用于纳米级定量相位成像的快速光热空间光调制

       干涉显微镜利用至少两种光波(通常是参考波和探测波)之间的干涉来获取关于微观物体的信息。基于这一原理的许多方法已被开发出来，包括相衬显微镜、全息显微镜、Nomarski显微镜和干涉反射显微镜。此外，通过成形参考波，可以重建探测波前的相位轮廓。这种被称为定量相位成像(QPI)的方法，已经成为一种强有力的工具，用于捕获透射结构中透明样品的相位图像，包括单细胞的高分辨率3D轮廓和映射反射结构中不透明结构的相位。QPI已经达到了以视频速率对纳米结构的位移进行成像的灵敏度，等离子体成像中的特定应用已经允许表征纳米级图案。然而，QPI的更高灵敏度和速度仍然受限于可用的空间光调制技术的性能。最近，干涉散射显微术(iSCAT)已成为亚波长散射体超灵敏成像和定位的首选方法，其中包括具有高时空分辨率的未标记的单个蛋白质。在iSCAT显微镜中，样品上散射的光波和样品基底反射的参考波共享一个简单的成像路径，并在检测器上发生干涉。然而，由于对小波前畸变具有很强的敏感性，在干涉扫描显微术中对相移的任何直接控制都是具有挑战性的。总的来说，能够捕捉亚毫秒级微观运动而没有衍射伪影和偏振相关性的连续空间光调制仍然备受挑战。

       近日，来自捷克科学院光子学和电子学研究所的Hadrien M. L. Robert等人提出了一个光热空间光调制器(PT-SLM)，使快速相位成像的纳米级三维重建。铂-空间光调制器可以产生阶跃式波前变化，没有衍射伪影，具有高透射率和独立于光偏振的调制效率。他们实现了大于π的相移，响应时间短至70 s，理论极限在亚微秒范围内。他们使用铂-空间光调制器对亚分支以下的物种进行定量相位成像，以破译微管的三维纳米位移，并研究与微管相关的扩散蛋白质的轨迹，为通过复杂微管网络的蛋白质导航机制提供了见解。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

       文章链接：Hadrien M. L. Robert et al. Fast photothermal spatial light modulation for quantitative phase imaging at the nanoscale. Nature Communications (2021) 12:2921 https://doi.org/10.1038/s41467-021-23252-3