Cтатьи, принятые к публикации

Приборы и методы исследований


Трехмерная флуоресцентная наноскопия одиночных квантовых излучателей с высокоэффективными фазовыми пространственными преобразователями функции рассеяния точки на основе спиральных пучков света

 а, б, в,  г,  г,  б,  г,  а, б, в
а Институт спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
б Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация
в Московский государственный педагогический университет, Москва, Российская Федерация
г Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, ул. Ново-Садовая 221, Самара, 443011, Российская Федерация

Флуоресцентная дальнеполевая микроскопия сверхвысокого пространственного разрешения (наноскопия), отмеченная Нобелевской премией по химии в 2014 году, стала одним из наиболее востребованных инструментов в мультидисциплинарных приложениях фотоники. В данной работе рассмотрена техника трехмерной наноскопии с детектированием трансформированных флуоресцентных изображений одиночных квантовых излучателей (на примере полупроводниковых коллоидных квантовых точек, КТ). Нанометровое пространственное разрешение при восстановлении всех трех координат одиночных КТ достигается за счет аппаратной модификации функции рассеяния точки с использованием высокоэффективных фазовых пространственных преобразователей светового поля (дифракционных оптических элементов, ДОЭ). Фазовые распределения ДОЭ, обеспечивающие формирование двухлепестковых световых полей с вращением распределения интенсивности при распространении, получены на основе оптики спиральных пучков света. Обсуждается вопрос о расчете ДОЭ, обеспечивающих наилучшую эффективность преобразования световых пучков. Проведен теоретический и экспериментальный анализ точности метода в зависимости от экспериментальных параметров: интенсивности фотолюминесценции КТ, времени накопления сигнала, плотности мощности возбуждающего лазерного излучения, аппаратной функции объектива микроскопа. Показано, что для исследованных КТ CdSeS/ZnS точность определения координат может достигать значений в несколько нм при временах экспозиции ~100 мс.

Ключевые слова: люминесценция, микроскопия, наноскопия, дифракционный предел, пространственное разрешение, одиночная молекула, квантовая точка, функция рассеяния точки, адаптивная оптика, дифракционный оптический элемент, моды Лаггера-Гаусса, спиральные пучки, DHPSF, квантовая оптика, нанодиагностика, сенсорика
PACS: 42.79.−e, 78.55.−m, 78.67.Hc (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.05.038982
Цитата: Ерёмчев И Ю, Прокопова Д В, Лосевский Н Н, Мынжасаров И Т, Котова С П, Наумов А В "Трехмерная флуоресцентная наноскопия одиночных квантовых излучателей с высокоэффективными фазовыми пространственными преобразователями функции рассеяния точки на основе спиральных пучков света" УФН, принята к публикации

Поступила: 10 марта 2021, 3 мая 2021

English citation: Eremchev I Yu, Prokopova D V, Losevskii N N, Mynzhasarov I T, Kotova S P, Naumov A V “Three-dimensional fluorescence nanoscopy of single quantum emitters with highly efficient spatial phase modification of the point spread function based on spiral light beamsPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2021.05.038982

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение