В новом исследовании, опубликованном в журнале Optica, ученые из Университета Колорадо в Боулдере представили новый метод рассмотрения очень маленьких объектов с использованием лучей света в форме пончика. Ну или тора, если сравнение с пончиками кому-то не нравится. Этот метод, называемый птихографией, отличается от традиционных микроскопов тем, что не рассматривает мелкие объекты напрямую, а использует измерение рассеивания света. Это что-то вроде театра теней, или отражений от какого-то предмета на стене. На объект светят лазером и измеряют рассеяный им свет вокруг, потом обрабатывают специальными алгоритмами, чтобы восстановить изображение объекта.
Ранее птихография демонстрировала хорошие результаты, но с некоторыми ограничениями. К ним относится невозможность достоверно различать регулярные периодические структуры, например кристаллические решётки. Рассеяный свет от регулярных структур с трудом поддаётся обработке алгоритмами. Однако новый подход команды исследователей позволяет получать более точные изображения крошечных структур, в том числе и регулярных, размером примерно от 10 до 100 нанометров. Вместо того, чтобы просто светить на объект лазерами, учёные использовали лучи глубокого ультрафиолета, а затем использовали устройство, называемое спиральной фазовой пластиной, чтобы как бы скрутить эти лучи в форму штопора или вихря. Когда такой вихрь света падает на плоскую поверхность , он принимает форму тора. Это открывает возможности для изучения еще более мелких структур в будущем.
Одна из главных преимуществ птихографии заключается в том, что лучи лазера не повреждают крошечную электронику, как это может происходить с некоторыми другими инструментами визуализации, включая электронные микроскопы. Это делает метод безопасным и эффективным для изучения чувствительных объектов.
Исследование Маргарет Мурнейна и ее коллег расширяет фундаментальные возможности микроскопии. Традиционные инструменты визуализации, использующие линзы, ограничены разрешением около 200 нанометров из-за физических свойств света. Это недостаточно для рассмотрения многих вирусов. Хотя криоэлектронные микроскопы могут использоваться для изучения замороженных вирусов, они не способны запечатлеть эти патогены в действии и в режиме реального времени. Птихография может стать революционным методом, позволяющим исследователям преодолеть эти ограничения.
Изобретенная в середине 2000-х годов, птихография предлагает новый подход к визуализации микромасштабных объектов. Подобно театру теней, этот метод позволяет собирать изображения, используя измерение рассеивания света. Это открывает новые возможности для исследования и понимания микромира и может привести к новым открытиям в различных областях, включая биологию, медицину и нанотехнологии.
Источник:
Бин Ван и др., Высококачественная птихографическая визуализация высокопериодических структур с помощью вихревых пучков высоких гармоник (Bin Wang et al, High-fidelity ptychographic imaging of highly periodic structures enabled by vortex high harmonic beams), Optica (2023). DOI: 10.1364/OPTICA.498619
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!