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  • 单芯片搭载量子点允许标准显微镜可视化难以图像生物有机体。

    单芯片搭载量子点允许标准显微镜可视化难以图像生物有机体。

    图片:菲菲弗兰克尔

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  • ESTA的发光底物示出了从量子点层上的微图案化底部反射器的顶部的红色荧光发射的内部的光学显微照片。

    ESTA的发光底物示出了从量子点层上的微图案化底部反射器的顶部的红色荧光发射的内部的光学显微照片。

    图片:塞西尔Chazot

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  • ESTA暗场图像的节目在波士顿港的海水的液滴一海洋微藻生物定位那是发光底物上。

    ESTA暗场图像的节目在波士顿港的海水的液滴一海洋微藻生物定位那是发光底物上。

    图片:马蒂亚斯Kolle

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  • 荧光从雪橇基底观察到的各种顶部布拉格反射镜设计(小正方形)即产生不同的角度发射分布。

    荧光从雪橇基底观察到的各种顶部布拉格反射镜设计(小正方形)即产生不同的角度发射分布。

    图片:塞西尔Chazot

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能芯片启动手持镜像暗视野显微镜

单芯片搭载量子点允许标准显微镜可视化难以图像生物有机体。


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谷歌图片做暗场进行搜索,你会发现微观有机体坐落在鲜明的对比,以他们的午夜黑色背景的精美细致的世界。暗视野显微镜检查可以揭示半透明细胞和水生生物的复杂的细节,以及刻面的钻石和其他宝石那会晕倒,甚至明视野显微镜下的典型非常否则隐形。

科学家生成通过拟合暗视野显微镜使用标准部件图像illumate昂贵的通常情况下,试料台与光的中空的,高度倾斜的锥体。当试样是半透明的暗场显微镜下放置的光散射离开所述样品的特征锥体到显微镜的照相机上形成样品的图像,在明亮的对比黑暗的背景。

现在,在bt365手机app有无工程师开发小,反映到生产芯片,帮助暗场图像,无需昂贵的专用组件。该芯片是比邮票稍大和细如信用卡。当在显微镜的阶段放置时,芯片发出的光的空心圆锥,可以被用于产生藻类,细菌的详细暗场图像,并且类似地微小半透明物体。

信用:塞西尔Chazot

信用:塞西尔Chazot

新的光学芯片可以被添加到标准显微镜作为一个负担得起的,小型化的替代传统暗场分量。也可以将芯片装配到手持式显微镜,以产生在该领域的微生物的图像。

“想象一下,你是海洋生物学家,”塞西尔Chazot,研究生在材料科学与工程的bt365手机app的部门说。 “你通常把水的大水桶到分析实验室。如果样品是坏的,你要回去了,以收集更多的样本。如果你有一个手持式,暗视野显微镜,你可以检查你的杯水车薪,而你在海上就出局了,就看你就可以回家了,或者如果你需要一个新的水桶。“

Chazot是一纸详细介绍了球队的新设计的主要作者,今天在杂志上发表 自然光子学。 她的合着者莎拉Nagelberg,c要么opceanu伊戈尔,库尔特·布罗德里克,yunjo金,芒宜·巴温迪,彼得的话,和bt365手机app的马蒂亚斯kolle,随着克里斯托弗·罗兰兹伦敦帝国学院和德国造纸厂Louisenthal GmbH的MAIK舍雷尔。

荧光永远

在持续的努力,Kolle实验室的成员正在设计材料和器件表现出持久的那个“构造色”不依赖于染料或色素沉着。取而代之的是,纳米和微米他们采用反映结构和散射光很像微型棱镜或肥皂泡。他们可以改变颜色,使其显得THEREFORE取决于它们的结构是如何安排或操纵。

颜色可以看出,在甲虫和蝴蝶,鸟类的羽毛,以及鱼鳞和一些花瓣的闪光翅膀结构。通过着色结构性质,Kolle已-在调查各种方式实施例的启发,从微观,结构透视操纵光。

作为ESTA努力的一部分,并Chazot我设计了一个小的,三层的芯片,他们原本打算用作微型激光器。中间层用作芯片的光源,由聚合物注入有量子点由 - 小纳米颗粒发光,当激发荧光。 Chazot比喻此层以一个荧光棒手镯,凡两种化学物质反应创建光;不放过任何化学反应,这里需要 - 只是有点蓝光将会使量子点的亮橙色和红色光芒。

“以荧光棒,最终停止发光这些化学物质,” Chazot说。 “但是,量子点是稳定的。如果你是做一个手镯,量子点,他们将是很长一段时间的荧光“。

在光产生层ESTA,放置到布拉格反射镜研究者 - 从透明材料的交替纳米层制成的结构,具有明显不同的折射率,这意味着度到哪个入射光反映层。

布拉格反射镜,Kolle说,作为充当一种“网守”为发射的光子的是由量子点。反射镜层的排列和厚度是这样的,就是这样可让光子逸出向上拉出芯片的,但只有当光到达的高角度的反射镜。在较低的角度到达光被弹回向下进入芯片。

加入到第3特征的光产生层下面研究者回收由所述布拉格反射镜最初拒绝的光子。 ESTA第三层涂覆有反射金膜和类似于微型装蛋箱固体,透明环氧树脂的模制出来,具有布满小水井中,每个测量直径约4微米。

Chazot内衬ESTA表面具有高反射率的金的薄层 - 的光学装置即动作捕捉反射从所述布拉格反射镜背面向下的任何光,和乒乓即光备份,可能在一个新的角度,反射镜将让通过。设计对于该第三层中的翼的灵感来自微观尺度结构 凤蝶 蝴蝶。

“蝴蝶翅膀鳞片真正耐人寻味的功能蛋箱,就像一个布拉格反射镜衬里,这给他们带来了他们彩虹色的色彩结构,” Chazot说。

光学移

研究人员最初设计的芯片的微型激光源阵列,想着可能ITS三层共同创建适合激光发射模式。

“最初的计划是建立独立可切换的耦合激光微型腔体的组装,” Kolle,在bt365手机app机械工程系副教授说。 “当薛但做我们意识到他们有一个非常有趣的发射轮廓,即使没有激光的第一面。”

当Chazot在显微镜下的芯片期待已久,她发现了一些奇怪的:在芯片发出的光子只有在高角度的光形成的空心锥。事实证明,布拉格反射镜HAD恰到好处的层厚度只让光子通过当他们来了在具有一定(高)的角度镜像。

“一旦我们看到的光ESTA空心锥形,我们想知道:‘?难道这设备是一些有用的东西’说:” Chazot。 “而答案是:是的!”

事实证明,他们不得不并入多个昂贵的,体积大的暗场显微镜组件的功能集成到一个单一的小芯片。

Chazot和她的同事们使用光学行之有效的理论概念到芯片的光学性能模型,它的这个新发现的任务,优化性能。它们制造的多个芯片,每生产的光的中空锥形具有定制的角轮廓。  

“不管你使用,在所有这些小小的芯片显微镜,一会工夫随着你的目标,” Chazot说。

测试芯片,该球队收集海水的样品以及细菌的非致病性菌株 即大肠杆菌,并放置在9月,他们一个标准的明场显微镜在该平台上一个芯片上的每个样品。有了这一次装夹,能够生产它们的单细菌细胞的明确和详细的图像暗场,以及在海水中的微生物,这在明亮的视场照明已接近无形。

在不久的将来,这些暗视野照明的芯片可能是大量生产和定制的更简单的偶数,高中级显微镜,以启用的低对比度的,半透明的生物样品的成像。结合在Kolle实验室等工作,芯片也可纳入小型化暗场成像设备用于诊断定点护理领域的生物分析和应用。  

“这是基于发现创新的一个精彩的故事已经通过装备花园式的各种显微镜随着这项技术在科学和教育产生广泛影响的潜力,”伯吉斯詹姆斯,为研究所士兵纳米技术,陆军研究办公室项目经理说。 “此外,该能力获得在生物材料和无机材料的成像优异的对比度下光学倍率可并入系统的实验室陆军医疗中心和在战场上新的生物威胁和毒素鉴定。”

ESTA研究是支持的,部分由美国国家科学基金会,美国陆军研究办公室和美国国立卫生研究院。


主题: 成像, 显微镜, 材料科学与工程, 机械工业, 量子点, , 生物学, 微生物, 光子, 纳米科学和纳米技术, 研究, DMSE, 工程学院, 美国国家科学基金会(NSF), 国家研究院(NIH)

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