新型中红外纳米显微镜带来更好的视野

东京大学的团队构建了一种改进的中红外显微镜，使他们能够以纳米尺度观察活体细菌内部结构。中红外显微镜通常受分辨率限制，特别是与其他显微镜技术相比。这项最新的发展使研究人员能够以120纳米的分辨率获得图像，他们称这是 typic 中红外显微镜分辨率的三十倍提高。在更小的尺度上清晰地观察样本可以帮助多个研究领域，包括传染病研究，并为未来开发更准确的基于中红外成像铺平了道路。

微观世界是病毒、蛋白质和分子所在的地方。由于现代显微镜，我们可以深入了解自己细胞的内部工作。但即便是这些令人印象深刻的工具也有局限性。例如，超分辨率荧光显微镜需要用荧光标记样本。这有时可能对样本有毒，并且在观察过程中长时间暴露于光线会漂白样本，意味着它们不再有用。电子显微镜也可以提供非常出色的细节，但样本必须放置在真空中，因此无法研究活体样本。

相比之下，中红外显微镜可以在不需要着色或损坏样本的情况下提供有关活细胞的化学和结构信息。然而，由于其相对较低的分辨率能力，它在生物研究中的应用受到限制。而超分辨率荧光显微镜可以将图像缩小到数十纳米（1纳米为1毫米的百万分之一），中红外显微镜通常只能达到约3微米（1微米为1毫米的千分之一）。

然而，在一项新的突破中，东京大学的研究人员实现了比以往任何时候都更高的中红外显微镜分辨率。东京大学光子科学与技术研究所的Takuro Ideguchi教授解释说：“我们实现了120纳米的空间分辨率，也就是0.12微米。这种惊人的分辨率大约比传统中红外显微镜的分辨率提高了30倍。”

该团队使用了“合成孔径”技术，将从不同照明角度拍摄的若干图像组合在一起，从而创建一个更清晰的整体图像。通常情况下，样本被夹在两个透镜之间。然而，透镜会无意中吸收一些中红外光。他们通过将样本（大肠杆菌和红球菌）放在一个反射可见光并透射红外光的硅板上解决了这个问题。这使研究人员能够使用单个透镜，更好地用中红外光照亮样本并获得更详细的图像。

Ideguchi表示：“我们对于我们能够清楚地观察细菌的细胞内结构感到惊讶。我们显微镜的高空间分辨率可以让我们研究全球性问题，如抗菌耐药性。”他说：“我们相信我们可以继续在各个方向改进这项技术。如果我们使用更好的透镜和更短波长的可见光，空间分辨率甚至可以低于100纳米。有了更清晰的图像，我们希望能够研究各种细胞样本，以解决基础和应用生物医学问题。”