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  • 研究团队解决显微镜领域长达数十年的难题

    作者:光行天下小萌新译 来源:物理学家组织网 时间:2024-04-19 11:19 阅读:234 [投稿]
    使用显微镜观察生物样本时,如果物镜透镜所处的介质与样本不同,光束就会受到干扰。通过计算和数学模型证明,样品在靠近透镜的地方确实比远离透镜的地方呈现出更强烈的扁平化。

    使用显微镜观察生物样本时,如果物镜透镜所处的介质与样本不同,光束就会受到干扰。例如,当用被空气包围的透镜观察水样时,光线在透镜周围的空气中比在水中弯曲得更厉害。

    这种干扰会导致测量的样品深度小于实际深度。因此,样品看起来变平了。

    "这个问题由来已久,从上世纪 80 年代开始,人们就提出了一些理论来确定一个用于确定深度的校正系数。然而,所有这些理论都假定这一系数是恒定的,与样本深度无关。代尔夫特理工大学的雅各布-霍根布姆(Jacob Hoogenboom)副教授解释说:"尽管后来的诺贝尔奖获得者斯特凡-海尔(Stefan Hell)在上世纪 90 年代指出,这一比例可能与深度有关,但还是出现了这种情况。

    代尔夫特理工大学的前博士后谢尔盖-洛格诺夫(Sergey Loginov)现在已经通过计算和数学模型证明,样品在靠近透镜的地方确实比远离透镜的地方呈现出更强烈的扁平化。博士生 Daan Boltje 和博士后 Ernest van der Wee 随后在实验室证实,矫正因子与深度有关。

    这项研究成果发表在《光学》(Optica)杂志上。

    最后一位作者 Ernest Van der Wee 说:"我们已将结果汇编成一个网络工具和软件,随文章一起提供。有了这些工具,任何人都可以为自己的实验确定精确的校正因子"。

    研究员 Daan Boltje 说:“部分归功于我们的计算工具,我们现在可以非常精确地从生物系统中切出蛋白质及其周围环境,用电子显微镜确定其结构。这种显微镜检查非常复杂、耗时,而且费用高得惊人。因此,确保观察到正确的结构非常重要。”

    研究人员 Daan Boltje 说:“有了我们更精确的深度测定,我们只需在错过生物目标的样本上花费更少的时间和金钱。最终,我们可以研究更多相关的蛋白质和生物结构。而确定生物系统中蛋白质的精确结构,对于了解并最终防治异常和疾病至关重要。"

    在提供的网络工具中,您可以填写实验的相关细节,如折射率、物镜的孔径角和所用光线的波长。然后,该工具会显示与深度相关的缩放因子曲线。您还可以导出这些数据供自己使用。此外,您还可以将结果与现有理论的结果结合起来绘制。

    相关链接:https://phys.org/news/2024-04-team-decades-problem-microscopy.html

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