可用于復雜多樣化納米材料表征與研究的納米高光譜成像技術 Cytoviva

無論是支持熒光納米粒子用于光伏研究還是金納米粒子用于光熱治療，納米高光譜顯微成像技術已經(jīng)發(fā)展成為一種高度通用的成像和光譜分析技術。納米高光譜顯微成像技術的一個顯著優(yōu)勢是它能夠提供圖像和圖像中每個像素的光譜數(shù)據(jù)，而無需對納米粒子或其集成環(huán)境進行任何特殊的樣品制備或者熒光標記。這包括在生物和材料環(huán)境中使用的各種納米顆粒。

Cytoviva的納米高光譜顯微成像技術在納米科學研究中的多功能性的一個例子是它能夠很容易地捕獲不同類型納米顆粒的圖像和光譜數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)生不同類型熒光發(fā)射和等離子體散射的納米顆粒。

Figure 1: Perovskite fluorescent nanocrystals on a glass slide.

Figure 2: Emission spectrum of Perovskite nanocrystal area circled red in figure 1.

Figure 3: 50nm AuNPs on a glass slide.

Figure 4: Plasmon resonance based spectral response of the AuNPs.

Figure 5: Upconverting NPs on a solid surface substrate.

Figure 6: Emission spectrum of upconverting NPs.

圖1所示為鈣鈦礦晶體納米粒子的高光譜圖像，在760nm的近紅外波段產(chǎn)生熒光發(fā)射。這些材料在圖像中顯示為紅色，因為在圖像分析軟件中將紅色圖像濾波器移到760nm峰值波長。這幅圖像是使用VNIR（400nm-1000nm）納米高光譜顯微成像系統(tǒng)拍攝的，該系統(tǒng)配備了Cytoviva的專利增強暗場光學系統(tǒng)、寬帶鹵素照明和60x油膜物鏡。晶體熒光納米粒子受到鹵素燈的激發(fā)，產(chǎn)生一個全寬窄的最大半寬（a narrow full width half maximumfhm）發(fā)射光譜。這些熒光晶體納米粒子的光譜響應特性如上圖2所示。圖像中的紅色圓圈表示光譜拍攝的納米顆粒。
使用完全相同的系統(tǒng)配置，然后捕獲50nm AuNP的高光譜圖像。這些納米粒子的圖像和光譜響應特性分別如圖3和圖4所示。由于樣品產(chǎn)生的等離子體共振，這些材料在550nm處產(chǎn)生可重復的光譜響應。
Cytoviva納米高光譜顯微成像技術的多功能性進一步證明了其對獨特類型的納米顆粒使用不同的光激發(fā)源的能力。圖5是固體表面基板上摻雜稀土的上轉換納米顆粒的圖像。對于這幅圖像，需要980nm激光激發(fā)源來激發(fā)這些納米材料，然后產(chǎn)生非常尖銳的發(fā)射光譜，峰值分別為545nm和660nm。這些粒子在高光譜圖像中顯示為綠色區(qū)域。這些納米粒子的光譜響應特性如上圖6所示。本例的光學顯微鏡配置還包括反射光照明能力，在濾光立方體系統(tǒng)中具有二向色鏡和短程濾光器。
這些僅僅是一些納米材料領域的研究應用，通過CytoViva納米高光譜顯微成像技術實現(xiàn)。

 

CytoViva是由美國Auburn大學與Aetos技術有限公司合作成立，具有高校和軍事公司背景，CytoViva納米高光譜成像技術最初是由美國國防部和美國宇航局空間衛(wèi)星航空成像開發(fā)的技術發(fā)展而來，該公司創(chuàng)造性的將該技術與增強型暗場技術結合并應用于微觀層面，使其成為一個專有、集成的系統(tǒng)，能夠在納米尺度上對材料、藥物、生命單元、活性大分子、環(huán)境污染物等進行高光譜成像及定性定量分析。

CytoViva納米高光譜成像技術2005年一經(jīng)面市，就在2006年和2007年連續(xù)兩屆獲得著名的R&D100大獎，07年同年獲得Nano50TM獎，在09年獲得了兩項美國專利，專利號7542203和7564623，并迅速得到全球各個國家重點實驗室、科研機構及大型制藥企業(yè)的認可，包括FDA， NASA， NIST， NIH， EPA， USDA， NIOSH， Lawrence Berkeley Labs， Dow Chemical，Merck， Johnson& Johnson， Stanford， Duke， Harvard等等。