盤點2017年國內外那些光學及電子顯微鏡最新研究成果

資訊時代的到來，給人類帶入了一個嶄新的生活方式；顯微鏡的出現，把一個全新的世界展現在人類的視野裡。如今，隨著顯微鏡技術越來越成熟，其細分領域和種類越來越清晰，在眾多顯微鏡類別中，光學顯微鏡和電子顯微鏡便是其中兩類。光學顯微鏡的種類很多，主要有明視野顯微鏡(普通光學顯微鏡)、暗視野顯微鏡、螢光顯微鏡、相差顯微鏡、雷射掃描共聚焦顯微鏡、偏光顯微鏡、微分幹涉差顯微鏡、倒置顯微鏡等；電子顯微鏡包括掃描電鏡、分析電鏡、超高壓電鏡等，它們均在生物、醫療等領域發揮著重要作用。

2017年，國內外光學儀器領域研究成果豐碩。各項技術取得突破、專項成果通過驗收，為光學儀器領域的發展注入了新活力。光學和電子顯微鏡作為光學儀器的重要組成部分，各項研究工作穩步推進，成果驕人！

中科院實驗室成功研製雷射掃描實時立體顯微鏡

當代生命科學研究對光學顯微技術提出了越來越高的要求——更高的空間解析度、更大的成像深度、更快的成像速度。特別是對於生物活體顯微成像來說，生物組織對光的散射使得噪聲大大增強，嚴重影響了空間解析度和成像深度。日前，中國科學院西安光學精密機械研究所瞬態光學與光子技術國家重點實驗室超分辨成像團隊研製成功雙光子激發雷射掃描實時立體顯微鏡，首次把基於雙目視覺的立體顯微方法和高解析度雙光子激發雷射掃描螢光顯微技術結合在一起，實現了對三維螢光樣品的高速立體成像。

澳專家研製出使用條形碼雷射掃描技術的新型顯微鏡

澳大利亞國立大學2月23日宣布，該校研究人員製造出一臺新型顯微鏡，能夠使用條形碼雷射掃描技術拍攝活體動物血管內的血細胞和腦神經元的動態影像。通過在雷射顯微鏡中安置條形碼掃描儀所使用的多面鏡，照明雷射經過速度可變的可轉動多面鏡的反射，可以對生物樣本進行快速掃描。新技術將以往常用的10面鏡增加到36面鏡，同時增加雷射強度，實現雷射射線掃描速度加倍，時間縮短到數千分之一秒。

給細胞內做「直播」？科學家研製出新型量子顯微鏡

通過鑽石打造的探頭，量子顯微鏡可以協助科研人員研究納米尺度微觀世界的奧秘，諸如 DNA 如何在細胞內摺疊、藥物如何作用、細菌如何代謝金屬等。至關重要的是，量子顯微鏡可以給溶液中的離子單獨成像，揭示正在發生的生物化學反應，而不幹涉反應過程。2月14日，研究這種系統的一個團隊在 ArXiv 伺服器上發布預印本闡述了他們的研究成果。能夠提供銅離子的量子磁共振影像，揭示正在發生的生物化學反應，而不幹涉反應過程，這在科研創新領域又有了新的突破，今後將更廣泛地應用於生物學領域。

「超級顯微鏡」研發成功 儀器研製國產化率超過96%

散裂中子源產生強脈衝中子，通過測量中子束流在樣品的散射反應過程，探測樣品原子核的位置和運動狀況，為材料科學技術、生命科學、物理、化學化工、資源環境、新能源等諸多領域的研究和工業應用提供先進的研究平臺。中國散裂中子源是我國「十二五」期間建設的規模最大的大科學裝置，將成為世界上第四臺脈衝式散裂中子源。CSNS的建設涉及大量先進技術，項目從2006年起開展了一系列關鍵技術的預製研究工作，攻克了眾多技術難題。加速器、靶站和譜儀工藝設備的批量生產在全國近百家合作單位完成，許多設備的研製在達到國內外先進水平，設備國產化率達到96%以上。

新一代高速高分辨微型化雙光子螢光顯微鏡成功研製

如何打破尺度壁壘，整合微觀神經元和神經突觸活動與大腦整體的活動和個體行為信息，是領域內亟待解決的一個關鍵挑戰。近日，自然雜誌子刊 Nature Methods 發布了來自於中國在這方面的研究進展。該論文主要展示了《超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統》的研究成果——新一代高速高分辨微型化雙光子螢光顯微鏡成功研製，並獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經元和神經突觸活動清晰、穩定的圖像。

掃描透射電子顯微鏡首次觀測金原子內部電場分布情況

電子顯微鏡是物理化學、材料科學、生命科學等研究領域不可缺少的檢測儀器之一，可對微生物、小分子等進行觀測，從而得出重要的研究成果。目前最先進的掃描透射電子顯微鏡(STEM)和多分區檢測器，首次成功觀測到金原子內部電場的分布情況——該電場分布在原子核與電子云之間不到0.1納米的區域內。最新成果對觀察原子內部精密結構極為重要，使未來直接觀察原子間如何結合成為可能。該成果發表於近日出版的《自然·通訊》網絡版上。

美研發顯微鏡技術尋外星生命 可對外太陽系微生物識別

據消息稱，美國科學家團隊正在研發一種全新的顯微鏡技術，並將利用它來確定外星生命是否真的存在。該設備是一種數字全息顯微鏡，可有效地對外太陽系微生物進行採樣和識別。研究人員將通過分析該運動，確定目標對象是否是生物體或是非生物體。研究人員表示，目前提供的證據表明，使用雷射記錄3D圖像的數字全息顯微鏡技術，可能是人類發現太空微生物的最佳選擇。

日本科研團隊開發出新型全息顯微鏡

日本熊本大學近日發布消息稱，該大學與多家日本大學和研究機構組成的聯合團隊利用包含各類波長中子射線的「白色」中子束(所謂「白色」的比喻，是因為白色可見光是由各種不同波長的光波所構成)開發出新型全息顯微鏡，可用於在原子水平對半導體、傳感器等高性能材料中添加的微量輕元素進行精密結構分析。其中子束來自位於茨城縣東海村的「大強度質子加速器」(J-PARC)。在研發過程中，團隊成功對螢石結晶中摻入稀土元素銪(Eu)的情況進行了驗證，通過超精密成像，對稀土元素周邊的特殊結構成功進行了解析。

作為一種精密的光學儀器，顯微鏡已有300多年的發展史。自從有了顯微鏡，人們對生物體的生命活動規律有了更進一步的認識。如今，全球製造技術快速發展，顯微鏡的應用範圍變得愈來愈廣，顯微鏡行業迎來新一輪發展機遇。由此，從事光學顯微鏡和電鏡生產商應牢牢抓住時機，借勢而為，研製更加精密的儀器設備，佔據市場制高點。