迈向量子电子显微镜!香港城大研发小型“脉冲空心锥扫描与透射一体化电子显微镜”
2024-08-04 13:19:36 常见问题

  陈福荣教授及其香港城大科研团队基于他们在香港城市大学物质科学研究院(福田)研发出的尖端技术,创制了“脉冲电子空心锥照明混合TEM/SEM电子显微镜”。

  电子显微镜一直是尖端科学研究中不可或缺的重要工具,它提供了无与伦比的高解像度和放大能力,帮助人类探索无限的微观世界。然而,现有的电子显微镜科技面临著高成本、大体积,以及因为电子与研究样本会产生作用并导致辐照损伤而需要极度低温环境等不同限制。

  香港城市大学(香港城大)科研团队正在致力于研发电子束和样本产生“零作用”的未来“量子电子显微镜”。团队现阶段把量子电子显微镜的部分零组件设计成一款可以在室温下操作的紧凑型扫描与透射一体化电子显微镜,开创了电子显微镜的新纪元。他们计划在三年内把这革命性的高倍电子显微镜创新技术商品化,把它制造成产品推出市场及量产。

  透射电子显微镜(transmission electron microscopes,TEM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopes,SEM)是许多现代科研工作中必不可少的工具。从生物样本到纳米结构,TEM及SEM电子显微镜都能提供超高放大率及解像度的图像,帮助科研人员研究各种材料既复杂又精密的细节。

  然而,无论是透射还是扫描电子显微镜使用的高能量电子束,均会对脆弱的生物样本造成严重的辐射损伤。故此,在结构生物学领域,科研人员便采用冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)技术,即是先把蛋白质置于玻璃态冰层中,然后才进行观测,以减少高能量电子束造成的辐射损伤。但缺点是冰层的引入,会对显微成像带来图像杂讯,导致解像度下降。

  减少了对软材料样本的辐射损伤,这对于保护生物样本尤其重要;其次,透过空心锥照明技术产生的样本放大图像,其“对比度”是传统透射电子显微镜模式所产生的明场图像的四倍,遂能够更详细及清晰地对样本进行成像。此外,香港城大团队亦将利用它之前已开发出的色差和球面像差校正器(CS/SS)技术,进一步提高显微影像的空间解像度。

  “与现有的桌上型扫描电子显微镜(SEM)系统相比,我们最新研发的脉冲电子空心锥系统提供了优异的SEM电子显微成像质数,能够与市场上最好的桌上型系统媲美。”陈福荣教授续说:“此外,现时市场上并没有电子显微镜产品的质量,达致我们新系统的同等高质量。我们的脉冲空心锥照明系统具有独一无二的卓越性能,能够使用透射电子显微境(TEM)模式进行3D立体蛋白质重建,这是现时桌上型SEM所无法做到的。”

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