2020年终盘点:显微镜相关技术及设备

  显微镜称为人类进入原子时代的标志,如今在各个科研领域都有着十分重要的作用,应用十分广泛。与此相应,显微镜本身的发展也受到了高度重视。下面上海千实盘点了2020年我国在显微镜领域的部分研发进展,以飨读者。
 
  第二代微型化双光子显微镜问世
 
  双光子显微镜是一种结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术一种新技术,检测效率高、易穿透标本、对细胞毒性小、只在焦平面上才有光漂白和光毒性,因此在观察厚标本、活细胞、定点光漂白实验上起着积极的作用。
 
  由北京大学分子医学研究所牵头,联合北大信息科学技术学院电子学系、工学院以及中国人民解放军军事医学科学院等组成的跨学科团队,推出了第二代微型化双光子显微镜。据了解,第二代微型化双光子荧光显微镜成像视野是第一代的7.8倍,还具备了三维成像能力。此外,该显微镜还能有效获取小鼠在自由运动行为中大脑三维区域内上千个神经元清晰稳定的动态功能图像,并且实现了针对同一批神经元的长时间追踪记录。
 
  我国学者成功研制出“防震”原子分辨率显微镜
 
  中科院合肥物质科学研究院陆轻铀研究员团队致力于研制恶劣条件下的显微镜,成功研制出了适用于狭小空间恶劣振动环境原子分辨成像的多种高刚性高稳定的紧凑型压电马达,并用其建成了多种恶劣条件原子分辨扫描隧道显微镜。
 
  经测试,这一款原子分辨率扫描隧道显微镜在真空环境下能在混合磁体30特斯拉的超强磁场下,获得了石墨的高品质原子分辨率图像。为了对活性生物体进行观测,研发团队成功搭建出了一套室温环境大气环境下的抗恶劣条件扫描隧道显微镜,且经过测试,其能自27.5特斯拉的混合磁体超强磁场下实现原子分辨率成像。
 
  我国研发出超快扫描隧道显微镜
 
  2020年,北京大学物理学院量子材料科学中心江颖教授与中国科学院物理研究所孟胜研究员、翁羽翔研究员以及中国科学院王恩哥院士等合作,成功研制出了超快扫描隧道显微镜。
 
  这套全新的超快扫描隧道显微镜系统,可在超高真空液氦温度环境中工作,最高时间分辨率可达百飞秒,最长时间延迟可达微秒量级,相关性能参数达到国际领先。利用这台设备,研究人员对单个极化子的非平衡动力学过程进行了深入研究。通过测量时间分辨的单个极化子动力学,研究人员发现捕捉到金属氧化物表面单个极化子的非平衡动力学行为。
 
  中科院合肥研究院成功研制混合磁体扫描隧道显微镜
 
  中科院合肥研究院强磁场中心陆轻铀课题组在国际上首次研制成功混合磁体极端条件下原子分辨扫描隧道显微镜(STM)。据了解,陆轻铀课题组长期致力于恶劣条件下的STM研制工作,先后研制出了适用于狭小空间恶劣振动环境原子分辨成像的多种高刚性高稳定的紧凑型压电马达,并用其建成了多种恶劣条件原子分辨STM。
 
  课题组基于小尺寸的Spider-Drive马达,提出一种全新的管形粗逼近马达和扫描成像单元一体化机械串联型STM镜体。经过测试,课题组成功地在混合磁体30T超强磁场下获得了石墨高品质原子分辨STM图像。同时,课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像,搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。经测试,该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。
 
  显微镜是一种能将微小物体放大到人体肉眼能见的仪器。在显微镜出现之前,人类对世界的认识被局限于眼睛可见的范围。显微镜的出现,把一个全新的世界展现在人类的视野里。以显微镜为基础,许多学科、学过科学都发展了起来,如微生物学、细菌学、组织学、物理学等。相信随着显微技术的不断发展,其他领域也能受益,不断取得突破。

2021-03-08 15:56