Гиперлинзы дадут возможность рассмотреть даже живые вирусы

Разрешающая способность оптических микроскопов ограничена волновыми свойствами света и технологическими особенностями изготовления линз. До сих пор удавалось достичь разрешающей способности в 200 нанометров; новая технология позволит опустить эту планку до 30 и даже меньше.

Изображения с наноразмерным разрешением требуют электронных или атомно-силовых микроскопов, которые несовместимы с живыми организмами: они работают под высоким вакуумом, подвергают образцы высоким уровням излучения, требуют летальных методов подготовки проб (сушка вымораживанием), в конце-концов — исключают образцы из их естественной среды или раствора.

11 декабря в журнале Nature Materials была опубликована статья об изотопном конструировании гексагональной решётки нитрида бора (hBN). Эта технология чистых изотопов (в природном нитриде бора до 10% нежелательных примесей) позволяет получить оптический материал, свойства которого превосходят все доступные сегодня.

Новый вид стекла даст возможность рассматривать объекты, размеры которых меньше длины волны видимого света. Исследователи подсчитали, что объектив, сделанный из очищенного кристалла, сможет давать изображения объектов размером до 30 нанометров. Для справки: толщина человеческого волоса — порядка 90 000 нм, диаметр эритроцитов крови — 9000 нм, размер вирусов — порядка 20-400 нм.

Физика предложенных гиперлинз довольно сложна. Оптический предел примерно равен половине длины волны, используемой для получения изображения. Для инфракрасных длин волн, используемых в этом эксперименте, дифракционный предел составляет около 3250 нанометров. Но его можно обойти, используя нитрид бора: на поверхности кристалла hBN возникают поверхностные фотонные поляритоны — гибридные частицы, которые взаимодействуют с вибрирующими заряженными атомами кристалла; длина волны поляритона намного меньше, чем у падающего света, соответственно, и дифракционный предел ниже.

До сих пор использование поляритонов в качестве активных частиц было невозможно: они быстро рассеивались. На кристаллах hBN, полученных из изотопа бора, чистого на 99%, исследователи наблюдали резкое уменьшение оптических потерь по сравнению с природными кристаллами: время жизни поляритонов возросло втрое. Расчёты показывают, что теоретически разрешение можно уменьшить ещё в десять раз — до трёх нанометров.

«В настоящее время мы тестируем очень маленькие фрагменты очищенного hBN, — сказал Джошуа Колдуэлл, ведущий исследователь. — Мы думаем, что добьёмся улучшения на более крупных кристаллах».

По материалам Eurekalert.


Protected by Copyscape Online Plagiarism Test
Вы не можете высказаться или оставить ссылку здесь...

Обсуждение закрыто.

Powered by WordPress | Thanks to NewWpThemes | Александр Божок