ساخت اَبَرلنزهایی با بالاترین وضوح

از تارنمای ساوت چاینا مورنینگ پست، سرپرستی این محققان را تیمی از دانشگاه هنگ کنگ به عهده داشتند که با همکاری مرکز ملی علوم نانو چین و جان پندری، پیشگام بریتانیایی سوپرلنز انجام شده است.

لنزهای میکروسکوپ معمولی نمی توانند تصاویر مناسبی از کوچکترین اجسام تولید کنند. از قرن نوزدهم، محققان می دانستند میکروسکوپ‌های نوری دارای محدودیت وضوح هستند و فراتر از آن نمی‌توان اشیا را به طور واضح مشاهده کرد.

ذرات کوچکتر از حدود ۲۰۰ نانومتر مانند برخی ویروس ها، در زیر میکروسکوپ نوری قابل تشخیص نیستند. فیزیکدانان از امواج مرکب برای افزایش کیفیت تصویربرداری ابرلنز استفاده کردند در حالی که لنز تصویربرداری نوری ساخته شده، بالاترین وضوح را دارد.

این تیم تحقیقاتی به رهبری شوانگ ژانگ رییس موقت فیزیک از دانشگاه هنگ کنگ (HKU)، با مشارکت مرکز ملی علوم و فناوری نانو چین، امپریال کالج لندن و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، یک رویکرد موج مرکب فرکانس مصنوعی جدید (CFW) برای حل مشکل تلفات نوری در سوپرتصویربرداری پیشنهاد کرده‌اند.

تصویربرداری در بسیاری از زمینه ها از جمله زیست شناسی، پزشکی و علوم مواد نقش مهمی دارد. میکروسکوپ های نوری از نور برای تصویربرداری از اجسام کوچک استفاده می کنند. با این حال، میکروسکوپ‌های معمولی تنها می‌توانند اندازه اشیاء را در بهترین حالت در حدود طول موج نوری که به عنوان حد پراش شناخته می‌شود، تشخیص دهند.

برای غلبه بر حد پراش، جان پندری از امپریال کالج لندن مفهوم ابرعدسی‌ها را معرفی کرد که می‌توانند از فلزات نجیب مانند نقره ساخته شوند. شیانگ ژانگ رییس و معاون فعلی دانشگاه هنگ کنگ و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، به طور تجربی تصویربرداری را با استفاده از یک فیلم نازک نقره و یک توده چند لایه نقره/دی الکتریک نشان دادند.

این شیوه به طور گسترده ای توسعه یافته و کاربرد فناوری سوپرلنز را ارتقا داد. همه سوپرلنزها از تلفات نوری اجتناب ناپذیری رنج می برند که انرژی نوری را به گرما تبدیل می کند. این امر به طور قابل توجهی بر عملکرد دستگاه‌های نوری مانند لنزهای سوپرتصویربرداری تأثیر می‌گذارد.

تلفات نوری عامل محدودکننده اصلی است که توسعه نانوفوتونیک‌ها را در سه دهه گذشته محدود کرده است. در صورت رفع این مشکل، بسیاری از کاربردها، از جمله مدارهای سنجش، ابرتصویربرداری و نانوفتونیک از این موضوع بهره مند خواهند شد. این کار راه حلی برای غلبه بر تلفات نوری در سامانه های نوری ارائه کرده است که یک مشکل دیرینه در نانو فوتونیک است.

ژانگ گفت: این روش را می توان به راحتی به سایر کاربردها، از جمله سنجش مولکولی و مدارهای مجتمع نانوفوتونیکی تعمیم داد. او با تمجید از این روش به عنوان یک روش قابل توجه و قابل اجرا در سراسر جهان گفت: این شیوه را می توان برای مقابله با اتلاف در سیستم های موج دیگر، از جمله امواج صوتی، امواج الاستیک، امواج کوانتومی و ارتقای کیفیت تصویربرداری استفاده کرد. نتایج این تحقیق در مجله ساینس منتشر شده است.