物理学系季敏标教授课题组与南方科技大学吴长锋教授课题组合作，通过在二芳基乙烯母体分子中引入炔基，设计出一类具有光敏特性的拉曼探针，实现了可控开关的受激拉曼散射（SRS）成像。相关研究成果以《基于光致变色振动探针的光开关受激拉曼散射显微镜》（“Switchable stimulated Raman scattering microscopy with photochromic vibrational probes”）为题在线发表于《自然·通讯》[Nat Commun 12, 3089 (2021)]。这项研究为开发具有光开关性质的振动光谱探针提供了新思路，为光开关SRS显微成像技术的提供可行性基础，拓展了SRS的应用范围，也为进一步实现具备超多色复用的远场超分辨拉曼显微打下铺垫。
SRS显微术利用受激辐射原理将微弱的拉曼信号放大数个量级，可实现快速的振动光谱成像，以快速、免标记和本征三维化学组分分析的优点在显微成像领域备受青睐。但传统SRS显微镜的灵敏度与特异性阻碍了其在分子、细胞生物学中的应用。为此，目前已经有专门的基于炔基、氰基的拉曼探针被开发并用于SRS，打破了荧光显微成像中的“多色复用壁垒”，展现了窄峰宽、无漂白、信源结构小而对目标分子干扰小等优势。然而，局域化学键的振动具有的光稳定性却阻碍了拉曼探针获得荧光分子的诸多特性，如随机发光、光饱和性及光开关性等，正是这些性质是荧光显微跨向超分辨时代的关键环节。
为了突破这一难题，合作团队提出设想：利用可逆光异构化的分子偶联上拉曼探针，实现对异构化敏感的拉曼光谱响应。他们首先想到将常用的拉曼探针——炔基引入光异构母体分子中。在实验中发现分子从开环态向闭环态转变时，炔基伸缩振动模的拉曼峰位会发生红移，该现象通过DFT计算得到验证。
为了展示这项新型技术的应用前景，他们将分子匀涂成PMMA薄膜，通过可编程振镜控制紫外/可见光在薄膜上随意写出/擦除文字等信息。之后还在细胞甚至亚细胞层面实现了可逆的SRS光开关成像。
物理学系博士生敖建鹏为论文第一作者，南方科技大学博士后房晓峰为共同第一作者，季敏标教授与吴长锋教授为通讯作者。
