我国自主研发高分辨率 “扫描探针显微镜” 进入商业化应用

我国自主研发高分辨率“扫描探针显微镜”进入商业化应用据新华社，扫描探针显微镜是探索微观世界的核心设备，由我国自主研发的qPlus型扫描探针显微镜已进入国产商业化应用。这款扫描探针显微镜具有“原子级”空间分辨率和高敏感度，将为探索轻元素量子材料及其他材料的微观奥秘提供新的视角和工具。5月22日，北京市交叉研究平台项目——轻元素量子材料交叉平台揭牌启动仪式在北京怀柔科学城举行。仪式上发布了这一消息。

科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异

科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异一个多国研究小组现在已经更好了解物种之间大脑皮层神经元架构的差异，这要归功于高分辨率显微镜。波鸿鲁尔大学发育神经生物学研究小组的研究人员在PetraWahle教授的领导下，已经证明灵长类动物和非灵长类动物在其结构上一个重要差异：轴突的起源，这是负责传输被称为动作电位电信号的过程。这些结果最近发表在《eLife》杂志上。研究小组研究了各种动物，包括啮齿类动物（小鼠、大鼠）、有蹄类动物（猪）、食肉动物（猫、雪貂），以及动物学灵长类的猕猴和人类。科学家们通过使用五种不同的染色技术和对超过34,000个神经元的评估得出结论，非灵长类动物和灵长类动物之间存在着物种差异。与非灵长类动物的兴奋性锥体神经元相比，灵长类动物大脑皮层外层II和III的兴奋性锥体神经元上携带轴突的树突明显较少。此外，对于抑制性中间神经元，在猫和人类物种之间发现了携带轴突的树突细胞百分比方面的巨大差异。在比较具有初级感觉和高级大脑功能的猕猴皮层区域时，没有观察到定量差异。研究人员表示，高分辨率显微镜在研究中特别重要，这使得检测轴突起源可以在微米级准确跟踪，这在传统显微镜下有时并不那么容易。通常，一个神经元将到达树突的兴奋性输入与抑制性输入进行整合，这一过程被称为体突整合。然后，神经元决定输入是否足够强大和重要，以通过动作电位传送到其他神经元和脑区。携带轴突的树突被认为是有特权的，因为这些树突的去极化输入能够直接唤起动作电位，而无需参与体细胞整合和体细胞抑制。为什么会演变出这种物种差异，以及它对灵长类动物的新皮层信息处理可能具有的潜在优势，目前尚不清楚。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301255.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301255.htm

YouTube播主将蓝光播放器部件变成廉价的高分辨率激光扫描显微镜

YouTube播主将蓝光播放器部件变成廉价的高分辨率激光扫描显微镜由德国YouTuberDoctorVolt设计的最近的一个DIY项目使用一个已经损坏的三星BD-J5900蓝光播放器当中的部件来组装一个激光扫描显微镜。与光学显微镜相比，基于激光的显微镜可以捕捉到更多的细节并且具有更高的放大率，因为它可以每次聚焦于一个点来消除干扰。蓝光播放器以类似的方式工作："蓝色"二极管将405纳米的激光射向蓝光光盘表面，然后一个光学传感器根据反射的强度将反射的光线转换成二进制数字（"1"或"0"）。播主解释说："通过运行同样的过程并记录每个强度测量值，就有可能创建一个激光扫描的任何物体的表面图像。分辨率是激光扫描时物理运动的一个函数。"正如他在YouTube频道上解释的那样，DoctorVolt使用了他的蓝光播放器的几个部件，加上其他塑料部件，成功创造了一个扫描设备。最终的设计可以使用16129个测量值产生图像，每次一个127×127像素的图像--黑客将其缩放为512×512像素，以方便阅读。DoctorVolt尝试用他的DIY扫描仪扫描不同种类的表面，包括一块织物、一张毫米纸、黑胶唱片的微小刘海。通过基于Java的浏览器界面渲染最终图像需要时间和耐心，但替代方案比制作DIY扫描仪的几十美元要昂贵得多。DoctorVolt估计他的激光扫描仪可以识别"大约5微米的物体"，这比光学显微镜的最大放大倍数通常限制在1000倍左右的结果要好得无可比拟。DIY解决方案可能是缓慢和繁琐的，但在实验室环境中使用的商业激光扫描仪可能要花费数万美元，所以还要啥自行车。除了记录整个制作过程并将其发布在YouTube上，DoctorVolt还将复制他的项目所需的一切放在了Hackster在线社区，他描述了DIY激光扫描仪背后的零件和故事，分享了原理图，以及软件源代码：https://www.hackster.io/michalin70/laser-scanning-microscope-from-blu-ray-player-856f06播放视频：https://www.youtube.com/watch?v=Hkialty_8K4...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336161.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336161.htm

巨型星系爆炸高分辨率地图揭示宇宙污染的动力学

巨型星系爆炸高分辨率地图揭示宇宙污染的动力学NGC4383星系正在奇异地演变。气体正以每秒超过200公里的速度从它的核心流出。这种神秘的气体喷发有一个独特的原因：恒星形成。资料来源：ESO/A.Wattsetal.研究人员AdamWatts博士和BarbaraCatinella教授讨论太空中的发现和气体污染问题。资料来源：ICRAR主要作者、西澳大利亚大学国际射电天文研究中心（ICRAR）的亚当-沃茨（AdamWatts）博士说，外流是银河系中心区域强大恒星爆炸的结果，可能会喷射出大量的氢和更重的元素。喷射出的气体质量相当于5000多万个太阳。瓦茨博士说："由于外流很难被探测到，因此人们对外流的物理特性知之甚少。喷射出的气体中含有相当丰富的重元素，这为我们提供了一个独特的视角，观察流出气体中氢和金属之间复杂的混合过程。在这种特殊情况下，我们检测到了氧、氮、硫和许多其他化学元素"。气体外流对于调节星系形成恒星的速度和持续时间至关重要。这些爆炸喷出的气体会污染星系内恒星之间的空间，甚至星系之间的空间，并可能永远漂浮在星系间介质中。高分辨率地图是利用MAUVE勘测的数据绘制的，ICRAR的研究人员BarbaraCatinella教授和LucaCortese教授是这项研究的共同作者。这次观测使用了位于智利北部的欧洲南方天文台甚大望远镜上的MUSE积分场摄谱仪。安装在智利甚大望远镜（VLT）上的MUSE仪器。资料来源：A.Tudorica/ESOCatinella教授说："我们设计MAUVE的目的是研究气体外流等物理过程如何帮助阻止星系中恒星的形成。NGC4383是我们的第一个目标，因为我们怀疑有非常有趣的事情正在发生，但数据超出了我们的预期。我们希望，未来MAUVE的观测能以精致的细节揭示气体外流在局部宇宙中的重要性"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429440.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429440.htm

一种基于无透镜成像的新方法可以实现近乎完美的高分辨率显微镜观察

一种基于无透镜成像的新方法可以实现近乎完美的高分辨率显微镜观察圆环状光束从具有规则重复结构的物体上反弹产生的散射图案。资料来源：Wang等人，2023年，"Optica"（光学）。功能最强大的无透镜成像技术被称为"层析成像"，其工作原理是用类似激光的光束扫描样品，收集散射光，然后利用计算机算法重建样品图像。虽然层析成像技术可以观察到许多纳米结构，但这种特殊的显微镜在分析具有非常规则的重复图案的样品时会遇到困难。这是因为在扫描周期性样品时，散射光不会发生变化，因此计算机算法会感到困惑，无法重建良好的图像。面对这一挑战，刚刚毕业的博士研究员王斌和内森-布鲁克斯与JILA研究员MargaretMurnane和HenryKapteyn合作，开发出一种新方法，利用具有特殊涡旋或甜甜圈形状的短波长光来扫描这些重复表面，从而产生更多不同的衍射图样。这使得研究人员能够利用这种新方法捕捉到高保真的图像重建，他们最近在《光学》（Optica）杂志上发表了这篇论文。这项成果还将在《Optica》杂志的《光学与光子学新闻》（OpticsandPhotonicsNews）2023年光学年度要闻中重点介绍。这种新的成像方法对于纳米电子学、光子学和超材料的应用尤其具有影响力。Murnane解释说："将可见激光束结构化（或改变其形状）为甜甜圈和其他形状的能力彻底改变了可见光超分辨率显微镜技术。现在，我们有了将这些强大功能应用到更短波长的途径，这非常令人兴奋"。雕刻涡形高次谐波束为了在台式装置中产生类似激光的短波长光束，JILA小组使用了一种称为高次谐波发生（HHG）的过程。当超高速激光脉冲击中一个原子时，高次谐波发生器会将一个电子拉走，然后将其驱回母体原子重新结合。原子在接触时，会将电子的动能转化为极紫外（EUV）光。如果数以百万计的原子都同步发出极紫外光，那么这些光波就会产生类似激光的明亮极紫外光束。为了给重复图案成像，JILA的研究人员需要找到一种改变HHG光束的方法，这样当EUV光束在样品上扫描时，散射光就会发生变化。为了达到这一效果，研究人员将HHG光束从圆盘状转变为涡旋状或甜甜圈状，这就是所谓的轨道角动量（OAM）光束。这种不同的形状对于实现周期性样品的无透镜成像至关重要。当科学家们用漩涡状的HHG光束照射显微镜时（见附图），会产生更复杂的散射图案，这些图案会随着样品的扫描而变化。这些变化编码了样品重复图案的信息，使算法能够提取精确的图像。除了这一令人兴奋的结果之外，与扫描电子显微镜相比，这种新型涡流束无透镜成像技术对脆弱样品的损伤也更小。由于许多软性材料、塑料和生物样本都很脆弱，因此有一种精确而温和的方法来对它们进行成像是非常关键的。此外，涡流束无透镜成像比扫描电子显微镜更能检测出纳米图案中的缺陷，因为扫描电子显微镜往往会融化脆弱的样品。对于为下一代纳米、能源、光子和量子设备制造图案化材料的科学家来说，这一进步能够在不破坏高周期结构的情况下对其进行高分辨率成像。正如Kapteyn所说："未来，这也有可能以高空间分辨率对微妙的活细胞进行成像"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424145.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424145.htm

研究人员开发出大视场高速超分辨率显微镜

研究人员开发出大视场高速超分辨率显微镜研究人员开发了一种荧光显微镜，利用结构照明在宽视场范围内进行快速超分辨率成像。它还可用于多色和高速成像。图片来源：比勒费尔德大学HenningOrtkrass德国比勒费尔德大学的亨宁-奥特克拉斯（HenningOrtkrass）说："通常开给慢性病患者或老年人的多种药物组合的影响可能导致危险的相互作用，并正在成为一个主要问题。我们开发的这款显微镜是EICPathfinderOpenProjectDeLIVERy项目的一部分，该项目旨在开发一个平台，用于研究个体患者的多重用药情况。"研究人员使用新的显微镜装置对固定的多色染色肝细胞进行成像。图像显示了细胞的微小膜结构，这些结构小于光的衍射极限。图片来源：比勒费尔德大学HenningOrtkrass在Optica出版集团的《光学快报》（OpticsExpress）杂志上，研究人员介绍了他们的新型显微镜，该显微镜利用光纤传输激发光，在非常大的视野范围内实现了非常高的图像质量，并具有多色和高速功能。研究表明，该仪器可用于肝细胞成像，视场可达150x150μm²，成像速率高达44Hz，同时保持小于100nm的时空分辨率。Ortkrass说："使用这种新型显微镜，可以在离体细胞上测试单个药物组合，然后进行超分辨率成像，观察细胞膜特征或细胞器的动态变化。大视场可以提供有关细胞反应的统计信息，这些信息可用于改善个性化医疗保健。由于该系统的潜在尺寸较小，它还可用于高分辨率非常重要的临床应用。"新型荧光显微镜采用结构照明，可在宽视场范围内快速进行超分辨率成像。还可以进行多色成像，如视频所示。图片来源：比勒费尔德大学HenningOrtkrass这种新型显微镜基于超分辨结构照明显微镜（SR-SIM），利用结构化的光模式激发样品中的荧光，实现超越光衍射极限的空间分辨率。SR-SIM特别适合活细胞成像，因为它使用低功耗激发，不会伤害样本，同时还能生成高度精细的图像。为了实现宽视场的高分辨率，新型显微镜从一组原始图像中重建超分辨图像。这些原始图像是通过使用一组六根光纤，以正弦条纹图案照射样品获得的。这样，分辨率提高了两倍，同时还能实现快速成像，并与活细胞成像兼容。得益于显微镜的大视野，可以同时获取多个细胞的超分辨率图像。图片来源：HenningOrtkrass，比勒费尔德大学Ortkrass说："光纤选择和相移是通过基于振镜和MEMS镜的全新设计的光纤开关实现的。为此我们还定制设计了一个六边形支架，可将六根光纤的光束准直并重新聚焦到显微镜中，以照亮一个大的FOV并对所有光束进行精确调整。这使得该装置可用于全内反射荧光激发（TIRF）-SIM，从而将荧光激发和检测限制在样品的薄区域内。"由于肝脏是参与药物代谢的主要器官，研究人员使用固定的多色染色大鼠肝细胞样本对该装置进行了测试。利用新型显微镜生成的重建图像可以观察到小于光衍射极限的微小膜结构。Ortkrass说："这种紧凑型系统独特地将大视野、快速图案切换速度与多色、高能效激发结合在一起。此外，该装置还能获得极高的图像质量，并可进行调整，以执行2D-SIM或TIRF-SIM。"下一步，研究人员计划将该显微镜装置应用于肝细胞的活细胞研究，以观察接受多种药物治疗的细胞的动态变化。他们还计划改进图像重建过程，以完成对获取的原始数据进行实时重建。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382739.htm