|
Физики расширяют возможности микроскопов
|
|
|
|
С тех пор как Антони ван Левенгук открыл мир бактерий с помощью микроскопа в конце семнадцатого века, люди пытались заглянуть глубже в мир бесконечно малых. Однако существуют физические пределы того, насколько близко мы можем исследовать объект с помощью традиционных оптических методов. Это известно как дифракционный предел и определяется тем фактом, что свет проявляется как волна. Это означает, что сфокусированное изображение никогда не может быть меньше половины длины волны света, используемого для наблюдения объекта. Все попытки преодолеть этот предел с помощью «суперлинз» столкнулись с серьезными потерями зрения, в результате чего линзы стали непрозрачными. Теперь физики из Сиднейского университета показали новый путь достижения суперлинзы с минимальными потерями, преодолев дифракционный предел почти в четыре раза. Ключом к их успеху было полное удаление суперлинзы. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
По словам исследователей, эта работа должна позволить ученым еще больше улучшить микроскопию сверхвысокого разрешения. Это может способствовать развитию визуализации в таких различных областях, как диагностика рака, медицинская визуализация или археология и судебная экспертиза. Ведущий автор исследования, доктор Алессандро Туниз из Школы физики и Нано-института Сиднейского университета, сказал: «Теперь мы разработали практический способ реализации суперлинзирования без суперлинзы. Для этого мы поместили наш световой зонд далеко от объекта и собирает информацию как с высоким, так и с низким разрешением. Измеряя дальше, зонд не мешает данным с высоким разрешением, что является особенностью предыдущих методов». Предыдущие попытки были направлены на создание суперлинз с использованием новых материалов. Однако большинство материалов поглощают слишком много света, чтобы использовать суперлинзу.
|
|
|
Доктор Туниз сказал: «Мы преодолеваем эту проблему, выполняя операцию суперлинзы в качестве этапа постобработки на компьютере после самого измерения. Это создает «правдивое» изображение объекта за счет избирательного усиления исчезающего (или исчезающего) света. волны». Соавтор доцент Борис Кульмей, также из Школы физики и Sydney Nano, сказал: «Наш метод может быть применен для определения содержания влаги в листьях с большим разрешением или может быть полезен в передовых методах микрообработки, таких как неразрушающий анализ. И этот метод можно даже использовать для выявления скрытых слоев в произведениях искусства, что, возможно, окажется полезным при обнаружении подделок произведений искусства или скрытых произведений». Как правило, попытки суперлинзирования пытались сконцентрироваться на информации высокого разрешения. Это связано с тем, что эти полезные данные экспоненциально затухают с расстоянием и быстро заглушаются данными низкого разрешения, которые затухают не так быстро. Однако перемещение зонда так близко к объекту искажает изображение.
|
|
|
|
«Отодвинув наш зонд дальше, мы сможем сохранить целостность информации с высоким разрешением и использовать технику пост-наблюдения для фильтрации данных с низким разрешением», — сказал доцент Кульми. Исследование проводилось с использованием света терагерцовой частоты на миллиметровой длине волны, в области спектра между видимым и микроволновым. Доцент Кульми сказал: «Это очень сложный для работы частотный диапазон, но очень интересный, потому что в этом диапазоне мы можем получить важную информацию о биологических образцах, такую как структура белка, динамика гидратации или для использования в визуализации рака." Доктор Туниз сказал: «Этот метод является первым шагом к получению изображений с высоким разрешением, оставаясь при этом на безопасном расстоянии от объекта, не искажая то, что вы видите. Наш метод можно использовать и в других частотных диапазонах. Мы ожидаем, что любой, кто выполняет работу с высоким разрешением, оптическая микроскопия найдет этот метод интересным».
|
|
|
|
Источник
|
