طراحی میکروسکوپی با قابلیت تصویربرداری ابعاد کمتر از حد پراش

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از نانو ایران، یک روش میکروسکوپی بدون برچسب توسط محققان دانشگاه گراتس توسعه یافته است که تصویربرداری غیرتهاجمی و با محدودیت فرعی از نانوساختارها را ممکن می‌سازد. روش اندازه‌گیری و تصویربرداری میدان دور نوری کاملا خطی، موقعیت و اندازه نانوذرات را با دقت نانومتری اندازه‌گیری می‌کند، حتی زمانی که ذرات در مجاورت یکدیگر باشند.

این روش، پلاریمتری صفحه فوریه و بازیابی چند قطبی را با میکروسکوپ اسکن لیزری برای بازسازی مجموعه‌های نانوذرات زیر حد پراش ترکیب می‌کند. این فناوری براساس قابلیت‌های میکروسکوپ اسکن لیزری است که در آن یک پرتو نور در سراسر نمونه‌، آن را اسکن می‌کند و نور بازگشتی را اندازه‌گیری می‌کند.

روش جدید معرفی شده، علاوه‌بر اندازه‌گیری شدت روشنایی نوری که با نمونه در تعامل است، پارامترهای کدگذاری شده در میدان نوری را اندازه‌گیری می‌کند.

فراتر از روشنایی، فاز، قطبش و زاویه پراکندگی نور نیز اطلاعاتی در مورد یک نمونه ارائه می‌دهد. برای به‌دست آوردن اطلاعات ذخیره شده در این ویژگی‌ها، محققان وضوح فضایی شدت و قطبش نور را بررسی کردند.

پروفسور پیتر بنزر از محققان این پروژه می‌گوید: «فاز و قطبش نور، همراه با شدت آن، از نظر فضایی متفاوت است، به‌گونه‌ای که جزئیات دقیقی را در مورد نمونه‌ای که با آن برهم‌کنش می‌کند، در بر می‌گیرد. بسیار شبیه به اینکه سایه یک جسم، اطلاعاتی در مورد شکل خود جسم به ما می‌دهد. با این حال، بسیاری از این اطلاعات نادیده گرفته می‌شوند، اگر تنها شدت نور پس از برهم‌کنش اندازه‌گیری شود.»

محققان از رویکرد خود برای مطالعه نمونه‌های حاوی نانوذرات طلا با اندازه‌های مختلف استفاده کردند. پس از اسکن ناحیه مورد نظر روی یک نمونه، آنها پلاریزاسیون و تصاویر با تفکیک زاویه نور عبوری را ثبت و داده‌های اندازه‌گیری شده را با یک الگوریتم سفارشی ارزیابی کردند. این الگوریتم مدلی از مجموعه نانوذرات ارائه کرد. همچنین اطلاعاتی در مورد تعداد ذرات و موقعیت و اندازه آنها در اختیار محققان قرار داد. این تیم صحت نتایج تجربی را پس از مقایسه با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید کردند.

بانزر گفت: «اگرچه ذرات و فواصل آن‌ها بسیار کوچکتر از حد تفکیک بسیاری از میکروسکوپ‌های نوری بود، اما روش ما قادر به تصویربرداری از آن‌ها بود علاوه‌بر این و مهمتر از آن، این الگوریتم قادر به ارائه پارامترهای دیگری در مورد نمونه، مانند اندازه و موقعیت دقیق ذرات بود.»

بیشتر روش‌های میکروسکوپی که می‌توانند تصاویر را فراتر از حد پراش تشخیص دهند، مانند میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده، نیاز به اصلاح نمونه با برچسب‌های فلورسنت دارند. روش‌های سوپر رزولوشن که به هیچ شکلی از اصلاح نمونه متکی نیستند، توانایی محدودی برای افزایش وضوح دارند.

این تیم در حال ساخت دوربینی است که علاوه‌بر شدت، قادر به تفکیک اطلاعات قطبی و فاز نیز باشد. توسعه این دستگاه تشخیص نسل بعدی بخشی از یک پروژه اروپایی به نام SuperPixels است.