近日，广东省新型纳米材料研究与应用工程技术中心程发良教授团队在非线性光学超分辨复用成像方面取得重要进展，相关研究成果以《Optical nonlinearity enabled super-resolved multiplexing microscopy》为题发表在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》。团队中我校程发良教授、陈朝浩博士，北航王帆教授，悉尼科技大学Xiaoxue Xu和澳大利亚国立大学Lan Fu教授为共同通讯作者，东莞理工学院为第一完成单位。

在生物学、医学、防伪和显微成像等领域，光学多路复用对纳米物体的识别和分类具有重要的意义。传统上，多路复用主要是根据纳米物体的荧光强度、颜色、寿命和极化等维度进行成像。在本工作中，团队提出了一种新的维度，光学非线性，用于超分辨多路复用显微镜。这种光学非线性源于上转换纳米颗粒（UCNPs）中掺杂的镧系离子在多个能级之间的能级跃迁，为具有不同掺杂的UCNPs提供了独特的光学指纹。

该工作利用涡旋光束将纳米材料的光学非线性特征传递到成像的点扩散函数（PSF）上，开发了一种鲁棒的超分辨多路复用成像策略，以区分具有独特光学非线性特征的纳米颗粒。通过探测图像中相应的PSF的变化，可以检索筛选纳米颗粒的成分信息。通过结合纳米材料的荧光颜色和非线性两个正交的成像维度，展示了单次扫描的四通道复用超分辨成像，其空间分辨率高于150 nm (1/6.5 λ)。这一突破性工作，不仅为现有的多路复用维度提供了一个新的正交维度——光学非线性，也首次实现了单颗粒的超分辨复用成像，这在生物成像、防伪、微阵列分析、深层组织多路复用检测和高密度数据存储方面显示出巨大的潜力。

本论文得到了国家自然科学基金（12204102）, 中国博士后科学基金(2021M702581)等的支持。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308844

（撰稿：丁磊；一审：张敏；二审：詹春燕；三审：李长平）