延长超级显微镜：纳米石墨烯允许更长的观察时间

2014年诺贝尔化学奖授予超分辨荧光显微镜的发展，包括STED（受激发射损耗）显微镜。这种方法可用于以特别高的分辨率观察细胞中的过程

马克斯·普朗克研究所的研究人员现在通过用纳米石墨烯取代传统的荧光团来增强这种方法，从而能够观察到持续时间更长的过程，克服了迄今为止STED显微镜的局限性

正如物理学家Ernst Abbe在19世纪所描述的那样，传统显微镜的分辨率仅限于200纳米左右。然而，有趣的过程发生在低于这一极限的长度尺度上，特别是在生物细胞中。STED显微镜克服了这一障碍，其分辨率比传统方法高出10倍

STED显微镜在激发激光的帮助下，在样品中使用小荧光颗粒——荧光团——发出荧光。具有环形横截面的第二束激光束可以使环形区域中的荧光失活，只留下一个小的中心点（小于200 nm）仍然发光。在样品上扫描这种光束组合可以创建高分辨率图像

传统STED显微镜的主要局限性是荧光团在长时间照射下会褪色。这对于观察需要重复扫描的长时间过程尤其成问题

由MPI聚合物研究所的刘晓敏领导的研究人员与冲绳科学技术研究所的成田明光和Ryota Kabe合作，通过使用纳米级纳米石墨烯颗粒解决了这个问题

对于纳米石墨烯，荧光褪色过程可以在样品中直接逆转。用环形光束照射纳米石墨烯就是为了这个目的：可以说，这种照射恢复了纳米石墨烯发光的能力

这一新方法发表在《自然通讯》上，为使用超分辨率显微镜研究以前不可观察的过程开辟了新的可能性。重新激活具有固有高光子数的纳米石墨烯的能力使其成为长期显微镜方法的理想选择，有可能扩大其在生物学和材料科学中的应用 More information: Qiqi Yang et al, Reactivatable stimulated emission depletion microscopy using fluorescence-recoverable nanographene, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56401-z

Journal information: Nature Communications