超紧凑型多模式超显微镜

成像系统的多功能性和小型化在当今的信息社会中非常重要。生物医学领域的科学研究和疾病诊断一直离不开显微成像技术，生物医学领域也正在向集成化、便携化、多功能方向迈进。

光学显微镜技术通常包括明场、暗场和荧光成像，这些成像通常基于笨重的光学元件。特别是对于荧光和暗视野显微镜，阻挡不需要的背景杂散光以确保高信噪比对于成像性能非常重要。

导波照明的使用使得将两种成像技术结合在一起成为可能，但系统仍然庞大且复杂。实现紧凑型显微镜的一个有前途的途径是使用超透镜，它由亚波长纳米结构组成，具有调制光振幅和相位的强大能力。

尽管创新的超透镜已在荧光显微镜中得到证实，但超薄和扁平结构在小型化方面的优势尚未显现出来。

南京大学李涛教授和朱世宁教授课题组报道了一种通过引入导波照明进行明场、暗场和荧光成像的小型化多模式显微镜。通过方便地切换光源，三种成像模式可以在非常紧凑的显微镜(尺寸为几厘米)内一起或单独工作。

值得注意的是，所提出的导波照明模块不仅提供了低噪声成像模式，而且还进一步减小了系统尺寸，这非常有利于紧凑型显微镜。

因此，设计并制作了成像放大倍数为3.5倍的超透镜阵列(工作波长为470 nm)，对应于荧光成像的发射波长。成像分辨率约为714 nm，确保亚细胞成像。此外，实验证明了微流体成像技术在进一步小型化微流体成像系统方面的潜在应用。

总之，研究人员提出并演示了一种基于导波照明的小型化多模式超显微镜。在厘米级原型内实现了三种成像模式，包括明场、暗场和荧光模式。

所提出的导波照明进一步节省了空间以满足这种紧凑性，它将暗场和荧光成像显着地结合在一起。超透镜阵列经过专门设计，工作在放大模式(3.5倍)下，并结合了CMOS图像传感器，该图像传感器是针对与发射波长相对应的470 nm波长而设计的。

半节距分辨率约为714 nm，保证了亚细胞成像分辨率。值得注意的是，这是第一个在超紧凑系统中实现多模式成像的元设备，有望实现细胞培养的实时可视化，并在未来的生物医学领域产生巨大影响。