Fizikusok kitolták a mikroszkópok határait

szuperlencse, mikroszkóp
A tudósok egy új szuperlencse technikát alkalmaztak, hogy egy csupán 0.15 mm széles objektumot megnézzenek egy virtuális megfigyelés utáni technikával. A képen a  'THZ (mert terahertz frekvenciájú fényt alkalmaztak) objektum látható a kiindulási optikai méréssel (jobbra fent), normális lencsézés után (balra lent), és szuperlencsézés után (jobbra lent).
Vágólapra másolva!
Amióta a 17. század végén Antonie van Leeuwenhoek felfedezte a baktáriumok világát egy mikroszkóppal, az emberek próbálnak mélyebben bepillantani az elenyészően kicsiny világba. Ennek azonban korlátai vannak. ebben értek el áttörést egy ausztrál egyetem kutatói. - írja a Sydneyi Egyetem honlapján.
Vágólapra másolva!

Hogy milyen közelről tudunk megvizsgálni egy objektumot annak fizikai határai vannak a tradicionális optikai módszereket használva. E határ áttörésére tett kísérletek mindig akadályba ütköznek a szuperlencsékkel: rendkívüli vizuális veszteségekkel jár, a lencsék átlátszatlanok lesznek. Ez az akadály a diffrakciós limit és az a tény határozza meg, hogy a fény hullámként nyilvánul meg. Ez azt jelenti, hogy egy fókuszált kép soha nem lehet kisebb, mint az objektum megfigyelésére használt fény hullámhosszának a fele.

Dr Alessandro Tuniz (balra) és Boris Kuhlmey docens Sysneyi Nanotudományi Központ laboratóriumában. Forrás: https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2023/10/18/superlensing-without-superlens-physicists-boost-microscopes-beyond-limits.html

A Sydneyi Egyetem fizikusainak új módszerével elérhető a minimális veszteséggel járó, majdnem négyszeres szorzóval történő szuperlencsézés, áttörve a diffrakciós limitet úgy, hogy az összes szuperlencsét eltávolítják. A kutatást a Nature Communiations magazinban publikálták.
Ezzel a munkával a tudósok tovább javíthatják a szuper felbontású mikroszkópiát.

Javíthatja a képalkotást a különböző területeken, például a rákdiagnosztikában, orvosi képalkotásban, archeológiában, kriminalisztikában.


A kutatók a fény szondát az objektumtól távolra helyezték és összegyűjtötték a nagy és kis felbontású információkat. Távolabbról végezve a mérést a szonda nem interferál a nagy felbontású adatokkal, ami a korábbi módszerek jellemzője.
Korábbi kísérletekben próbáltak szuperlencséket készíteni új anyagokból, de a legtöbb anyag túl sok fényt abszorbeál ahhoz, hogy a lencsék használhatóak legyenek. Ezt úgy küzdötték le, hogy a szuperlencse műveletet úgy hajtották végre, mint egy mérés utáni utófeldolgozás egy számítógépen. Ez az objektumról valós képet hoz létre a múló, vagy eltűnő fényhullámok felerősítésével.
A módszer alkalmazható például arra, hogy a levelekben lévő nedvességet megállapítsák nagyobb felbontással, vagy a mikrogyártási technikákban, mint például a mikrocsip roncsolásmentes vizsgálata. A módszert még a műalkotások vizsgálatánál is használni lehet, műalkotások rejtett rétegeinek feltárásában, hasznosnak bizonyulhat a műalkotás hamisítások, vagy a rejtett munkák leleplezésében.

A tudósok egy új szuperlencse technikát alkalmaztak, hogy egy csupán 0.15 mm széles objektumot megnézzenek egy virtuális megfigyelés utáni technikával. A képen a 'THZ (mert terahertz frekvenciájú fényt alkalmaztak) objektum látható a kiindulási optikai méréssel (jobbra fent), normális lencsézés után (balra lent), és szuperlencsézés után (jobbra lent). Forrás: https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2023/10/18/superlensing-without-superlens-physicists-boost-microscopes-beyond-limits.html

Jellemzően, a szuperlencséző kísérletek közelről próbálták nézni a nagy felbontású információkat, mert ez a hasznos adat a távolsággal exponenciálisan bomlik és gyorsan elnyomják a kis felbontású adatok, amelyek nem bomlanak el olyan gyorsan. De ha olyan közel viszik a szondát egy objektumhoz, torzul a kép.
A szondát távolabbra mozgatva fenn tudták tartani a nagy felbontású információk integritását és egy megfigyelés utáni technikával kiszűrték a kis felbontású adatokat.

A kutatást terahertz frekvenciájú fénnyel végezték milliméter hullámhosszon, ami a látható fény és a mikrohullám közti spektrum. A kutatók azt mondják, nagyon nehéz dolgozni ezzel a tartománnyal, de egy nagyon érdekes tartomány, mert itt fontos információkat szerezhetnek a biológiai mintákról, mint például a fehérje szerkezet, hidratálás dinamika, vagy a rák képalkotásban való használatot illetően. A technika használható más frekvencia tartományokban is.

(Forrás Sydney Egyetem: https://www.sydney.edu.au/)