Equipment: MRI: Track # 2 Development of a high-speed super-resolution stimulated Raman scattering (SRS) microscope

设备: MRI:轨道

基本信息

  • 批准号:
    2320437
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-15 至 2028-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a nonlinear optical imaging method for visualizing chemical content based on molecular vibrational bonds. SRS imaging technique has been rapidly developed in the last decade as a powerful spectral imaging tool, leading to significant discoveries in the life sciences. The state-of-the-art (SOA) SRS instrument has a spatial resolution of about 300nm and wide-field temporal resolution of about 30Hz, which is limited by the diffraction nature of the light and the relatively weak Raman scattering signals. A multidisciplinary team at University of California, San Diego (UCSD) with complementary expertise will develop the first super-resolution (SR) and high-speed SRS microscope, a metamaterial-enabled structured illumination microscope (MESIM), with 5X resolution enhancement and 100X Raman signal thus giving speed enhancement compared to the SOA. The new instrument may lead to new discoveries in life sciences and biomedical fields, including cell metabolism, neuroscience, medicine, and microbiology. The MESIM will be located in the Qualcomm Institute at UCSD, where it will be maintained during and after the award period. The instrument will be available to faculty members from UCSD and other academic institutions, and government and industrial collaborators and users. Intellectual merit A super-resolution high-speed imaging tool with vibrational bond sensitivity is critical not only for fundamental research to visualize new structures, identify new phenomena, understand life relevant activities, and create new diagnosis methods, it can also provide tremendous benefit to investigations of new disease treatment recipes. Most importantly, it can serve as a platform for development and practice of new approaches for efficiently probing and monitoring dynamics in nanoscales with molecular specificity and could evolve into an industry standard. Broader ImpactsThe broader impacts of this research are potentially wide-ranging. New imaging science and technology extend the knowledge boundary and could impact this age of biology by improving the quality of life. Construction of the proposed MESIM will be serving a wide area of Southern California, and the proposed microscope will benefit users throughout this and other geographic areas. The project will also play a significant role in the education and development of human resources in science and engineering at the graduate and undergraduate levels, helping to train future scientists and engineers in this multidisciplinary field.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
刺激的拉曼散射(SRS)显微镜是一种基于分子振动键的化学含量的非线性光学成像方法。在过去的十年中,SRS成像技术已作为一种强大的光谱成像工具迅速开发,从而导致生命科学的重要发现。最先进的(SOA)SRS仪器的空间分辨率约为300nm,宽场时间分辨率约为30Hz,受光的衍射性和相对较弱的拉曼散射信号的限制。具有互补专业知识的加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UCSD)的多学科团队将发展第一个超级分辨率(SR)和高速SRS显微镜,这是一种启用超材料的结构化照明显微镜(MESIM),并具有5​​X分辨率增强和100x Raman Signal,从而使速度增强了SOAA。新工具可能会导致生命科学和生物医学领域的新发现,包括细胞代谢,神经科学,医学和微生物学。 MESIM将位于UCSD的高通研究所,在奖励期间和之后将维护它。该仪器将提供给UCSD和其他学术机构以及政府,工业合作者和用户的教职员工。 知识分子值得具有振动键灵敏度的超分辨率的高速成像工具不仅至关重要,这对于可视化新结构,识别新现象,了解生活相关的活动并创建新的诊断方法的基础研究至关重要,它还可以为对新疾病治疗食谱的研究提供巨大的好处。最重要的是,它可以作为开发和实践的平台,以有效地探索和监视具有分子特异性的纳米级动态,并可以发展为行业标准。 更广泛的影响,这项研究的更广泛的影响可能是广泛的。新成像科学技术扩展了知识界限,并可能通过改善生活质量来影响生物学时代。拟议中的Mesim的建设将为南加州的广泛地区提供服务,拟议的显微镜将使在该地理区域和其他地理区域的用户受益。该项目还将在研究生和本科级别的科学和工程学中人力资源的教育和发展中发挥重要作用,有助于在这个多学科领域培训未来的科学家和工程师。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的智力和更广泛影响的评估来通过评估来支持的,这是值得的。

项目成果

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