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量子相干控制超分辨荧光宽场显微成像
传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。
北京大学
2021-04-11
一种显微层析成像方法与装置
1. 痛点问题
在常规显微系统中，宽视场与高分辨率不可兼得。此外，基于单光子照明的成像方式一般均不具有层析能力，极大地限制了其应用范围。
2. 解决方案
图1 完整宽视场、高分辨率成像示意图
本发明公开了一种显微层析成像方法与装置。包括：在投影器件上依次加载所需的各照明图案，利用光学中继透镜组以预设的缩放比例中继到样本面对相应子视场进行激发，子视场中被不同照明图案激发的荧光信号依次通过光学中继透镜组，并以预设的缩放比例中继到相机靶面，实现高分辨的子视场图像的获取；通过二维横向扫描器件使得光束在样本面上产生横向偏移，实现超大视场的不同子视场的结构光图像及其均匀光图像的获取（图1）；通过轴向扫描器件使光束在样本轴向产生偏移，实现对样本的轴向扫描；对获取的图像依次利用结构光层析算法、图像拼接算法、三维重建算法，最终得到三维光学层析图像。本发明具有宽视场、高分辨率及三维层析成像的性能。
合作需求
寻求在显微仪器领域有相关技术开发、市场推广经验，能推进本发明落地的高技术光电企业。
清华大学
2021-11-24
一种光片显微成像转换装置
本发明公开了一种光片显微成像转换装置，包括：光片激光光 源、样品夹持器、以及运动器；所述光片激光光源，产生光片激光， 水平照射在被固定于样品夹持器样品上；所述运动器，与样品夹持器 连接，用于带动样品夹持器在与竖直方向夹角小于 15 度方向上运动。 本发明提供的光片显微成像转换装置，是一种小型化、低成本的转换 装置，能通过加装在普通的倒置荧光显微镜上，使其具备光片显微成 像的能力，通过少量改装实现三维成像上的质的突破，
华中科技大学
2021-04-14
一种三色荧光显微成像系统
本发明公开了一种三色荧光显微成像系统，其包括三色激光合 束模块、第一二向色镜、物镜以及三色荧光成像模块；所述三色激光 合束模块用于将三种单色光合并成一束三色激光，投射在第一二向色 镜上；第一二向色镜反射激光同时透射荧光，其用于反射三色激光， 投射在物镜上；所述物镜用于透过三色激光并收集激发的混合荧光， 并将收集到的混合荧光投射在第一二向色镜上，第一二向色镜用于透 射混合荧光，投射在三色荧光成像模块上；所述三色荧光成像
华中科技大学
2021-04-14
角膜塑形配镜AI芯片及系统
全球近视病发病率逐年增加,到2050年全球人口近一半的人口将患近视病。角膜塑形镜是-种非创伤性的近视治疗技术，在全世界得到广泛应用。仅在中国每年就有超过100万病人接受角膜塑形镜治疗。在角膜望形镜配镜过程中,由于参数组合众多,传统办法依赖于医生经验,因此配镜质量难以控制、效率不高、费时耗力。本成果是全球首个基于人工智能算法的角膜塑形配镜解决方案,实现了拥有完整自主知识产权的算法和芯片,比传统方法提高效率10倍以上，同时极大保证了配镜提高质量。本成果与“爱尔眼科集团”联合开发,临床测试的配镜准确率达90%以上。
电子科技大学
2021-04-10
云镜博物馆 AR 导览系统
东南大学
2021-04-13
02062数字式天文望远镜
宁波华茂文教股份有限公司
2021-08-23
北京大学物理学院极端光学研究团队在非厄密拓扑光学研究取得重要进展
北京大学物理学院、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室“极端光学团队”胡小永教授和龚旗煌院士等在非厄密拓扑光子学研究中取得重要进展：发展出一种研究新型增益-损耗畴壁拓扑光学体系的有效哈密顿量新方法，揭示了由增益-损耗畴壁诱导的拓扑态的产生机制。
北京大学
2022-08-26
高折射率有机-无机纳米复合光学薄膜
随着光学器件在日常生活领域越发广泛地应用，对其新功能的需求也加大，其中高折射率材料的研究也越来越多,特别是高折射率聚合物（HRIP）。近来，由于其在高级光电制造中的潜在应用，HRIPs已经吸引了相当多的关注，例如先进显示设备的高性能基底，用于有机发光二极管显示器，光学黏合剂或密封胶材料，高级光学应用中的减反射涂层，193-nm浸润蚀刻光阻剂，和微透镜组件中的电荷耦合式装置以及互补金属氧化物半导体图像传感器。然而，一般普通聚合物的折光指数的范围在1.30～1.70之间，但是在实际应用中要求更高的折光指数（大于1.70，甚至 1.80）。由高折射率无机纳米粒子和有机高分子基体组成的纳米复合材料可以轻易地获得高的折光指数。本项目将高折射率的无机纳米粒子炭黑、二氧化硅、二氧化钛等添加到各种聚合物基体中，获得高折射率光学薄膜，且通过对无机粒子和聚合物基体间的界面设计，使得无机粒子少量填充即可获得高折射率光学薄膜。具有核心技术（自主知识产权），发明专利1项，获得上海市自然科学基金资助。
华东理工大学
2021-04-11
生物拆分生产光学纯左旋泛解酸内酯
光学纯的内酯化合物以及相应的水解产物羟基酸是重要的手性合成中间体，其中D-泛解酸内酯 （俗称D-泛内酯）作为一种重要的饲料添加剂以及日化产品的合成前体，年产量达到上万吨。其他许多光学纯手性γ-内酯以及相应的羟基酸也是重要手性精细化工产品合成的前体。 本项目使用我们自行开发的固定化左旋内酯水解酶，立体选择性地催化左旋内酯的水解，水解产物羟基酸在强酸环境中进行内酯化，即可获得高光学纯度的左旋内酯；而剩余未水解的产物，在强碱环境中进行消旋化得到消旋的底物内酯，重新用于水解拆分。固定化酶催化剂可以重复使用几十次，极大地降低了催化剂的成本。 本技术可应用于多种手性内酯产品的拆分生产，包括D-泛内酯以及其他系列内酯化合物，比如α-羟基-γ-丁内酯和β-羟基-γ-丁内酯，2-羟基-4-取代-4-丁内酯等，具有非常高的立体选择性，产品光学纯度达到94.8% ～ 99%。
华东理工大学
2021-02-01