על ידי שילוב ניסויים עם חישובים וסימולציות, חוקרים בגרמניה השיגו תובנות חדשות מדוע הצבת מיקרוספרות שקופות על דגימה משפרת את הרזולוציה של טכניקת מיקרוסקופיה מבוססת אינטרפרומטריה. על ידי בחינת האופן שבו האור מקיים אינטראקציה עם המיקרוספירות, לוסי הוסר ועמיתיו ב- אוניברסיטת קאסל פתחו את הדלת להבנת השיפור המסתורי.
מיקרוסקופ אינטרפרומטר של Linnik נועד לצלם תמונות ברזולוציה גבוהה של טופוגרפיית פני השטח של דגימה. המכשיר פועל על ידי פיצול אלומת אור מאיר לשניים, כאשר אלומה אחת נשלחת לדגימה והשנייה למראה. האלומות המוחזרות משולבות מחדש בגלאי, ויוצרות תמונה של האור המפריע. על ידי סריקת גובה המדגם מתקבל ייצוג מדויק של הטופוגרפיה התלת מימדית של המדגם.
עם זאת, כמו כל טכניקות המיקרוסקופיה, שיטה זו עומדת בפני מגבלה מהותית בגודל התכונות שהיא יכולה לפתור. זוהי תוצאה של מגבלת הדיפרקציה, מה שאומר שהטכניקה לא יכולה לפתור תכונות שקטנות ממחצית אורך הגל של אור ההדמיה.
אפקט מסתורי
עם זאת, מיקרוסקופים יודעים מזה זמן מה שניתן להתגבר על מגבלת העקיפה על ידי הנחת כדורים שקופים בגודל מיקרון על פני השטח של דגימה. זו הוכחה כטכניקה שימושית מאוד, אך למרות יעילותה, החוקרים אינם מבינים לחלוטין את הפיזיקה מאחורי השיפור. הסברים כוללים יצירת ננו-סילוני פוטוניים ממוקדים מאוד כאשר האור עובר בין המיקרוספרות והדגימה; עלייה בצמצם המספרי של המיקרוסקופ הנגרמת על ידי המיקרוספירות; אפקטים של שדה קרוב (נעלמים); והעירור של אופני אור של גלריית לחישה בתוך המיקרוספירות.
מיקרוסקופ ברזולוציה סופר חושפת מכונות לשכפול נגיף קורונה
כדי להבין טוב יותר מדוע שיפור המיקרוספרות עובד עבור מיקרוסקופיה של הפרעות, הצוות של Hüser שילב מדידות ניסוי קפדניות עם הדמיות מחשב חדשות. אלה כללו חישובי מעקב אחר קרניים המשתמשים במתמטיקה פשוטה כדי לעקוב אחר שינויים בנתיבים של קרני אור העוברות דרך הכדורים.
המחקר מצביע על כך שהשפעות הגלריה החומקות והלוחשות הן זניחות כשמדובר בשיפור הרזולוציה. במקום זאת, הם גילו שהמיקרוספירות מגדילות את הגודל האפקטיבי של הצמצם המספרי של המיקרוסקופ - מה שמשפר את הרזולוציה של המכשיר. המחקר גם מצביע על כך שננו-סילוני פוטוניים עשויים להיות מעורבים בשיפור הרזולוציה.
תוצאה זו מביאה בסיס תיאורטי חזק למיקרוסקופיה של הפרעות אופטיות משופרות במיקרו-כדורים צעד אחד קרוב יותר. Hüser ועמיתיו מקווים שעבודתם עשויה להוביל בקרוב לשיטות טובות יותר להדמיה מהירה ולא פולשנית של משטחים של מבנים מיקרוסקופיים. זה יכול להיות שימושי במיוחד עבור בדיקה של דגימות עדינות, כגון מערכות ביולוגיות, שאינן ניתנות לחקר בטכניקות ברזולוציה גבוהה כגון מיקרוסקופ אלקטרונים ומיקרוסקופ כוח אטומי.
המחקר מתואר ב- כתב העת למיקרוסיסטמים אופטיים.
