谢向生讲师、周建英教授等在超分辨光学成像领域取得重要研究进展

    超分辨光学成像由于其在科学与技术中的广泛应用一直是光学与相关应用学科的重要研究课题。一般认为：受“衍射极限”所限，可见光空间分辨极限为亚微米精度，故而早期空间分辨成像也称之为光学显微技术。近年来，结合复杂的光学系统与分子荧光标记技术，光学超分辨成像技术已经突破了100纳米分辨率。美国科学家 Betzig, Moerner 和德国科学家Hell（BMH）因其对超分辨光学测量技术的贡献被授予2014年诺贝尔化学奖的研究，是超分辨光学测量的里程碑进展。一门新的光学测量学科，光学显纳技术（nanoscopy）也应运而生。 
     然而，BMH超分辨技术需要复杂昂贵的光学系统和特殊的染料分子标记样品，严格来说，这种技术只能针对标记物进行成像，而不是对待测样品直接成像，从而无法测量样品本身的光谱信息。正如诺贝尔奖获奖者本人而言，“超高分辨率显微技术的样本制备是非常严格的，耗时也比较久。研究者们不能直接沿用共聚焦显微技术的样品制备方案。”“我们在进行超高分辨率成像时，应当时刻提醒自己注意图像的真实性，想办法设立正确的对照。”
     最近，物理科学与工程技术学院、光电材料与技术国家重点实验室周建英教授研究团队在极小尺度光场的产生及其超分辨应用研究上取得了重要进展。谢向生讲师采用了光场调控方法来提升共焦显微分辨能力，实现了1/5波长的线性远场光学分辨，理论分辨率可小于百纳米光学分辨极限，实验上也实现了略大于100纳米的分辨精度。该系统具有优于近场扫描光学显微技术和普通共聚焦显微技术的光学成像质量，优秀的成像品质，可实现线性与远场测量，无需对样品进行荧光标记等优势，大大扩展了光学显纳技术的应用范围。相关成果在投送物理评论快讯后得到了审稿人的一致肯定，在四周时间内便接收并予以发表（Phys. Rev. Lett. 113, 263901）。
     周建英教授团队所开展的极端尺度光物理与光学技术研究已取得了良好研究进展，在极小尺度光场的产生与测量等领域成果丰富。例如，目前最小聚焦光场纪录发表在光学快讯（Opt. Lett. 38, 1331），自2013年发表以来被引用二十多次。研究团队还发展了具有纳米精度的光学测量装置。这些理论与实验研究成果为生物医学、材料科学等学科研究提供了新的技术支撑能力与先进的实验研究手段。
     本研究得到光电材料与技术国家重点实验室、国家科技部及国家自然科学基金委的大力资助。