Vírový mikroskop pro super-rozlišovací lokalizační zobrazení a dynamické sledování fluorescenčně excitovaných a slabě rozptylujících dielektrických a kovových nanočástic

Vortex microscope for super-resolution localization imaging and dynamical tracking of fluorescence excited and weakly scattering dielectric and metal nanoparticles

journal article - other

Czech

V článku je popsán návrh a realizace flexibilního vírového mikroskopu, který umožňuje trojrozměrnou lokalizaci a sledování fluorescenčně excitovaných a slabě rozptylujících částic nanometrových rozměrů. Informace o lokalizovaných objektech je získána z interference světelných vírů vytvořených optickými komponentami, které současně modulují amplitudu i fázi světla a byly připraveny technikou elektronové litografie. Základem experimentálního systému je mikroskop Nikon Eclipse E600 rozšířený o zobrazovací a osvětlovací moduly, které umožňují záznam a rekonstrukci vzorku ve fluorescenčním, episkopickém a diaskopickém zobrazovacím režimu. Variabilita konstrukce vírového mikroskopu umožňuje dynamickou prostorovou lokalizaci nanometrových objektů v axiálním rozsahu převyšujícím až 23krát hloubku ostrosti použitého objektivu při izotropní přesností 10–50 nm. Sledování nanočástic při Brownově pohybu bylo demonstrováno v objemu 14×10×16 µm^3. Praktická použitelnost systému byla testována při fluorescenčním zobrazení krysích buněk LW13K2 a lokalizaci buněčných proteinů.

The paper describes design and realization of a flexible vortex microscope allowing three-dimensional localization and tracking of fluorescence excited and weakly scattering nanoparticles. Information about localized objects is obtained from the interference of light vortices created by optical components, which modulate both amplitude and phase of light and were prepared by electronbeam lithography. Design of the vortex microscope is based on the inverted microscope Nikon Eclipse E600 operating with additional illumination and imaging modules that enable recording and reconstruction of the sample in fluorescence, episcopic and diascopic imaging modes. The variability of the vortex microscope allows a dynamic spatial localization of nanoparticles in the axial range exceeding 23 times the depth of field of the microscope objective used, achieving an isotropic accuracy of 10–50 nm. The tracking of nanoparticles under Brownian motion was demonstrated in a volume of 14×10×16 µm^3. The practical usability of the system was tested by fluorescence imaging of LW13K2 cells and localization of cellular proteins.

světelné víry, nedifrakční svazky, fluorescenční zobrazení, sledování částic

light vortices, non-diffractive beams, fluorescence imaging, particle tracking

BOUCHAL, P.; BOUCHAL, Z.

31. 10. 2017

Fyzikální ústav Akademie věd České republiky

0447-6441

Jemná mechanika a optika

62

10

Czech Republic

273

277

5