Ученые нашли способ улучшить разрешение самых зорких оптических микроскопов
«Сущность явления амплитудной аподизации заключается в том, что если у обычной линзы закрыть часть поверхности — использовать оптический фильтр, амплитудную маску, — у нее увеличится разрешение, но катастрофически упадет интенсивность поля. Этот же эффект наблюдается для сферических диэлектрических частиц-линз, используемых в наноскопах. А наноскопы сегодня — одни из самых зорких среди оптических микроскопов, они обеспечивают разрешение в 50 нанометров в белом свете. Но если использовать в качестве линз несферические диэлектрические частицы, например, цилиндры, освещаемые с торца, либо кубики, то экранирование части поверхности приводит как к увеличению разрешения, так и увеличению интенсивности поля. Наблюдается эффект аномальной амплитудной аподизации. Этой теме посвящен целый цикл статей, опубликованных авторами нашего коллектива», — говорит профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.
Несферические частицы, как и сферические, работают как суперлинзы, собирающие эванесцентные — затухающие — волны.
Эти волны не ограничены дифракционным пределом и способны формировать изображение с необычайно высоким разрешением.
В своей последней работе ученые приводят экспериментальные данные, подтверждающие наличие эффекта аномальной амплитудной аподизации в миллиметровом диапазоне длин волны. Так, в ходе экспериментов кубические диэлектрические частицы, часть поверхности которых (около 45 %) прикрыта амплитудной маской из меди, показали увеличение разрешения около 36 %, а увеличение интенсивности поля — более чем в 1,3 раза.
«Другими словами, используя сферические частицы-линзы, разрешение наноскопов можно увеличить только ценой потери энергии, а используя несферические, — увеличение разрешения происходит с увеличением интенсивности поля в фокусе.
При дальнейшем развитии метода с помощью несферических частиц возможно будет получать изображения крупных биологических молекул, вирусов, внутренностей живых клеток без трудоемкой подготовки образцов, что требуется, например, при флуоресцентной микроскопии», — отмечает ученый.
Добавим, исследование поддержано грантами Великобритании, реализуется при финансовой поддержке российских вузов, в частности из средств Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.