我国科学家成功研制高时空分辨布里渊显微镜

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。相关成果已发表在国际学术期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）上。布里渊显微成像是一种新兴的全光学、非接触、三维力学成像技术，在力学生物学、眼科与肿瘤诊断等领域展现出巨大潜力。但传统布里渊成像存在速度慢、光谱分辨率有限等问题，难以满足活体成像与动态过程监测需求。为突破这些瓶颈，研究团队开发出一套波长为780nm、峰值功率为267W的高峰值功率、低占空比脉冲光纤激光系统，并结合高抑噪自平衡探测方案实现了超过31dB的噪声抑制。该系统在30mW平均功率下，实现了每像素仅200微秒的成像速度，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，测量空间分辨率达到0.49×0.49×2.1μm³。研究团队在单细胞、类器官、斑马鱼胚胎及卵泡等多个生物样本上验证了这一系统的性能。例如在斑马鱼胚胎中观测到了双布里渊峰，揭示了异质性细胞外基质与腔体中的力学差异；还实时捕捉到秀丽隐杆线虫胚胎发育过程中早期细胞分裂中的力学动态变化。这项研究突破了传统受激布里渊显微镜成像速度与灵敏度的技术瓶颈，有望成为揭示生命力学机制、探索疾病发生与发育动态的全新工具，推动布里渊显微技术向更广泛的基础研究与临床应用场景拓展。