• Monday July 15,2019

Usando sfere di vetro minuscole come Superlens, Microscope Shatters Resolution Record

Anonim

I microscopi moderni hanno aperto il mondo del minuto ad un livello sorprendente, permettendo alle persone di vedere fino in fondo un batterio che si agita su una diapositiva. Ma se vuoi vedere ancora più piccolo nella normale luce ottica - un virus, l'interno di una cella o altri oggetti su scala nanometrica - sei sfortunato. Questi oggetti sono più piccoli di 200 nanometri, quello che è stato considerato il limite di risoluzione per la scansione di microscopi in luce bianca, e quindi l'unico è stato vederli attraverso dispositivi di imaging indiretto come microscopi elettronici a scansione.

Non più. Lin Li e colleghi riportano un nuovo modo utilizzando microsfere per risolvere le immagini a 50 nanometri, rompendo il limite per ciò che può essere visto nella luce ottica.

La loro tecnica, riportata in Nature Communications, fa uso di "onde evanescenti", emesse molto vicino a un oggetto e di solito perse del tutto. Invece, le perle raccolgono la luce e la rilocalizzano, canalizzandola in un microscopio standard. Ciò ha permesso ai ricercatori di vedere con i propri occhi un livello di dettaglio che è normalmente limitato a metodi indiretti come la microscopia a forza atomica o la microscopia elettronica a scansione.

Quelle perle sono chiamate microsfere: sono piccole palline di vetro della dimensione dei globuli rossi. I ricercatori applicano queste sfere alla superficie dell'oggetto che vogliono vedere. In sostanza, le sfere catturano la luce che normalmente andrebbe persa prima che raggiungesse l'occhio dell'osservatore (quelle onde evanescenti), consentendo alla squadra di Li di superare i limiti di diffrazione delle macchine microscopiche che hanno limitato la massima risoluzione possibile.

Le sfere ingrandiscono le immagini degli oggetti posizionati sulla piastra del microscopio, toccando la microsfera e formando "immagini virtuali".

Il microscopio ottico ingrandisce le immagini virtuali, formando un'immagine notevolmente migliorata. "Le microsfere sono in contatto con oggetti e il microscopio deve concentrarsi al di sotto della superficie dell'oggetto per catturare l'immagine. Questa è una pratica molto diversa dal normale uso dei microscopi ", ha detto Li in una e-mail.

Nell'immagine in alto, puoi vedere il piano in cui appaiono quelle immagini virtuali. Per lo studio, la squadra di Li ha immaginato strutture come i minuscoli fori nella lamina d'oro o scanalature in un disco Blu-ray (visto direttamente sopra nella microscopia elettronica a scansione a sinistra e nella microsfera a destra). Ma poiché la tecnica è così diversa dalla pratica normale, non è facile da riprodurre.

Il fisico e ingegnere Igor Smolyaninov dell'Università del Maryland, che non era coinvolto nella ricerca, ha utilizzato metamateriali per immagini di dimensioni di soli 70 nanometri. Non pensa che i nuovi risultati siano inaffidabili o falsi, ma vede alcune limitazioni alla tecnica. "Hanno guardato le strutture artificiali. Linee metalliche, fori e così via. Questi non sono virus o batteri, che sono molto, molto più difficili da vedere perché si muovono ", ha detto Smolyaninov. "Ho provato a farlo prima, ma non potevo convincermi che era reale. Se riescono a farcela, sarò estremamente felice. "

Ma se il team di Li o altri ricercatori possono utilizzare questo sistema per sbirciare contro virus o cellule viventi, sarebbe un enorme passo avanti. Non solo le tecniche di imaging correnti sono indirette, ma spesso uccidono campioni viventi. Dice Li:

"Vedere direttamente all'interno di una cellula senza [usare tinture] e vedere direttamente i virus viventi potrebbe rivoluzionare il modo in cui le cellule vengono studiate e permetterci di esaminare da vicino virus e biomedicina per la prima volta".


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