Bugünkü super rezolyusiyaya malik mikroskoplar nanoölçülü dünyanı görünməmiş detallarla müşahidə etməyə imkan verib. Bununla belə, onlar struktur təfərrüatları aşkar edən, lakin tədqiq olunan nümunələr haqqında az kimyəvi məlumat verən flüoresan etiketlər tələb edir.

Bu çatışmazlıq nümunəni dəyişmədən molekulları unikal kimyəvi bağlarına əsasən müəyyən edə bilən vibrasiya görüntüləmə üsullarının inkişafına təkan verdi. Bu üsullar nümunələr orta infraqırmızı (MIR) işığı udduqda, məsələn, istilik udma və ya temperaturun yaratdığı akustik siqnalların yaratdığı sınma indeksində dəyişikliklər kimi fiziki dəyişiklikləri aşkarlayır. Bununla belə, mövcud üsullar tez-tez zəif siqnal səviyyələri ilə mübarizə aparır, bu da həm yüksək ayırdetmə (nə qədər incə detallar görünə bilər), həm də güclü kimyəvi kontrast (molekulların nə qədər yaxşı fərqlənə biləcəyi) əldə etməyi çətinləşdirir.

Advanced Photonics -də bildirildiyi kimi , strukturlaşdırılmış işıqlandırmalı midinfraqırmızı fototermal mikroskopiya (SIMIP) olan yeni işlənmiş texnika, indi bu məhdudiyyəti adi mikroskopiya ilə müqayisədə iki dəfə daha yaxşı həll edir.

Professor Delong Zhang tərəfindən Çinin Zhejiang Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən hazırlanmış yeni texnika, nanoölçülü kimyəvi və bioloji analiz üçün yeni imkanlar açaraq, vibrasiya görüntülərində əhəmiyyətli irəliləyişi təmsil edir.

Zhang qeyd edir ki, “SIMIP mikroskopiyası strukturlaşdırılmış işıqlandırma mikroskopiyasının prinsiplərini midinfraqırmızı fototermal aşkarlama ilə birləşdirir. Orta infraqırmızı fotodetektsiya kimyəvi spesifikliyi təmin edir, strukturlaşdırılmış işıqlandırma mikroskopiyası isə nümunənin məkan ayırdetmə qabiliyyətini artırır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744703132&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-microscopy-method-barriers-nanoscale-chemical.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuODUiXV0sMF0.&dt=1744703132265&bpp=1&bdt=52&idt=77&shv=r20250410&mjsv=m202504100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744702870%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744702870%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744702870%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5918937292494&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1775&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95357427%2C95330276%2C95353420%2C95357460%2C95357877%2C31090357%2C95357716%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=4116120217928176&tmod=458120151&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=81

Sistem, spesifik molekulyar bağları həyəcanlandıran, qonşu flüoresan molekulların parlaqlığını azaldan lokal qızdırmaya səbəb olan kvant kaskad lazerindən (QCL) ibarətdir. Eyni zamanda, 488 nm davamlı dalğa lazerindən və məkan işıq modulatorundan (SLM) ibarət SİM sistemi nümunəyə müxtəlif bucaqlarda proqnozlaşdırılan zolaqlı işıq nümunələri yaradır.

Bu nümunələr əvvəllər həll olunmayan yüksək tezlikli detalları elmi CMOS (sCMOS) kamerası tərəfindən çəkilən aşkar edilə bilən aşağı tezlikli siqnallara kodlayaraq, Moire saçaqları yaradır. Vibrasiya udma ilə və olmadan çəkilmiş şəkilləri müqayisə edərək, SIMIP həm kimyəvi, həm də məkan məlumatı ilə zəngin olan yüksək ayırdetməli təsvirləri yenidən qurur.

Komanda, adi MIR fototermal görüntüləməni üstələyən saniyədə 24 kadrdan çox görüntü sürəti ilə ~60 nm-ə qədər yüksək məkan ayırdetmə qabiliyyətinə nail olmaq üçün Hessian SIM və seyrək dekonvolyutsiya alqoritmlərini tətbiq etdi.

SIMIP-in düzgünlüyünü təsdiqləmək üçün tədqiqatçılar onu termohəssas flüoresan boyalarla bərkidilmiş 200 nm polimetil metakrilat muncuqlarında sınaqdan keçirdilər. QCL-ni 1,420–1,778 sm ^-1 diapazonu boyunca süpürərək , SIMIP Furye transformasiya infraqırmızı (FTIR) spektroskopiyasının nəticələrinə yaxından uyğun gələn vibrasiya spektrini uğurla yenidən qurdu.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Çözünürlük baxımından SIMIP standart metodlarda 444 nm-ə qarşı 335 nm-ə qarşı yarım maksimumda (FWHM) tam eni ilə adi MIR fototermal görüntüləmə ilə müqayisədə 1,5 dəfə yaxşılaşma əldə etdi. Üstəlik, standart flüoresan mikroskopiya ilə mümkün olmayan subdifraksiya aqreqatları daxilində polistirol və polimetilmetakrilat muncuqlarını ayırd edə bildi.

SIMIP-in əlavə üstünlüyü onun avtoflüoresans-müəyyən bioloji molekullar tərəfindən yayılan təbii flüoresansı aşkar etmək qabiliyyətidir. Buna avtoflüoresansın strukturlaşdırılmış həyəcanlandırılması üçün geniş sahə SİM-dən nöqtə skan edən SİM-ə keçid və ya mövcud optik qurğularla uyğunluğu artırmaq üçün geniş sahəli fototermal aşkarlama metodu üçün daha qısa dalğa uzunluğunda zond şüasından istifadə etməklə nail olmaq olar.

SIM-i MIP ilə birləşdirərək, SIMIP difraksiya həddini aşaraq yüksək sürətli, super rezolyusiyaya malik kimyəvi təsvirə nail olur. Bu üsul materialşünaslıq, biotibbi tədqiqatlar və kimyəvi analizlərdə müşahidələr üçün yeni imkanlar açır. Məsələn, tədqiqatçılar kiçik molekullu metabolitləri aşkar etmək və onların hüceyrə strukturları ilə qarşılıqlı təsirini təhlil etmək üçün SIMIP-dən istifadə etməyi nəzərdə tuturlar .

Komanda indi təsvirin sürətini və dəqiqliyini daha da təkmilləşdirmək üçün SIMIP-in müvəqqəti sinxronizasiyasını təkmilləşdirməyi, həmçinin həssaslığı artırmaq üçün temperatura həssas boyaları araşdırmağı planlaşdırır. Mövcud SİM sistemlərində minimal avadanlıq dəyişiklikləri ilə SIMIP bütün dünyada laboratoriyalarda tətbiq olunmağa hazırlaşır.

Daha çox məlumat: Pengcheng Fu et al, Strukturlaşdırılmış işıqlandırma ilə orta infraqırmızı fototermal mikroskopiya ilə molekulyar təsvirdə difraksiya həddini sındırmaq, Advanced Photonics (2025). DOI: 10.1117/1.AP.7.3.036003

Jurnal məlumatı: Advanced Photonics 

SPIE tərəfindən təmin edilmişdir