Fizycy przekraczają granice mikroskopów

Odkąd pod koniec XVII wieku Antony van Leeuwenhoek odkrył pod mikroskopem świat bakterii, ludzie próbują zajrzeć głębiej w świat nieskończenie mały.

Istnieją jednak fizyczne ograniczenia dokładności badania ciała przy użyciu tradycyjnych metod wizualnych. Nazywa się to granicą dyfrakcji i jest określana na podstawie faktu, że światło pojawia się jako fala. Oznacza to, że skupiony obraz nie może być mniejszy niż połowa długości fali światła wykorzystywanej do obserwacji obiektu.

Próby przełamania tej granicy za pomocą „supersoczewek” napotykały na przeszkody w postaci poważnej utraty wzroku, przez co soczewki stały się nieprzezroczyste. Teraz fizycy z Uniwersytetu w Sydney zademonstrowali nowy sposób uzyskania supersoczewkowania przy minimalnych stratach, przekraczając granicę dyfrakcji prawie czterokrotnie. Kluczem do ich sukcesu było całkowite usunięcie supersoczewki.

Badanie zostało opublikowane w Komunikacja przyrodnicza.

Naukowcy twierdzą, że prace te powinny umożliwić naukowcom dalsze udoskonalanie mikroskopii superrozdzielczej. Może to doprowadzić do rozwoju obrazowania w tak różnorodnych dziedzinach, jak diagnostyka nowotworów, obrazowanie medyczne czy archeologia i kryminalistyka.

Główny autor badania, dr Alessandro Toñez z Wydziału Fizyki i Nano Instytutu Uniwersytetu w Sydney, powiedział: „Opracowaliśmy teraz praktyczny sposób wdrożenia supersoczewkowania bez supersoczewkowania. W tym celu umieszczamy naszą sondę optyczną dalej od od obiektu i zbierać informacje zarówno o wysokiej, jak i niskiej rozdzielczości.” „Dzięki pomiarowi na dużą odległość sonda nie zakłóca danych o wysokiej rozdzielczości, co jest cechą poprzednich metod”.

W poprzednich próbach próbowano stworzyć doskonałe soczewki przy użyciu nowych materiałów. Jednak większość materiałów pochłania tak dużo światła, że ​​przydatna jest supersoczewka.

„Poradziliśmy sobie z tym, przeprowadzając proces hipersoczewkowania jako etap przetwarzania końcowego na komputerze, po samym pomiarze” – powiedział dr Tönnies. „Dzięki temu powstaje „prawdziwy” obraz obiektu poprzez selektywne wzmacnianie zanikającego (lub zanikającego) obrazu obiektu. światło.” fale.”

Współautor, profesor Boris Kuhlme, również ze Szkoły Fizyki i Sydney Nano, powiedział: „Nasza metoda może zostać zastosowana do dokładniejszego określenia zawartości wilgoci w liściach lub może być użyteczna w zaawansowanych technikach mikrofabrykacji, takich jak ocena nieniszcząca” integralności mikrochipów. „Ta metoda może być stosowana do ujawniania ukrytych warstw dzieł sztuki i może być przydatna do wykrywania fałszerstw artystycznych lub ukrytych dzieł”.

Zazwyczaj próby supersoczewkowania miały na celu bliski dostęp do informacji o wysokiej rozdzielczości. Dzieje się tak dlatego, że te przydatne dane gwałtownie zanikają wraz z odległością i szybko są przytłaczane danymi o niższej rozdzielczości, które nie zanikają bardzo szybko. Jednakże przeniesienie sondy zbyt blisko obiektu powoduje zniekształcenie obrazu.

„Przesuwając naszą sondę dalej, możemy zachować integralność informacji o wysokiej rozdzielczości i wykorzystać technologię poobserwacyjną do odfiltrowania danych o niskiej rozdzielczości” – powiedział profesor nadzwyczajny Kolme.

Badania przeprowadzono przy użyciu światła terahercowego o długości fali milimetrowej, w zakresie widma pomiędzy widzialnym i mikrofalowym.

„To bardzo trudne pasmo do pracy, ale jest bardzo interesujące, ponieważ w tym zakresie możemy uzyskać ważne informacje o próbkach biologicznych, takie jak struktura białek, dynamika hydratacji lub do wykorzystania w obrazowaniu nowotworów” – powiedział profesor nadzwyczajny Kolme . „.

„Ta technologia to pierwszy krok w kierunku umożliwienia uzyskania obrazów o wysokiej rozdzielczości przy zachowaniu bezpiecznej odległości od obiektu bez zniekształcania tego, co widzisz” – powiedział dr Tonnies. „Nasza technologia może być stosowana w innych zakresach częstotliwości. Oczekujemy, że każdy, kto wykonuje wysokie -rozdzielcza mikroskopia optyczna uzna tę technologię za interesującą.”