गणना और सिमुलेशन के साथ प्रयोगों को जोड़कर, जर्मनी में शोधकर्ताओं ने नई अंतर्दृष्टि प्राप्त की है कि क्यों एक नमूने पर पारदर्शी माइक्रोस्फीयर रखने से इंटरफेरोमेट्री-आधारित माइक्रोस्कोपी तकनीक के रिज़ॉल्यूशन में सुधार होता है। यह जांच कर कि प्रकाश माइक्रोस्फीयर के साथ कैसे संपर्क करता है, लूसी ह्यूसर और उनके सहकर्मी कैसल विश्वविद्यालय रहस्यमय वृद्धि को समझने का द्वार खोल दिया है।
एक लिनिक इंटरफेरोमीटर माइक्रोस्कोप को एक नमूने की सतह स्थलाकृति की उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण रोशन करने वाले प्रकाश की किरण को दो भागों में विभाजित करके काम करता है, जिसमें से एक किरण नमूने पर और दूसरी दर्पण पर भेजी जाती है। परावर्तित किरणों को एक डिटेक्टर पर पुनः संयोजित किया जाता है, जिससे हस्तक्षेप करने वाले प्रकाश की एक छवि बनती है। नमूने की ऊंचाई को स्कैन करके, नमूने की 3डी स्थलाकृति का सटीक प्रतिनिधित्व प्राप्त किया जाता है।
हालाँकि, सभी माइक्रोस्कोपी तकनीकों की तरह, इस विधि को सुविधाओं के आकार में एक मौलिक सीमा का सामना करना पड़ता है जिसे यह हल कर सकता है। यह विवर्तन सीमा का परिणाम है, जिसका अर्थ है कि तकनीक उन विशेषताओं को हल नहीं कर सकती है जो इमेजिंग प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधे से कम हैं।
रहस्यमय प्रभाव
हालाँकि, सूक्ष्मदर्शी कुछ समय से जानते हैं कि किसी नमूने की सतह पर माइक्रोन आकार के पारदर्शी गोले रखकर विवर्तन सीमा को पार किया जा सकता है। यह एक बहुत उपयोगी तकनीक साबित हुई है, लेकिन इसकी प्रभावकारिता के बावजूद, शोधकर्ता वृद्धि के पीछे की भौतिकी को पूरी तरह से नहीं समझते हैं। स्पष्टीकरण में अत्यधिक केंद्रित फोटोनिक नैनोजेट का निर्माण शामिल है क्योंकि प्रकाश माइक्रोस्फीयर और नमूने के बीच से गुजरता है; सूक्ष्मदर्शी के संख्यात्मक छिद्र में वृद्धि जो सूक्ष्ममंडलों के कारण होती है; निकट-क्षेत्र (अस्पष्ट) प्रभाव; और सूक्ष्ममंडलों के भीतर प्रकाश की फुसफुसाहट-गैलरी मोड की उत्तेजना।
सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी से कोरोनावायरस-प्रतिकृति मशीनरी का पता चलता है
इस बात की बेहतर समझ हासिल करने के लिए कि माइक्रोस्फीयर एन्हांसमेंट हस्तक्षेप माइक्रोस्कोपी के लिए क्यों काम करता है, ह्यूसर की टीम ने कठोर प्रयोगात्मक मापों को नए कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ जोड़ा। इनमें किरण अनुरेखण गणनाएँ शामिल हैं जो गोले के माध्यम से यात्रा करने वाली प्रकाश किरणों के पथ में परिवर्तन को ट्रैक करने के लिए सरल गणित का उपयोग करती हैं।
अध्ययन से पता चलता है कि जब रिज़ॉल्यूशन बढ़ाने की बात आती है तो क्षणभंगुर और फुसफुसाती गैलरी प्रभाव नगण्य होते हैं। इसके बजाय, उन्होंने पाया कि माइक्रोस्फीयर माइक्रोस्कोप के संख्यात्मक एपर्चर के प्रभावी आकार को बढ़ाते हैं - जो उपकरण के रिज़ॉल्यूशन में सुधार करता है। शोध से यह भी पता चलता है कि रिज़ॉल्यूशन के सुधार में फोटोनिक नैनोजेट्स शामिल हो सकते हैं।
यह परिणाम माइक्रोस्फीयर-संवर्धित ऑप्टिकल हस्तक्षेप माइक्रोस्कोपी के लिए एक मजबूत सैद्धांतिक आधार को एक कदम और करीब लाता है। ह्यूसर और सहकर्मियों को उम्मीद है कि उनके काम से जल्द ही सूक्ष्म संरचनाओं की सतहों की तीव्र और गैर-आक्रामक इमेजिंग के लिए बेहतर तरीके सामने आ सकते हैं। यह जैविक प्रणालियों जैसे नाजुक नमूनों की जांच के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है, जिनका अध्ययन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी जैसी उच्च-रिज़ॉल्यूशन तकनीकों के साथ नहीं किया जा सकता है।
अनुसंधान में वर्णित है जर्नल ऑफ़ ऑप्टिकल माइक्रोसिस्टम्स.
