Китайские физики представили технологию, с помощью которой можно наблюдать за микроскопическими явлениями с частотой 1200 кадров в секунду и пространственным разрешением 100 нм. Временная компрессионная микроскопия со сверхвысоким разрешением разрешает противоречие между скоростью съемки и детализацией.
Дифракция света накладывает ограничение на пространственное разрешение оптической микроскопии, что затрудняет исследование более тонких структур. Для решения этой проблемы исследователи разработали множество альтернативных способов съемки, которые позволяют изучать объекты в наномасштабах, но все они снижают скорость съемки.
Новая технология объединяет улучшенную временную компрессионную микроскопию с реконструкцией изображений сверхвысокого разрешения на основе глубокого обучения. Чтобы повысить скорость съемки, исследователи используют реконструкцию нескольких изображений из одного сжатого снимка.
Разработанный алгоритм использует оценку движения, оценку слияния, коррекцию сцены и обработку со сверхвысоким разрешением для извлечения последовательности изображений со сверхвысоким разрешением из исходных снимков.
Для демонстрации работы технологии исследователи визуализировали поток флуоресцентных шариков в микроканале. После реконструкции они получили серию снимков, сделанных с частотой 1200 кадров в секунду и пространственным разрешением 100 нм.
Эта работа представляет собой мощный инструмент для наблюдения за высокоскоростной динамикой тонких структур, особенно в гидромеханике и биомедицине, например, для измерения скорости микропотока, изучения взаимодействия органелл, внутриклеточного транспорта и нейронной динамики.
Шиан Чжан, соавтор исследования из Восточно-Китайского педагогического университета
Читать далее:
Клад с 1 000 монетами случайно нашли на ферме: что на них можно было купить
Назван витамин, который защищает мозг от слабоумия
Выяснилось, какие мужчины наиболее плодовиты: их сперма на 50% лучше, чем у остальных
На обложке: художественная иллюстрация работы технологии. Изображение: Shian Zhang, East China Normal University