Los físicos mejoran los microscopios más allá de los límites

Desde que Antonie van Leeuwenhoek descubrió el mundo de las bacterias a través de un microscopio a finales del siglo XVII, el ser humano ha buscado profundizar en el mundo de lo infinitamente pequeño.

Sin embargo, existen límites físicos a la precisión con la que podemos examinar un objeto utilizando métodos ópticos tradicionales. Esto se conoce como límite de difracción y está determinado por el hecho de que la luz aparece como una onda. Esto significa que una imagen enfocada nunca puede tener menos de la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada para observar un objeto.

Todos los intentos de superar esta limitación con «súper lentes» han encontrado obstáculos relacionados con la pérdida extrema de visión, lo que hace que los lentes se vuelvan opacos. Ahora los físicos de la Universidad de Sydney han mostrado un nuevo camino para obtener una superlente con pérdidas mínimas, superando el límite de difracción en un factor de casi cuatro veces. La clave de su éxito fue eliminar por completo la superlente.

La investigación se publica en Comunicaciones de la naturaleza.

Los investigadores afirman que el trabajo debería permitir a los científicos mejorar aún más la microscopía de súper resolución. Podría hacer avanzar las imágenes en campos tan diversos como el diagnóstico del cáncer, las imágenes médicas o la arqueología y la ciencia forense.

El autor principal de la investigación, el Dr. Alessandro Tuniz de la Facultad de Física y el Nano Instituto de la Universidad de Sydney, dijo: «Hemos desarrollado una forma práctica de implementar las superlentes, sin superlentes. Para ello, colocamos nuestra sonda de luz lejos del objeto y recopiló información de alta y baja resolución. Al medir más lejos, la sonda no interfiere con los datos de alta resolución, una característica de los métodos anteriores».

En esfuerzos anteriores se ha intentado fabricar superlentes utilizando nuevos materiales. Sin embargo, la mayoría de los materiales absorben demasiada luz para que la superlente sea útil.

El Dr. Tuniz dijo: «Superamos este problema realizando la operación de superlente como un paso de posprocesamiento en una computadora, después de la medición misma. Esto produce una imagen ‘veraz’ del objeto a través de la amplificación selectiva de ondas de luz evanescentes (o evanescentes). «.

El coautor y profesor asociado Boris Kuhlmey, también de la Facultad de Física y Sydney Nano, dijo: «Nuestro método podría aplicarse para determinar el contenido de humedad en hojas con mayor resolución, o ser útil en técnicas avanzadas de microfabricación, como la no- evaluación destructiva de la integridad del microchip. Y el método también podría usarse para revelar capas ocultas en obras de arte, tal vez resultando útil para descubrir falsificaciones artísticas u obras ocultas».

Normalmente, los intentos de superlente han buscado centrarse de cerca en información de alta resolución. Esto se debe a que estos datos útiles decaen exponencialmente con la distancia y rápidamente se ven superados por datos de menor resolución, que no decaen tan rápidamente. Sin embargo, acercar tanto la sonda a un objeto distorsiona la imagen.

«Al alejar nuestra sonda, podemos mantener la integridad de la información de alta resolución y utilizar una técnica posterior a la observación para filtrar los datos de baja resolución», dijo el profesor asociado Kuhlmey.

La investigación se llevó a cabo utilizando luz en la frecuencia de terahercios en una longitud de onda milimétrica, en la región del espectro entre el visible y el de microondas.

El profesor asociado Kuhlmey dijo: «Este es un rango de frecuencia con el que es muy difícil trabajar, pero muy interesante, porque en este rango podríamos obtener información importante sobre muestras biológicas, como la estructura de proteínas, la dinámica de hidratación o para su uso en imágenes de cáncer». . «.

El Dr. Tuniz dijo: «Esta técnica es un primer paso para permitir imágenes de alta resolución mientras se mantiene una distancia segura del objeto sin distorsionar lo que se ve. Nuestra técnica podría usarse en otros rangos de frecuencia. Esperamos que cualquiera realice microscopía óptica de alta resolución operaciones encontrarán esta técnica de interés.»