物理学者は顕微鏡を限界を超えています

17世紀後半にアントニー・ファン・レーウェンフックが顕微鏡を通して細菌の世界を発見して以来、人類は無限微の世界をより深く覗き込もうとしてきた。

ただし、従来の視覚的方法を使用して身体を正確に検査するには物理的な限界があります。 これは回折限界として知られており、光が波として現れるという事実によって決まります。 これは、焦点を合わせた画像を、物体の観察に使用される光の波長の半分より小さくすることはできないことを意味します。

「スーパーレンズ」を使ってこの限界を突破しようとする試みはすべて、重度の視力低下という障害にぶつかり、レンズが不透明になってしまいます。 今回、シドニー大学の物理学者は、最小限の損失でスーパーレンズを実現し、回折限界をほぼ 4 倍突破する新しい方法を実証しました。 彼らの成功の鍵は、スーパーレンズを完全に取り除いたことでした。

この研究は、 ネイチャーコミュニケーションズ。

研究者らは、この研究により科学者は超解像顕微鏡法をさらに改善できるはずだと述べている。 これは、がん診断、医療画像処理、考古学や法医学などの多様な分野における画像処理の発展につながる可能性があります。

この研究の筆頭著者であるシドニー大学物理学ナノ研究所のアレッサンドロ・トニェス博士は、「我々は現在、スーパーレンズを使用せずにスーパーレンズを実装する実用的な方法を開発しました。これを行うために、光プローブをより遠くに配置します」と述べた。オブジェクトから高解像度情報と低解像度情報の両方を収集します。」 「遠くから測定することにより、プローブは高解像度データに干渉しません。これは以前の方法の特徴でした。」

これまでの試みでは、新しい材料を使用して優れたレンズを作成しようとしました。 ただし、ほとんどの素材は光を非常に多く吸収するため、スーパーレンズが役立ちます。

「私たちは、測定自体の後にコンピューターの後処理ステップとしてハイパーレンズプロセスを実行することで、この問題を克服しました。これにより、消失（または一時的な）光を選択的に増幅することにより、物体の『真の』画像が生成されます」とTönnies博士は述べています。ライト。” 波。」

共著者で同じく物理学大学院およびシドニーナノ大学院のボリス・クールメ教授は、「私たちの方法は、葉の水分含量をより正確に測定するために適用でき、あるいは非破壊評価などの高度な微細加工技術に役立つ可能性がある」と述べた。マイクロチップの完全性。 「この方法は、芸術作品の隠れた層を明らかにするために使用でき、芸術的な偽造や隠された作品を検出するのに役立つ可能性があります。」

通常、スーパーレンズの試みでは、高解像度の情報への密接なアクセスが求められてきました。 これは、この有用なデータは距離とともに劇的に減衰し、すぐに減衰しない低解像度のデータにすぐに圧倒されてしまうためです。 ただし、プローブを物体に近づけすぎると、画像が歪みます。

「探査機をさらに遠くに移動することで、高解像度の情報の完全性を維持し、観測後の技術を使用して低解像度のデータをフィルタリングすることができます」とコルメ准教授は述べた。

研究は、可視光とマイクロ波の間のスペクトル領域にあるミリメートル波長のテラヘルツ光を使用して行われました。

「これは扱うのが非常に難しい帯域幅ですが、非常に興味深いです。なぜなら、この帯域では、タンパク質の構造、水和ダイナミクスなどの生体サンプルに関する重要な情報、またはがん画像化での使用などを得ることができるからです」とコルメ准教授は述べた。 。 」。

「この技術は、見るものを歪めることなく、物体から安全な距離を保ちながら、高解像度の画像を実現するための第一歩です。私たちの技術は、他の周波数範囲でも使用できます。高いパフォーマンスを発揮する人なら誰でも期待しています」とトニーズ博士は述べました。 -解像度の光学顕微鏡は、この技術に興味深いものを見つけるでしょう。」