Il semplice rivestimento del vetrino migliora la risoluzione della microscopia

Un microscopio fotoelettrico ha una risoluzione di circa 200 nanometri—Ciò rende impossibile l’osservazione di campioni più piccoli o più ravvicinati. ingegneri in Università della California San Diego Ho trovato un modo intelligente per migliorare la risoluzione Rispetto a un microscopio tradizionale, ma sorprendentemente non include aggiornamenti alle lenti o all’ottica all’interno.

Secondo la teoria del criterio di Rayleigh, proposta da John William Strutt, III barone Rayleigh, nel 1896, l’accuratezza di un microscopio ottico convenzionale è limitata non solo dalle capacità ottiche delle lenti di vetro, ma dalla natura stessa della luce, come risultato della diffrazione che si verifica quando i raggi luminosi vengono piegati. vincolo significa che Un osservatore che guarda attraverso un microscopio a Due cose che A una distanza inferiore a 200 nm saranno visti come a un oggetto.

In confronto, i microscopi elettronici fanno esplodere un campione con una concentrazione più elevata Si può invece ottenere un fascio di elettroni al posto della luce visibile e una risoluzione inferiore a un nanometro. c’è uno scambio, Tuttavia, poiché i campioni osservati attraverso un microscopio elettronico devono essere collocati all’interno di una camera a vuoto ha lo sfortunato svantaggio di uccidere gli organismi viventi, quindi non è possibile osservare le cellule e altri fenomeni viventi in azione. ad oggi, Non c’era scelta tra, ma sembra che questo sia esattamente ciò che hanno inventato questi ingegneri.

Presentazione tecnica della nuova tecnologia di microscopia ad ultra-risoluzione. Le cellule animali (in rosso) sono sovrapposte a un vetrino rivestito con un supernatante multistrato iperbolico. Una luce nanostrutturata (blu) viene generata dal metamateriale e quindi illumina le cellule animali”.
Una precisazione: Eun Yo Lee – Università della California, San Diego

Per creare quello che è noto come “microscopio a super risoluzione”, gli ingegneri non hanno affatto aggiornato il microscopio. Invece, hanno sviluppato un metamateriale iperbolico – materiali con strutture uniche che trattano la luce, originariamente sviluppati per migliorare l’imaging ottico – che viene applicato a un vetrino microscopico, su cui viene posizionato il campione. Questo speciale metamateriale iperbolico è costituito da “sottili strati nanometrici alternati di argento e vetro di silice” che hanno l’effetto di accorciare e disperdere le lunghezze d’onda della luce visibile che lo attraversa, dando luogo a una serie di motivi casuali maculati.

Questi schemi di luce maculata finiscono per illuminare il campione sul vetrino del microscopio da diverse angolazioni, consentendo di acquisire una serie di immagini a bassa risoluzione, ognuna delle quali evidenzia una parte diversa. Queste immagini vengono quindi inserite in un algoritmo di ricostruzione che le raccoglie in modo intelligente e trasmette un’immagine ad alta risoluzione.

Confronto di immagini scattate con un microscopio ottico senza metamateriale iperbolico (a sinistra) e con metamateriale iperbolico (a destra): punti quantici.

Confronto di immagini scattate con un microscopio ottico senza metamateriale iperbolico (a sinistra) e con metamateriale iperbolico (a destra): punti quantici.
immagine: Università della California San Diego

Non è diverso dall’approccio di spostamento del sensore utilizzato in alcune fotocamere digitali per produrre immagini ad alta risoluzione in cui il sensore di immagine viene spostato leggermente in direzioni diverse durante lo scatto di più foto e quindi combinato per combinare tutti i dettagli aggiuntivi acquisiti. Questa tecnologia – dettagliata nel documento pubblicato di recente In Nature Communications, potrebbe aumentare la risoluzione di un microscopio ottico convenzionale a 40 nanometri, pur consentendo l’osservazione di organismi viventi. Non possono ancora competere con ciò che possono fare i microscopi elettronici, ma non sono meno importanti a causa della facilità con cui possono migliorare le capacità di dispositivi più sicuri ed economici già in uso nei laboratori di tutto il mondo.

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