对单个粒子和分子的检测为分析化学、细胞成像、纳米材料及生物医学诊断开辟了新的可能性。传统的单分子检测方法通常依赖于荧光技术，这需要对目标分子进行标记。而光热显微镜则成为了一种前景广阔的无标签、非侵入性成像技术。该技术通过测量样品周围环境的局部折射率变化，反映出样品成分吸收光后引起的温度变化。低语通道模式(WGM)谐振器因其超高的质量(Q)因子，成为了超灵敏的温度传感器。
在《光:科学与应用》杂志上发表的一项新研究中，亚利桑那大学维扬特光学科学学院和生物医学工程系的Judith Su教授领导的团队展示了利用微环形WGM光学谐振器进行的无标签超灵敏光热显微镜技术。该技术能够检测到小至5纳米的量子点，信噪比(SNR)超过10,000。该方法显著提升了光热灵敏度，散热检测限达到0.75 pW。这一进展使得单分子的精确检测成为可能，展示了光热显微镜的强大能力。
苏教授的团队之前开发了一种名为锁频光学低语倏逝谐振器(FLOWER)的系统，利用频率锁定技术跟踪光学微腔的共振位移。该光热显微系统采用FLOWER来测量光热信号。系统测量了由自由空间泵浦激光器激发的共振位移。泵浦激光器以203.7 Hz的调幅(AM)通过电振镜扫描系统照亮微环面。由此产生的203.7 Hz谐振位移振荡被FLOWER检测到。锁相放大器用于测量谐振移位振荡的幅度。泵浦激光的二维空间扫描生成微环形体的光热图像，具备检测单个纳米颗粒的高光热点。
研究人员展望了光热显微镜的潜力:
“未来的发展可能会涉及光谱测量，通过改变泵浦激光器的波长或使用不同波长的激发实现多色成像。在未来的工作中，尽管不是所有应用所必需的，我们也可以将该系统与特定的捕获剂(如适体或吸附聚合物)结合，以提供更高的特异性。光热显微镜与FLOWER的结合为实时观察目标分子的动态变化和相互作用提供了可能性。我们相信，基于FLOWER的光热显微镜代表了一个通用的无标签成像和单分子检测平台。所展示的高灵敏度和鉴别能力为纳米级成像和表征技术的进步铺平了道路。”
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