受控的休克冻结、孤立生物与人工纳米颗粒束

X 射线自由电子激光（XFEL）有望实现单分子与纳米颗粒的原子空间分辨率衍射成像。这依赖于对数百万个相同颗粒衍射图的 averaging，这些颗粒 ideally 应孤立于气相并维持其天然结构。本文中，我们演示了将聚苯乙烯纳米球与苹果蠹蛾颗粒体病毒转入气相、孤立并极快休克冻结（即在氦缓冲气池中于微秒内冷却至 4~K），远快于现有最优方法。利用光 sheet 照明的颗粒定位显微镜对出射颗粒束进行表征，实现了颗粒束的完整重建（聚焦至 $<100\:\mu\text{m}$）及颗粒通量与数密度的测定。实验结果通过颗粒轨迹模拟得到定量复现与解释。我们提出了一种优化装置，可使几纳米颗粒的冷却速率达纳秒量级。所制备的休克冻结孤立纳米颗粒束在样品递送方面取得突破，例如用于衍射成像与显微术或低温纳米科学。