Phonon probe microscopy: towards acoustically-resolved Brillouin spectroscopy

声子探针显微镜:走向声分辨布里渊光谱

基本信息

  • 批准号:
    EP/W031876/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Imaging living cells at super-optical resolution is a major breakthrough in microscopy which has enabled discovery in numerous areas of cell biology. However, the existing technologies present limitations. In particular, super-resolution based in fluorescence microscopy requires the use of dyes that are toxic to cells and can only be used for short periods. Electron microscopy is completely incompatible with live cells and atomic force microscopy is invasive and limited to the vicinity of the surface. Moreover, the characterisation of material properties with any of these techniques remains extremely challenging. To this day, the damage caused by short-wavelength radiation enforces strong restrictions to biological imaging. These limitations do not apply to phonons, which carry orders of magnitude less energy than electromagnetic radiation. This offers an exciting path for label-free, super-optical resolution microscopy. Moreover, imaging with phonons provides information related to the elasticity of the specimens. The combination of these aspects offers new possibilities in life sciences and healthcare applications. In this project, I propose a new way of achieving super-optical resolution by means of phonon acoustics. By using laser-generated phonon fields, it is possible to produce lenses small enough to produce tightly focused phonon beams with sub-optical wavelengths. The fields are to be detected by Brillouin scattering to provide elasticity-based contrast at safe optical wavelengths: proof of concept of the phonon-probe microscope.
以超光学分辨率对活细胞进行成像是显微镜技术的一项重大突破,它使得细胞生物学的许多领域的发现成为可能。然而,现有技术存在局限性。特别是,基于荧光显微镜的超分辨率需要使用对细胞有毒的染料并且只能短期使用。电子显微镜与活细胞完全不兼容,原子力显微镜是侵入性的并且仅限于表面附近。此外,使用任何这些技术表征材料特性仍然极具挑战性。直到今天,短波长辐射造成的损害仍然对生物成像产生了严格的限制。这些限制不适用于声子,声子携带的能量比电磁辐射少几个数量级。这为无标记、超光学分辨率显微镜提供了一条令人兴奋的道路。此外,声子成像提供了与样本弹性相关的信息。这些方面的结合为生命科学和医疗保健应用提供了新的可能性。在这个项目中,我提出了一种通过声子声学实现超光学分辨率的新方法。通过使用激光产生的声子场,可以生产足够小的透镜,以产生亚光波长的紧密聚焦的声子束。这些场将通过布里渊散射进行检测,以在安全光学波长下提供基于弹性的对比度:声子探针显微镜的概念证明。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Parallel imaging with phonon microscopy using a multi-core fibre bundle detection.
使用多芯光纤束检测与声子显微镜并行成像。
  • DOI:
    http://dx.10.1016/j.pacs.2023.100493
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Fuentes
  • 通讯作者:
    Fuentes
Classification of cancer cells at the sub-cellular level by phonon microscopy using deep learning
使用深度学习通过声子显微镜在亚细胞水平对癌细胞进行分类
  • DOI:
    http://dx.10.1038/s41598-023-42793-9
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Pérez
  • 通讯作者:
    Pérez
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