Recientemente, Yang Fan, investigador del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai de la Academia de Ciencias de China, lideró el desarrollo exitoso del primer microscopio Brillouin estimulado de alta resolución espaciotemporal del mundo, que mejoró la velocidad de imagen en dos órdenes de magnitud mientras mantenía una excelente calidad de imagen y una alta especificidad espectral. Por primera vez, se logró internacionalmente una resolución de tiempo de imagen mecánica tridimensional con por debajo del milisegundo y una resolución espacial por debajo del micrón, lo que proporciona una herramienta importante para la investigación mecánica en ciencias de la vida. Los resultados relevantes se publicaron recientemente en la revista académica internacional Nature Photonics.
El 8 de agosto, el reportero se enteró por el Centro de Investigación de Ingeniería de Computación Cuántica de Anhui que la sociedad anónima de Genyuan Quantum Computing Technology (Hefei), la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y el Instituto de Inteligencia Artificial del Centro Nacional Completo de Ciencias de Hefei, realizó con éxito la primera aplicación del mundo de predicción de propiedades moleculares de medicamentos basada en tecnología de codificación cuántica de bordes y completó la verificación de la máquina real en la computadora cuántica superconductora autónoma de nuestro país "Genyuan Wukong". Esta tecnología es como un "microscopio cuántico" para la investigación y el desarrollo de medicamentos. Los resultados de la investigación relevante se publicaron en el Journal of Chemical Information and Modeling.
Imagínese a los científicos observando una célula viva en tiempo real en el laboratorio bajo la estimulación de drogas, y cada pequeña arruga en la membrana celular es claramente visible - esta escena mágica está sucediendo en el laboratorio del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai de la Academia China de Ciencias. El primer microscopio Brillouin de alta resolución en el espacio-tiempo del mundo desarrollado por el equipo de investigadores de Yang Fan permite a los humanos capturar el proceso dinámico mecánico del mundo microscópico por primera vez con precisión en el tiempo por debajo de un milisegundo (una millonésima de segundo) y precisión en el espacio por debajo de una milésima de cabello.
El equipo diseñó una fuente de luz especial con una longitud de onda de 780 nanómetros, con una potencia máxima de hasta 267 vatios, pero con un diseño de ciclo de trabajo bajo, la potencia promedio es de solo 30 milivatios. Con el esquema de detección de autoequilibrio de supresión de alto ruido de desarrollo propio, el sistema puede suprimir la interferencia de ruido de más de 31 decibelios para garantizar la pureza de la señal. En la práctica, solo se necesitan 200 microsegundos para obtener imágenes de cada píxel, que es 100 veces más rápido que el microscopio Brillouin tradicional.
El profesor Dai Qionghai, académico de la Academia China de Ingeniería y decano de la Academia Técnica de Ciencias de la Información de la Universidad de Tsinghua, dijo que esta es la primera vez en el mundo en lograr observaciones panorámicas de imágenes tridimensionales de alta velocidad a largo plazo en órganos vivos de mamíferos. Sus capacidades de imágenes espacio-temporales a escala cruzada proporcionan una nueva perspectiva y herramienta para estudiar el comportamiento de interacción celular a gran escala y promover la investigación en ciencia cerebral, inmunología y farmacia.
La microscopía Brillouin es una nueva tecnología de imagen mecánica tridimensional, sin contacto y totalmente óptica con de alta resolución espacial. Puede caracterizar el módulo elástico y la viscosidad de las muestras analizando el cambio de frecuencia intermedio y la información de ancho espectral de las señales de dispersión de Brillouin estimuladas, y tiene un gran potencial en biomecánica, oncología, oftalmología y otros campos. Sin embargo, debido a señales extremadamente débiles y limitaciones del sistema, la imagen tradicional de Brillouin es lenta y la resolución espectral es limitada, lo que dificulta satisfacer las necesidades de la imagen in vivo y el monitoreo dinámico de procesos.
En el pasado, los microscopios se llamaban "actualizaciones de lupa", lo que puso en primer plano el mundo a nivel de micras. Pero esta actualización sigue siendo una "instantánea" al final. Puede ver la estructura estática, pero no puede alcanzar el misterio mecánico siempre cambiante en el interior. Y este nuevo dispositivo seca directamente el microscopio en una cámara de alta velocidad, y el tiempo de imagen de cada píxel se reduce a 200 microsegundos. ¿Quién recuerda todavía el viejo problema en el campo de la imagen óptica de que "la velocidad y la precisión no pueden ser ambas cosas"? Los ingenieros chinos dijeron directamente: ¡Los niños toman decisiones, todos las queremos!
¡En los últimos días, la comunidad científica mundial se ha visto arrastrada por una noticia china! La nueva fuente de electrones ultrarrápida desarrollada por la Universidad Jiao Tong de Shanghai y el Centro Nacional de Nanociencia ha superado con éxito el cuello de botella de la tecnología tradicional, permitiendo a los humanos "ver" los cambios instantáneos de las partículas a escala atómica por primera vez. Tan pronto como este logro se publicó en Nature Materials, colegas internacionales lo llamaron "una revolución en el campo de la microscopía".