Дифракция — это тенденция всех волн, включая свет, распространяться при прохождении рядом с объектом или через зазор. Этот эффект означает, что системы оптического изображения не могут различать объекты размером меньше примерно половины длины волны освещающего света.
Таким образом, для красного света с длиной волны около 600 нм разрешение будет примерно 300 нанометров.Лукьянчук и его коллеги ранее показали, что прозрачный шарик микрометрового размера, помещенный на поверхность, может обойти этот так называемый дифракционный предел. Они продемонстрировали, что свет, проходящий через шарик, когда его собирают с помощью обычного микроскопа, может создавать изображение поверхности под ним с разрешением 50 нанометров. Однако для создания полной двухмерной карты требуется сканирование шарика по поверхности — это непросто выполнить контролируемым образом, когда сфера составляет всего 6 микрометров в поперечнике. «Теперь мы улучшили эту технику сверхвысокого разрешения, разработав метод контролируемого перемещения микросфер изображения», — говорит Кривицкий.
Кривицкий и его команда выполнили такое пространственное сканирование с помощью крошечной пипетки с кончиком шириной 1-2 микрометра. Компьютерное моделирование подтвердило, что наличие пипетки не повлияет отрицательно на способность микросфер к сверхразрешению. Чтобы прикрепить пипетку к шарику, они отсасывали воздух из ее полости.Затем команда подключила другой конец пипетки к механическому столику, который мог перемещаться с шагом до 20 нанометров.
Важно отметить, что вакуум внутри пипетки создавал достаточно плотную связь, чтобы гарантировать, что шарик не отсоединится, когда его тащат по поверхности. Исследователи продемонстрировали эффективность своей системы, успешно визуализировав пробные образцы с характеристиками всего 75 нанометров.
В то время как другие методы, такие как сканирующая микроскопия ближнего поля, позволяют получать изображения с субдифракционным пределом, они требуют очень дорогих систем. «Настоящие преимущества нашей техники — это ее простота и цена», — говорит Кривицкий. «Идея может быть применена к множеству приложений сверхвысокого разрешения, таких как проверка образцов, микротехнология и биоимиджинг».