激發(fā)射損耗顯微技術(shù)(STED)，光激活定位顯微技術(shù)(PALM)、光學(xué)重構(gòu)顯微技術(shù)(STORM)、可逆熒光轉(zhuǎn)移技術(shù)(RESOLFT)等。超分辨率顯微鏡對(duì)于所使用的光開關(guān)熒光化合物的光反應(yīng)量子產(chǎn)率(PQY)有嚴(yán)格的要求。
光開關(guān)熒光化合物PQY的表征
Masahiro Irie教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種二芳基乙烯化合物在紫外光和可見光照射下發(fā)生的可逆閉環(huán)和裂環(huán)反應(yīng)的過程。該研究使用355nm的紫外光打開此化合物的熒光使其處于“ON”狀態(tài)，使用488nm的可見光可以關(guān)閉化合物的熒光，使其處于“OFF”狀態(tài)。作者使用島津的QYM-01*光反應(yīng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)開環(huán)和裂環(huán)過程的光反應(yīng)量子產(chǎn)率(φoc和φco)進(jìn)行了測(cè)試。QYM-01可以自動(dòng)測(cè)試光反應(yīng)中吸收的光子數(shù)，所得光子數(shù)經(jīng)過NIST功率計(jì)校準(zhǔn)，可確保準(zhǔn)確度，以進(jìn)一步用于PQY的計(jì)算。
超分辨率顯微鏡要求光開關(guān)熒光化合物的裂環(huán)量子產(chǎn)率在10-2-10-3之間，作者把其中一種裂環(huán)量子產(chǎn)率φco為2X10-3的化合物應(yīng)用在超分辨率顯微鏡RESOLFT上，并得到了相比于傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡(CONFOCAL)分辨率高得多的圖片。
參考文章：
《Photoswitchable Turn-on Mode Fluorescent Diarylethenes Strategies for Controlling the Switching Response》(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2018, 91, 237–250)
*QYM-01是島津全新發(fā)布的Lightway PQY-01光反應(yīng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的前序機(jī)型。
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第四屆全國(guó)光譜大會(huì)
展會(huì)城市：株洲市展會(huì)時(shí)間：2025-05-08