Imagem Química Hiperespectral Não Linear Multimodal Usando Microscopia de Geração de Soma e Frequência Vibracional de Varredura de Linha

Nosso objetivo é estudar amostras mesoscopicamente heterogêneas auto-montadas, como tecidos biológicos, para revelar sua composição química e arranjos moleculares. Estamos explorando como o arranjo microscópico e a morfologia mesoscópica desses automateriais se relacionam com suas propriedades microscópicas. Com os avanços na alta abertura numérica e nas objetivas do microscópio baseado em reflexão, nós e outros demonstramos um microscópio de geração de soma de frequência vibracional com resolução de um mícron quadrado, que pode gravar simultaneamente imagens de materiais moles e também resolver espacialmente o espectral, formando as chamadas imagens hiperespectrais.

A imagem hiperespectral registra dados experimentais em múltiplas dimensões, duas em espaços, uma em frequência e possivelmente uma em tempo. No entanto, a rápida coleta, armazenamento e análise de tais big data para maximizar as informações continua sendo um desafio. A amostragem da imagem apenas para coletar pontos de dados úteis também é um desafio.

Ao desenvolver uma tecnologia de varredura de linha mais rápida, poderíamos acelerar o tempo de aquisição de dados em 100 vezes. Além disso, o microscópio é compatível com geração de soma frequência ou SFG, segunda geração harmônica ou SHG, bem como imagens de campo amplo. A imagem multimodalidade permite a inspeção rápida de amostras usando imagens ópticas e correlacionando várias modalidades de imagem.

A imagem por SHG auxilia a técnica óptica de nossa técnica, mas sem o poder de resolução espectral, é amplamente utilizada em biofísica. Nosso microscópio SFG agora será capaz de fornecer poderosos insights de nível molecular atualmente ausentes em estudos biofísicos de tecidos moles.