Pirmasis objektyvas, sukuriantis nanometrinius vaizdus su matoma šviesa

Kalbant apie mikroskopiją, mažiausią dalyką, kurį galite išspręsti, riboja jūsų naudojamos šviesos bangos ilgis. Esant matomai šviesai, riba yra apie 200 nm, tai yra maždaug tymų viruso dydžio.

Šiandien Allardas Moskas iš Tventės universiteto Nyderlanduose ir keli draugai demonstruoja visiškai naujo tipo mikroskopiją, kuri padvigubina šią skiriamąją gebą. Siekdami parodyti, kad tai veikia, jie naudoja 561 nm lazerio šviesą, kad atvaizduotų aukso nanodaleles, kurių skersmuo tik 97 nanometrai, ir teigia, kad turėtų būti įmanoma padaryti dar geriau.

Tačiau nuostabiausias dalykas šioje technikoje yra joje naudojamas objektyvas. Moskas ir bendradarbiai pasiekia savo triuką naudodami plokščią matinio stiklo gabalą (ty permatomą plokštę, kurios vienoje pusėje yra išgraviruota taip, kad ji visiškai išsklaido pro praeinančią šviesą). Štai kaip.

Pirmiausia įsivaizduokite, ką ši matinė plokštė daro pro ją sklindančiai plokštumai šviesos bangai. Plokščioji banga atsitrenkia į išgraviruotą paviršių ir išsisklaido į visas puses. Dalis šviesos tada patenka į stiklą, nors bangos frontas nebėra plokščias, bet smarkiai iškraipytas. Tada iškraipyta šviesa išnyra iš kitos (skaidrios) stiklo pusės ir dabar atrodo kaip atsitiktinė dėmelė.

Moskas ir bendradarbiai įrašo šį iškraipytą bangos frontą naudodami CCD lustą ir apskaičiuoja jo formą.

Dabar įsivaizduokite sąranką su nedideliu skirtumu. Šį kartą, kol plokštumos šviesos banga pasiekia sklaidos paviršių, Moskas ir bendradarbiai siunčia ją per erdvinį šviesos moduliatorių, kuris gali iškraipyti bangą bet kokiu būdu.

Moskas ir bendradarbiai galėtų panaudoti pirmojo eksperimento informaciją, kad nukreiptų gaunamą bangą tiksliai taip, kad būtų panaikintas iškraipymas dėl sklaidos sluoksnio. Astronomai naudoja šį metodą, kad ištaisytų atmosferos iškraipytą žvaigždžių šviesą.

Bet iš tikrųjų Moskas ir bičiuliai eina toliau. Jie iškreipia įeinančią plokštuminę bangą taip, kad dėl sklaidos sluoksnio ji susikoncentruoja. Tačiau svarbu tai, kad šis židinio taškas yra daug griežtesnis, nei galima pasiekti naudojant įprastą objektyvą, kuris priklauso tik nuo lūžio. Tai leidžia pasiekti didesnę skiriamąją gebą.

Jų įranga yra tokia tiksli, kad gali tiksliai valdyti, kur atsiranda židinio taškas, ir netgi gali jį perkelti. Tai leidžia jiems sukurti vaizdą skenuojant židinio tašką pirmyn ir atgal per tiriamą objektą, kad būtų sukurtas 2D vaizdas.

Moskas ir bendradarbiai demonstruoja šią techniką vaizduodami aukso nanodaleles, kurių skersmuo tik 97 nm, tačiau teigia, kad ji turėtų veikti iki 72 nm. Mūsų darbas yra pirmasis objektyvas, užtikrinantis skiriamąją gebą nanometrų režimu esant matomiems bangos ilgiams, sako jie.

Tai elegantiška ir galinga technika, kurią galima plačiai pritaikyti. Lęšis, kuris iš tikrųjų yra plokščia galio fosfido plokštė, kurios viena pusė buvo išgraviruota rūgštimi, yra pigus ir lengvai pagaminamas. Jame taip pat nėra aberacijų ir iškraipymų, kurie kenkia įprastoms refrakcija pagrįstoms konstrukcijoms.

Nesunku įsivaizduoti, kad jis greitai pritaikomas daugelyje laboratorijų.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1103.3643 : Sklaidantis lęšis išsprendžia mažesnio nei 100 nm struktūras su matoma šviesa

Dabar galite sekti „The Physics arXiv“ tinklaraštį Twitter

paslėpti