Az ausztráliai Sydney Egyetem Nano Intézetének fizikusai olyan szuperlencsés mikroszkópot alkottak, amely valójában nem használ szuperlencsét. A fejlesztés elsősorban az orvosi diagnosztika, a régészet és a törvényszéki orvostan területén hozhat áttörést.

A 17. században Antonie van Leeuwenhoek holland mikrobiológus a mikroszkóp feltalálásával egy teljesen új világot nyitott meg az emberiség számára. Az évek során a tudósok azon dolgoztak, hogy folyamatosan növeljék a mikroszkópok teljesítményét, ám hamarosan szembesülniük kellett a fényhullámok fizikai korlátaival. A fény hullámhosszának felénél kisebb objektumok ugyanis nem voltak megfigyelhetőek az optikai megközelítéssel – a jelenség a diffrakciós határ néven ismert. 

Mi az a szuperlencse?

A szuperlencse egy metaanyagokból készült lencse, amely a diffrakciós határon túl is képes működni. Korábban különböző anyagokat használtak a szuperlencsék készítésére, amelyek képesek voltak negatív törésmutatót produkálva nanométeres méretű képeket előállítani. 

A szuperlencsék hátránya, hogy jellemzően csak a vizsgált tárgy közvetlen közelében működnek, viszont a szuperlencse közelsége torzíthatja a képet. Ennek oka, hogy a lencsék nagy felbontású információk rögzítésére szolgálnak, amely a távolabb haladás során csökken. Legrosszabb esetben a szuperlencsék túl sok fényt nyelnek el, és értelmetlenné teszik használatukat. 

Mit tud a szuperlencse nélküli mikroszkóp?

Úgy néz ki, hogy a Sydney-i Egyetem Nano Intézetének Alessandro Tuniz által vezetett kutatócsoportja most talált egy alternatív módszert a diffrakciós határnál kisebb objektumok képének rögzítésére, miközben teljesen kiiktatja a szuperlencsét.

A csapat két lépésben, számítógép közbeiktatásával oldotta meg a problémát. A fényforrást az objektumtól távolabb helyezték el, így a belőle érkező nagy és kis felbontású információkat is meg tudták örökíteni. Majd számítógépen végzett utólagos feldolgozási lépéssel kiszűrték az alacsony felbontású adatokat. A végeredmény: nagy felbontású, tiszta képalkotás szuperlencse nélkül. 

"Lényegében az evaneszcens, azaz eltűnő fényhullámokat erősítettük fel számítógéppel” – mondta Alessandro Tuniz, aki szerint a technikával először sikerült nagy felbontású képeket készíteni, miközben biztonságos távolságból vizsgálható a tárgy anélkül, hogy az torzítaná a látottakat. A kutatók milliméteres hullámhosszon, a látható és a mikrohullámú tartományban lévő terahertzes frekvenciájú fényt használtak, ami hasznos a biológiai képalkotásban, például a fehérjeszerkezetek vagy a rákos sejtek láthatóvá tételében.

A módszer például kiválóan alkalmazható a levelek nedvességtartalmának nagyobb felbontású meghatározására. Vagy a mikrochipek gyártásában, például a félvezetők épségének roncsolásmentes kiértékelésében, illetve a műalkotások rejtett rétegeinek feltárásában.