一種使用等離子體激元的新型成像技術(shù)能夠以增強(qiáng)的靈敏度觀察納米顆粒。休斯頓大學(xué)納米生物光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室的石偉川教授和他的同事正在研究納米材料和設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)、能源和環(huán)境方面的應(yīng)用。該小組利用等離子體技術(shù)開發(fā)了一種基于局部表面等離子體成像的新成像技術(shù)，可以檢測(cè)直徑小于25納米的粒子。

研究人員將該技術(shù)稱為PANORAMA(超近場(chǎng)調(diào)制等離子體納米孔徑無(wú)標(biāo)記成像)。與其他基于等離子體的成像技術(shù)相比，PANORAMA利用局域化等離子體效應(yīng)的局域化和倏逝波特性實(shí)現(xiàn)了非常高的空間和垂直分辨率。該技術(shù)還使用普通亮場(chǎng)照明來(lái)產(chǎn)生更大的信號(hào)強(qiáng)度，可用于在毫米曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)納米顆粒進(jìn)行快速成像。

實(shí)驗(yàn)裝置使用帶有ProEM 1024 EMCCD相機(jī)的倒置顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)，其中20 nm寬的帶通濾波器被放置在位于樣品和相機(jī)之間的4f光學(xué)系統(tǒng)的傅立葉平面中。由于局部表面等離子體共振，濾波器被選擇在消光的紅色一側(cè)。

通過(guò)平均尺寸為360nm、厚度為50nm的Au納米盤陣列照射樣品。如果感興趣的物體進(jìn)入磁盤陣列的近場(chǎng)范圍，折射率的變化會(huì)導(dǎo)致消光紅移，并增加可以在相機(jī)上檢測(cè)到的光透射。

該小組證明，該技術(shù)可用于將聚苯乙烯納米顆粒的尺寸與低于25納米的尺寸進(jìn)行比較，并測(cè)量接近表面的顆粒的動(dòng)力學(xué)。由于明亮的照明，即使在毫秒范圍內(nèi)的短曝光時(shí)間內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)良好的信噪比。此外，由于沒(méi)有使用熒光標(biāo)記，該技術(shù)不會(huì)受到導(dǎo)致漂白或低發(fā)射的影響。

未來(lái)，該技術(shù)可以與表面功能化方法相結(jié)合，在生物醫(yī)學(xué)傳感和成像應(yīng)用中研究納米顆粒、囊泡和病毒。

審核編輯 黃宇