首页>科技 > 科技 > 正文

量子显微镜咳看到其他方式无法揭示的生物结构细节

2021-06-15 09:55:58    出处:科技日报

显微镜技术取得重大突破!据最新发表在《自然》杂志上的文章,来自澳大利亚昆士兰大学的研究人员发明了一种量子显微镜,可使研究人员在的情况下检查活细胞,看到其他方式无法揭示的生物结构细节。这为生物技术的应用铺了道路,且有望应用于导航、医学成像等领域。

显微镜由量子纠缠提供动力,爱因斯坦将这种效应描述为“远距离幽灵般的相互作用”。

来自昆士兰大学量子光学实验室和ARC工程量子系统卓越中心(EQUS)的沃里克·鲍恩教授说:“这是第一个能超过现有最佳技术的基于量子纠缠的传感器。”这台量子显微镜的成功首次证明,量子纠缠改变传感范式的潜力。

量子显微镜的一个主要成功之处在于,它能够跨越传统光基显微镜的“硬障碍”。通常,传统的光学显微镜会在被观察的生物样本上聚焦照明光线,更强大的光源使研究人员能够更细致地看到细胞。但这种方法的精确度存在一个根本限制:在某一时刻,足够明亮的光线会破坏活细胞。

鲍恩和他的同事们已经找到了克服该问题的方法。他们使用了一种带有两个激光光源的显微镜,但通过一种特殊设计的晶体“挤压”了其中一束光线。它通过在光子(激光束中的光粒子)中引入量子纠缠来做到这一点。

光子被耦合成相互关联的对,其中任何具有不同于其他光子能量的光子都被丢弃,而不是被配对。这一过程降低了光束的强度,同时降低了其噪声,从而可以进行更精确的成像。

大约10纳米厚的酵母细胞的细胞壁及其细胞液,即使用最好的非量子显微镜,这两者的成像都是微弱的,用标准显微镜则是完全看不见的,而用量子显微镜则可以看到它们的结构细节,从而帮助我们在最小的尺度上理解生命的基本知识。

英国埃克塞特大学的弗兰克·沃尔默表示:“这是光学显微镜领域的一项非常令人兴奋的进展,它为改进最先进的显微镜的工作方式打开了大门,其光强度正好不会破坏生物样本。”

鲍恩说,量子显微镜也将有实际应用。例如,光学显微镜经常被用来确定细胞是否癌变或诊断其他疾病,而量子显微镜可以显著提高这些测试的灵敏度,并加快测试速度。

总编辑圈点

微观世界的量子物理,已越来越多地进入人类的宏观世界,并对现实生活产生切实影响。通过操控量子,利用量子的神秘特“幽灵般的超距作用”,科研人员发明了能够将活着的细胞结构细节看得更清晰的显微镜。这种显微镜巧妙地突破了传统光学镜的瓶颈。传统光学镜的工作原理,是越亮越清晰。但太强的光束对微小的细胞具有杀伤,人类往往只能在看“活细胞”和“看得更清楚”之间二选一。量子显微镜让我们在更小尺度上看见生命,理解生命。小小量子,潜力无限。(实记者张佳欣)

关键词: 量子显微镜 生物 活细胞 检查

相关内容

消费
产业
汽车博主发表贬损极狐汽车言论 极狐要求永久删除 近日,北汽极狐公司针对知名汽车博主袁启聪在抖音和微博发布的涉及极狐
天天视点!极限 极限有高有低……心理极限极高的人可能身体会先到极限而出问题。身体极
世界热推荐:观众齐喊“开空调”!梁静茹沈阳演唱会遭遇尴尬一幕 近期高温预警,再加上演出现场人员爆满,昨天是满场,估计昨天观看演唱
每日快看:2023年河北省普通高校招生服装表演类专业校际联考成绩统计表(专业成绩·综合成绩) 最新高考资讯、高考政策、考前准备、志愿填报、录取分数线等高考时间线
基金