超分辨成像系統讓納米機器人眼光更犀利

　　近日，中科院沈陽自動化研究所的研究人員研發出具有實時視覺反饋能力的掃描微透鏡超分辨成像技術，這種新技術可在自然條件下打破光學衍射定律所限制的觀測極限，實現生命和非生命樣品的超分辨實時觀測，讓納米機器人的眼睛更加“銳利”。相關成果發表在近日的《自然通訊》期刊上。

　　光學顯微鏡所能觀測的物體極限尺寸為200nm，仍然不能滿足科學發展的需求。為了突破衍射極限，科研人員發展了STED、PALM、STORM等一系列新型光學成像技術，極大地擴展了人類觀測微小世界的能力。“這些成像技術多采用時間換空間的方式，存在速度慢、需要熒光染色、外部激光激發等問題，這就使得這些超分辨熒光顯微鏡在實際應用中存在一定局限性，考慮到納米機器人操作對象和工作環境，這些方法的局限性將表現得尤為突出。”論文第一作者王飛飛博士認為。

　　為此，沈陽自動化所微納米課題組對微透鏡超分辨成像物理機制進行了深入研究，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，對微透鏡成像機理進行了研究，基于譜分析方法進行的理論分析與實驗結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，并對背后機理進行了理論闡述。

　　在此基礎上，科研人員借鑒機器人的感知、決策和控制理論，設計并搭建了具有自主知識產權的超分辨成像系統，提出了具有納米精度的對微透鏡空間位置動態閉環反饋控制方法，實現了微透鏡與樣品間距與相互作用力的有效控制。在免標記自然光照射條件下，對活體細胞、IC芯片等實現了實時、大范圍超分辨成像，分辨率達到65nm，驗證了相關理論的先進性和正確性。

　　由于該技術不受樣品和環境的限制，實現了納米尺度生命物質和非生命物質的動態追蹤，提升了納米機器人的功能和性能，應用前景更為廣闊。