[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 反谐振空芯光纤中多个单个纳米粒子的检测与追踪

摘要： 利用传统光学显微镜研究亚波长尺寸纳米颗粒（如蛋白质相互作用或病毒自组装）的动力学特性存在困难，这源于阿贝分辨率极限。虽然荧光显微镜等突破该极限的方法通常需要对颗粒进行标记，且长时间光照会导致光漂白问题。近期一种基于微结构光纤（含纳米级通道）内纳米物体弹性光散射的追踪方法成功规避了这些限制[1]，但由于通道尺寸极小，该方法对颗粒运动施加了严格的空间约束，阻碍了多颗粒动力学研究，并且几乎无法控制光纤内部液体流动。 本研究证明，反谐振空芯光纤（ARHCFs）为同时检测和追踪大量未标记单个纳米颗?？倭诵峦揪?。我们将直径小至40纳米的金纳米球引入六边形核心截面约30微米的ARHCF空心内通道（见图1a,b）。该光纤集成于可控制液体流动的光流控芯片系统[2]，并由532纳米波长的激光源照射。通过低数值孔径显微镜物镜横向收集颗粒散射光（见图1a），并成像至高速摄像机。应用特定算法[3]分析数据后，推导出单个颗粒轨迹（见图1c）。因此单段视频即可包含统计信息，例如通过均方位移法对大量自由扩散颗粒进行尺寸估算（见图1d）。由于可实现kHz帧率下数十秒的颗粒追踪，这种新方法对探索纳米尺度尚未研究的多元颗粒动力学具有重要潜力。