Сверхразрешение: физикам удалось снять тень иона через оптический микроскоп

Несколько под управлением доктора наук Дэйва Келписки из университета Гриффита (Австралия) смогла взять изображение тени единичного иона. В этом случае “тенью” именуют участок снимка, на котором зарегистрировано явление фотонной абсорбции.

Наблюдения в оптический микроскоп, выстроенный по классической схеме, ограничиваются дифракционным пределом разрешающей свойстве. Потому, что оптический диапазон лежит в границах 380 – 780 нанометров, таким пределом можно считать половину длины коротковолновой части ~ 200 нм.

Преодолеть данный теоретический предел произошло благодаря способам оптического сверхразрешения. самые известным среди них есть микроскопия ближнего поля. Её базу образовывает регистрация рассеивания света на расстояниях меньше длины волны.

Для современных оптических микроскопов, преодолевших дифракционный предел за счёт дополнительных способов, хорошим показателем считается разрешение в 100 нм. Иногда видятся сообщения о преодолении отметки в 50 либо кроме того 20 нм, но в действительности они оказываются достижениями не столько физики, сколько маркетинга.

В лаборатории университета Гриффита для получения рекордного оптического сверхразрешения применяли последние наработки в области квантовой физики и криогенной техники.

Сверхразрешение: физикам удалось снять тень иона через оптический микроскоп

Снимок тени от единичного иона иттербия-174

Ион иттербия-174 диаметром 0,388 нм поместили в квадрупольную ионную ловушку в условиях глубокого вакуума. Потом его охладили лазером до температуры, близкой к полному нулю. Это разрешило погасить тепловые колебания иона и вынудить его “замереть”. Тот же лазер с длиной волны 369,5 нм, проходя через отверстие диаметром 4,8 мкм, в один момент делал функцию подсветки. По окончании прохождения иона иттербия свет распространялся параллельными лучами (коллимировал) и попадал на линзу Френеля в объективе с диафрагменным числом 0,64. После этого он проецировался на охлаждённую ПЗС-матрицу с повышением в 615 раз.
На итоговом изображении запечатлена высококонтрастная область фотонной абсорбции – тень от иона иттербия.

Полученные результаты не только устанавливают новый рекорд оптической микроскопии, но и предоставляют новые возможности в области обработки изображений светочувствительных образцов в видимом и в рентгеновском спектре.

Случайное видео:


Интересные записи: