荧光显微镜中原子级精确定位的贝叶斯方法
光学
2025-08-11 v2
摘要
超分辨显微镜通过突破阿贝衍射极限,彻底改变了对复杂物理和生物系统的成像。最近的进展,特别是单分子定位显微镜(SMLM),通过利用单发射体相关荧光发射的先验知识,将定位精度推进至纳米级以下。然而,要将定位精度从 1 nm 提升到 1 Å,需要将收集的光子信号增加一百倍。这种二次方的资源扩展在 SMLM 中构成了根本性障碍,因为强烈的光子收集受到光漂白、较长的积分时间以及固有的实际限制所挑战。本文通过利用原子晶格结构的周期性打破了这一极限。在量子发射体系统中应用这种离散网格成像技术(DIGIT),我们观察到一旦超过宿主晶体的原子晶格常数,定位不确定度呈指数式坍缩。我们进一步将 DIGIT 应用于大规模量子发射体阵列,通过宽场成像实现了每个发射体的并行定位。总之,这些进展使 DIGIT 成为实现前所未有的精确测量的有力工具,最终为在量子和生物系统中直接光学分辨晶体和原子特征铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2504.04611,
title = {A Bayesian Approach towards Atomically-precise Localization in Fluorescence Microscopy},
author = {Yuqin Duan and Qiushi Gu and Hanfeng Wang and Yong Hu and Kevin C. Chen and Matthew E. Trusheim and Dirk R. Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.04611},
year = {2025}
}