Фізики висувають мікроскопи за межі

З тих пір, як наприкінці 17 століття Антоні ван Левенгук відкрив за допомогою мікроскопа світ бактерій, люди намагалися зазирнути глибше у світ нескінченно малого.

Однак існують фізичні обмеження щодо того, наскільки точно можна оглянути тіло за допомогою традиційних візуальних методів. Це відоме як межа дифракції і визначається тим, що світло виглядає як хвиля. Це означає, що сфокусоване зображення не може бути менше половини довжини хвилі світла, яке використовується для спостереження об’єкта.

Усі спроби подолати цю межу за допомогою «суперлінз» стикалися з перешкодами у вигляді серйозної втрати зору, що робило лінзи непрозорими. Тепер фізики з Сіднейського університету продемонстрували новий спосіб досягнення суперлінзування з мінімальними втратами, порушуючи межу дифракції майже в чотири рази. Ключем до їх успіху було повне видалення суперлінзи.

Дослідження опубліковано в Комунікації природи.

Дослідники кажуть, що ця робота повинна дозволити вченим ще більше вдосконалити мікроскопію з надвисокою роздільною здатністю. Це може призвести до розвитку візуалізації в таких різноманітних сферах, як діагностика раку, медична візуалізація або археологія та криміналістика.

Провідний автор дослідження, доктор Алессандро Тоньєз із Школи фізики та наноінституту Університету Сіднея, сказав: «Тепер ми розробили практичний спосіб застосування суперлінз без суперлінз. Для цього ми розміщуємо наш оптичний зонд подалі від об’єкта та збирати інформацію як з високою, так і з низькою роздільною здатністю». «Вимірюючи на великій відстані, зонд не втручається в дані високої роздільної здатності, що є особливістю попередніх методів».

Попередні спроби були спроби створити кращі лінзи з використанням нових матеріалів. Однак більшість матеріалів поглинають стільки світла, що суперлінзи є корисними.

“Ми подолали це, виконавши процес гіперлінзування як етап постобробки на комп’ютері, після самого вимірювання, – сказав д-р Тенніс. – Це створює “справжнє” зображення об’єкта шляхом вибіркового посилення зникаючого (або миттєвого) світло». хвилі».

Співавтор, професор Борис Кулме, також із Школи фізики та Sydney Nano, сказав: «Наш метод можна застосувати для більш точного визначення вмісту вологи в листі або бути корисним у передових методах мікрофабрикації, таких як неруйнівна оцінка». цілісності мікрочіпів. «Цей метод можна використовувати для виявлення прихованих шарів у творах мистецтва, а також може бути корисним для виявлення художніх підробок або прихованих робіт».

Як правило, спроби суперлінзування спрямовані на близький доступ до інформації високої роздільної здатності. Це пояснюється тим, що ці корисні дані різко зменшуються з відстанню, і їх швидко переповнюють дані з нижчою роздільною здатністю, які не затухають дуже швидко. Однак переміщення зонда надто близько до об’єкта спотворює зображення.

«Віддаляючи наш зонд далі, ми можемо зберегти цілісність інформації високої роздільної здатності та використовувати технологію після спостереження, щоб відфільтрувати дані низької роздільної здатності», — сказав доцент Колме.

Дослідження проводилося з використанням терагерцового світла на довжині хвилі міліметра, в області спектру між видимим і мікрохвильовим випромінюванням.

«Це дуже складна смуга пропускання для роботи, але вона дуже цікава, тому що в цьому діапазоні ми можемо отримати важливу інформацію про біологічні зразки, таку як структура білка, динаміка гідратації або для використання у візуалізації раку», — сказав доцент Колме. . “.

“Ця технологія є першим кроком у створенні зображень із високою роздільною здатністю, залишаючись на безпечній відстані від об’єкта без спотворення того, що ви бачите, – сказав д-р Тонніс. – Нашу технологію можна використовувати в інших частотних діапазонах. Ми очікуємо, що кожен, хто працює високо Оптична мікроскопія з роздільною здатністю визнає цю технологію цікавою».