近日,中国科学院上海光学精密机械研究所杨帆研究员牵头成功研制了国际首台高时空分辨受激布里渊显微镜,在保持优异成像质量和高频谱特异性的前提下,将成像速度提升两个数量级,首次在国际上实现了亚毫秒时间分辨与亚微米空间分辨的三维力学成像,为生命科学中的力学研究提供了重要工具。相关成果近日在国际学术期刊《自然·光子学》(Nature Photonics)发表。
8月8日,记者从安徽省量子计算工程研究中心获悉,本源量子计算科技(合肥)股份有限公司联合中国科学技术大学、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院,成功实现全球首个基于量子边编码技术的药物分子性质预测应用,并在我国自主超导量子计算机“本源悟空”上完成真机验证。这项技术如同给药物研发装上“量子显微镜”。相关研究成果发表在《化学信息与建模杂志》上。
想象一下,科学家们在实验室里实时观察到一个活体细胞在药物刺激下瞬间收缩,细胞膜上的每一道细微褶皱都清晰可见——这神奇的一幕,正发生在中国科学院上海光学精密机械研究所的实验室里。 杨帆研究员团队研制出的全球首台高时空分辨布里渊显微镜,让人类首次以亚毫秒(百万分之一秒)的时间精度和亚微米(头发丝万分之一)的空间精度,捕捉到微观世界的力学动态过程。
团队设计了波长为780纳米的特殊光源,峰值功率高达267瓦,但通过低占空比设计,平均功率仅需30毫瓦。 配合自主研发的高抑噪自平衡探测方案,系统能压制超过31分贝的噪声干扰,确保信号纯净。 实测中,它对每个像素点的成像时间仅需200微秒,比传统布里渊显微镜快了整整100倍。
中国工程院院士、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海教授表示,这是国际上首次在哺乳动物活体器官上实现的全景式、长时程的高速三维成像观测,其时空跨尺度成像能力为研究大规模细胞交互行为,推动脑科学、免疫学、药学等研究提供了全新视角和工具。
布里渊显微镜是一种新兴的全光学、非接触、三维力学成像技术并具有高空间分辨率,其通过分析受激布里渊散射信号中频移和谱宽信息,可分别表征样品的弹性模量与粘性,在生物力学、肿瘤学、眼科学等领域展现出巨大潜力。然而,由于信号极弱与系统限制,传统布里渊成像速度慢、光谱分辨率有限,难以满足活体成像与动态过程监测需求。
过去显微镜叫“放大镜升级”,把微米级世界拉到眼前。但这种升级说到底还是“快照”,你能看到静态的结构,却够不到里面瞬息万变的力学谜团。而这台新设备,直接把显微镜干成了高速摄像机,每个像素的成像时间缩短到200微秒级,谁还记得光学成像领域那个“速度与精度不可兼得”的老问题?中国工程师直接来了句:小孩子才做选择,我们全都要!
最近几天,全球科学界都被一条中国新闻刷屏了!上海交通大学联合国家纳米科学中心研发的新型超快电子源,成功突破传统技术瓶颈,让人类第一次能“看清”原子级别粒子的瞬时变化。这项成果刚在《自然·材料》发表,就被国际同行称为“显微镜领域的革命”。