世界上最强大的光学显微镜让研究人员能够看到病毒内部

新型显微镜将普通光学望远镜与透明微球超透镜结合在一起，突破了光的衍射极限，打破了光学显微镜的极限。

有了这种新方法，理论上研究人员能够观察到的物体尺寸将不受任何限制。它有可能首次看到人体细胞内部并检查活病毒。

标准光学显微镜只能看到大约一微米大小的物体。为了观察纳米级物体，研究人员使用了扫描隧道显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜等方法。

但这些技术的应用范围有限，尤其是在医学等应用领域。例如，电子显微镜只能看到细胞表面，而不能检查其结构。而且无法看到活病毒的活动情况。

新方法的工作原理是将微球“超级透镜”与传统光学显微镜相结合。英国曼彻斯特大学的作者 Zengbo Wang、Wei Guo 和 Lin Li 表示，这些球体会放大放置在显微镜板上的物品的图像，接触微球并形成“虚拟图像”。光学显微镜会放大虚拟图像，形成增强的图像。

李在一封电子邮件中表示：“微球与物体接触，显微镜必须聚焦在物体表面以下才能捕捉到图像。这与显微镜的正常使用方式截然不同。”

光学衍射极限规定，可见的最小物体约为光波长的一半。对于可见光，这大约是 200 纳米到 700 纳米。这意味着您实际上可以看到的最小物体约为 200 纳米——非常小，但不足以分辨有趣的分子和细胞。

他说，新方法使李和他的同事能够看到 50 纳米的物体。

他说：“这显然突破了理论上的光学成像极限。”

它还克服了电子显微镜的一些缺点。TEM 将一束电子穿过物体，在穿过物体时与物体相互作用。该设备形成这种相互作用的图像并将其放大。SEM 使用高能电子束扫描物体，电子束也会与样品相互作用。这种相互作用可以提供有关物体表面形貌和成分的信息。STM 在非常靠近物体的地方施加电压，使电子能够穿过它们之间的空间。当电压尖端移过物体时，可以监测该电流，并将其转换成图像。AFM 本质上是使用机械探针来感受表面。

光学荧光显微镜可以通过染色来观察细胞内部，但它无法穿透病毒，如果能在不注射染料的情况下观察细胞就太好了。此外，电子方法涉及必须考虑的化学反应。例如，去年，IBM 研究人员制作了一个分子的 AFM 图像，以查明其化学成分，但一些科学家怀疑测量方法本身是否会干扰分子的结构。它需要将分子放在盐晶体上，但如果一开始没有人知道形状，他们就无法知道盐是否会影响形状。

所以，如果你能亲眼看看某样东西，那就太好了。这种新方法将实现这一点——实时成像病毒、DNA 和分子。

李说，该方法使用光学近场图像，没有衍射极限。近场图像在所涉及光学器件的光波长范围内。远场则超出了该距离。

“因此，从理论上讲，我们能看到的物体的微小程度是没有限制的。这取决于我们能用球体将图像放大多少，并将其传递到远场，”李说。

该团队的论文发表在《自然通讯》杂志上。