近日，華南師范大學(xué)華南先進(jìn)光電子研究院光及電磁波研究中心詹求強(qiáng)教授課題組在非線性熒光損耗機(jī)理及超分辨熒光顯微成像領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展：在熒光損耗物理機(jī)理上，提出了受激輻射誘導(dǎo)激發(fā)損耗新機(jī)理，“拔本塞源”式對(duì)敏化能級(jí)進(jìn)行損耗，從源頭阻斷熒光的激發(fā)能量，新機(jī)理帶來(lái)的“熒光損耗放大效應(yīng)”大幅降低了超分辨所需要的激光光強(qiáng)，在低光強(qiáng)條件下實(shí)現(xiàn)了9種不同光譜探針的熒光損耗。在超分辨成像技術(shù)上，由此發(fā)展了一種通用性強(qiáng)的基于單對(duì)低光強(qiáng)、近紅外、連續(xù)波激光的多色超分辨顯微成像技術(shù)，克服了傳統(tǒng)多色STED超分辨系統(tǒng)所依賴的多對(duì)超快脈沖光束協(xié)同工作的復(fù)雜系統(tǒng)、高成本、低穩(wěn)定性等問(wèn)題。該成果于北京時(shí)間5月23日以“Achieving low-power single-wavelength-pair nanoscopy with NIR-II continuous-wave laser for multi-chromatic probes”為題在Nature子刊《Nature Communications》在線發(fā)表。 ^KBE2C  
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受激發(fā)射損耗（Stimulated emission depletion, STED）超分辨顯微鏡的概念由德國(guó)科學(xué)家Stefan W. Hell于1994年提出，該技術(shù)于2014年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。STED超分辨技術(shù)的原理是在激光共聚焦顯微鏡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，額外引入一束空心環(huán)形激光光束，通過(guò)受激發(fā)射損耗熒光探針的激發(fā)態(tài)電子，將激發(fā)光斑外圍的熒光信號(hào)損耗掉，從而壓縮有效熒光點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，突破衍射極限提高分辨率。與其他超分辨成像技術(shù)相比，STED具有光學(xué)切片、無(wú)需計(jì)算重構(gòu)、可實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)，是一種純物理法的超分辨熒光成像技術(shù)。然而，傳統(tǒng)STED顯微鏡存在原理性局限和問(wèn)題：受激輻射作用如果要在與自發(fā)輻射（壽命有機(jī)染料通常為納秒級(jí)）競(jìng)爭(zhēng)中占主導(dǎo)，通常需要高功率的超短脈沖（飛秒/皮秒）激光作為損耗激光，這往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的光漂白、光毒性和重激發(fā)背景等問(wèn)題。此外，激發(fā)/損耗光的波段需要根據(jù)不同熒光探針的光譜特性進(jìn)行選擇，為了匹配多色探針的應(yīng)用和多色超分辨成像的需求，每更換（增加）一種不同顏色的探針STED系統(tǒng)就要更換（增加）一對(duì)激光器的波長(zhǎng)，超分辨成像需要對(duì)多對(duì)激光進(jìn)行高精度三維空間xyz重合（納米級(jí)）、精準(zhǔn)的脈沖時(shí)延同步控制（納秒級(jí)），這會(huì)導(dǎo)致超分辨技術(shù)和系統(tǒng)復(fù)雜度高、成本高、維護(hù)難。此外，這種情況下熒光探針之間的光譜重疊也會(huì)導(dǎo)致熒光檢測(cè)通道之間的信號(hào)串?dāng)_。針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題和重要需求，詹求強(qiáng)教授自2017年起帶領(lǐng)研究生探索新機(jī)理，最終以STED原理性缺陷為突破口，提出全新機(jī)理解決了關(guān)鍵問(wèn)題。 BIFuQ?j3  
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