隐失驻波、负折射材料(nim)在全内反射荧光显微术下的综合应用

《隐失驻波、负折射材料(nim)在全内反射荧光显微术下的综合应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、张正德：隐失驻波、负折射材料（NIM）在全内反射荧光显微术下的综合应用隐失驻波、负折射材料（NIM）在全内反射荧光显微术下的综合应用11191050张正德（北京航空航天大学，北京102206）摘要：针对隐失波最新发展及应用，查阅了前人所写论文(蒋练军、金辉霞,2006)(王琛、王桂英、徐至展,2004)(王晓秋、吴世法、简国树、王克逸、王景芝、潘石,2003)(王琛、王桂英、徐至展,全内反射荧光显微术,2002)(范路生、薛轶群、王晓华、王钦丽、林金星,2011)，综合考虑到负折射率材料对隐失波振

2、幅的增益和两束光波全内反射形成的隐失驻波，可做如下设想：采用隐失驻波照亮荧光标记样本并采用负折射率材料制成的扁平镜头用以显微镜聚焦，可以达到分子级别的小范围照亮和高分辨率测量。关键词：隐失波、负折射率材料、全内反射、超显微技术Abstract:Accordingtotheevanescentwavethelatestdevelopmentandapplication,refertothepreviouspaper.Comprehensiveconsideringthenegativerefract

3、iveindexmaterialonevanescentwaveamplitudegainandtwobeamoflightwavetotalinternalreflectionformationofevanescentstandingwave,canplaythefollowingideas:theevanescentstandingwavelightfluorescentmarkersampleandthenegativerefractiveindexmaterialmadeofflatlen

4、stofocusmicroscope,canachievethemolecularlevelofsmallrangelightandhighresolutionmeasurement.Keywords:Evanescentwave,NegativerefractiveIndexMaterials(NIM),Totalinternalreflection,Ultramicrotechnology0引言(引用自(王琛、王桂英、徐至展,全内反射荧光显微术,2002))自世界上第一台光学显微镜问世以来，显

5、微科学取得了迅猛的发展。人们逐渐地改进了成像质量，而且各种新的光学显微镜也应运而生，如偏振光显微镜、相差显微镜、倒置显微镜。但是传统的光学显微镜由于受到光瞳远场衍射效应的影响，存在分辨极限，瑞利将之归纳为R≥0.61λNA，其中λ为成像光波波长，NA为物透镜的数值孔径。因此，对可见光来说，光学显微镜空间分辨极限~250nm。从应用的角度，传统的光学显微术无法满足更高的分辨率要求。扫描近场光学显微镜（SNOM）通过光探针探测样品表面隐失波的超高频信息，可获得纳米尺度的分辨图像5张正德：隐失驻波、负折

6、射材料（NIM）在全内反射荧光显微术下的综合应用，并可对生物样品进行无损探测，维持生物样品的活性，并能给出样品的形貌图像和折射率图像。仅采用隐失波全内反射荧光显微术，它的荧光激发深度就能达到~100nm的薄层范围内，从而成为研究细胞表面科学如生物化学动力学、单分子动力学的最有前途的光学成像技术。而采用隐失驻波和负折射材料技术，能将空间分辨率将至100nm以下。1全内反射及隐失波当光波从光密介质到光疏介质传播，且入射角大于临界角时，就会发生全反射。考虑光波从玻璃（折射率取为1.52）表面射入溶液（折

7、射率取为1.33）中的情形，当发生全反射时，光会在界面上完全反射而不进入液体溶液中。这是我们一液中，在平行界面方向传播一段距离，如图表1在垂直界面向溶液方向光强随着与界面距离增加成指数递减。IncidentbeamReflectedbeamEvanescentwaven1n2图表1Ix=Ioe-1d人们定义隐失波进入样品的深度d为其强度衰减37％时的深度d=λ4πn2sinαsinαe2-1由于隐失波在两种介质界面处的衰减，它只能激发样品靠近盖玻片处的一薄层区域内(大约(100~200nm)的荧光

8、基团，因此有更高的信噪比，使其在z轴的分辨率得到显著提高。2全内反射荧光显微术（TIRFM）由于发生全内反射时，在低折射率介质中隐失波的典型渗透深度一般在100nm量般所理解的全反射。然而，由于波动效应，光会有一部分能量穿过界面渗透到溶级。如果样品紧贴界面放置，则隐失波对样品的垂直照射深度也为~100nm，只有这个小范围内的荧光分子将被激发，而在这个范围以外的荧光分子则完全不受影响。(引用自(王琛、王桂英、徐至展,全内反射荧光显微术,2002))到目前，科学家们已发展了多种全内反射