Almanya'daki araştırmacılar, deneyleri hesaplamalar ve simülasyonlarla birleştirerek, bir numune üzerine şeffaf mikroküreler yerleştirmenin interferometri tabanlı bir mikroskopi tekniğinin çözünürlüğünü neden iyileştirdiğine dair yeni bilgiler edindiler. Lucie Hüser ve meslektaşları, ışığın mikrokürelerle nasıl etkileşime girdiğini inceleyerek Kassel Üniversitesi gizemli geliştirmeyi anlamanın kapısını açmıştır.
Bir Linnik interferometre mikroskobu, bir numunenin yüzey topografisinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini almak için tasarlanmıştır. Cihaz, bir aydınlatıcı ışık demetini ikiye bölerek, bir ışın numuneye, diğeri aynaya gönderilerek çalışır. Yansıtılan ışınlar, bir dedektörde yeniden birleştirilerek, karışan ışığın bir görüntüsü oluşturulur. Numunenin yüksekliği taranarak, numunenin 3 boyutlu topografyasının doğru bir temsili elde edilir.
Bununla birlikte, tüm mikroskopi teknikleri gibi, bu yöntem de çözebileceği özelliklerin boyutunda temel bir sınırla karşı karşıyadır. Bu, kırınım sınırının bir sonucudur; bu, tekniğin görüntüleme ışığının dalga boyunun yarısından daha küçük olan özellikleri çözemeyeceği anlamına gelir.
gizemli etki
Bununla birlikte, mikroskopistler bir süredir kırınım sınırının, bir numunenin yüzeyine mikron boyutunda şeffaf küreler yerleştirerek aşılabileceğini biliyorlar. Bunun çok yararlı bir teknik olduğu kanıtlanmıştır, ancak etkinliğine rağmen, araştırmacılar geliştirmenin arkasındaki fiziği tam olarak anlamamaktadır. Açıklamalar, ışık mikroküreler ve numune arasından geçerken yüksek oranda odaklanmış fotonik nanojetlerin oluşturulmasını; mikrokürelerin neden olduğu mikroskobun sayısal açıklığında bir artış; yakın alan (geçip giden) etkiler; ve mikroküreler içindeki fısıltı galerisi ışık modlarının uyarılması.
Süper çözünürlüklü mikroskopi, koronavirüs kopyalayan makineleri ortaya koyuyor
Hüser'in ekibi, mikroküre iyileştirmenin girişim mikroskobunda neden işe yaradığını daha iyi anlamak için titiz deneysel ölçümleri yeni bilgisayar simülasyonlarıyla birleştirdi. Bunlar, küreler boyunca hareket eden ışık huzmelerinin yollarındaki değişiklikleri izlemek için basit matematik kullanan ışın izleme hesaplamalarını içeriyordu.
Çalışma, çözünürlük geliştirme söz konusu olduğunda, kaybolan ve fısıldayan galeri efektlerinin önemsiz olduğunu öne sürüyor. Bunun yerine, mikrokürelerin mikroskobun sayısal açıklığının etkin boyutunu artırdığını ve bu da aletin çözünürlüğünü geliştirdiğini buldular. Araştırma ayrıca fotonik nanojetlerin çözünürlüğün iyileştirilmesinde rol oynayabileceğini de öne sürüyor.
Bu sonuç, mikroküre ile geliştirilmiş optik girişim mikroskobu için sağlam bir teorik temeli bir adım daha yaklaştırıyor. Hüser ve meslektaşları, çalışmalarının yakında mikroskobik yapıların yüzeylerinin hızlı ve invaziv olmayan görüntülenmesi için daha iyi yöntemlere yol açacağını umuyor. Bu, elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu gibi yüksek çözünürlüklü tekniklerle çalışılamayan biyolojik sistemler gibi hassas numuneleri araştırmak için özellikle yararlı olabilir.
Araştırma şurada anlatılıyor: Optik Mikrosistemler Dergisi.
