[发明专利]散射显微镜检查

说明书

一种散射显微镜检查装置，该散射显微镜检查装置使用显微镜对包括表面的物体进行成像。光源发射照射光，以及光检测器检测从物体弹性散射的光。电位被施加到该表面，在进行成像时，电位影响物体的电化学特性。电位提供了一种对比度机制，该对比度机制改善了成像并且使得能够表征物体和/或周围环境。

技术领域

本发明涉及散射显微镜检查。

背景技术

已知多种类型的散射显微镜检查，其中用照射光照射物体，并且用光检测器检测从物体弹性散射的光。散射显微镜检查的示例包括：(a)例如在以下文献中公开的干涉散射显微镜检查(interferometric scattering microscopy，iSCAT)：Kukura等人，“对单个病毒的位置和方向进行高速纳米级追踪”，自然方法20096:923–935；Ortega-Arroyo等人，“干涉散射显微镜检查(iSCAT)：超快和超灵敏光学显微镜检查的新前沿”，物理化学及化学物理2012 14:15625–15636；以及Cole等人，“使用数值孔径形状的干涉散射显微镜检查进行的无标记单个分子成像”，ACS光子学2017,4,2,211-216；和(b)例如在以下综述文章中公开的暗场散射显微镜检查：Jing等人，““暗场”中的纳米级电化学”，电化学研究现状，第6卷，第1期，2017年12月，第10-16页。

发明内容

本发明涉及对已知技术的改进。根据本发明的第一方面，提供了一种进行散射显微镜检查的方法，该方法包括用散射显微镜对包括表面的物体进行成像，散射显微镜包括光源和光检测器，光源被布置为发射照射光，显微镜被布置为用照射光照射物体，并且用光检测器检测从物体弹性散射的光，该方法进一步包括在对物体进行成像的同时向表面施加电位，电位影响物体的电化学特性，所选择的物体在照射光的波长和施加的电位下不具有等离激元共振频率。

通过向表面施加电位，可以以在对物体进行显微镜检查的同时提供优势的方式影响物体的电化学特性。电化学特性的变化影响物体的散射对比度。在此，散射对比度被称为动电位对比度。这提供了一种使得能够更清楚地对物体的特征进行成像和/或能够对物体进行表征的对比度机制。例如，动电位对比度足以可视化表面上颗粒的电化学状态。类似地，由于电化学特性的变化取决于局部形貌和材料成分，动电位对比度也有助于识别表面特征和/或颗粒，这些表面特征和/或颗粒是深亚波长散射体，否则无法从背景散斑中识别出。此外，可以表征物体和/或物体周围环境的电化学状态。类似地，可以控制和监测颗粒与表面的结合率。

表面可以是形成双电层(electric double layer，EDL)的表面，在这种情况下，施加到表面的电位可以(例如，通过引起双电层重构)影响双电层的电化学特性。通过改变表面电位，EDL的配置(物理结构和/或成分)发生变化。即，表面电位的变化改变了表面的化学活性，从而改变物体与周围环境中的成分(例如，分子或离子)之间的相互作用。这导致弹性散射光的量发生变化。

物体在照射光的波长和施加的电位下不具有等离激元共振频率。照射光的波长不是物体的等离激元频率。因此，该方法使用的工作原理与使用等离激元(例如，等离激元纳米颗粒或表面等离激元)进行显微镜检查的工作原理显著不同，其中在物体中产生的等离激元的共振用于提供用于使物体成像的信号。与此相反，本方法利用电化学特性的变化提供成像以提供动电位对比度。事实上，由于物体不具有等离激元共振，因此增加了可以研究的物体类型和特性。

相对于其他分析和显微镜检查技术，本方法还提供了例如以下优点。

相对于单颗粒电化学，本方法提供了干涉散射显微镜检查的能力，用于识别太小而无法用其他光学方法检测的生物分子。

相对于循环伏安法，本方法使得能够在单个(纳米)实体(而不是整体或扩展表面)上进行动电位测量。该能力减少了表面不均匀性的所有不利因素，并且使得能够在表面上的多个相邻位置上同时进行测量。

相对于导电原子力显微镜检查，本方法使得能够对表面上的物体进行平行(成像)测量，并且侵入性较小。