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A Bayesian approach towards atomically-precise localization in fluorescence microscopy
DOI:10.1038/s41467-025-64083-w.png)
摘要
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超分辨率显微技术通过超越阿贝衍射极限,彻底改变了复杂物理和生物系统的成像。近期进展,特别是在单分子定位显微技术方面,通过应用单个发射体相关荧光发射的先验知识,将定位精度推向纳米级以下。然而,从1纳米提高到1埃需要收集的光子信号增加一百倍。这种二次资源缩放给单分子定位显微技术带来了根本性障碍,其中强烈的收集光子需求受到光漂白、长时间积分和固有实际限制的挑战。在此,我们通过利用原子晶格结构的周期性来突破这一限制。在量子发射体系统中应用这种离散网格成像技术(DIGIT)后,我们发现一旦超过宿主晶体的原子晶格常数,定位不确定性就会指数级下降。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对每个发射体的并行定位。总体而言,这些进展使DIGIT成为一种实现前所未有的精确测量的竞争性工具,最终为直接光学解析量子与生物系统中的晶体和原子特征铺平道路。作者提出DIGIT,这是一种将量子发射体映射到晶格位点的贝叶斯成像方法,实现了0.178埃的精度和一种新的指数缩放定律,能够在量子与生物系统中实现大规模并行、亚埃级定位。
Keyword:
Bayesian imaging
super-resolution microscopy
single-molecule localization
atomic lattice
sub-ångström precision
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