量子圖像掃描顯微鏡實現超小尺度顯微顯示

　　遠場光學顯微鏡的分辨率受阿貝衍射極限的制約，其極限分辨率約為可見波長的一半，阻礙了遠場光學顯微鏡在超小尺度的生命科學研究中的應用。隨著探測技術的持續快速發展，利用量子超分辨率顯微鏡和圖像掃描顯微鏡（ISM）來克服衍射極限，從而實現超小尺度顯微，逐漸成為研究熱點。量子光學原理超越了光學顯微鏡中靈敏度和分辨率的經典局限性，原則上，基于量子光學原理的量子協議可以在不犧牲經典信息的情況下添加新信息，因此具有超分辨率增強的潛力。但是對生物樣品進行成像仍然具有挑戰性。這些挑戰主要來自于測量的固有弱信號和光量子態的脆弱性。圖像掃描顯微鏡則是超分辨率系列的最新成員，可在不降低信號電平的情況下生成穩健的分辨率增強。在ISM中，探測器陣列中的每個像素在共焦激光掃描顯微鏡（CLSM）中充當小針孔，記錄的圖像的分辨率是衍射極限的兩倍。因此，可以構建超分辨圖像而不降低收集的信號電平。

　　來自以色列Weizmann科學研究所的D.Oron教授及其研究團隊報道了一種新的超分辨方案：量子圖像掃描顯微鏡（Q-ISM）。利用ISM架構中量子相關的測量。在共焦掃描期間，探測器陣列中的每對探測器使用光子相關產生清晰圖像。這些圖像合并在一起，分別超過了ISM和光子相關測量的分辨率。相比較圖像掃描顯微鏡，分辨率提高兩倍，超過衍射極限四倍。通過違反經典光和均勻照明假設，并基于量子光學中的光子反聚束效應，他們獲得了用熒光量子點染色的生物樣品的超分辨光學圖像。