引述外媒報道,，中國科學(xué)院發(fā)布消息，中國研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種先進(jìn)的成像技術(shù),，以前所未有的速度實(shí)現(xiàn)了超分辨率顯微鏡,，并且圖像數(shù)量更少。新方法應(yīng)該可以捕獲活細(xì)胞中以前無法達(dá)到的速度,。

　　超分辨率技術(shù)（通常稱為納米技術(shù)）通過克服光的衍射極限來實(shí)現(xiàn)納米級分辨率,。盡管納米顯微鏡可以捕獲細(xì)胞內(nèi)單個分子的圖像，但很難與活細(xì)胞一起使用,，因?yàn)橹亟▓D像需要成百上千的圖像 - 這個過程太慢,，無法捕獲快速變化的動力學(xué)。

　　在由光學(xué)學(xué)會（OSA）出版的《高影響力研究》雜志 Optica 頁中,，中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（SIOM）的研究人員描述了他們?nèi)绾问褂梅Q為“鬼影”的非常規(guī)成像方法提高納米顯微鏡的成像速度,。他們的新技術(shù)使用比傳統(tǒng)納米技術(shù)少幾個數(shù)量級的圖像來產(chǎn)生納米分辨率。

　　研究小組共同負(fù)責(zé)人王忠陽說：“我們的成像方法可以潛在地探測亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中毫秒級尺度上發(fā)生的動力學(xué),，其空間分辨率為數(shù)十納米 - 發(fā)生生物過程的時空分辨率,。”

　　結(jié)合技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更快的成像

　　新方法基于隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡（STORM）,，這是 2014 年獲得諾貝爾化學(xué)獎的三位研究人員之一,。STORM,，有時也稱為光激活定位顯微鏡（PALM），是一種使用熒光的廣域技術(shù)在發(fā)光狀態(tài)（亮）和暗狀態(tài)（滅）之間切換的標(biāo)簽,。

　　采集成百上千個圖像,，每個圖像捕獲在給定時間開啟的熒光標(biāo)記的子集，可以確定每個分子的位置并用于重建熒光圖像,。

　　研究人員轉(zhuǎn)向重影成像,，以加快 STORM 成像過程。鬼影成像通過將與對象交互的光圖樣與不與之交互的參考圖樣相關(guān)聯(lián)來形成圖片,。

　　單獨(dú)地,，燈光圖案不會攜帶有關(guān)物體的任何有意義的信息。研究人員還使用了壓縮成像技術(shù),，這是一種計(jì)算方法,，可以使用更少的曝光量重建圖像，因?yàn)樗褂靡环N算法來填充丟失的信息,。

　　“盡管 STORM 需要低密度的熒光標(biāo)記和許多圖像幀,，但是我們的方法可以使用很少的幀和高密度的熒光團(tuán)來創(chuàng)建高分辨率圖像，”研究團(tuán)隊(duì)的其他共同負(fù)責(zé)人之一韓申生說,?！八膊恍枰魏螐?fù)雜的照明，這有助于減少可能損害動態(tài)生物過程和活細(xì)胞的光致漂白和光毒性,?！?/p>

　　提高成像效率

　　為了實(shí)施這項(xiàng)新技術(shù)，研究人員使用了一種稱為隨機(jī)相位調(diào)制器的光學(xué)組件,，將樣品中的熒光轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)的斑點(diǎn)圖案,。通過這種方式對熒光進(jìn)行編碼，可以使非?？斓?CMOS 相機(jī)的每個像素在單個幀中收集來自整個對象的光強(qiáng)度,。

　　為了通過重影成像和壓縮成像形成圖像，將光強(qiáng)度與參考光圖案關(guān)聯(lián)起來只需一步即可,。結(jié)果是更有效的圖像獲取,，并減少了形成高分辨率圖像所需的幀數(shù)。

　　研究人員通過使用該技術(shù)對 60 納米環(huán)成像來測試了該技術(shù),。新的納米顯微鏡方法僅使用 10 張圖像即可解決環(huán)問題,，而傳統(tǒng)的 STORM 方法可能需要多達(dá) 4000 幀才能達(dá)到相同的結(jié)果。新方法還解決了帶有 100 幅圖像的 40 納米標(biāo)尺,。

　　“我們希望這種方法可以用于各種熒光樣品，包括那些熒光強(qiáng)度比本研究中所用熒光弱的樣品,?！?Wang 說,。

　　研究人員還希望使該技術(shù)更快，以實(shí)現(xiàn)具有大視野的視頻速率成像,，從而獲取 3D 和彩色圖像,。

　　不得不說，從上個世紀(jì)中期一直到現(xiàn)在,，芯片技術(shù)都是高科技領(lǐng)域的尖端技術(shù),，現(xiàn)在的一部智能手機(jī)都要用到幾十款芯片，不僅如此,，芯片的集成度越來越高,，制造難度越來越大，即使強(qiáng)大如英特爾,，這么多年來也一直徘徊在 14nm 工藝,，遲遲沒有大規(guī)模向 10nm 工藝轉(zhuǎn)型。

　　如果回想十年前,，那個時候芯片的制造工藝可以一下子從 90nm 升級到 65nm,，進(jìn)而繼續(xù)保持大幅度升級到 45nm、22nm 等工藝,，但是近年來,，芯片的制造工藝升級幅度越來越小，例如從 22nm 之后就開始進(jìn)入 16nm 工藝,，再之后就是 14nm,、12nm、11nm,、10nm,、8nm，現(xiàn)在最先進(jìn)的是 7nm,，所以我們看到似乎每向前前進(jìn) 1nm 都變得異常艱難,。

　　然而這次中科院科學(xué)家在芯片制造方面的重大突破，可以說為以后我們在芯片制造領(lǐng)域做好了技術(shù)支撐,，而剩下的需要我們攻克的,，也算是芯片領(lǐng)域的最后一段難關(guān)，就是芯片的制造設(shè)備,，其中主要是光刻機(jī),，目前全球僅荷蘭的 ASML 可以提供最為先進(jìn)的支持極紫外光刻技術(shù)的光刻機(jī)，相信我們的科學(xué)家未來一定可以為我們帶來驚喜,，我們拭目以待,，對此大家有什么看法呢？