论文主体思路

论文主要贡献

  1. 提出了表面等离子体激元（SPP）辅助暗场显微镜，该显微镜将传统的暗场光学显微镜与SPP激发产生的渐逝场（SPP辅助照明基板）相结合，以照亮和调制样品的散射方向。研究发现，放置在石英玻璃基板上的纳米粒子阵列的信号主要是后向散射，前向散射较弱。此外，SPP辅助照明基板增加了前向散射信号，并将远场散射方向从较大的散射方向（∼50°）调整到较小的方向（∀30°），样品的前向散射信息可以有效地进入物镜的接收角，从而提高了成像对比度和分辨率极限。

放置在基材上的纳米粒子散射的光示意图

  1. 放置在基材上的纳米粒子散射的光示意图。（a） 石英玻璃基板。（b） 涂有50nm厚Ag膜的石英玻璃基板。（c） SPP辅助照明基板。

不同基板上的独立纳米粒子的远场散射图案

  1. 在S和P偏振入射光下放置在不同基板上的独立纳米粒子的远场散射图案。（a） 石英玻璃基板。（b） 镀银石英玻璃基板。（c） SPP辅助照明基板。

不同基板上的SiO2纳米粒子阵列中单个纳米粒子的远场散射图案

  1. 在S和P偏振入射光下，组装在不同基板上的SiO2纳米粒子阵列中单个纳米粒子的远场散射图案。（a） 石英玻璃基板。（b） 镀银石英玻璃基板。（c） SPP辅助照明基板。

实验装置图

  1. （a） 实验装置的图片。（b） 实验装置示意图。（c） 从基板底部测量和模拟的反射率。（d） （d-1）SPP辅助照明基板的顶面和（d-2）底面。（d-3）300 nm直径SiO2纳米粒子阵列和（d-4）独立纳米粒子的SEM图像

不同基底上的直径为300nm的纳米颗粒的图像

  1. 放置在不同基底上的直径为300nm的纳米颗粒的图像。（a） 石英玻璃基板。（b） 镀银石英玻璃基板。（c） SPP辅助照明基板。（d−f）沿相应（a−c）放大区域中线的归一化强度分布；（（a1）和（a2）、（b1）和（b2）以及（c1）和（c2）分别放大了（a-c）中的区域）

点扩散函数（PSF）用于量化成像系统的分辨率

  1. 根据瑞利准则，具有物镜（100×，0.9 NA）的暗场显微镜的分辨率为0.61λ/NA=366 nm。我们通过传统的暗场显微镜直接观察了100 nm荧光（FL）纳米粒子，并将纳米粒子放置在三个不同的基底表面上，如图S1所示。点扩散函数（PSF）用于量化成像系统1的分辨率。图S1（b）是通过将FL纳米粒子的图像与卷积运算相结合而获得的成像系统的PSF。此时，具有不同基板的显微镜系统的分辨率分别约为363、318和272 nm。实验值与理论计算值一致。由于衍射极限，传统暗场显微镜的空间分辨率约为363nm。基板上的高频渐逝波提高了空间分辨率。

纳米粒子阵列图像的二维傅里叶光谱变换

  1. 通过2D傅里叶变换获得的频谱是图像的频率分布。我们选择纳米粒子阵列的相同部分图像并进行二维傅里叶变换，如图S2所示。光谱中的亮点越多，表明图像包含更多的高频信息。对于SPP辅助照明基板的情况，纳米粒子阵列图像的空间频率更强。

附录与补遗

论文中可以引用的部分

关于文献

题目及期刊

题目：Label-Free Imaging of Subwavelength SiO2 Nanoparticle Arrays Using Evanescent Wave-Assisted Dark-Field Microscopy

期刊：The Journal of Physical Chemistry C

引用

  • Wang, Dong, et al. “Label-Free Imaging of Subwavelength Sio2 Nanoparticle Arrays Using Evanescent Wave-Assisted Dark-Field Microscopy.” The Journal of Physical Chemistry C 127.13 (2023): 6524-30. Print.

作者信息

作者：D. Wang, S. Yang, M. Qi, Y. Cao, M. Zhang and Y.-H. Ye

发表时间

日期：2023年

阅读时间

日期：2025年3月14日

开源代码及其它

GitHub：无