神户大学团队在APN用液晶透镜实现单次拍摄三维荧光显微

标题：神户大学团队利用液晶透镜实现单次拍摄三维荧光显微技术

内容描述： 在传统的三维荧光显微技术中，通常依赖复杂的轴向扫描、相位移采集或特殊传感器来恢复体内信息，这不仅增加了系统的复杂性，还导致曝光时间延长，并使动态样品产生运动模糊的问题。为了解决这些挑战，神户大学的Osamu Matoba团队与Amity University Punjab的研究者合作提出了一种新技术，名为Snap3D-FM。他们将液晶透镜融入到共光路的非相干数字全息系统中，使得同一荧光波前的两个正交偏振分量拥有不同的曲率。这一改进通过微小的横向偏移实现了离轴干涉，进而使系统无需使用空间光调制器、相位移或偏振相机，就能在单次曝光中捕捉三维荧光信息。

在实验中，该系统被用于荧光微球和荧光蛋白标记的活苔藓细胞，通过验证证明其能够进行单次拍摄的三维重建能力，曝光时间约为200毫秒。与之前的方案相比，Snap3D-FM在光通量、全息图质量和曝光时间等方面都有显著改进。这项成果为需要快速观察细胞结构和动态过程的三维荧光成像提供了更加紧凑、低成本且光路稳定的解决方案。

这项研究的成果以“Snap3D-FM: snapshot 3D fluorescence microscopy for live biological imaging”为题，于2026年7月1日在《Advanced Photonics Nexus》上在线发表。

实验系统的主要组成包括液晶透镜的设计示意图、正交偏振物光波场之间的干涉过程，以及在不同电压条件下液晶透镜中调制与未调制偏振分量的相位响应。此外，实验还展示了荧光微球的成像与重建结果，以及活体植物细胞细胞核的三维荧光成像，其中细胞核的不同平面图像和对应的强度曲线也被详细呈现。通过这些实验结果，研究提供了对三维荧光显微技术的独特见解与应用前景。