因此，在正入射下，經(jīng)過(guò)該光學(xué)薄膜器件的光束出射角度要么是大于一定的角度（對(duì)應(yīng)750 nm波長(zhǎng)），要么是在薄膜表面產(chǎn)生光學(xué)表面波（對(duì)應(yīng)640 nm 波長(zhǎng)）。利用一塊光學(xué)薄膜器件，在常規(guī)的明場(chǎng)顯微鏡上（圖2a），可同時(shí)實(shí)現(xiàn)暗場(chǎng)顯微成像與全內(nèi)反射成像。成像效果如圖2b，2c所示，相對(duì)于明場(chǎng)光學(xué)顯微鏡像，其成像對(duì)比度有大幅度的提升。該種方法不僅適用于空氣中的樣品，也適用于液體環(huán)境中生物活細(xì)胞的成像，如圖2d所示。

圖2.基于光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)的全內(nèi)反射照明與暗場(chǎng)照明顯微成像

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)介質(zhì)薄膜上的表面波，也可用于激發(fā)目前引起廣泛興趣的金屬薄膜表面等離激元，如圖3所示，利用其作為照明光源，實(shí)現(xiàn)了一種新的表面等離激元共振顯微鏡架構(gòu)，相對(duì)于目前廣泛使用的基于油浸物鏡的表面等離激元共振顯微鏡，基于光學(xué)薄膜器件的表面等離激元顯微鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、操作便利，易于集成。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)需改變現(xiàn)有顯微鏡的主體光路架構(gòu)，通過(guò)設(shè)計(jì)、制作合適的顯微鏡載玻片，就可以有效提升其成像對(duì)比度，拓展其成像功能。

圖3.利用光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)激發(fā)表面等離激元實(shí)現(xiàn)新型表面波光學(xué)顯微鏡

本校博士生蒯雁同學(xué)為該論文第一作者，張斗國(guó)教授為通訊作者。上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、安徽省科技廳、合肥市科技局、唐仲英基金會(huì)等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。相關(guān)樣品制作工藝得到了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微納研究與制造中心的儀器支持與技術(shù)支撐。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27231-6