沈阳自动化研究所新成果可提升纳米机器人性能
- 2016/12/19 15:49:47 19283
- 来源：沈阳自动化研究所
超分辨观测是科学界的重要研究方向，是生物科技、纳米科技和信息科技等进步的重要基石。人眼所能分辨的小颗粒直径约为100微米，尽管光学显微镜极大地提升了人的观测能力，但是根据阿贝衍射定律，光学显微镜所能观测的物体极限尺寸为200纳米，仍然不能满足科学发展的需求。近来，研究人员为了突破衍射极限，发展了STED、PALM、STORM等一系列新型光学成像技术，极大地扩展了人类观测微小世界的能力。但是这些成像技术多采用时间换空间的方式，存在速度慢、需要荧光染色、外部激光激发等问题。这就使得这些超分辨荧光显微镜在实际应用中存在一定局限性，考虑到纳米机器人操作对象和工作环境，这些方法的局限性将表现得尤为突出。
为纳米机器人提供锐利之眼，实现纳米尺度生命物质和非生命物质的动态追踪，对提升纳米机器人的功能和性能具有重要意义。这就需要研究新型成像技术以弥补现有技术不足。针对上述需求，微纳米课题组在对微透镜超分辨成像物理机制突破性研究的基础上，借鉴机器人的感知、决策和控制理论，设计并搭建了具有自主知识产权的超分辨成像系统，在免标记自然光照射条件下，对活体细胞、IC芯片等实现了实时、活体、大范围超分辨成像，分辨率达到65nm，验证了相关理论的先进性和正确性，并且随着技术的发展，该分辨率将得到进一步的提升。
围绕超分辨观测，课题组开展了长期深入的研究，在前期工作中开展了基于近场白光干涉的三维超分辨成像、基于微透镜的超分辨内窥镜、微透镜阵列制造方法的研究，相关结果连续发表在Applied Physics Letters、Optics Express、 Scientific Reports上。这些方法和技术将在未来机器人体内、体外微纳检查和操作中发挥重要作用。
上述研究得到了国家自然科学基金委，中国科学院、机器人学国家重点实验室的大力支持。
（原标题：沈阳自动化所微纳观测研究成果发表于Nature Communications）
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