深圳大学屈军乐课题组：借助钙钛矿量子点实现低功率下近20 nm超分辨成像

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深圳大学光电工程学院屈军乐教授带领的超分辨成像团队，利用钙钛矿量子点的低饱和强度和高稳定性，在受激辐射光损耗(STED)超分辨成像系统中用较低的擦除光功率实现了近20 nm的超高分辨率成像。

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        光学成像具有无损、非接触、高特异性和高灵敏性等优点，尤其适用于自然状态下的信息获取，但由于光学衍射极限的存在，常规显微成像技术的分辨率一般被限制在半波长即200 nm左右，无法满足纳米尺度的观测需求。虽然扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜等相关技术可以实现纳米量级分辨率的观测，但是这些技术或利用超短的波长，或利用近场探测方法，并没有在根本上突破衍射极限，而且这些方法对样品的制备要求非常高，工作条件需要真空、高能辐射和样品导电，因此无法对活的生物样品进行纳米分辨成像。

图1  Confocal和STED分辨力对比：a, b) 激发光和擦除光在横向和纵向的点扩展函数；c, d)  CsPbBr₃ 纳米颗粒的Confocal显微成像；e, f) CsPbBr₃ 纳米颗粒的STED成像; g, h) 沿CsPbBr₃纳米颗粒表面变化的荧光强度

        发展纳米分辨光学成像技术以研究活细胞内的生命过程，已成为国际上的研究热点。目前，各国的学者已经发展了许多打破光学衍射极限的方法来实现纳米分辨成像。这些纳米分辨成像方法主要包括STED、单分子定位（PALM/STROM）和饱和结构光照明（SSIM）等。在进行生物样品成像时，这些成像方法都遇到一个共同的问题，即活细胞成像的光漂白（光稳定性）问题。而STED超分辨成像的光漂白问题尤为突出，虽然STED超分辨成像较其他超分辨成像方法具有快速动态成像的优点，但是由于分辨率要求越高，擦除光的功率就要求越大，对样品的杀伤越强，对探针的光漂白也越严重，因此限制了其在活细胞超分辨成像中的应用。                        

图2  CsPbBr₃纳米颗粒在不同功率的擦除光作用下的STED成像分辨率

       屈军乐教授团队在对钙钛矿量子点的长期研究中发现，其在光学超分辨成像上有许多独特的优点。他们首次利用该量子点实现了STED超分辨成像，由于其具有非常低的饱和擦除功率（0.126 MW/cm²），因此在非常低的能量下就可以实现20 nm的分辨率，同时具有非常好的抗漂白特性，可长时间在强光（39.8 mW）辐射下保持非常好的光稳定性。该量子点经过包裹靶向处理后有望用于活细胞超分辨成像，使细胞内活体单分子动态成像研究成为可能。

       本成果以Low-saturation-intensity, high-photostability, and high-resolution STED nanoscopy assisted by CsPbBr₃ quantum dots为题发表在Advanced Materials [30, 1800167 (2018)]上。该工作得到了国家重点基础研究发展计划（2015CB352005）、国家自然科学基金（61605124,61525503, 61620106016, 61505118, 61775145和31771584）、广东省自然科学基金创新团队(2014A030312008)的支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201800167

关于鼎信优威：
       鼎信优威专注于弱光探测领域，涵盖从光源到探测的整个系统。主要产品有美国PI科学级CCD相机与单色仪，瑞典COBOLT的DPSS激光器，美国SEMROCK 的荧光与RAMAN滤光片，德国BECKER-HICKL 的TCSPC 单光子探测系统，瑞士苏黎世仪器的LOCK-IN 放大器。 

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