Físicos levam os microscópios além dos limites

Desde que Antony van Leeuwenhoek descobriu o mundo das bactérias através do microscópio no final do século XVII, os humanos têm tentado perscrutar mais profundamente o mundo do infinitesimal.

No entanto, existem limites físicos para a precisão com que o corpo pode ser examinado usando métodos visuais tradicionais. Isto é conhecido como limite de difração e é determinado pelo fato de a luz aparecer como uma onda. Isto significa que a imagem focada não pode ser menor que metade do comprimento de onda da luz usada para observar um objeto.

Todas as tentativas de quebrar esse limite com “superlentes” esbarraram nos obstáculos da perda severa de visão, tornando as lentes opacas. Agora, físicos da Universidade de Sydney demonstraram uma nova maneira de obter superlentes com perdas mínimas, ultrapassando o limite de difração por um fator de quase quatro vezes. A chave do seu sucesso foi remover completamente as superlentes.

A pesquisa está publicada em Comunicações da Natureza.

Os pesquisadores dizem que este trabalho deve permitir aos cientistas melhorar ainda mais a microscopia de super-resolução. Isto poderia levar ao desenvolvimento de imagens em áreas tão diversas como diagnóstico de câncer, imagens médicas ou arqueologia e ciência forense.

O principal autor da pesquisa, Dr. Alessandro Toñez, da Escola de Física e Nano Institute da Universidade de Sydney, disse:”Agora desenvolvemos uma maneira prática de implementar superlentes, sem superlentes. Para fazer isso, posicionamos nossa sonda óptica mais longe do objeto e coletar informações de alta e baixa resolução.” “Ao medir à distância, a sonda não interfere nos dados de alta resolução, o que é uma característica dos métodos anteriores.”

Tentativas anteriores tentaram criar lentes superiores utilizando novos materiais. No entanto, a maioria dos materiais absorve tanta luz que uma superlente é útil.

“Superamos isso realizando o processo de hiperlente como uma etapa de pós-processamento no computador, após a medição em si, “disse o Dr. Tönnies.” Isso produz uma imagem ‘verdadeira’ do objeto, amplificando seletivamente o desaparecimento (ou evanescente) luz.” ondas.”

O co-autor Professor Boris Kuhlme, também da Escola de Física e Sydney Nano, disse: “Nosso método poderia ser aplicado para determinar o teor de umidade das folhas com mais precisão, ou ser útil em técnicas avançadas de microfabricação, como avaliação não destrutiva”. da integridade dos microchips. “Este método pode ser usado para revelar camadas ocultas em obras de arte e pode ser útil na detecção de falsificações artísticas ou obras ocultas.”

Normalmente, as tentativas de superlente buscaram acesso próximo a informações de alta resolução. Isso ocorre porque esses dados úteis decaem drasticamente com a distância e são rapidamente sobrecarregados por dados de resolução mais baixa, que não decaem muito rapidamente. No entanto, mover a sonda muito perto de um objeto distorce a imagem.

“Ao afastar ainda mais a nossa sonda, podemos preservar a integridade das informações de alta resolução e usar a tecnologia pós-observação para filtrar os dados de baixa resolução”, disse o professor associado Kolme.

A pesquisa foi realizada utilizando luz terahertz em comprimento de onda milimétrico, na região do espectro entre o visível e o micro-ondas.

“Esta é uma largura de banda muito difícil de trabalhar, mas é muito interessante, porque nesta faixa podemos obter informações importantes sobre amostras biológicas, como estrutura de proteínas, dinâmica de hidratação ou para uso em imagens de câncer”, disse o professor associado Kolme. . “.

“Essa tecnologia é o primeiro passo para permitir imagens de alta resolução, permanecendo a uma distância segura do objeto sem distorcer o que você vê”, disse o Dr. Tonnies. “Nossa tecnologia pode ser usada em outras faixas de frequência. Esperamos que qualquer pessoa com desempenho alto A microscopia óptica de alta resolução achará esta tecnologia interessante.” ”