Pierwszy obiektyw do wytwarzania obrazów nanometrowych w świetle widzialnym

Jeśli chodzi o mikroskopię, najmniejsza rzecz, jaką możesz rozwiązać, jest ograniczona długością fali światła, której używasz. W świetle widzialnym granica ta wynosi około 200 nm, czyli mniej więcej wielkości wirusa odry.

Dzisiaj Allard Mosk z University of Twente w Holandii i kilku kumpli demonstruje zupełnie nowy rodzaj mikroskopii, która podwaja tę rozdzielczość. Aby pokazać, że to działa, używają światła laserowego 561 nm do obrazowania nanocząsteczek złota o średnicy zaledwie 97 nanometrów i twierdzą, że powinno być możliwe osiągnięcie jeszcze lepszych wyników.

Ale najbardziej niesamowitą rzeczą w tej technice jest używany przez nią obiektyw. Mosk i spółka osiągają swój trik, używając płaskiego kawałka matowego szkła (tj. przezroczystej płyty, która jest wytrawiona z jednej strony w taki sposób, że całkowicie rozprasza przechodzące światło). Oto jak.

Najpierw wyobraź sobie, co ta matowa płyta robi z przechodzącą przez nią płaską falą światła. Płaska fala uderza w wytrawioną powierzchnię i rozprasza się we wszystkich kierunkach. Część światła przechodzi następnie do szyby, chociaż front fali nie jest już płaski, ale dramatycznie zniekształcony. Zniekształcone światło następnie wychodzi z drugiej (przezroczystej) strony szkła i teraz pojawia się jako rodzaj przypadkowej plamki.

Mosk i spółka nagrywają ten zniekształcony front fali za pomocą chipa CCD i opracowują jego kształt.

Teraz wyobraź sobie konfigurację ponownie z niewielką różnicą. Tym razem, zanim płaska fala świetlna uderzy w powierzchnię rozpraszającą, Mosk i współprzesyłają ją przez przestrzenny modulator światła, który może zniekształcić falę w dowolny sposób.

Mosk i spółka mogli wykorzystać informacje z pierwszego eksperymentu, aby zagiąć nadchodzącą falę we właściwy sposób, aby zniwelować zniekształcenia spowodowane warstwą rozpraszającą. Astronomowie stosują to podejście do korygowania światła gwiazd, które jest zniekształcone przez atmosferę.

Ale tak naprawdę Mosk i kumple idą dalej. Zniekształcają nadchodzącą falę płaską w taki sposób, że warstwa rozpraszająca powoduje jej skupienie. Ważne jest jednak to, że ten punkt ogniskowania jest znacznie ciaśniejszy niż w przypadku zwykłego obiektywu, który opiera się wyłącznie na załamaniu. To pozwala na wyższą rozdzielczość.

Ich sprzęt jest tak precyzyjny, że potrafi dokładnie kontrolować, gdzie pojawia się ognisko, a nawet może go przesuwać. To pozwala im zbudować obraz, skanując punkt ogniskowy tam iz powrotem po badanym obiekcie, aby zbudować obraz 2D.

Mosk i spółka demonstrują tę technikę, obrazując nanocząsteczki złota o średnicy zaledwie 97 nm, ale twierdzą, że powinna działać do 72 nm. Mówią, że nasza praca jest pierwszą soczewką, która zapewnia rozdzielczość w nanometrach przy widzialnych długościach fal.

To elegancka i potężna technika, która może mieć szerokie zastosowanie. Soczewka, która w rzeczywistości jest płaską płytą fosforku galu, która została z jednej strony wytrawiona kwasem, jest tania i łatwa do wykonania. Jest również wolny od aberracji i zniekształceń, które nękają konwencjonalne projekty oparte na refrakcji.

Łatwo sobie wyobrazić, że jest szybko przyjmowany w wielu laboratoriach.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1103.3643 : Soczewka rozpraszająca rozwiązuje struktury poniżej 100 nm za pomocą światła widzialnego

Możesz teraz śledzić blog The Physics arXiv na Świergot

ukryć