Ученые создали суперлинзу для микроскопов

Группа китайских ученых из Университета Гонконга и Национального центра нанотехнологий Китая совместно с британским специалистом в области суперлинз Джоном Пендри создала оптический объектив с самым высоким разрешением на сегодняшний день.

С 19 века врачи предполагали, что оптические микроскопы имеют предел разрешения, за которым они не могут четко видеть объекты. Когда объекты меньше примерно 200 нанометров, некоторые вирусы становятся неразличимыми под оптическим микроскопом.

Но в 2000 году ученый из Имперского колледжа Лондона Джон Пендри придумал концепцию суперлинзы, которая могла бы обойти эту проблему. Суперлинзы, сделанные из плазмонных материалов, которые смешивают металлы с другими веществами, могут создавать изображения субволнового масштаба.

Конечная цель технологии оптических изображений — разрешение. Суперлинзы преодолели этот предел и поразили физиков. Однако смешанная поверхность, состоящая из металла и электролита, может вызвать серьезные оптические потери, и эта проблема существует уже 20 лет,

сказал Чжэн Госин, профессор Уханьского университета.

В последнем исследовании международная группа под руководством профессора Чжан Шуана из Университета Гонконга и профессора Чжан Сяна, нынешнего президента университета, вместе с Пендри и исследователями из Китайского национального центра нанонауки нашла способ снизить предел разрешения на порядка величин до десятков нанометров.

Команда использовала комбинацию нескольких частот, чтобы фактически увеличить разрешение и компенсировать оптические потери суперлинзы. Они использовали математическую формулу, чтобы превратить сложную световую волну в смесь более простых волн, а затем использовали информацию от этих более простых волн, чтобы компенсировать потери в качестве изображения.

Другими словами, это похоже на использование различных цветов спектра для создания нового цвета, который может раскрыть больше деталей, чем исходные цвета. Используя этот метод, можно получить изображения сверхвысокого разрешения.

Сначала мы доказали этот подход теоретически, а затем подтвердили его экспериментом на микроволновой частоте. Эффект изображения полностью соответствовал нашим теоретическим ожиданиям,

сказал Чжан Шуан.

Основываясь на этом, команда успешно разработала суперлинзу и улучшила разрешение изображения примерно на порядок в лаборатории. Это универсальный метод можно использовать на нескольких оптических частотах и распространять на другие волновые системы, такие как звуковые волны, упругие волны и квантовые волны, для решения проблемы потер.

Суперлинзы могут применяться в различных областях, где требуется изображение с высоким разрешением, таких как биомедицина, оптоволоконные коммуникации и нанотехнологии. Они могут выявлять особенности в субволновом масштабе, которые не видны с помощью обычных методов оптической визуализации.