A fizikusok túllépik a mikroszkópokat a határokon

Amióta a 17. század végén Antony van Leeuwenhoek felfedezte a baktériumok világát a mikroszkópon keresztül, az emberek megpróbálnak mélyebbre tekinteni a végtelenül kicsik világába.

Vannak azonban fizikai korlátai annak, hogy a test milyen pontosan vizsgálható hagyományos vizuális módszerekkel. Ezt diffrakciós határnak nevezik, és az határozza meg, hogy a fény hullámként jelenik meg. Ez azt jelenti, hogy a fókuszált kép nem lehet kisebb, mint a tárgy megfigyeléséhez használt fény hullámhosszának a fele.

A „szuperlencsékkel” e határ áttörésére tett kísérletek mind a súlyos látásvesztés akadályaiba ütköztek, így a lencsék átlátszatlanná váltak. A Sydney Egyetem fizikusai most egy új módszert mutattak be a szuperlencse minimális veszteséggel történő megvalósítására, amely a diffrakciós határt majdnem négyszeresére lépi át. Sikerük kulcsa a szuperlencse teljes eltávolítása volt.

A kutatás ben jelent meg Nature Communications.

A kutatók szerint ennek a munkának lehetővé kell tennie a tudósok számára a szuperfelbontású mikroszkópia továbbfejlesztését. Ez a képalkotás fejlődéséhez vezethet olyan változatos területeken, mint a rákdiagnosztika, az orvosi képalkotás vagy a régészet és a törvényszéki szakértők.

A kutatás vezető szerzője, Dr. Alessandro Toñez, a Sydney-i Egyetem Fizikai Iskola és Nano Intézetének munkatársa elmondta: „Most kifejlesztettük a szuperlencsék szuperlencse nélküli megvalósításának gyakorlati módját. Ehhez távolabb helyezzük el optikai szondánkat. az objektumról, és gyűjtsön nagy és kis felbontású információkat.” „A távoli méréssel a szonda nem zavarja a nagy felbontású adatokat, ami a korábbi módszerek jellemzője.”

A korábbi kísérletek során új anyagok felhasználásával próbáltak kiváló lencséket létrehozni. A legtöbb anyag azonban annyi fényt nyel el, hogy a szuperlencse hasznos.

„Ezen túljutottunk azáltal, hogy a hiperlencsésítési folyamatot utófeldolgozási lépésként a számítógépen végrehajtottuk, maga a mérés után” – mondta Dr. Tönnies. „Ez egy „igazi” képet hoz létre a tárgyról azáltal, hogy szelektíven erősíti az eltűnőt (vagy eltűnt) fény.” hullámok.”

Társszerző, Boris Kuhlme professzor, szintén a Fizikai Iskolából és a Sydney Nano-ból azt mondta: „Módszerünk alkalmazható a levelek nedvességtartalmának pontosabb meghatározására, vagy hasznos lehet fejlett mikrogyártási technikákban, például roncsolásmentes értékelésben.” a mikrochipek integritását. „Ez a módszer használható a műalkotások rejtett rétegeinek feltárására, és hasznos lehet művészi hamisítások vagy rejtett alkotások felderítésében.”

A szuperlencsés kísérletek általában a nagy felbontású információkhoz való közeli hozzáférést igyekeztek elérni. Ennek az az oka, hogy ezek a hasznos adatok drámaian csökkennek a távolsággal, és gyorsan elárasztják őket a kisebb felbontású adatok, amelyek nem csökkennek túl gyorsan. Ha azonban a szondát túl közel mozgatja egy tárgyhoz, az torzítja a képet.

„Ha szondánkat távolabbra helyezzük, megőrizhetjük a nagy felbontású információk integritását, és utólagos megfigyelési technológiát használhatunk az alacsony felbontású adatok kiszűrésére” – mondta Kolme egyetemi docens.

A kutatást terahertz fény segítségével végezték milliméteres hullámhosszon, a látható és a mikrohullámú közötti spektrum tartományában.

„Ez egy nagyon nehéz sávszélesség, amellyel dolgozni, de nagyon érdekes, mert ebben a tartományban fontos információkat szerezhetünk a biológiai mintákról, például a fehérje szerkezetéről, a hidratációs dinamikáról vagy a rákképalkotásban való felhasználásról” – mondta Kolme egyetemi docens. . „.

„Ez a technológia az első lépés a nagy felbontású képek készítésében, miközben biztonságos távolságban marad az objektumtól anélkül, hogy torzítaná a látottakat” – mondta Dr. Tonnies. „Technológiánk más frekvenciatartományokban is használható. Mindenkit várunk, aki magas teljesítményt nyújt. – A felbontású optikai mikroszkóp érdekesnek találja ezt a technológiát.”