超高速光學顯微技術

奈米生物光學實驗室發展先進光學量測技術，探討生物系統中重要的物理以及化學現象。除了單分子螢光影像技術外，我們致力於開發以線性散射作為偵測訊號的超高速光學顯微技術，透過直接觀察微小粒子於三度空間中的快速運動，解析生物系統中分子尺度下的動態現象。
- 詳細介紹 -
散射和吸收是光與物質最基本的交互作用，光學顯微鏡技術發展之初，多為利用樣品本身的散射和吸收作為產生影像對比的機制，一直以來是最可靠的顯微影像觀察方法。此外，光學顯微鏡量測能夠提供具有的時間和空間解析度的資訊，因此成為研究生物學不可或缺的工具。隨著科技和生物學的進步，科學家發現非常多與疾病和健康相關的現象起始於細胞內分子之間的交互作用，然而，一般的散射和吸收的光學顯微技術，其靈敏度不足以觀察到微小物體甚至單分子，因為這樣奈米大小的物體，其散射和吸收十分微弱，訊號時常被量測時的背景所淹沒，因此，目前這類型的研究多仰賴螢光標記和螢光顯微技術，近年來超高靈敏度的光偵測器和相機技術的蓬勃發展，讓螢光單分子量測技術十分普遍。遺憾的是，目前螢光標記的光物理及光化學性質，產生光漂白以及光飽和現象，大大限制得螢光顯微鏡量測的準確度、速度和總觀察時間。

我們認為新一代的光學顯微鏡技術，應重回最根本的光與物質交互作用，利用物質的散射和吸收，達到影像的目的。這種觀察方法，除了可以解決螢光特性的問題之外，更有機會在不作任何標記的情況下，觀察並研究最接近自然狀態的生物系統。為了提升散射式顯微鏡的靈敏度，我們透過干涉的方法，以及特殊的光學系統設計，目前已經能夠直接觀察十奈米大小的粒子。不僅是靈敏度，這種干涉式的量測方法，可以在超高速下(每秒數十萬張影像)，保有超高的量測準確度。這些超高速以及超高準確度的量測，已經大幅超越螢光顯微技術，提供了新的方法研究生物系統中的動態行為。

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