Five-dimensional single-shot fluorescence imaging using a polarized Fourier light-field microscope
本文提出偏振傅里叶光场显微技术（pFLFM），通过结合偏振相机与FLFM装置，实现单次拍摄捕获五维荧光信息，并在验证中展现了其在生物与环境科学领域的应用潜力。
2025-01-29 physics.optics
A statistical resolution measure of fluorescence microscopy with finite photons
本文提出有限光子下荧光显微镜分辨能力的统计度量方法，结合衍射极限与光子统计特性，利用Cramer-Rao下界量化周期结构可分辨性，为现代荧光显微技术确立了含噪声的实际分辨率理论度量。
2023-02-07 physics.optics stat.AP
Structured illumination fluorescence microscopy using Talbot self-imaging effect for high-throughput visualization
我们报告了一种新的扩展结构照明（SI）显微镜，利用塔尔博特自成像效应，以产生一个SI图案的视场（FOV）和分辨率不受限制的显微镜物镜的数值孔径（NA）的样品。这使得高分辨率SI图案生成（高达自由空间传播极限）跨越大FOV，这反过来又允许SI显微镜有效地适应高通量成像。我们证明了这个概念，使用一个简单的原型显微镜成像一个大的FOV（450 × 350微米）与衍射限制的荧光分辨率限制的显微镜NA为2微米。一个定制的结构化元件，设计与周期性的空间特征超出了显微镜成像物镜的衍射极限，被定位在一个整数倍的塔尔博特距离的一半远离样品。这通过Talbot自成像效应在样品平面处产生了大FOV、子衍射SI图案。然后使用常规SI超分辨率原理将整个FOV的成像分辨率提高到500 nm，大约是显微镜NA衍射极限的4倍。这种方法也应该适用于高通量的亚衍射分辨率多模成像。
2018-01-10 physics.optics
Super-resolved FRET imaging by confocal fluorescence-lifetime single-molecule localization microscopy
基于FRET的方法是用于感测（生物）分子的直接环境和相互作用的独特工具。FRET成像和FLIM（荧光寿命成像显微镜）使分子相互作用和功能状态的空间分布可视化。然而，传统的FLIM和FRET成像提供了衍射限制体积内的分子系综的平均信息，这限制了所观察到的信号的空间信息、准确性和动态范围。在这里，我们展示了一种方法，以获得超分辨FRET成像的基础上，使用商业时间分辨共聚焦显微镜的早期原型的单分子定位显微镜。使用荧光探针的DNA点累积用于纳米尺度形貌成像（DNA-PAINT）提供了与通常的共聚焦显微镜的扫描速度兼容的背景减少和闪烁动力学的合适组合。一个单一的激光被用来激发供体，一个宽的检测带被用来检索供体和受体的发射，和FRET事件检测寿命信息。
2022-11-28 physics.bio-ph physics.optics
Low-cost fluorescence microscope with microfluidic device fabrication for optofluidic applications
本文提出一种低成本荧光显微镜结合微流控器件制作的完整方案，利用该装置研究了微通道内激光诱导空化现象，并通过荧光-粒子图像测速（PIV）技术分析流体流动。
2023-03-01 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
Aberration measurement and correction on a large field of view in fluorescence microscopy
由样品和/或样品架引起的像差限制了光学显微镜的分辨率。波前校正可以使用具有波前无传感器优化算法的可变形反射镜来实现，但是，尽管这些系统很复杂，但校正的水平通常限于显微镜视场中的小区域。在这项工作中，我们提出了一个即插即用的像差测量和校正模块。波前校正是通过使用旋转瞳孔像差测量和闭环控制可变形透镜的直接波前重建来执行的。透镜校正视场中心的像差，在边缘留下残余像差，这些残余像差通过非等晕去卷积来去除。我们目前的实验结果，在荧光显微镜，具有广泛的领域和光片荧光显微镜。这些结果表明，在整个视场的检测和校正，可以实现与紧凑的透射模块放置在荧光显微镜的检测路径。
2021-06-03 physics.comp-ph physics.ins-det physics.med-ph
The noisy image retrieval for fluorescence digital microscopy
研究了消除显微镜光路中光学元件非线性引起的相位和振幅畸变的有效光学工具。这个鲁棒的过程描述了简单的理论模型被证明是成功的修复噪声与信号比接近100的图像。它表明，范Cittert-Zernike定理提供了足够的描述不完善的显微镜下工作的相干和非相干照明条件下，并有混浊介质的对象和中间平面。
2004-04-21 physics.med-ph physics.optics
Spatio-angular fluorescence microscopy II. Paraxial 4$f$ imaging
我们调查的性质，单视图荧光显微镜在4 $f$几何成像荧光偶极子时，不使用标量或标量近似。我们表明，这种成像系统具有空间角度的频带限制，我们利用频带限制进行有效的模拟。值得注意的是，我们表明，近轴荧光显微镜记录的信息在焦点荧光团的合奏的面外取向。此外，我们表明，ESTA近似可能会导致有偏见的荧光团浓度的估计，但这些偏差是小的，当样品中包含许多随机取向的荧光团在每个可分辨的体积或不受约束的旋转荧光团。
2019-01-04 physics.optics q-bio.QM
Single-Shot 3D Widefield Fluorescence Imaging with a Computational Miniature Mesoscope
荧光成像是生物学和神经科学不可或缺的。对自由行为的动物进行大规模成像的需求进一步推动了小型化显微镜（微型镜）的发展。然而，传统的显微镜/微型镜固有地受到其有限的空间带宽积、浅景深以及无法分辨3D分布式发射器的限制。在这里，我们提出了一个计算微型显微镜（CM $^2$），克服了这些瓶颈，并使单次拍摄的三维成像跨越8 $\times$ 7毫米$^2$的视野和2.5毫米的景深，实现7- $μ$米的横向分辨率和优于200- $μ$米的轴向分辨率。值得注意的是，CM $^2$具有紧凑的轻质设计，在单个平台中集成了用于成像的微透镜阵列和用于激发的LED阵列。其扩展的成像能力是通过计算成像来实现的，计算成像通过算法来增强光学器件。我们通过实验验证了介观三维成像能力的体积分布的荧光珠和纤维。我们进一步量化体散射和背景荧光对幻影实验的影响。
2020-09-01 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
Dynamic Spectral fluorescence microscopy via Event-based & CMOS image-sensor fusion
本文提出融合事件传感器与CMOS的宽场荧光显微镜，结合衍射光学编码和深度神经网络，实现微秒级时间分辨与纳米级光谱区分，验证了超快动态光谱成像能力。
2024-10-21 physics.optics
Supercritical angle microscopy and spectroscopy
荧光检测，无论是涉及传播或近场发射，被广泛用于光谱学，传感和显微镜。全内反射荧光（TIRF）通过渐逝（近）场限制荧光激发，并且它是用于表面选择性荧光测定的流行的对比度发生器。它的发射当量，超临界角荧光（SAF）是无条件建立的，虽然它实现了类似的光学切片TIRF。当荧光分子非常靠近界面并且其近场发射耦合到高折射率介质（n2 > n1）并且变得传播时，SAF出现。然后，大多数荧光在较高折射率衬底的一侧是可检测的，并且该荧光的大部分被发射到斯涅耳定律所禁止的角度中。SAF以及亚临界角荧光（UAF）（远场发射）分量可以用具有足够高的检测孔径NA > n2的显微镜物镜收集，并且通过傅立叶滤波在后焦平面（BFP）中分离。BFP图像编码有关荧光团辐射图案的信息，并且可以对其进行分析，以产生有关发射器嵌入的折射率，它们与界面的纳米距离及其方向的精确信息。SAF显微镜可以通过宽场光学器件以空间分辨的方式检索此近场信息，并且此功能可以添加到任何现有的倒置显微镜。
2020-01-15 physics.optics q-bio.QM
Exploiting speckle correlations to improve the resolution of wide-field fluorescence microscopy
荧光显微镜在纳米科学和生物科学中是不可或缺的。用荧光染料标记靶结构的多功能性允许以宽视野以亚细胞分辨率可视化结构和功能。由于衍射极限，传统的光学显微镜仅限于分辨大于200 nm的结构。通过近场和远场超分辨显微镜方法可以提高分辨率。近场方法通常具有有限的视场，并且远场方法受到所涉及的常规光学器件的限制。在这里，我们介绍了一种结合高分辨率和宽视场荧光显微镜的方法，提高了传统的光学显微镜的分辨率，通过利用散斑照明的相关性，通过随机散射的高折射率介质：散斑相关分辨率增强（SCORE）。作为测试，我们收集了100 nm直径的染料掺杂纳米球的二维荧光图像。我们证明了一个解卷积分辨率为130 nm的视野为10 × 10 $\text{μm}^2$。
2014-10-08 physics.optics
Near-membrane refractometry using supercritical angle fluorescence
全内反射荧光（TIRF）显微镜及其变体是活细胞中单个分子或细胞器动态可视化的关键技术。然而，真正的定量TIRF仍然存在问题。一个未知的阻碍倏逝波激发的荧光强度的解释是未确定的细胞折射率（RI）。在这里，我们使用TIRF激发和超临界角荧光发射检测的组合来直接测量成像期间细胞“足迹”区域中的平均RI。我们的RI测量是基于在分离超临界和亚临界荧光发射组分的临界角的后焦平面图像上的确定。我们通过对小鼠胚胎成纤维细胞成像来验证我们的方法。通过针对不同的染料和荧光蛋白嵌合体的囊泡，质膜以及线粒体和ER，我们证明了当地RI测量与亚细胞分辨率的标准TIRF显微镜与可拆卸的伯特兰镜头作为唯一的修改。我们的技术在轴向囊泡动力学成像、线粒体能量状态或检测癌细胞方面具有重要应用。
2016-11-04 physics.bio-ph physics.optics
Fluorescence Microscopy: a statistics-optics perspective
本文从统计与光学交叉视角，综述了荧光显微成像中光与荧光团特性对图像特征的影响，并介绍了相应的概率建模工具，旨在促进定量显微图像解释。
2023-10-17 physics.bio-ph physics.data-an physics.optics
Achieving High Temporal Resolution in Single-Molecule Fluorescence Techniques using Plasmonic Nanoantennas
单分子荧光技术是研究生物过程分子机制的重要手段。然而，实现亚毫秒的时间分辨率来监测快速分子动力学仍然是一个重大的挑战。荧光亮度是通常定义这些技术的时间分辨率的关键参数。传统的显微镜和标准荧光发射器达不到亚毫秒监测所需的高亮度。等离子体纳米天线已经被提出作为一种解决方案，但是尽管已经用这些结构获得了巨大的荧光增强，但亮度通常保持在100万光子/s/分子以下。因此，时间分辨率的提高被忽视了。在这篇文章中，我们提出了一种使用等离子体纳米天线，特别是光学喇叭天线在单分子荧光技术中实现高时间分辨率的方法。我们证明了约90%的总发射光的收集效率，达到200万光子/s/分子的饱和制度的高荧光亮度。这使得单分子的观察与微秒分箱时间和快速荧光相关光谱（FCS）测量。这项工作扩展了等离子体天线和零模波导在荧光饱和状态下的应用，使其具有更亮的单分子信号，更快的时间分辨率和更高的检测率，以推进荧光传感，DNA测序和分子相互作用的动态研究。
2023-03-01 physics.bio-ph physics.optics
Spectral DiffuserScope: a compact snapshot hyperspectral microscope
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；UCB/UCSF Joint Graduate Program in Bioengineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校生物工程专业联合研究生项目）；Seoul National University（首尔大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Stanford University（斯坦福大学）；VIAVI Solutions Inc（维亚维解决方案公司）；Cornell University（康奈尔大学）
提出一种基于压缩感知的紧凑型快照高光谱显微镜，实现比传统快照系统更高的空间-光谱分辨率，并通过实验验证其在生物和临床应用中的高通量能力。
2026-07-01 physics.optics
Large-field-of-view Chip-scale Talbot-grid-based Fluorescence Microscopy
荧光显微镜是现代临床诊断和生物科学中最重要的工具之一。然而，它的成本，尺寸和有限的视场（FOV）正在成为关键应用的瓶颈，如大规模表型分析和低资源设置诊断。在这里，我们报告了一种低成本，紧凑的芯片级荧光成像平台，称为荧光塔尔博特显微镜（FTM），它利用塔尔博特自成像效应，使高效的荧光成像在一个大的和直接可扩展的FOV。FTM原型的分辨率为1.2微米，FOV为3.9 mm x 3.5 mm。我们证明了FTM对荧光标记的乳腺癌细胞（SK-BR-3）和表达绿色荧光蛋白的HEK细胞的成像能力。
2012-10-08 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Measurement of surface concentration of fluorophores using fluorescence fluctuation spectroscopy
荧光涨落光谱学应用于研究分子，通过一个小的观察体积，通常受到扩散或对流运动在液相中。我们建议，这样的技术可以用来测量沉积在基板上或嵌入在薄膜中的荧光团的面积绝对浓度，具有几微米的分辨率。其原理是在共聚焦荧光显微镜物镜前平移固体基质，并记录随后的荧光强度波动。模型基板（荧光微球）和DNA生物芯片上的这一概念的有效性进行了研究。
2007-12-12 physics.optics
Optical Antenna-based Fluorescence Correlation Spectroscopy to Probe the Nanoscale Dynamics of Biological Membranes
活细胞的质膜在从纳米尺度到中尺度的多个空间尺度上被划分。这种非随机组织对于大量细胞功能至关重要。在纳米尺度上，细胞膜组织成富含胆固醇、鞘脂和某些类型蛋白质的动态纳米组装体。研究这些被称为脂筏的纳米组装体在基础细胞生物学中具有至关重要的意义。然而，这一目标需要同时纳米空间精度和微秒时间分辨率，这是普通显微镜无法达到的。基于金属纳米结构的光学天线有效地增强和限制光到纳米尺寸，突破了光的衍射极限。在这个角度来看，我们讨论了最近的进展相结合的光学天线与荧光相关光谱（FCS），以监测微秒级的动态在纳米尺度的空间尺寸。这些新的发展提供了许多机会，研究脂质和蛋白质的动态模拟和天然生物膜。
2017-12-19 physics.bio-ph physics.optics
Confocal supercritical angle fluorescence microscopy for cell membrane imaging
我们展示了亚波长切片生物样品与传统的共聚焦显微镜。这种光学切片通过超临界角荧光现象实现，其中只有靠近折射率不连续界面的荧光团可以将辐射的传播分量发射到所谓的禁止角中。这种技术的简单性允许它集成到一个高数值孔径共焦扫描显微镜上的检测通道，只有一个简单的修改。共焦SAF显微镜将是实现高分辨率表面成像，特别是生物样品膜成像的有力工具
2013-12-21 physics.optics
Nanosecond compressive fluorescence lifetime microscopy imaging via the RATS method with a direct reconstruction of lifetime maps
随机时间信号（RATS）方法已被证明是测量光致发光（PL）动力学和荧光寿命成像（FLIM）的有用和通用的方法。在这里，我们提出了该方法的两个基本开发步骤。首先，我们证明，通过使用随机的数字激光调制在RATS，它是可能的，以纳秒为单位的时间分辨率实现PL动力学的测量。其次，我们提出了一种替代方法来评估FLIM测量的基础上，单像素相机实验。与标准评估不同，标准评估需要对每个时间点的PL图进行冗长的迭代重建，在这里，我们使用一组有限的预定PL寿命，并计算对应于每个寿命的振幅图。该替代方法显著节省了后处理时间，此外，在存在噪声的系统中，它在FLIM频谱图的准确性方面显示出更好的稳定性。除了确认扩展功能的模拟外，我们还将新的进展实施到显微镜光学设置中，用于在微米尺度上映射PL动力学。所提出的原则也通过映射LuAG：Ce晶体表面进行了实验验证。
2022-12-16 physics.bio-ph physics.optics
Portable, cost_effective UV_vis_NIR microspectrophotometer for absorption and fluorescence microscopy and spectroscopy
本文提出一种便携、低成本的双头紫外-可见-近红外显微分光光度计，通过创新照明与物镜设计将成本降低20倍以上，并验证了其在染料、蛋白质晶体和活细胞等样品上的高精度原位吸收与荧光光谱测量能力。
2025-11-06 physics.optics
Miniscope3D: optimized single-shot miniature 3D fluorescence microscopy
微型荧光显微镜是系统生物学中的标准工具。然而，宽视场微型显微镜仅捕获2D信息，并且使3D功能能够实现的修改增加了尺寸和重量，并且在窄深度范围之外具有较差的分辨率。在这里，我们实现了3D的能力，通过取代传统的2D微型镜的管透镜与优化的多焦点相位掩模在物镜的孔径光阑。将相位掩模放置在孔径光阑处显著减小了设备的尺寸，并且改变焦距能够在宽的深度范围内实现均匀的分辨率。相位掩模将3D荧光强度编码为单个2D测量，并且通过求解稀疏约束逆问题来恢复3D体积。我们提供了设计和制造的相位掩模和一个有效的前向模型，占场变化的像差在微型物镜的方法。我们展示了一个原型，是17毫米高，重2.5克，实现2.76 $μ$米横向，和15 $μ$米轴向分辨率在大多数的900 × 700 × 390 $μm^3$体积在40卷每秒。在分辨率目标、动态生物样品和小鼠脑组织上进行了实验验证。与现有的微型单次体积捕获实现相比，我们的系统更小，更轻，并在10倍的可用深度范围内实现了超过2倍的横向和轴向分辨率。我们的显微镜设计为紧凑型平台重要的应用提供单次拍摄3D成像，例如自由移动动物的体积神经成像以及培养箱和芯片实验室设备中动态样品的3D运动研究。
2020-10-12 cs.CV eess.IV physics.optics
Modeling Fluorescence Correlation Spectroscopy through an aberrating sphere
荧光相关光谱（FCS）是一种功能强大的单分子技术，可以测量从皮摩尔到微摩尔浓度的荧光分子的运动（扩散、流动）、浓度和分子相互作用动力学。它在物理和生命科学中有着广泛的应用。许多生物/生物物理应用使用FCS来测量活细胞和组织中荧光标记的生物分子的运动和浓度。然而，FCS实验的正确定量评价依赖于所用共聚焦显微镜的荧光激发和检测特性的准确知识。使用自下而上的方法，我们从理论上研究了这些属性是如何受到光路内存在的衍射介质珠的影响，以及这如何改变FCS测量的结果。这对于在光学非理想畸变条件下的FCS的所有应用都是重要的。
2019-07-16 physics.optics
Nanoroughened plasmonic films for enhanced biosensing detection
虽然荧光是生物传感应用中的主流标记技术，但灵敏度的提高仍然是一个艰巨的挑战。我们表明，涂层标准显微镜载玻片与纳米强化银膜提供了一个高的荧光信号增强由于等离子体相互作用。作为概念的证明，我们将这些具有定制等离子体特性的薄膜应用于DNA微阵列。使用普通的光学扫描设备，我们实现了超过40倍的信号放大。
2013-07-26 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
M3Scope a 3D multimode multiplane microscope for imaging nanoscale dynamics in soft matter
针对动态异质软物质和生物物质的探测需求，提出M3Scope多平面显微镜，通过模块化多模态立方体扩展宽场检测，实现多模态成像且保留高帧率同步3D采集，在聚合物动力学研究中展示其跨尺度成像潜力。
2025-11-13 cond-mat.soft physics.ins-det physics.optics
Thermally Adaptive Surface Microscopy for brain functional imaging
本文提出热自适应表面显微技术，利用热可调微透镜阵列结合图案化照明，在0.5 kHz帧率和大视场下同时记录斑马鱼幼体脑内不同深度的快速荧光动态，解决了三维成像中离焦背景和扫描速度限制问题。
2025-04-09 physics.optics
Spatio-angular fluorescence microscopy III. Constrained angular diffusion, polarized excitation, and high-NA imaging
本文研究荧光分子在角度势阱中的旋转扩散与高数值孔径成像，提出角度结构照明可将高频角度分量混叠进系统通带，并揭示可测角度分量受旋转扩散时间、荧光衰减时间和采集时间三者关系限制。
2020-01-24 physics.optics q-bio.QM
Fast 3D cell tracking with wide-field fluorescence microscopy through deep learning
在许多生物医学应用中，如监测免疫细胞迁移和观察流动血管中的肿瘤转移，高速3D跟踪细胞继续吸引广泛的关注。在这里，我们提出了一种基于深度卷积神经网络（CNN）的方法，可以从传统宽视场荧光显微镜捕获的单个2D图像中检索荧光团的3D位置，而无需任何硬件修改。该方法通过两个级联的CNN将具有挑战性的3D定位从基于模型的不适定拟合问题（特别是在密集样本和低信噪比的情况下）转换为可解决的多标签分类问题，其中深度学习技术相对于其他算法具有很大的优势。与传统的核函数拟合方法相比，该方法在更大的轴向范围内实现了多目标的精确定位，并通过仿真和三维分布式荧光微球实验验证了该方法的有效性。此外，在100 fps的斑马鱼体内多个血细胞的3D跟踪进一步验证了我们的框架的可行性。
2018-05-15 physics.optics
Fluorescence Brightness, Photostability and Energy Transfer Enhancement of Immobilized Single Molecules in Zero-Mode Waveguides Nanoapertures
零模波导（ZMW）纳米孔径被广泛用于监测超出正常显微镜可访问范围的单个分子。然而，几个方面的ZMW影响荧光团的荧光物理学仍然没有得到充分的记录，有时有争议。在这里，我们彻底研究了ZMW对单个固定化Cy3B和Alexa 647分子荧光的影响，详细说明了亮度，寿命，光漂白时间，发射光子总数和Förster共振能量转移（FRET）之间的相互作用。尽管在ZMW的等离子体增强的激发强度，我们发现，光稳定性是保存与类似的光漂白时间的玻璃参考。在光漂白之前检测到的荧光亮度和光子总数都增加了，Alexa 647染料的增益接近5倍。最后，单分子数据重要地允许ZMW对FRET过程的影响的无环孔表征。我们发现，FRET速率常数提高了50%，表明纳米光子可以介导能量转移。这些结果加深了我们对ZMWs中荧光增强的理解，并与单分子生物物理应用直接相关。
2022-05-02 physics.chem-ph physics.optics
Fluorescence-detected two-dimensional electronic spectroscopy of a single molecule
本研究结合单分子荧光光谱与二维光谱技术，以DBT分子为例实现室温下单分子二维光谱测量，可用于研究单量子物体的超快能量转移过程。
2024-07-12 physics.chem-ph physics.optics
Compressive Fluorescence Microscopy for Biological and Hyperspectral Imaging
压缩感知（CS）的数学理论认为，可以从速率远低于总带宽的测量中获取信号。虽然CS理论现在已经发展得很好，但关于基于CS的采集设备的硬件实现的挑战-特别是在光学方面-才刚刚开始得到解决。本文提出了一种压缩传感在荧光显微镜及其应用的生物医学成像的实现。我们的CS显微镜结合了动态结构化宽视场照明和快速灵敏的单点荧光检测，能够重建荧光珠、细胞和组织的图像，欠采样率（像素数和测量数之间）高达32。我们进一步展示了一个高光谱模式，并记录图像与128个光谱通道和欠采样率高达64，说明了潜在的好处CS采集高维信号，通常表现出极端的冗余。总而言之，我们的研究结果强调CS计划的兴趣，在一个显着降低的速度收购，并指出一些剩余的挑战CS荧光显微镜。
2012-06-16 physics.optics stat.AP
A Scanning Cavity Microscope
除了荧光之外，对单个纳米系统的光学性质进行成像可以提供丰富的信息。然而，用于吸收和分散的微小信号是具有挑战性的观察，并且只有需要复杂噪声抑制的专门技术可用。在这里，我们使用扫描光学微腔中的信号增强来演示超灵敏成像。利用探测光与光学谐振器内的样品的多次相互作用，我们实现了1700倍的信号增强衍射极限显微镜相比。我们证明了定量成像的消光截面的金纳米粒子的灵敏度低于1纳米2，我们展示了一种方法，以提高空间分辨率可能低于衍射极限，通过使用高阶腔模式，我们提出了测量的双折射和消光对比度的金纳米棒。所展示的吸收和色散信号的同时增强，为纳米材料、分子和生物纳米系统的光学研究提供了诱人的潜力。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Breaking the Low Concentration Barrier of Single-Molecule Fluorescence Quantification to the Sub-Picomolar Range
本研究针对单分子荧光定量的低浓度壁垒问题，通过在共聚焦显微镜中结合荧光寿命相关光谱（FLCS）与激光激发光束光阑，实现0.1皮摩尔的定量限，突破亚皮摩尔范围，保留动态监测能力且无需复杂设备，推动生物传感应用。
2025-02-17 physics.optics
Rational Designing of Anthocyanidins-Directed Near-Infrared Two-Photon Fluorescence Probes
本文研究了不同骨架花青素的光物理性质，通过烷基环化、氮丁环和扩展π共轭抑制TICT效应，设计了新型双光子荧光探针2a-n，其中2a-3展现出长发射波长、大TPA截面和Stokes位移，适用于高分辨率NTR检测。
2024-04-25 physics.chem-ph physics.optics
Single-molecule orientation localization microscopy II: a performance comparison
已经开发了各种技术来测量荧光分子的2D和3D位置以及2D和3D取向，其精度优于标准落射荧光显微镜。由于典型的单分子实验中具有挑战性的信号背景比，因此必须选择针对特定目标样品优化的成像系统。在这项工作中，我们比较了多个国家的最先进的和常用的方法对测量精度的基本限制方向定位显微镜的性能。我们的分析揭示了各种实验条件和样品几何形状的最佳成像方法。有趣的是，对标准荧光显微镜的简单修改在许多成像场景中表现出优异的性能。
2021-01-31 eess.IV physics.app-ph physics.ins-det
FRET nanoscopy enables seamless imaging of molecular assemblies with sub-nanometer resolution
通过规避光学衍射极限，超分辨荧光显微镜使更大的细胞结构和分子组装的研究成为可能。然而，荧光纳米显微镜目前缺乏时空分辨率来解决单个分子的大小上的距离，并揭示分子复合物的构象精细结构和动力学。在这里，我们建立FRET纳米结合共定位STED显微镜与多参数FRET光谱。我们同时本地化的供体和受体染料的单个FRET对纳米分辨率和定量测量分子内的距离在一个大的动态范围内的亚纳米精度。虽然FRET提供各向同性的3D距离信息，共定位测量投影到图像平面上的距离。结合的信息使我们能够使用毕达哥拉斯定理直接确定其3D方向。研究两个DNA模型系统和人类鸟苷酸结合蛋白hGBP1，我们证明了FRET纳米显微镜揭示了它们在复杂环境中的空间组织和局部分子构象之间的相互作用。
2022-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Stimulated emission does not radiate in a pure dipole pattern
本研究通过非共线探测配置实验，发现受激发射并非以纯偶极模式辐射，澄清了其辐射特性的关键问题，为显微镜设计、光学冷却等应用提供了依据。
2024-03-06 physics.app-ph physics.optics
