[發明專利]用于保持微球體的膜

在審

• 申請號: 201680056019.5
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN108351501A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 洪明輝;周銳;吳夢雪;黃斌杰
• 申請（專利權）人: 新加坡國立大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;B81B3/00;G02B3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;董娟

本發明涉及一種新型光學納米成像方案，通過使用透明顆粒作為光學透鏡以實現超分辨率納米成像。具體地，本發明涉及用于保持微球體的膜。本發明涉及該膜以及其在超分辨率納米成像中的應用。在本發明的一方面中，提供了一種具有第一表面和第二表面的膜，所述第一表面和第二表面彼此相對，所述膜包括：(a)穿透所述膜的開口，所述開口被定尺寸成保持微球體，其中，開口是錐形的，第一表面上的開口的尺寸大于第二表面上的開口的尺寸。

技術領域

本發明涉及通過使用透明顆粒作為光學透鏡以實現超分辨率納米成像的新型光學納米成像方案。具體地，本發明涉及用于保持微球體的膜。本發明涉及該膜及其在超分辨率納米成像中的應用。

背景技術

通常被稱為“光顯微鏡”的光學顯微鏡是使用可見光和透鏡系統來放大較小樣品的圖像的一種顯微鏡。光學顯微鏡是最古老的顯微鏡設計，并且可能是在17世紀以現行的復合形式發明的?；镜墓鈱W顯微鏡可以很簡單，盡管存在旨在提高分辨率和樣品對比度的許多復雜的設計。

不使用可見光的光學顯微鏡的替代物包括掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡。在透射光具有很高的放大倍率下，點對象被視為由衍射環包圍的模糊斑。這些模糊斑被稱為艾里斑。顯微鏡的分辨能力被認為能夠區分兩個緊密間隔開的艾里斑(或換言之，顯微鏡將相鄰結構細節顯示為不同且分離的能力)。正是這些衍射的影響限制了分辨細節的能力。衍射圖案的范圍和大小受光的波長(λ)、用于制造物鏡的折射材料和物鏡的數值孔徑(NA)的影響。因此，存在已知為衍射極限的有限的極限，超出該極限則不能分辨物鏡視場中的分離的點。

幾個世紀以來，光學透鏡制造者和研究人員努力工作，以追求越來越小的光學顯微鏡的分辨率。據信傳統的光學器件通過阿貝衍射極限將分辨率物理地約束為大約入射波長的一半。然而，多年來隨著現代技術的發展，可以實現對分辨率極限的突破。最有前景的方法之一是，通過透明的微球體來觀察亞波長特征。

該突破還引起了對微球體成像研究的廣泛興趣。這些研究已證實了微球體的分辨率性能。通常，微球體的功能是將樣品的虛像放大到可以被常規光學顯微鏡分辨的尺寸。微球體可以將入射光聚焦到尖銳的點。通過在樣品表面上方引入微球體，樣品上的亞波長特征可以被聚焦的光照射，并且放大的虛像可以形成并被眼睛或CCD捕捉。在這種技術的目前發展中，大多數實驗是通過將微球體直接放置在樣品的頂部來進行的，這具有許多缺點，例如，對脆弱樣品的污染或破壞、無法掃描表面、難以將樣品和微球體分離開并且難以實現最佳圖像平面。為了進一步促進該領域在實際應用中的發展，從樣品表面分離微球體是至關重要的。

目前的粒子透鏡納米成像在其實際應用中受到一些根本的限制，例如，粒子透鏡與對象的直接接觸、成像速度慢以及由于色差引起的圖像失真。

因此，需要一種改進的超分辨率光學成像系統。

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發明內容

本發明利用微球體作為用于超分辨率成像的光學元件，提供了恢復遠場中的納米級信息的可能性。在根據本發明的合適設備中，入射光可以通過全內反射在內部周圍反射光子而被捕獲在微小的透明球體內。在共振中，增強的能量僅通過小窗口發射出去。該傾向允許許多有趣的應用。例如，透明微球體可以形成高效的激光腔。

因此，這引出了已被構想的一種新型的透鏡組件芯片，其可以與傳統的光學顯微鏡集成以解決上述問題。具體地，透鏡組件芯片包括由薄膜保持的微球體，這避免污染和破壞樣品。另一個關鍵優點在于，通過引入物鏡與微球體之間的距離，可以通過調節膜的垂直位置來靈活地找到最佳的圖像平面，從而確保實驗裝置的最佳性能。另外，當微球體和樣品分離時，可以通過使用安裝在傳統顯微鏡上的載物臺移動樣品或移動位于膜上的微球體來實現對整個表面的掃描。此外，低制造價格和簡單的設置使設計成為可以與商業化顯微鏡耦接的優秀候選。