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

Resumo

Uma estrutura de imagem hiperespectral rápida e multimodal foi desenvolvida para obter imagens de geração de soma e frequência vibracional de banda larga (VSFG), juntamente com modalidades de imagem de segunda geração harmônica (SHG) de campo claro. Devido à frequência do infravermelho ser ressonante com vibrações moleculares, o conhecimento microscópico estrutural e morfológico mesoscópico é revelado de amostras permitidas por simetria.

Resumo

A geração de soma de frequência vibracional (VSFG), um sinal óptico não-linear de segunda ordem, tem sido tradicionalmente usada para estudar moléculas em interfaces como uma técnica de espectroscopia com uma resolução espacial de ~100 μm. No entanto, a espectroscopia não é sensível à heterogeneidade de uma amostra. Para estudar amostras mesoscopicamente heterogêneas, nós, juntamente com outros, empurramos o limite de resolução da espectroscopia VSFG para o nível de ~1 μm e construímos o microscópio VSFG. Esta técnica de imagem não só pode resolver morfologias de amostras através de imagens, mas também gravar um espectro VSFG de banda larga em cada pixel das imagens. Por ser uma técnica óptica não linear de segunda ordem, sua regra de seleção permite a visualização de estruturas automontadas não centrossimétricas ou quirais comumente encontradas em biologia, ciência dos materiais, bioengenharia, entre outras. Neste artigo, o público será guiado por um projeto de transmissão invertida que permite a obtenção de imagens de amostras não fixas. Este trabalho também mostra que a microscopia VSFG pode resolver informações geométricas químico-específicas de folhas auto-montadas individuais combinando-as com um solver de função de rede neural. Por fim, as imagens obtidas sob configurações de campo brilhante, SHG e VSFG de várias amostras discutem brevemente as informações únicas reveladas pelas imagens VSFG.

Introdução

A geração de soma de frequência vibracional (VSFG), uma técnica óptica não linear de segunda ordem^1,2, tem sido usada extensivamente como uma ferramenta de espectroscopia para perfilar quimicamente amostras permitidas por simetria 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13^, 14,15,16,17,18,19,20,21,22. Tradicionalmente, os VSFG têm sido aplicados a sistemas interfaciais 8,9,10,11 (isto é, gás-líquido, líquido-líquido, gás-sólido^, sólido-líquido), que não possuem simetria de inversão - um requisito para a atividade do VSFG. Esta aplicação do VSFG tem fornecido uma riqueza de detalhes moleculares de interfaces enterradas 12,13, configurações de moléculas de água em interfaces 14,15,16,17,18 e espécies químicas em interfaces 19,20,21,22.

Embora o VSFG tenha sido poderoso na determinação de espécies moleculares e configurações em interfaces, seu potencial na medição de estruturas moleculares de materiais sem centros de inversão não foi realizado. Isso ocorre em parte porque os materiais podem ser heterogêneos em seu ambiente químico, composições e arranjo geométrico, e um espectrômetro VSFG tradicional tem uma grande área de iluminação da ordem de 100 μm². Assim, a espectroscopia VSFG tradicional relata informações médias da amostra sobre uma área de iluminação típica de 100 μm². Essa média de conjunto pode levar a cancelamentos de sinal entre domínios bem ordenados com orientações opostas e descaracterização de heterogeneidades locais 15,20,23,24.

Com os avanços em alta abertura numérica (NA), objetivas de microscópio baseadas em reflexo (geometrias de Schwarzschild e Cassegrain), que são quase livres de aberrações cromáticas, o tamanho do foco dos dois feixes em experimentos VSFG pode ser reduzido de 100 μm 2 para 1-2 μm² e, em alguns casos, submícron²⁵. Incluindo esse avanço tecnológico, nosso grupo e outros desenvolveram o VSFG em uma plataforma de microscopia 20,23,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Recentemente, implementamos um layout óptico invertido e um esquema de detecção de banda larga³⁷, que permite uma coleção perfeita de imagens multimodais (VSFG, segunda geração harmônica (SHG) e óptica de campo brilhante). A imagem multimodalidade permite a inspeção rápida de amostras usando imagens ópticas, correlacionando vários tipos de imagens e localizando as posições do sinal nas imagens da amostra. Com a óptica de iluminação acromática e a escolha da fonte de iluminação a laser pulsada, esta plataforma óptica permite a integração perfeita futura de técnicas adicionais, como microscopia de fluorescência³⁸ e microscopia Raman, entre outras.

Nesse novo arranjo, amostras como organizações hierárquicas e uma classe de automontagens moleculares (AMEs) têm sido estudadas. Esses materiais incluem colágeno e biomiméticos, onde tanto a composição química quanto a organização geométrica são importantes para a função final do material. Por ser um sinal óptico não-linear de segunda ordem, o VSFG é especificamente sensível a arranjos intermoleculares^39,40, como distância intermolecular ou ângulos de torção^, tornando-se uma ferramenta ideal para revelar tanto composições químicas quanto arranjos moleculares. Este trabalho descreve as modalidades VSFG, SHG e campo claro do instrumento central que consiste em um laser de estado sólido de cavidade dopada com itérbio que bombeia um amplificador paramétrico óptico (OPA), um microscópio invertido multimodal construído em casa e analisador de frequência monocromador acoplado a um detector bidimensional charged coupled device (CCD)²⁷. Um passo a passo de construção e procedimentos de alinhamento, e uma lista completa de peças da configuração, são fornecidos. Uma análise aprofundada de uma MSA, cuja subunidade molecular fundamental é composta por uma molécula de sulfato de sódio-dodecil (SDS), um surfactante comum, e duas moléculas de β-ciclodextrina (β-CD), conhecidas como SDS@2 β-CD aqui, também são fornecidas como um exemplo para mostrar como o VSFG pode revelar detalhes geométricos específicos de moléculas de matéria organizada. Também foi demonstrado que detalhes geométricos químicos específicos da MSA podem ser determinados com uma abordagem de solucionador de funções de redes neurais.

Protocolo

1. Microscópio VSFG de varredura de linha hiperespectral

1. Sistema laser
   1. Use um sistema de laser pulsado (ver Tabela de Materiais) centrado em 1025 nm ± 5 nm. O laser é regulado em 40 W, 200 kHz (200 μJ/pulso) com uma largura de pulso de ~290 fs.
      NOTA: A taxa de repetição exata pode variar, e um laser de alta taxa de repetição geralmente funciona melhor para este microscópio VSFG.
   2. Guie a saída do laser de semente em um amplificador paramétrico óptico comercial (OPA) para gerar um feixe de infravermelho médio (MIR) (veja Tabela de Materiais). Sintonize o MIR com a frequência de interesses (Figura 1A).
      NOTA: No presente estudo, a MIR está centrada em 3450 nm ± 85 nm (~2900 ± 72 ^cm-1) com duração de pulso de ~290 fs e energia de pulso de ~6 μJ, que engloba parte da região -CH_x grupo funcional.
2. Feixe de conversão ascendente
   1. Passe o feixe residual de 1025 nm do OPA através de um etalon de Fabry-Perot (ver Tabela de Materiais) para produzir um feixe de conversão ascendente espectralmente estreito com um FWHM de ~4,75 ^cm-1.
   2. Filtre espacialmente o feixe estreito de 1025 nm com um orifício de safira de 8 μm.
      NOTA: O feixe de 1025 nm pode ser visualizado usando uma placa NIR.
   3. Controle a polarização do pulso de 1025 nm com uma placa de onda λ/2 (ver Tabela de Materiais).
3. Feixe MIR
   1. Guiar o feixe MIR através de um estágio de atraso para controle fino da sobreposição temporal.
   2. Controle a polarização do MIR com uma placa de onda λ/2.
4. Microscópio VSFG
   1. Sobrepõem-se espacialmente os feixes de conversão ascendente e MIR em um espelho dicroico personalizado (DM, Figura 1B) que é transmissivo para MIR e reflexivo para NIR (veja Tabela de Materiais). Use duas íris para guiar o alinhamento: uma logo após o DM e outra na extremidade oposta. Use um medidor de energia após a íris para determinar se o MIR está centralizado e use uma placa NIR para localizar as posições NIR.
      NOTA: Após a sobreposição, o feixe NIR pode ser usado para guiar ambos os feixes.
   2. Direcione os feixes sobrepostos para um microscópio invertido com um scanner de feixe ressonante de eixo único integrado de 325 Hz (montado em um scanner integrado de duas posições (I2PS), Figura 1B) (consulte a Tabela de Materiais).
      NOTA: O scanner ressonante projeta uma linha dos dois feixes sobrepostos na abertura traseira da objetiva do condensador. Ele é montado em um controle deslizante que permite a reconfiguração perfeita entre as modalidades VSFG/SHG e brightfield.
   3. Focalize os dois feixes espacialmente sobrepostos na amostra com uma objetiva de Schwarzschild puramente reflexiva (SO, Figura 1B,D) (ver Tabela de Materiais).
   4. Coletar o sinal VSFG gerado pela amostra com uma objetiva refrativa corrigida infinitamente (RO, Figura 1B,D) (ver Tabela de Materiais).
   5. Guie o sinal VSFG de saída colimada através de um polarizador linear e, em seguida, através de um sistema de lentes de tubo telecêntrico composto por duas lentes focais f = 60 mm (TL1 e TL2, Figura 1B,C) (ver Tabela de Materiais).
      NOTA: A imagem ampliada das lentes do tubo é formada na fenda de entrada do monocromador (MC, Figura 1B,C), e os dados resolvidos espacialmente/frequência são detectados em um detector CCD bidimensional (CCD, Figura 1B).
5. Modo SHG
   1. Para mudar para imagens SHG, bloqueie o feixe IR e gire a grade do espectrógrafo para 501,5 nm para obter imagens do sinal SHG.
6. Modo Brightfield
   1. Para alternar para imagens ópticas de campo brilhante, ligue a fonte de luz branca (consulte Tabela de materiais). Mova o controle deslizante integrado (I2PS, Figura 1B) para coletar imagens de campo brilhante na direção de contrapropagação, com a objetiva de imagem (RO) atuando como condensador e a objetiva do condensador (SO) atuando como a objetiva de imagem.
   2. Forme uma imagem da saída colimada da objetiva refrativa no plano do sensor de uma câmera de campo brilhante RGB usando um sistema de lente de tubo disponível comercialmente (consulte Tabela de Materiais).

Figura 1: Microscópio VSFG hiperespectral multimodal. (A) Vista superior da configuração principal. Um laser de bomba de 1025 nm foi enviado a uma OPA para gerar um pulso de infravermelho médio ajustável. O resíduo de 1025 nm foi frequentemente estreitado por um etalon (E) e espacialmente filtrado em um feixe gaussiano por um filtro espacial (SFG). Os feixes de IV médio e 1025 nm são sobrepostos espacialmente em um espelho dicroico (DM) personalizado e guiados através do microscópio invertido (região in box em A). (B) Os dois feixes são enviados para um scanner de feixe ressonante de 325 Hz montado em um controle deslizante integrado de 2 posições (I2PS), permitindo a comutação perfeita entre as modalidades óptica de campo brilhante e não linear. A plataforma do microscópio é equipada com uma objetiva de Schwarzschild (SO) de Schwarzschild corrigida infinitamente baseada em reflexiva atuando como um condensador e uma objetiva de imagem (RO) corrigida ao infinito baseada em refração montada em um estágio do eixo z de nanoposicionamento vertical (VNP). O SO focaliza a linha de feixes de entrada que o scanner de feixe ressonante reflete na amostra, enquanto o RO coleta a seção de sinais da linha VSFG. É importante controlar finamente a posição do eixo z da OR com precisão de 1 μm para garantir que a amostra esteja na melhor condição focal para imagens de alta qualidade. A linha colimada do sinal VSFG é então direcionada para um sistema de lentes tubulares composto por 2 lentes tub (TL1 e TL2), formando uma imagem ampliada na fenda de entrada do monocromador (MC). A linha de espectros resolvida em frequência é então hiperespectralmente imageada em um dispositivo acoplado à carga (CCD). Após a coleta de cada linha hiperespectral, a amostra é escaneada no eixo perpendicular ao eixo de varredura do scanner de feixe ressonante usando o NP. Para coletar imagens de campo brilhante da amostra, o I2PS é movido para a posição de campo brilhante e um espelho interceptando a fonte de luz branca (WLS) é instalado. A luz é então focalizada pelo RO e fotografada pelo SO. Uma imagem é então formada no plano do sensor da câmera de campo brilhante (BC) na parte superior do microscópio invertido. (C) Visão detalhada do caminho óptico através da área da lente do tubo para o MC e CCD. (D) Vista detalhada da área amostral entre as OS e RO. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Alinhamento do microscópio hiperespectral e calibração espacial vertical do eixo CCD

1. Otimize aproximadamente a posição do plano da amostra (nano posicionador eixo z) usando uma amostra padrão de ZnO (1 μm de espessura) padrão de pulverização revestida 15 mm x 15 mm x 0,170 mm ± lamínula de cobertura de 0,005 mm e colocando-a em foco de campo brilhante usando a modalidade de imagem de campo brilhante.
   NOTA: A posição z da RO, bem como o alinhamento da luz branca, pode precisar ser ajustada conforme necessário. Uma imagem representativa do ZnO no padrão de vidro usado para calibração do alinhamento é mostrada na Figura 2.
2. Mova o I2PS de volta para o braço de iluminação não linear e otimize a altura da amostra para a intensidade máxima de VSFG não ressonante gerada pelas regiões de ZnO observadas na câmera CCD.
   NOTA: A posição z da RO deve ser ajustada para a intensidade máxima. Pode-se ter que iterar os passos 2.1 e 2.2 algumas vezes antes que a altura ideal da amostra e as OR sejam atingidas.
3. Ligue o scanner de feixe ressonante e colete uma linha das imagens.
4. Colete imagens de intensidade não ressonante escaneando a amostra perpendicularmente à direção do scanner de feixe. Faça cortes verticais dos dados da imagem e estabeleça a relação pixel:mícron. (consulte a Figura 3 e sua legenda).
   NOTA: A derivada dessas seções de linha é analisada para produzir a relação pixel:mícron do eixo CCD vertical que será usada para imagens futuras.

Figura 2: Qualidade de imagem representativa para alinhamento rugoso da modalidade de imagem de campo claro de um padrão ZnO. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Fluxo de trabalho de calibração do eixo vertical. Esta figura ilustra como converter os pixels CCD em dimensões espaciais verticais na unidade de μm. (A) Uma imagem é coletada e reconstruída da lamínula de cobertura padronizada de ZnO. Em seguida, a distância de pixel de uma para as outras bordas do padrão (pequena barra vertical em A). Como a cruz do padrão ZnO é projetada para ter uma largura de 25 μm, pode-se usar a razão entre largura física e largura de pixel aqui para calcular a razão de dimensão física/pixel. Uma imagem representativa calibrada no eixo vertical é mostrada em (B). (C) Por último, toma-se uma fatia vertical como indicado pela linha vermelha. (D) A derivada do corte vertical é tomada para obter a resolução espacial. A derivada do corte vertical é utilizada para obter a resolução espacial. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Coleta de dados hiperespectrais

1. Coletar os espectros de uma linha vertical dos sinais VSFG no CCD, cujos espectros estão dispersos ao longo do eixo horizontal e as posições espaciais são registradas no eixo vertical do CCD.
   Observação : isso resulta em um conjunto de dados bidimensional para uma seção de linha única.
2. Depois que a seção de linha da amostra for obtida com imagens hiperespectralmente, digitalize a amostra no eixo perpendicular ao eixo de varredura de linha usando o nanoposicionador tridimensional (NP, Figura 1).
   NOTA: O posicionador nano 3D é importante para alta precisão e reprodutibilidade na localização de regiões de amostra (plano x-y), bem como trazer a amostra em foco (eixo z).
3. Itere entre as etapas 3.1 e 3.2 para coletar uma imagem hiperespectral VSFG.

4. Análise hiperespectral dos dados

1. Desmisture espectralmente os dados usando o fluxo de trabalho da biblioteca de imagens hiperespectrais da caixa de ferramentas de imagem do MatLab⁴¹.
   NOTA: A desmistura espectral correlaciona localizações espaciais a espectros únicos. O código Matlab para análise de dados hiperespectrais é fornecido no Arquivo Suplementar 1.
   1. Crie um hipercubo de 4 dimensões (x = espacial, y = espacial, z = intensidade dependente da frequência, ω = frequência) usando a função de hipercubo na biblioteca de imagens hiperespectrais da caixa de ferramentas de processamento de imagens do Matlab⁴¹.
   2. Identifique o número de espectros únicos com a função countEndmembersHFC com um valor de probabilidade de alarme falso (PFA) de ^10-7.
   3. Identifique espectros únicos usando a função de desmistura espectral nfindr .
   4. Finalmente, usando a função sid , associe cada pixel a um dos espectros exclusivos identificados na etapa anterior.
      NOTA: Métodos adicionais de desmistura e correspondência espectral podem ser feitos com funções/algoritmos alternativos oferecidos na MatLab Hyperspectral Imaging Library⁴¹.
2. Ajuste os dados de soma de cada folha isolada à função Voigt⁴² (Arquivo Suplementar 1).
   NOTA: A função lorentziana representa o limite de linha homogênea pura, enquanto a função gaussiana se origina de limites não homogêneos. Na realidade, os sistemas poderiam estar em uma combinação de limites homogêneos e não homogêneos, o que requer uma função Voigt - uma prática comum para espectroscopia de fase condensada, incluindo VSFG.

5. Análise geométrica da amostra

1. Determinar a geometria das amostras de acordo com o procedimento mencionado nos pontos 5.2-5.3. Neste estudo, SDS@2 β-CD é usado como exemplo. Derivar os elementos tensores permitidos por simetria de χ⁽²⁾ com base na simetria C₇ da subunidade molecular da amostra de mesofolhas de SDS@2 β-CD.
   NOTA: A simetria permitida χ⁽²⁾ depende da simetria. Para calcular a suscetibilidade não linear permitida de qualquer simetria, consulte a referência⁴³.
2. Aplique a rotação de Euler²⁷ para relacionar as medidas do quadro de laboratório com o quadro molecular.
   NOTA: No caso do SDS@2 β-CD, sua simetria C₇ leva a oito equações independentes relacionando 8 saídas (quadro de laboratório χ(2)) a 8 entradas (6 hiperpolarizabilidade independente β(2), e dois ângulos: Θ, o ângulo de inclinação em relação ao plano da amostra de todas as folhas e, φ, a rotação no plano da folha ⁽Figura 4⁾). Duas folhas são usadas para extrair os alinhamentos moleculares comuns das duas folhas. As relações entre φ₁ e φ₂ (ângulo de rotação no plano das duas folhas) podem ser extraídas das imagens de campo brilhante. No exemplo atual, φ₂ = φ₁ + 60°. Supõe-se que todas as unidades moleculares estejam no mesmo ângulo, então Θ₁ = Θ₂. Isso resulta em 11 incógnitas (9 independentes, incluindo 6 hiperpolarizabilidade independente β(2), Θ 1 e φ₁, e a razão de cobertura relativa entre as folhas N e os dois ângulos dependentes, que são φ 2_, e Θ ²⁾ para 16 conhecidos (8 polarizações de quadro de laboratório por folha e duas folhas).
3. Relacione o quadro de laboratório χ(2) e a hiperpolarizabilidade do quadro molecular β⁽²⁾ resolvidos pela polarização com um solucionador de função de rede neural.
   NOTA: Um resumo detalhado dessa abordagem pode ser encontrado na referência²⁷.
   1. Crie um modelo de rede neural em camadas no Python⁴⁴usando Keras composto por uma estrutura de nó 200-100-50 e uma função de ativação de tangente hiperbólica.
   2. Crie uma matriz de 100000 x 11 gerada aleatoriamente de valores de β(2), Θ 1, Θ 2, φ₁, φ 2 e N. Calcule o quadro de laboratório correspondente 16 χ(2), usando a equação determinada em _5.2 por rotações de Euler.
   3. Use os valores χ(2) calculados (um total de 100.000 por 16 valores) como entrada, e aprenda a prever 11 valores (β(2), Θ 1, Θ 2, φ₁, φ 2 e N) quando fornecidos 16 valores χ^(2).
   4. Uma vez treinado, use outro conjunto de 1000 entradas com as entradas e saídas para testar o modelo treinado. A saída prevista e a saída verdadeira devem mostrar uma relação linear com uma inclinação de 1.
   5. Por fim, forneça o χ(2) medido experimentalmente a partir de duas folhas (cada folha tem 8 χ⁽² ) medido⁾ e use o modelo treinado para prever o ângulo de inclinação Θ, juntamente com outras propriedades.

Figura 4: Ilustração da transformação de Euler. (A) Ilustração da transformação de Euler entre as coordenadas de laboratório (XYZ) suscetibilidade de segunda ordem χ(2) e as coordenadas moleculares (xyz⁾ hiperpolarizabilidade β_ijk. A rotação de Euler z-y'-z'' é realizada nas coordenadas moleculares, com φ como o ângulo de rotação no plano, θ como o ângulo de inclinação e ψ como o ângulo de torção. ψ é integrado para ângulos de torção arbitrários em torno do eixo molecular. φ não é integrado porque todas as moléculas giram para um ângulo específico em relação à estrutura do laboratório para formar as folhas auto-montadas. N é a cobertura superficial relativa das duas folhas. (B) Visualização das subunidades inclinadas formando uma folha determinada pelos resultados da rede neural. Esse valor foi modificado de Wagner et ^al.27. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Resultados

Figura 5: Estrutura molecular, morfologia e orientação potencial do SDS@β-CD. (A) Vista superior e (B) Estrutura química lateral do SDS@β-CD. (C) Distribuição representativa e heterogênea das folhas de mesoescala no plano amostral. A subunidade molecular poderia ter diferentes orientações ...

Discussão

As etapas mais críticas são de 1,42 a 1,44. É fundamental alinhar bem a lente objetiva para uma resolução espacial óptica. Também é importante coletar o sinal emitido, relé e projetar o feixe de varredura como uma linha nas fendas de entrada. Alinhamentos adequados garantiriam a melhor resolução e relação sinal-ruído. Para uma amostra típica, como folhas de SDS@2 β-CD de 100 μm por 100 μm, uma imagem de boa resolução (~1 μm de resolução) com uma alta relação sinal-ruído levaria 20 minutos. Isso ...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
1x Camera Por	Thorlabs	WFA4100	connect a camera to a microscope or optical system
25.0 mm Right-Angle Prism Mirror, Protected Gold	Thorlabs	MRA25-M01	reflect light and produce retroreflection, redirecting light back along its original path
3” Universal Post Holder-5 Pack	Thorlabs	UPH3-P5	hold and support posts of various sizes and configurations
30 mm to 60 mm Cage Plate, 4 mm Thick	Thorlabs	LCP4S	convert between a 30 mm cage system and a 60 mm cage system
500 mm Tall Cerna Body with Epi Arm	Thorlabs	CEA1500	provide the function of enabling top illumination techniques in microscopy
60 mm Cage Mounted Ø50.0 mm Iris	Thorlabs	LCP50S	control the amount of light passing through an optical system
60 mm Cage Mounting Bracket	Thorlabs	LCP01B	mount and position a 60 mm cage system in optical setups
Air spaced Etalon	SLS Optics Ltd.	Customized	generate narrow-band 1030 nm light
Cage Plate Mounting Bracket	Thorlabs	KCB2	hold and adjust mirrors at a precise angle
CCD	Andor Technologies	Newton	2D CCD for frequency and spatial resolution
Collinear Optical Parametric Amplifier	Light Conversion	Orpheus-One-HP	Tunable MID light generator
Copper Chloride	Thermo Fischer Scientific	A16064.30	Self-assembly component
Customized Dichroic Mirror	Newport	Customized	selectively reflects or transmits light based on its wavelength or polarization
Ext to M32 Int Adapter	Thorlabs	SM1A34	provide compatibility and facilitating the connection between components with different thread types
Infinity Corrected Refractive Objective	Zeiss	420150-9900-000	Refractive Objective
Infinity Corrected Schwarzschild Objective	Pike Technologies Inc.	891-0007	Reflective objective
Laser	Carbide, Light-Conversion	C18212	Laser source
M32x0.75 External to Internal RMS	Thorlabs	M32RMSS	adapt or convert the threading size or type of microscope objectives
M32x0.75 External to M27x0.75 Internal Engraving	Thorlabs	M32M27S	adapt or convert the threading size or type of microscope objectives
Manual Mid-Height Condenser Focus Module	Thorlabs	ZFM1030	adjust the focus of an optical element
Monochromator	Andor Technologies	Shamrock 500i	Provides frequency resolution for each line scan
Motorized module with 1" Travel for Edge-Mounted Arms	Thorlabs	ZFM2020	control the vertical positon of the imaging objective
Nanopositioner	Mad City Labs Inc.	MMP3	3D sample stage
Resonant Scanner	EOPC	SC-25	325Hz resonant beam scanner
RGB Color CCD Camera	Thorlabs	DCU224C	Brightfield camera, discontinued but other cameras will work just as well
RGB tube lens	Thorlabs	ITL200	white light collection
Right Angle Kinematic Breadboard	Thorlabs	OPX2400	incorporate a sliding mechanism with two fixed positions
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 30 mm	Thorlabs	KCB1	hold and adjust mirrors at a precise angle
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 60 mm	Thorlabs	KCB2	hold and adjust mirrors at a precise angle
SM2, 60 mm Cage Arm for Cerna Focusing Stage	Thorlabs	CSA2100	securely mount and position condensers
Snap on Cage Cover for 60 mm Cage, 24 in Long,	Thorlabs	C60L24	enclose and protect the components inside the cage
Sodium dodecyl sulfate	Thermo Fischer Scientific	J63394.AK	Self-assembly component
Three-Chnnale Controller and Knob Box for 1" Cerna Travel Stages	Thorlabs	MCM3001	control ZFM2020
Tube lens	Thorlabs	LA1380-AB - N-BK7	SFG signal collection
Visible LED Set	Thorlabs	WFA1010	provide illumination in imaging setup
Whitelight Source	Thorlabs	WFA1010	Whitelight illumination source for brightfield imaging
WPH05M-1030 - Ø1/2" Zero-Order Half-Wave Plate, Ø1" Mount, 1030 nm	Thorlabs	WPH05M-1030	alter the polarization state of light passing through it
WPLQ05M-3500 - Ø1/2" Mounted Low-Order Quarter-Wave Plate, 3.5 µm	Thorlabs	WPLQ05M-3500	alter the polarization state of light passing through it
X axis Long Travel Steel Extended Contact Slide Stages	Optosigma	TSD-65122CUU	positioning stages that offer extended travel in the horizontal (X) direction
XT95 4in Rail Carrier	Thorlabs	XT95RC4	mount and position optical components
X-Y Axis Translation Stage w/ 360 deg. Rotation	Thorlabs	XYR1	precise movement and positioning of objects in two dimensions, along with the ability to rotate the platform
XY(1/2") Linear Translator with Central SM1 Thru Hole	Thorlabs	XYT1	provide precise movement and positioning in two dimensions
Yb doped Solid State Laser	Light Conversion	CB3-40W	Seed laser
β-Cyclodextrin	Thermo Fischer Scientific	J63161.22	Self-assembly component