يعمل الفيزيائيون على تحسين المجاهر بما يتجاوز حدودهم

منذ أن اكتشف أنتوني فان ليفينهوك عالم البكتيريا تحت المجهر في نهاية القرن السابع عشر، حاول البشر تعميق معرفتهم بعالم الصغر اللانهائي.

ومع ذلك، هناك حدود فيزيائية للدقة التي يمكننا من خلالها فحص جسم ما باستخدام الطرق البصرية التقليدية. وهذا ما يسمى حد الحيود ويتم تحديده من خلال حقيقة أن الضوء يظهر على شكل موجة. وهذا يعني أن الصورة المركزة لا يمكن أن تكون أقل من نصف الطول الموجي للضوء المستخدم لمراقبة جسم ما.

وقد واجهت محاولات كسر هذا القيد من خلال “العدسات الفائقة” عقبات تتعلق بفقدان البصر الشديد، مما يجعل العدسات معتمة. الآن أظهر الفيزيائيون في جامعة سيدني طريقًا جديدًا لتحقيق عدسة فائقة الجودة بأقل قدر من الخسائر، بما يتجاوز حد الحيود بمعامل يصل إلى أربع مرات تقريبًا. كان مفتاح نجاحهم هو إزالة العدسة الفائقة تمامًا.

يتم نشر البحث في الاتصالات الطبيعية.

ويقول الباحثون إن هذا العمل يجب أن يسمح للعلماء بمواصلة تحسين الفحص المجهري فائق الدقة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تقدم التصوير في مجالات متنوعة مثل تشخيص السرطان، أو التصوير الطبي، أو حتى علم الآثار والطب الشرعي.

وقال المؤلف الرئيسي للبحث، الدكتور أليساندرو تونيز من كلية الفيزياء ومعهد النانو بجامعة سيدني: “لقد طورنا الآن طريقة عملية لتنفيذ عدسة فائقة، بدون عدسة فائقة. وللقيام بذلك، وضعنا مسبارنا الضوئي بعيدًا عن الجسم وجمعنا معلومات عالية الدقة ومنخفضة الدقة. ومن خلال القياس لمسافة أبعد، لا يتداخل المسبار مع البيانات عالية الدقة، وهي سمة من سمات الطرق السابقة.

وقد حاولت المحاولات السابقة صنع عدسات فائقة الجودة باستخدام مواد جديدة. ومع ذلك، فإن معظم المواد تمتص الكثير من الضوء مما يجعل العدسة الفائقة مفيدة.

وقال الدكتور تونيز: “لقد تغلبنا على هذه المشكلة من خلال إجراء عملية التعديس الفائق كخطوة ما بعد المعالجة على الكمبيوتر، بعد القياس نفسه. وينتج عن ذلك صورة “حقيقية” للكائن من خلال التضخيم الانتقائي للضوء المتلاشي (أو المختفي). أمواج.”

وقال المؤلف المشارك البروفيسور بوريس كوهلمي، وهو أيضًا من كلية الفيزياء وسيدني نانو: “يمكن تطبيق طريقتنا لتحديد محتوى الرطوبة في الأوراق بدقة أكبر، أو أن تكون مفيدة في تقنيات التصنيع الدقيق المتقدمة، مثل التصنيع غير المدمر”. تقييم. من سلامة الرقائق الدقيقة. ويمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة للكشف عن الطبقات المخفية في الأعمال الفنية، وربما تكون مفيدة في الكشف عن الأعمال الفنية المزيفة أو الأعمال المخفية.

عادةً، حاولت محاولات التعديس الفائق التركيز بشكل وثيق على المعلومات عالية الدقة. وذلك لأن هذه البيانات المفيدة تتناقص بشكل كبير مع المسافة، وسرعان ما تطغى عليها البيانات منخفضة الدقة، والتي لا تتحلل بسرعة. ومع ذلك، فإن تحريك المسبار بالقرب من جسم ما يؤدي إلى تشويه الصورة.

وقال البروفيسور المشارك كولمي: “من خلال تحريك مسبارنا بعيدًا، يمكننا الحفاظ على سلامة المعلومات عالية الدقة واستخدام تقنية ما بعد المراقبة لتصفية البيانات منخفضة الدقة”.

تم إجراء البحث باستخدام الضوء بتردد تيراهيرتز والطول الموجي المليمتري، في المنطقة المرئية للميكروويف من الطيف.

وقال البروفيسور المشارك كوهلمي: “هذا نطاق ترددي صعب الاستخدام للغاية، ولكنه مثير للاهتمام للغاية، لأنه في هذا النطاق يمكننا الحصول على معلومات مهمة حول العينات البيولوجية، مثل بنية البروتينات، وديناميكيات الترطيب، أو لاستخدامها في تصوير السرطان”. “.

وقال الدكتور تونيز: “تعد هذه التقنية خطوة أولى في تمكين الصور عالية الدقة مع البقاء على مسافة آمنة من الجسم دون تشويه ما تراه. يمكن استخدام تقنيتنا في نطاقات تردد أخرى. ونتوقع أن أي شخص يقوم بإجراء صور عالية الدقة للمجهر الضوئي سيجد هذه التقنية مثيرة للاهتمام.