Una tapa de diapositiva simple estimula la solución del microscopio

La tolerancia de un microscopio de energía luminosa es de unos 200 nanómetros.lo que le permite ver muestras más pequeñas o más cercanas que todas ellas, pero es imposible. Ingenieros en Armenia Universidad de San Diego, California encontré una manera inteligente de mejorar la resolución microscopio ordinario, pero sorprendentemente no implica la renovación de lentes u ópticas en su interior.

Según la teoría de Rayleigh, propuesta por William von William Strut, el tercer barón de Rayleigh, allá por 1896, la resolución tradicional de un microscopio basado en luz estaba limitada no solo por las capacidades ópticas de las lentes de vidrio, sino también por la naturaleza de la luz. en sí, difracción durante la curvatura de los rayos. Restricción significa que él un observador mirando a través de un microscopio dos sujetos que: están más cerca de 200 nanómetros, serán percibidos como un un objeto.

A modo de comparación, los microscopios electrónicos explotan una muestra altamente concentrada El haz de electrones, en lugar de la luz visible, puede llegar a soluciones de menos de un nanómetro. Hay un compromiso sin embargo, debido a que las muestras vistas a través de un microscopio electrónico deben colocarse dentro de una cámara de vacío, que tiene el doloroso lado negativo de matar seres vivos, es imposible observar células u otros fenómenos vivos en acción. Hasta hoy No existía una opción intermedia, pero parece que esto es lo que crearon estos ingenieros.

«Presentación artística de la nueva tecnología del microscopio. Las células animales (rojas) se colocan en un portaobjetos cubierto con un metamaterial hiperbólico de varias capas. “La luz estructural a nanoescala (azul) produce metamorfosis y luego ilumina las células animales”.
Ilustración:: Yeon Ui Lee – Universidad de San Diego, California

Para crear lo que se conoce como un “microscopio superanalítico”, los ingenieros en realidad no actualizaron el microscopio en absoluto. En cambio, desarrollaron un metamaterial hiperbólico, un material con estructura de luz que manipula la luz, originalmente diseñado para mejorar las imágenes ópticas aplicadas a un portaobjetos de microscopio en el que se coloca una muestra. Este material hiperbólico especial está hecho de “vidrio plateado silver silicio nanométrico”, que tiene el efecto de reducir y dispersar las longitudes de onda de la luz visible que lo atraviesa, lo que da como resultado una serie de patrones manchados aleatorios.

Estos patrones de luz punteada finalmente iluminan la muestra que se encuentra en el portaobjetos del microscopio desde diferentes ángulos, lo que le permite capturar imágenes de baja resolución, cada una de las cuales separa un segmento diferente. Luego, estas imágenes se introducen en un algoritmo de reconstrucción que las combina de manera inteligente en una imagen de alta resolución.

Comparación de imágenes tomadas con un microscopio óptico con un metamaterial hiperbólico (izquierda) հետ con un metamaterial hiperbólico (derecha).  Puntos cuánticos.

Comparación de imágenes tomadas con un microscopio óptico con un metamaterial hiperbólico (izquierda) հետ con un metamaterial hiperbólico (derecha). Puntos cuánticos.
Imagen:: Universidad de San Diego, California

Esto no es diferente del enfoque de cambio de sensor utilizado en algunas cámaras digitales para producir fotos de alta velocidad, donde el sensor de imagen se mueve ligeramente en diferentes direcciones mientras se capturan varias fotos y luego se combinan para capturar todos los detalles adicionales capturados. Esta tecnología se describe en detalle en un artículo. publicado recientemente En la revista Nature Communications, puede aumentar la resolución de un microscopio óptico convencional a 40 nanómetros mientras le permite ver organismos vivos. Todavía no puede competir con lo que son capaces de hacer los microscopios electrónicos, pero no es menos notable en términos de cuánto puede mejorar las capacidades de equipos más asequibles y seguros que ya se utilizan en todo el mundo.

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