Multimodal icke-linjär hyperspektral kemisk avbildning med hjälp av linjeskanningsvibrationssummafrekvensgenereringsmikroskopi

Vibrational sum-frequency generation (VSFG), en andra ordningens icke-linjär optisk signal, har traditionellt använts för att studera molekyler vid gränsytor som en spektroskopiteknik med en rumslig upplösning på ~100 μm. Spektroskopin är dock inte känslig för heterogeniteten hos ett prov. För att studera mesoskopiskt heterogena prover pressade vi, tillsammans med andra, ner upplösningsgränsen för VSFG-spektroskopi till ~1 μm-nivå och konstruerade VSFG-mikroskopet. Denna avbildningsteknik kan inte bara lösa provmorfologier genom avbildning, utan också spela in ett bredbands-VSFG-spektrum vid varje pixel i bilderna. Eftersom det är en andra ordningens icke-linjär optisk teknik, möjliggör dess urvalsregel visualisering av icke-centrosymmetriska eller kirala självmonterade strukturer som vanligtvis finns inom bland annat biologi, materialvetenskap och bioteknik. I den här artikeln kommer publiken att guidas genom en inverterad överföringsdesign som gör det möjligt att avbilda ofixerade prover. Detta arbete visar också att VSFG-mikroskopi kan upplösa kemikaliespecifik geometrisk information om enskilda självmonterade ark genom att kombinera den med en neural nätverksfunktionslösare. Slutligen diskuterar bilderna som erhållits under brightfield-, SHG- och VSFG-konfigurationer av olika prover kortfattat den unika information som avslöjas av VSFG-avbildning.