二维无衍射贝塞尔光束阵列:贝齐格的晶格光片(Lattice Light-Sheet)
2014 年 10月24日 · 空间光调制器(SLM)光掩模环、环形光阑孔与压电压电陶瓷 Z 轴扫描压台
你知道吗?
把光束编织成相干抵消发散的二维晶格魔毯,在细胞的微观世界里无声滑过;它不仅打破了发散的桎梏,更把人类探索活态生命的耐心延长了万倍。
获得2014年诺贝尔化学奖后的埃里克·贝齐格(Eric Betzig)并未止步于PALM单分子定位,因为在他心中,把活细胞固定拍静态点彩画终究是一大遗憾。高斯光束做出的传统光片受衍射发散限制,若要腰斑极细,焦深就极短,无法覆盖完整细胞视野。
2014年秋天,贝齐格在霍华德·休斯医学研究所(HHMI)公布了惊世之作——晶格光片显微镜(Lattice Light-Sheet Microscopy)。贝齐格利用空间光调制器将光束调制为一组平行的相干无衍射“贝塞尔光束(Bessel beams)”,并在相位干涉下将它们编织成一张自相加固的二维周期性光学晶格。
这张光网薄如蝉翼(厚度不足一微米),且在传播方向上完全不发生扩散发散。当晶格光片以高频微幅抖动扫过细胞时,它展现出前所未见的极致温柔:光毒性相比共聚焦暴降数千倍,光能利用率近乎极致。科学家第一次在无漂白、无光损伤的环境下,以每秒数千个三维切片的速度,实时目击免疫T细胞追杀癌细胞时伸出的伪足舞动,以及线粒体网络瞬间分裂融合的全貌。