基于移频机制的宽场非标记超分辨成像新方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61735017
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:280.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0512.能源与照明光子学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:郑晓东; 章岳光; 庞陈雷; 诸葛明华; 汤明炜; 何悠悠; 郑程; 杨婷婷; 刘文杰;
- 关键词:
项目摘要
Label-free super resolution in visible-band is of significant importance to the development of biological cytology, materials science and micro-electronics etc. One of the biggest challenges in optical microscopy is is how to realize wide-field wide-band super-resolution. In this project, based on the frequency-shift effect, a novel super resolution method has been proposed. By shifting the high spatial frequency of the sample with different amount, corresponding imaging message will be gotten. Then with iterative reconstruction, we can realize a label-free wide-field and far-field super-resolution imaging. We will study the modulation on nano illumination beam and construct a super resolution chip for nanoscopy, which can be easily integrated with conventional microscope. Combing with optimization algorithm, we will suppress the background noise and improve the signal-to-noise ratio. We will also carry out the research on phase imaging technology, which will realize the longitudinal super-resolution and three dimensional super-resolution. This project will provide a new way for the existing optical super-resolution imaging technologies.
可见光波段亚波长非荧光样品纳米成像技术对于生物细胞学、材料科学和微电子等领域的发展具有重要意义。如何对非标记样品实现大视场宽频段的超分辨成像是光学显微技术未来需要解决的关键难点问题之一。本项目基于前期移频效应的研究,提出了一种新型超分辨显微成像方法,通过对微纳样品高分辨信息对应的空间频率大范围频移,从显微物镜获取不同频移量下的成像信息,在傅里叶频谱域迭代拼接,重构超分辨图像,实现对微纳样品非标记、宽场、远场的超分辨成像。项目将通过对微纳光源的光束综合调控研究,构建超分辨芯片,方便与普通显微成像系统集成,结合优化处理算法,获取高信噪比成像效果,实现对微纳样品的超分辨成像。发展移频成像的相位高分辨成像方法,实现对微纳样品纵向高分辨信息的获取,结合宽场大范围移频成像探索三维超分辨成像的新方法。本项目的实施将为现有光学超分辨技术三维成像提供一种全新的思路。
结项摘要
突破远场衍射极限的光学超分辨显微技术是人类探索微观世界不可或缺的重要研究手段,也是提升国家智能制造能力的关键技术之一。但荧光超分辨显微技术主要利用特殊荧光分子标记样本以突破衍射极限,缺乏成像普适性,在生命科学与纳米材料技术等领域的应用中存在限制。对于无法用荧光标记的样品,实现宽场非标记超分辨显微还是世界难题。为了突破我国超高分辨光学显微成像的瓶颈,团队在本国家自然科学基金重点项目的支持下,近五年围绕着基于移频机理的宽场标记/非标记兼容超分辨展开深入研究,提出可调移频成像机理、发展全矢量调频新技术和超高精度光学工艺技术,在超分辨显微新机理和关键技术上取得重大突破。项目执行期间,创新性提出兼容宽场标记/非标记的可调深移频机理;发展了全矢量调频新技术和超高精度光学工艺技术,实现优于十分之一波长的超分辨成像与活体亚细胞器的动态超分辨成像。团队基于可调深移频机理设计并研制新型的薄膜型、高折射率波导型及晶圆型系列移频超分辨载玻片,实现对刻蚀结构、荧光微球、生物细胞、纳米碳管等微纳样品及结构的无标记/标记兼容的快速简易观测。通过高折射率波导中的干涉角度调节,结合纵向饱和层析效应来调节照明频率,团队论证λ/9的横向分辨率和~λ/200的纵向分辨率的片上三维超分辨显微成像。此外,团队设计并搭建了一套具有完全自主知识产权的基于复合振镜的并行纳米光场移频调控的荧光辐射微分多功能超分辨显微成像系统以及基于电光调制器的超高速宽场移频超分辨显微系统。团队与国内光学显微行业龙头企业:永新光学和舜宇光学联合推进超分辨光学显微技术成果的转化,实现了我国高端显微镜及部件的产业化和知识产权自主化。
项目成果
期刊论文数量(75)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(4)
专利数量(27)
Label-free difference super-resolution microscopy based on parallel detection
基于并行检测的无标记差异超分辨率显微镜
- DOI:10.1364/ao.58.009069
- 发表时间:2019
- 期刊:Applied Optics
- 影响因子:1.9
- 作者:Yanhong Gan;Minfei He;Zhimin Zhang;Shaocong Liu;Xu Liang;Xiang Hao;Cuifang Kuang;Xu Liu
- 通讯作者:Xu Liu
Factors Affecting the Spatial Resolution in 2D Grating-Based X-Ray Phase Contrast Imaging
影响二维光栅 X 射线相衬成像空间分辨率的因素
- DOI:10.3389/fphy.2021.672207
- 发表时间:2021-06-17
- 期刊:FRONTIERS IN PHYSICS
- 影响因子:3.1
- 作者:Tao,Siwei;He,Congxiao;Liu,Xu
- 通讯作者:Liu,Xu
Ultrafast vortex microlasers based on bounded states in the continuum
基于连续体有界态的超快涡旋微激光器
- DOI:10.1016/j.scib.2020.05.011
- 发表时间:2020
- 期刊:Science Bulletin
- 影响因子:18.9
- 作者:Lin Feihong;Ullah Salman;Yang Qing
- 通讯作者:Yang Qing
Ultra-fast, universal super-resolution radial fluctuations (SRRF) algorithm for live-cell super-resolution microscopy
适用于活细胞超分辨率显微镜的超快速、通用超分辨率径向波动 (SRRF) 算法
- DOI:10.1364/oe.27.038337
- 发表时间:2019-12-23
- 期刊:OPTICS EXPRESS
- 影响因子:3.8
- 作者:Han, Yubing;Lu, Xiao;Kuang, Cuifang
- 通讯作者:Kuang, Cuifang
Chip-compatible wide-field 3D nanoscopy through tunable spatial frequency shift effect
通过可调空间频移效应实现芯片兼容的宽视场 3D 纳米观察
- DOI:10.1007/s11433-020-1682-1
- 发表时间:2021-09-01
- 期刊:SCIENCE CHINA-PHYSICS MECHANICS & ASTRONOMY
- 影响因子:6.4
- 作者:Liu, Xiaowei;Tang, Mingwei;Liu, Xu
- 通讯作者:Liu, Xu
共 68 条
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 14
其他文献
蓄冷球堆积床动态放冷性能研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:低温与超导
- 影响因子:--
- 作者:张曼;吴双茂;方贵银;刘旭
- 通讯作者:刘旭
历史地理学视角下大连城市历史景观保护与地方认同探讨
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:大连城市历史文化研究
- 影响因子:--
- 作者:刘旭;李静
- 通讯作者:李静
CH3NH3PbI3 薄膜的光致发光增强效应
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:河北大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:党伟;刘旭;白晶晶;赵晋津;张连水
- 通讯作者:张连水
内置工字形CFRP型材的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击性能研究(已录用)
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:工业建筑
- 影响因子:--
- 作者:刘旭;李帼昌;李晓
- 通讯作者:李晓
奇异分数阶微分方程边值问题正解的唯一性(英文)
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:工程数学学报
- 影响因子:--
- 作者:周文学;刘旭
- 通讯作者:刘旭
共 327 条
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 66
刘旭的其他基金
单分子时空分辨光电纳米镜
- 批准号:62127818
- 批准年份:2021
- 资助金额:890 万元
- 项目类别:国家重大科研仪器研制项目
亚百纳米超分辨光学成像新方法
- 批准号:61377013
- 批准年份:2013
- 资助金额:80.0 万元
- 项目类别:面上项目
薄膜超色散效应的理论和实验研究
- 批准号:60478038
- 批准年份:2004
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:面上项目
微机构可调谐阵列光学滤光器的研究
- 批准号:69976026
- 批准年份:1999
- 资助金额:14.0 万元
- 项目类别:面上项目
低压驱动多色电致发光机理与器件的研究
- 批准号:69506002
- 批准年份:1995
- 资助金额:7.1 万元
- 项目类别:青年科学基金项目