Perangkat optik kompak mencapai gambar resolusi super di luar batas difraksi

Para peneliti dari University of Science and Technology of China (USTC) telah menyajikan perangkat optik datar yang secara signifikan meningkatkan kapasitas mikroskop medan gelap, mencapai gambar resolusi super di luar batas difraksi. Karya ini disutradarai oleh Profesor Zhang Douguo dan telah diterbitkan di Dia Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.

Bidang gelap mikroskopi Ini adalah teknik yang kuat yang digunakan untuk memvisualisasikan sampel tanpa bintik -bintik saat menerangi mereka dengan sudut ringan, menghasilkan gambar kontras -objek dispersi yang berkontras tinggi dengan lemah. Namun, mikroskop medan gelap tradisional dibatasi oleh penghalang difraksi dan seringkali membutuhkan konfigurasi yang kompleks dan tebal dengan penyelarasan yang tepat. Teknik gambar resolusi super, yang dapat mengatasi penghalang ini, biasanya mahal dan sulit dioperasikan. Kebutuhan akan solusi yang lebih sederhana dan lebih mudah diakses telah lama menjadi tantangan di lapangan.

Studi ini memperkenalkan perangkat fotonik datar yang mengintegrasikan lapisan dispersi, kaca fotonik unidimensional (1DPC) dan film logam untuk menghasilkan pola julukan lapangan gelap. Perangkat ringkas ini dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam mikroskop konvensional, menghilangkan kebutuhan akan sistem optik yang kompleks atau penyelarasan yang tepat.

Inovasi utama terletak pada penggunaan 1DPC, yang bertindak sebagai filter ruang untuk menghasilkan kerucut berongga dari pola julukan. Pola -pola ini berfungsi sebagai sumber pencahayaan, yang memungkinkan untuk mendapatkan gambar kontras tinggi dengan peningkatan 1,55 kali Resolusi spasial dibandingkan dengan metode tradisional.

Para peneliti menunjukkan kapasitas perangkat melalui gambar beberapa sampel, termasuk polystyrene, akun spesimen nanosable dan biologis. Menggunakan algoritma rekonstruksi buta-sim, akun yang berdekatan dengan pusat ke tengah sekecil 340 nm, yang berada di luar batas difraksi. Perangkat ini juga mendukung gambar permukaan optik ketika menghasilkan bintik -bintik gempar ketika panjang gelombang insiden disesuaikan, lebih lanjut memperluas aplikasinya.

Konfigurasi eksperimental menyiratkan mikroskop vertikal standar dengan lensa target X40 (NA 0,6) dan sumber laser yang koheren digabungkan dalam serat multimodo. Pola bintik -bintik bergetar secara dinamis serat, memungkinkan penangkapan beberapa frame untuk merekonstruksi gambar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknik yang diusulkan tidak hanya meningkatkan resolusi, tetapi juga mempertahankan kontras yang tinggi, bahkan untuk citra penglihatan yang besar.

Penelitian ini merupakan lompatan yang signifikan dalam teknologi mikroskop. Perangkat datar yang ringkas menawarkan solusi yang praktis dan mudah diakses untuk gambar, membuat resolusi super kontras tinggiMikroskopi tanpa label tersedia untuk berbagai peneliti dan dokter. Dengan menyederhanakan konfigurasi dan menghilangkan kebutuhan untuk penyelarasan yang kompleks, inovasi ini dapat mendemokratisasikan akses ke teknik citra canggih.