一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法
【專利摘要】一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法，其特征是先確定單個貴金屬粒子及其局域表面等離子體共振波的兩個波長，再采用兩個波長的激發(fā)光源，利用顯微成像系統(tǒng)分別對同一個待測樣品進行測量成像，獲得兩幅圖像；根據(jù)其中一幅圖像中的粒子影像尺寸縮小或放大另一幅圖像中相應(yīng)粒子的影像尺寸，以消除由不同激發(fā)波長所造成的特征圖像尺寸差異，定位重疊調(diào)整后的兩幅圖像；將獲得的兩幅圖像進行相減，去除電介質(zhì)顆粒的影像，留下貴金屬粒子影像，從而識別出貴金屬納米粒子。本發(fā)明可應(yīng)用于在高靈敏度光學(xué)顯微成像系統(tǒng)(例如暗場顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡、激光外差干涉偏振顯微鏡)從電介質(zhì)散射背景中提取和識別貴金屬納米粒子。
【專利說明】一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到貴金屬納米粒子的識別技術(shù)，特別涉及到一種在顯微成像過程中，從電介質(zhì)的高散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生命科學(xué)的發(fā)展使得人們對于生命問題的探索已經(jīng)發(fā)展到了單分子層面，單個分子在非人為因素下的運動、分布、以及與其他分子間的相互作用對于揭示生命本質(zhì)以及藥物開發(fā)具有重要的意義。由于它們尺寸很小，直接觀察、追蹤和定位這些生物分子是很困難的，目前多使用熒光標記技術(shù):通過給生物分子標記上熒光標記物，通過追蹤和定位熒光來實現(xiàn)生物分子的追蹤和定位。但是熒光物質(zhì)存在著一個主要的缺點一光漂白，即經(jīng)過幾次光照以后就不再發(fā)射熒光。金、銀、鉬等貴金屬粒子具有較好的生物兼容性，無光漂白可作為熒光物質(zhì)的替代物標記生物分子。
[0003]用光學(xué)的方法探測這些納米級的貴金屬粒子需要借助高靈敏的光學(xué)顯微成像系統(tǒng)。不同于熒光的探測——可以通過濾光片的選擇而實現(xiàn)標記物與散射背景的分離，貴金屬納米粒子的探測就變得困難，在高靈敏度的支持下，不僅貴金屬納米粒子可以成像，而且處于背景環(huán)境中的其他非金屬的電介質(zhì)顆粒也被成像，并且當(dāng)這些顆粒的尺寸高于貴金屬納米粒子時，其散射強度將數(shù)倍高于來自金屬粒子的強度，從而使待測粒子淹沒在背景噪聲中。只有從這樣的背景中提取和識別出這些貴金屬納米粒子，才能達到生物分子的追蹤和定位。貴金屬納米粒子具有局域表面等離子體共振效應(yīng)，在其局域表面等離子體共振波長處，其消光系數(shù)顯著高于非共振波長，例如金納米粒子，其局域表面等離子體共振波長為?532nm,在該波長處其消光系數(shù)10倍高于波長為633nm處的消光系數(shù)。而普通電介質(zhì)物質(zhì)在這兩個波長處的消光系數(shù)基本相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述【背景技術(shù)】中提到貴金屬納米粒子的識別問題，本發(fā)明利用貴金屬粒子的局域表面等離子體共振效應(yīng)，提出了一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法。
[0005]本發(fā)明利用貴金屬納米粒子的局域表面等離子共振效應(yīng)，選用雙波長成像法來提取貴金屬納米粒子，采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0006]步驟1:確定單個貴金屬粒子及其局域表面等離子體共振波長λ 1，
[0007]步驟2:確定測量波長λ 2，其選取的原則為:單個貴金屬粒子在λ I的消光系數(shù)是其在λ 2的消光系數(shù)的兩倍或以上，使得電介質(zhì)物質(zhì)在λ I和λ 2的消光系數(shù)無差異，
[0008]步驟3:采用波長為λ I和λ 2的激發(fā)光源，利用顯微成像系統(tǒng)分別對同一個待測樣品進行測量成像，獲得圖像I和圖像2，
[0009]步驟4:根據(jù)其中一幅圖像中的粒子影像尺寸縮小或放大另一幅圖像中相應(yīng)粒子的影像尺寸，以消除由不同激發(fā)波長所造成的特征圖像尺寸差異，定位重疊調(diào)整后的兩幅圖像，
[0010]步驟5:將由步驟4獲得的兩幅圖像進行相減，去除電介質(zhì)顆粒的影像，留下貴金屬粒子影像，從而識別出貴金屬納米粒子。
[0011]本發(fā)明利用貴金屬納米粒子的局域表面等離子體共振效應(yīng)，提出了一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法，該方法可應(yīng)用于在高靈敏度光學(xué)顯微成像系統(tǒng)(例如暗場顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡、激光外差干涉偏振顯微鏡)從電介質(zhì)散射背景中提取和識別貴金屬納米粒子。
【具體實施方式】
[0012]下面以金納米粒子的識別為例做詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0013]一種從電介質(zhì)背景中識別出金納米粒子的方法，該方法應(yīng)用于激光外差干涉偏振顯微成像系統(tǒng)；
[0014]其特征在于該方法包括以下步驟:
[0015]步驟1:確定單個金納米粒子的局域表面等離子體共振波長λ I = 532nm ；
[0016]步驟2:確定測量光波長λ 2 = 633nm,金納米粒子在波長532nm處的消光系數(shù)10倍高于波長為633nm處的消光系數(shù)，而普通電介質(zhì)物質(zhì)在這兩個波長處的消光系數(shù)基本相同；
[0017]步驟3:采用波長為λ I = 532nm和λ 2 = 633nm的激發(fā)光源分別利用激光外差干涉偏振顯微成像系統(tǒng)對同一個待測樣品進行測量成像，獲得圖像I和圖像2 ；
[0018]步驟4:根據(jù)圖像I縮小圖像2的尺寸，縮小的系數(shù)為0.84(532/633)，并得到定位重置調(diào)整后的兩幅圖像；
[0019]步驟5:將由步驟4獲得的兩幅圖像進行相減，電介質(zhì)顆粒在兩幅圖像中沒有明顯差別，而金納米粒子在兩幅圖像的振幅強度卻明顯不同；相減后，電介質(zhì)顆粒的影像從整幅圖像中被清除，從而識別出金納米粒子。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種從電介質(zhì)散射背景中識別貴金屬納米粒子的方法，利用貴金屬納米粒子的局域表面等離子共振效應(yīng)，選用雙波長成像法來提取貴金屬納米粒子；其特征在于以下步驟:步驟1:確定單個貴金屬粒子及其局域表面等離子體共振波長λ I; 步驟2:確定測量波長λ 2，其選取的原則為:單個貴金屬粒子在λ I的消光系數(shù)是其在λ 2的消光系數(shù)的兩倍或以上，使得電介質(zhì)物質(zhì)在λ I和λ 2的消光系數(shù)無差異； 步驟3:采用波長為λ I和λ 2的激發(fā)光源，利用顯微成像系統(tǒng)分別對同一個待測樣品進行測量成像，獲得圖像I和圖像2 ； 步驟4:根據(jù)其中一幅圖像中的粒子影像尺寸縮小或放大另一幅圖像中相應(yīng)粒子的影像尺寸，以消除由不同激發(fā)波長所造成的特征圖像尺寸差異，定位重疊調(diào)整后的兩幅圖像； 步驟5:將由步驟4獲得的兩幅圖像進行相減，去除電介質(zhì)顆粒的影像，留下貴金屬粒子影像，從而識別出 貴金屬納米粒子。
【文檔編號】G01N15/00GK104020084SQ201410273794
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】洪昕, 王景鑫 申請人:大連理工大學(xué)