近日，中科院沈陽自動化研究所科研人員研發(fā)出具有實(shí)時(shí)視覺反饋能力的掃描微透鏡超分辨成像技術(shù)（SSUM），該技術(shù)無需熒光染色和激光激發(fā)，可以在自然條件下打破光學(xué)衍射定律所限制的觀測極限，實(shí)現(xiàn)了生命和非生命樣品的超分辨實(shí)時(shí)觀測。該項(xiàng)成果對實(shí)現(xiàn)納米尺度生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)的動態(tài)追蹤，提升納米機(jī)器人的功能和性能具有重要意義。相關(guān)成果發(fā)布于《自然—通訊》。
據(jù)介紹，超分辨觀測是科學(xué)界的重要研究方向，是生物科技、納米科技和信息科技等進(jìn)步的重要基石。超分辨觀測對于機(jī)器人的發(fā)展同樣重要，它將為納米機(jī)器人提供銳利之眼，這對納米尺度下機(jī)器人作業(yè)能力和功能的提升具有重要意義。
近來，為了突破衍射極限，業(yè)界科研人員發(fā)展了STED等一系列新型光學(xué)成像技術(shù)。但是這些成像技術(shù)多采用時(shí)間換空間的方式，存在速度慢、需要熒光染色、外部激光激發(fā)等問題。考慮到納米機(jī)器人操作對象和工作環(huán)境，這些方法的局限性將表現(xiàn)得尤為突出。
為此，中科院沈陽自動化所微納米課題組對微透鏡超分辨成像物理機(jī)制進(jìn)行了深入研究，證明了倏逝波在微透鏡超分辨成像中所起到的作用，解釋了超分辨能力來源，對微透鏡成像機(jī)理進(jìn)行了研究，基于譜分析方法進(jìn)行的理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有很好的一致性。提出了基于改變光照條件來提高微透鏡分辨率的方法，并對背后機(jī)理進(jìn)行了理論闡述。在此基礎(chǔ)上，借鑒機(jī)器人的感知、決策和控制理論，設(shè)計(jì)并搭建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超分辨成像系統(tǒng)，提出了具有納米精度的對微透鏡空間位置動態(tài)閉環(huán)反饋控制方法，實(shí)現(xiàn)了微透鏡與樣品間距與相互作用力的有效控制。
據(jù)悉，該技術(shù)已經(jīng)申請了國內(nèi)和國際發(fā)明專利，未來將進(jìn)一步提升分辨率，向著實(shí)用化的方向堅(jiān)實(shí)邁進(jìn)。
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