中國科學技術大學張斗國教授研究組研制出一種基于光學薄膜的平面型顯微成像元件，用作被測樣本的載波片，可在常規的明場光學顯微鏡上實現暗場顯微成像和全內反射成像，獲取高對比度的光學顯微圖像。相關研究成果日前發表于《自然—通訊》。
光學顯微鏡是利用光學原理，把人眼不能分辨的微小物體放大成像。常規的光學顯微鏡是明場顯微鏡，它利用光線照明，樣本中各點依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但對于一些未經染色處理的生物標本或者其他透明樣本，由于對光線的吸收很少，因而對比度差，難以觀測。暗場顯微鏡、全內反射顯微鏡的問世，則解決了這一難題。暗場顯微鏡只允許被測樣本反射和衍射的光線進入物鏡，照明光線不直接進入成像物鏡。有樣本時，樣本的衍射光與散射光等在暗的背景中明亮可見，成像對比度遠高于明場光學顯微鏡。全內反射顯微鏡是利用光線全反射后在介質另一面產生表面波來照明樣本，有樣本時，表面波會被散射或衍射到遠場，從而在暗背景下形成物體的明亮像，并可提高成像對比度。
但暗場顯微鏡、全內反射顯微鏡需要復雜的光學元件，這些元件體積較大，不易集成，操作復雜，成像效果嚴格依賴于光路的精確調節。
該研究組通過巧妙的設計，研制出一種基于光學薄膜的平面型顯微成像元件，該元件在常規明場顯微鏡上，可同時實現暗場顯微成像和全內反射成像。相對于明場光學顯微鏡像，其成像對比度有大幅度提升。
這一元件結構簡單、成本較低、操作便利、易于集成，不僅適用于空氣中的樣本，也適用于液體環境中生物活細胞的成像。實驗結果表明，無需改變現有顯微鏡的主體光路架構，通過設計、制作合適的顯微鏡載玻片，就可以有效提升其成像對比度，拓展其成像功能。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-27231-6
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