Potrebbe essere utilizzata la nuova tecnica di superlente imaging medico e manifatturiero avanzato.
I fisici dell’Università di Sydney hanno mostrato un nuovo percorso per ottenere la superlente con perdite minime, superando il limite di diffrazione di un fattore quasi quattro volte. Il loro trucco? Rimuovere del tutto la superlente.
Ricercatori del superlensing: il dottor Alessandro Tuniz (a sinistra) e il professore associato Boris Kuhlmey nel loro laboratorio del Nanoscience Hub di Sydney. Credito fotografico: Stefanie Zingsheim/Università di Sydney
Da quando Antonie van Leeuwenhoek scoprì il mondo dei batteri attraverso un microscopio alla fine del XVII secolo, gli esseri umani hanno cercato di guardare più in profondità nel mondo dell’infinitamente piccolo.
Esistono, tuttavia, limiti fisici alla precisione con cui possiamo esaminare un oggetto utilizzando i metodi ottici tradizionali. Questo è noto come ‘limite di diffrazione‘ ed è determinato dal fatto che la luce si manifesta come un’onda. Ciò significa che un’immagine focalizzata non può mai essere inferiore alla metà della lunghezza d’onda della luce utilizzata per osservare un oggetto.
I tentativi di superare questo limite con le “superlenti” hanno tutti raggiunto l’ostacolo delle perdite visive estreme, rendendo le lenti opache. Ora i fisici dell’Università di Sydney hanno mostrato un nuovo percorso per ottenere la superlente con perdite minime, superando il limite di diffrazione di un fattore quasi quattro volte. La chiave del loro successo è stata quella di rimuovere del tutto la super lente.
La ricerca è pubblicata oggi in Comunicazioni sulla natura.
Il lavoro sul superlensing dovrebbe consentire agli scienziati di migliorare ulteriormente la microscopia a superrisoluzione, affermano i ricercatori. Potrebbe far progredire l’imaging in campi diversi come la diagnostica del cancro, l’imaging medico, o l’archeologia e la medicina legale.
Autore principale della ricerca, Dott. Alessandro Tuniz dal Scuola di Fisica E NanoIstituto dell’Università di Sydneyha dichiarato: “Ora abbiamo sviluppato un modo pratico per implementare la superlente, senza una superlente.
“Per fare ciò, abbiamo posizionato la nostra sonda luminosa lontano dall’oggetto e raccolto informazioni sia ad alta che a bassa risoluzione. Misurando più lontano, la sonda non interferisce con i dati ad alta risoluzione, una caratteristica dei metodi precedenti”.
Precedenti tentativi hanno tentato di realizzare superlenti utilizzando nuovi materiali. Tuttavia, la maggior parte dei materiali assorbe troppa luce per rendere utile la superlente.
Gli scienziati hanno utilizzato una nuova tecnica di superlente per visualizzare un oggetto largo appena 0,15 millimetri utilizzando una tecnica di post-osservazione virtuale. L’oggetto ‘THZ’ (che rappresenta la frequenza ‘terahertz’ della luce utilizzata) viene visualizzato con la misurazione ottica iniziale (in alto a destra); dopo l’obiettivo normale (in basso a sinistra); e dopo la superlente (in basso a destra). Credito immagine: Università di Sydney
Il dottor Tuniz ha dichiarato: “Abbiamo superato questo problema eseguendo l’operazione della superlente come fase di post-elaborazione su un computer, dopo la misurazione stessa. Ciò produce un’immagine “veritiera” dell’oggetto attraverso l’amplificazione selettiva di onde luminose evanescenti o evanescenti.
Coautore, Professore associato Boris Kuhlmeysempre della School of Physics e Sydney Nano, ha dichiarato: “Il nostro metodo potrebbe essere applicato per determinare il contenuto di umidità nelle foglie con maggiore risoluzione, o essere utile in tecniche avanzate di microfabbricazione, come la valutazione non distruttiva dell’integrità del microchip.
“E il metodo potrebbe anche essere utilizzato per rivelare strati nascosti nelle opere d’arte, rivelandosi forse utile per scoprire falsificazioni artistiche o opere nascoste.”
In genere, i tentativi di superlente hanno cercato di focalizzarsi da vicino sulle informazioni ad alta risoluzione. Questo perché questi dati utili decadono esponenzialmente con la distanza e vengono rapidamente sopraffatti dai dati a bassa risoluzione, che non decadono così rapidamente. Tuttavia, spostare la sonda così vicino a un oggetto distorce l’immagine.
“Spostando la nostra sonda più lontano possiamo mantenere l’integrità delle informazioni ad alta risoluzione e utilizzare una tecnica post-osservazione per filtrare i dati a bassa risoluzione”, ha affermato il professore associato Kuhlmey.
La ricerca è stata condotta utilizzando la luce alla frequenza terahertz alla lunghezza d’onda millimetrica, nella regione dello spettro tra visibile e microonde.
Il professore associato Kuhlmey ha dichiarato: “Si tratta di una gamma di frequenza molto difficile con cui lavorare, ma molto interessante, perché a questa gamma potremmo ottenere informazioni importanti sui campioni biologici, come la struttura delle proteine, la dinamica dell’idratazione o da utilizzare nell’imaging del cancro”. .”
Il dottor Tuniz ha dichiarato: “Questa tecnica è un primo passo per consentire immagini ad alta risoluzione rimanendo a distanza di sicurezza dall’oggetto senza distorcere ciò che si vede.
“La nostra tecnica potrebbe essere utilizzata su altre gamme di frequenza. Ci aspettiamo che chiunque esegua la microscopia ottica ad alta risoluzione troverà questa tecnica interessante”.
Documento di ricerca
A Tuniz e B Kuhlmey, “Imaging terahertz di lunghezza d’onda subonda tramite superlente virtuale nel campo vicino radiante”, Comunicazioni sulla natura (2023)
DOI: 10.1038/s41467-023-41949-5
Dichiarazione
Gli autori non dichiarano interessi finanziari concorrenti. La ricerca è stata in parte finanziata dall’Australian Research Council.
Fonte: Università di Sydney
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