실험과 계산 및 시뮬레이션을 결합함으로써 독일의 연구원들은 샘플에 투명한 마이크로스피어를 배치하는 것이 간섭계 기반 현미경 기술의 해상도를 향상시키는 이유에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다. 빛이 마이크로스피어와 어떻게 상호 작용하는지 조사함으로써 Lucie Hüser와 동료들은 카셀 대학교 신비한 향상을 이해하는 문을 열었습니다.
Linnik 간섭계 현미경은 샘플 표면 지형의 고해상도 이미지를 촬영하도록 설계되었습니다. 이 장치는 조명 광선을 두 개로 나누어 하나의 광선은 샘플로, 다른 광선은 거울로 보내는 방식으로 작동합니다. 반사된 빔은 검출기에서 재결합되어 간섭광의 이미지를 생성합니다. 샘플 높이를 스캔하여 샘플의 3D 지형을 정확하게 표현합니다.
그러나 모든 현미경 기술과 마찬가지로 이 방법은 분석할 수 있는 기능의 크기에 근본적인 한계가 있습니다. 이것은 회절 한계의 결과이며, 이는 이 기술이 이미징 광 파장의 절반보다 작은 특징을 해결할 수 없음을 의미합니다.
신비한 효과
그러나 현미경학자들은 미크론 크기의 투명한 구체를 샘플 표면에 놓기만 하면 회절 한계를 극복할 수 있다는 사실을 한동안 알고 있었습니다. 이것은 매우 유용한 기술임이 입증되었지만 그 효능에도 불구하고 연구원들은 향상 뒤에 숨겨진 물리학을 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 설명에는 빛이 마이크로스피어와 샘플 사이를 통과할 때 고도로 집중된 광자 나노젯의 생성이 포함됩니다. 마이크로스피어에 의해 야기되는 현미경의 개구수의 증가; 근거리(소멸) 효과; 마이크로스피어 내 속삭이는 갤러리 빛 모드의 여기.
초고해상도 현미경으로 코로나바이러스 복제 기계 발견
마이크로스피어 강화가 간섭 현미경 검사에서 작동하는 이유를 더 잘 이해하기 위해 Hüser 팀은 엄격한 실험 측정과 새로운 컴퓨터 시뮬레이션을 결합했습니다. 여기에는 구체를 통과하는 광선 경로의 변화를 추적하기 위해 간단한 수학을 사용하는 광선 추적 계산이 포함됩니다.
이 연구는 해상도 향상과 관련하여 순간적이고 속삭이는 갤러리 효과를 무시할 수 있음을 시사합니다. 대신, 그들은 마이크로스피어가 현미경의 개구수의 유효 크기를 증가시켜 기기의 해상도를 향상시킨다는 것을 발견했습니다. 이 연구는 또한 광자 나노젯이 해상도 향상에 관여할 수 있음을 시사합니다.
이 결과는 마이크로스피어 강화 광학 간섭 현미경에 대한 강력한 이론적 기반을 한 단계 더 가까이 가져옵니다. Hüser와 동료들은 그들의 작업이 곧 미세 구조 표면의 빠르고 비침습적인 이미징을 위한 더 나은 방법으로 이어질 수 있기를 희망합니다. 이것은 전자 현미경 및 원자력 현미경과 같은 고해상도 기술로 연구할 수 없는 생물학적 시스템과 같은 섬세한 샘플을 조사하는 데 특히 유용할 수 있습니다.
연구는 광학 마이크로 시스템 저널.
