Открытие снимает ограничения разрешения в микроскопии; Возможные применения в высокоточной диагностике отказов и биологических исследованияхОптический микроскоп является важным оборудованием для научных исследований и контроля отказов в высокоточных отраслях промышленности. Однако на протяжении веков разрешение изображения микроскопов фундаментально ограничивалось дифракционным пределом света.
Существующие попытки преодолеть этот фундаментальный дифракционный предел с помощью различных технологий страдают от ограничений, таких как работа в ближнем поле, которая требует, чтобы образец находился близко к микроскопу, или окрашивание образцов, что является инвазивным процессом, влияющим на качество изображения. образец.Исследовательская группа под руководством профессора Хун Минхуэй и доцента Цю Ченг Вей с кафедры электротехники и вычислительной техники инженерного факультета NUS разработала новую сверхкритическую линзу, которая позволяет оптическим микроскопам получать изображения в реальном времени и с большей детализацией. дифракционный предел. Кроме того, этот метод не требует предварительной обработки образцов или последующей обработки изображения.
Профессор Хонг сказал: «Наш прорыв достигается абсолютно неинвазивным способом, в сочетании с возможностью построения изображений в реальном времени. Это потенциально может открыть широкий спектр приложений в таких областях, как высокоточный контроль отказов в полупроводниковой промышленности, а также внесет значительный вклад в биологические исследования ».Высококачественные ультратонкие линзы, которые легко изготовить по невысокой ценеPlanar Metalens — это ультратонкие линзы с высокими характеристиками, обладающие исключительными возможностями модуляции света по сравнению с традиционными объемными трехмерными оптическими линзами.
Сверхкритическая линза команды NUS, основанная на концепции оптимизированной плоской металинзы, разработана с использованием нового алгоритма, и ее можно легко изготовить с помощью коммерческого генератора лазерных диаграмм с высокой скоростью и низкой стоимостью.В частности, команда продемонстрировала разрешение изображения 65 нанометров с использованием сверхкритического линзового микроскопа по сравнению с типичными микроскопами, которые имеют разрешение изображения от 120 до 150 нанометров. Кроме того, этот новый метод микроскопии обеспечивает значительно большее рабочее расстояние — 55 микрометров, что обеспечивает дополнительное пространство для упрощения работы с образцами и их корректировки в реальных приложениях, а также позволяет наблюдать образцы более подробно.
Доцент Цю добавил: «Используя линзы с микромасштабными элементами, мы достигли наноразмерного разрешения изображения. Наше изобретение потенциально могло бы преодолеть большой разрыв между лабораторными демонстрациями концепции и практическим применением техники визуализации сверхвысокого разрешения».
Широкий спектр приложенийЭто открытие исследователей NUS имеет большие перспективы для создания наноизображений полупроводниковых устройств и может обеспечить более быстрое, экономичное и более точное обнаружение дефектов в таких компонентах, как микросхемы интегральных схем, для которых требуется разрешение изображения менее 100 нанометров (суб- дифракционное разрешение). Современные методы обнаружения дефектов требуют использования сканирующего электронного микроскопа, который является специализированным и дорогостоящим оборудованием, и этот процесс также должен осуществляться в условиях вакуума.В области биологических исследований для большинства белковых и клеточных тканей требуется визуализация субдифракционного предела, что приводит к необходимости окрашивания образцов.
Изобретение команды потенциально может привести к неинвазивному исследованию внутренней части биологических клеток, что позволит исследователям изучать образцы на гораздо более глубоком уровне, чем когда-либо прежде. И это в конечном итоге может способствовать новым медицинским открытиям.Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Advanced Materials в феврале 2017 года.Двигаясь вперед, команда NUS планирует еще больше повысить разрешение изображения нового объектива и исследовать новые области применения этой техники.
Они также подали патент на технологию и изучают возможности сотрудничества с отраслевыми партнерами для коммерциализации своего изобретения.
