Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и Саратовского государственного университета впервые экспериментально доказали существование эффекта сверхразрешения. Это открытие позволяет преодолеть фундаментальный дифракционный предел, который веками ограничивал возможности микроскопии, говорится на сайте Российской академии наук.
Как объясняют исследователи, дифракционный предел — это физическое ограничение, сформулированное еще в 1879 году Джоном Рэлеем. Согласно его критерию, невозможно различить объект, если его размер меньше длины волны, используемой для наблюдения. Именно поэтому вирусы (20−200 нм) нельзя увидеть в обычный оптический микроскоп, ведь длина волны видимого света (400−700 нм) гораздо больше.
Однако команда российских физиков обнаружила, что это правило работает только в изотропных средах, где свойства волны одинаковы во всех направлениях. В анизотропных средах, где параметры волны зависят от направления, законы меняются.
Ключевым открытием стало то, что в анизотропной среде при определенных условиях может возникать сверхнаправленный луч, который не расширяется при распространении. Именно это позволяет получить «тень» от объекта, который по всем классическим законам должен быть невидим.
В своем эксперименте ученые использовали ферритовую пленку, в которой распространялись спиновые волны (магноны). Они проделали в пленке отверстие диаметром 250 микрометров. При этом длина самой волны была в 3−5,5 раз больше диаметра отверстия. По критерию Рэлея такая волна не должна была создавать никакой тени за отверстием. Однако, поскольку в используемой среде существовало направление сверхнаправленного распространения волны, ученые зафиксировали эффект сверхразрешения — отчетливую тень от отверстия на большом расстоянии от него.
Авторы подчеркивают, что эффект работает для любых волн (световых, радиоволн и т. д.) в анизотропных средах при определенных условиях. Это открытие может стать революцией в приборостроении. В будущем оно позволит создать микроскопы нового поколения с невиданной разрешающей способностью. Кроме того, технология найдет применение в системах контроля качества в микроэлектронике, машиностроении и медицине. Она позволит находить дефекты и детали, которые ранее были скрыты от глаз инженеров и ученых.
Ранее физики создали экзотические формы материи, которые не должны существовать.