基于光频双曲超材料的无标记远场超分辨显微成像

超分辨光学显微成像技术具有非接触、无损伤等优点。现有超分辨成像手段大多依赖荧光染料,限制其应用场合。近年来基于频谱平移原理的无标记远场显微成像手段被提出,但其分辨率受限于波导材料折射率。利用双曲超材料(hyperbolic metamaterials,HMM)的空间频率带通滤波特性,结合亚波长光栅,激发大面积均匀高频体等离激元(bulk plasmon polariton,BPP)照明场,得益于照明的高波矢量,物体的高频信息可以转移到传统成像系统的通带,为远场图像提供亚波长空间信息。基于该方法,采用0.85数值孔径标准物镜,532 nm波长下2.66k₀横向波矢的BPP照明中心距为100 nm双缝结构成像,横向分辨力提高至λ/5.32。进一步提高BPP的横向波矢可使分辨力提升至λ/7.82。该方法无需标记,便于与传统显微镜集成,为生物医学、芯片工业、材料科学等领域的应用提供了一种可视化的超分辨手段。