Projektbeschreibung
Eine neue Ära der biologischen Bildgebung
In der biologischen Bildgebung bestehen Probleme, subzelluläre Strukturen zu visualisieren, ohne sie zu verändern oder zu beschädigen. Bisher beruhten die Methoden meist auf Markierungen, die das biologische Umfeld verändern können. Über das ERC-finanzierte Projekt Beyond the visible wird dieser Bereich mit einem Raman-Mikroskop ohne Markierungen und mit extrem hoher Auflösung revolutioniert. Die Technologie beruht auf einem Felddetektor mit Umgebungsluft und ultraschnellen elektromagnetischen Femtosekundenkräften bei Petahertz-Frequenzen, mit denen nichtinvasive Bildgebung möglich ist. Durch die durchgehende Anregung molekularer Schwingungen und zeitliche Begrenzungen sind der Rauschabstand und die Empfindlichkeit sehr hoch. Aus dem Projekt sollen chemisch sensitive Bilder ohne Markierungen hervorgehen, mit denen neue Standards der räumlichen Auflösung und Detektion gesetzt werden, um bahnbrechende Fortschritte in der biomedizinischen Forschung und darüber hinaus zu ermöglichen.
Ziel
The next generation of biological imaging will be a movement towards super-resolution, label-free approaches to visualize subcellular structures in a nonperturbative, non-invasive manner. In this proposal, a super-resolution, label-free, Raman microscope based on a novel, ambient-air, field-detector is envisioned to fulfil the requirements of these exciting prospects, essential for biomedical advancements. By employing bright, ultra-broadband, femtosecond electromagnetic forces at petahertz frequencies, Raman molecular vibrations are driven coherently and efficiently. Temporal confinement of the excitation pulses to a few femtoseconds allows for temporal filtering of the molecular response and therefore, a high signal-to-noise ratio, and high detection sensitivity is achieved. The same laser provides optical pulses with ultrashort duration to directly access and detects the field oscillations of the emitted Raman molecular response. This novel detection metrology allows for simultaneous and broadband detection of the entire molecular fingerprint and beyond with high dynamic range and sensitivity down to quantum shot noise. Most importantly, due to the near-field imaging in this scheme super-resolution, chemically sensitive images can be constructed without the need for labeling molecules or using structured light. The advanced near-infrared femtosecond source in combination with the novel field detection technology will enable acquiring the complete fingerprint of complex biological molecules non-invasively with a spatial resolution and sensitivity exceeding that of any previously demonstrated method, for the first time. The next generation of laser-driven biological microscopy requires a dramatic leap in sensitivity, dynamic range, spatial resolution, and non-invasiveness; this proposal represents a coherent, achievable approach to fulfilling this need opening up new horizons for fundamental studies in science to see beyond the visible.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
80539 Munchen
Deutschland