在現(xiàn)代光學顯微成像領域，三維顯微成像的發(fā)展為我們提供了更全面的觀察和理解微觀世界的能力，有助于揭示生命過程中的細節(jié)、材料中的微觀結(jié)構和納米尺度的相互作用。目前常用的三維顯微成像技術包括激光共聚焦顯微術、光場顯微術、多光子顯微術以及結(jié)構光照明顯微術等，都不可避免地需要長時間的掃描或復雜的光機結(jié)構，這極大增加了所需的時間成本和硬件成本，不利于快速、高效的三維成像，限制了對活細胞生命運動和三維結(jié)構的觀察。
 

　　研究團隊利用超構表面對光場進行亞波長分辨率的高自由度調(diào)控，提出了一種在4f系統(tǒng)中基于超構表面實現(xiàn)雙螺旋點擴散函數(shù)的方法。通過全介質(zhì)超構表面構建的4f-超顯微鏡成功實現(xiàn)了單幀三維成像，避免了長時間的掃描。在此基礎上，該研究將4f-超顯微鏡集成至由單層超構表面組成的2f-超顯微鏡，驗證了該系統(tǒng)具有可調(diào)控的軸向探測范圍，所提出的單幀三維成像超顯微鏡在大軸向探測范圍內(nèi)實現(xiàn)了亞微米的軸向定位精度，并在工業(yè)樣本和生物組織中進行了應用驗證。
 

　　哈工大為論文第一通訊單位，儀器學院博士研究生郝慧捷、王新偉，新加坡科技設計大學王浩博士為共同第一作者，儀器學院劉儉教授、丁旭旻教授為共同通訊作者。同時該工作獲得儀器學院譚久彬院士的指導和大力支持。
 

　　該研究工作獲得國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目和國家自然科學基金資助。哈工大全媒體(劉培香 丁旭旻 郝慧捷 文/圖)
 

　　圖1 單幀三維成像超顯微鏡 (a)4f-超顯微鏡和2f-超顯微鏡示意圖(b)“HIT”字母三維圖像(c)桃花花粉細胞三維圖像