Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из университета Бангор (Великобритания) впервые экспериментально подтвердили наличие эффекта аномальной амплитудной аподизации для несферических частиц. Это позволяет преодолеть ограничения разрешения в сверхчувствительных оптических микроскопах и увеличить его. Результаты теоретических исследований и экспериментальное подтверждение были опубликованы в Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IF: 2,54). 

 

Фото: Эффект аномальной аподизации на примере кубической мезоразмерной частицы с аподизирующей маской

«Сущность явления амплитудной аподизации заключается в том, что если у обычной линзы закрыть часть поверхности — использовать оптический фильтр, амплитудную маску, — у нее увеличится разрешение, но катастрофически упадет интенсивность поля. Этот же эффект наблюдается для сферических диэлектрических частиц-линз, используемых в наноскопах. А наноскопы сегодня — одни из самых зорких среди оптических микроскопов, они обеспечивают разрешение в 50 нанометров в белом свете. Но если использовать в качестве линз несферические диэлектрические частицы, например, цилиндры, освещаемые с торца, либо кубики, то экранирование части поверхности приводит как к увеличению разрешения, так и увеличению интенсивности поля. Наблюдается эффект аномальной амплитудной аподизации. Этой теме посвящен целый цикл статей, опубликованных авторами нашего коллектива», — говорит профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин

Несферические частицы, как и сферические, работают как суперлинзы, собирающие эванесцентные — затухающие — волны.

Эти волны не ограничены дифракционным пределом и способны формировать изображение с необычайно высоким разрешением. 

В своей последней работе ученые приводят экспериментальные данные, подтверждающие наличие эффекта аномальной амплитудной аподизации в миллиметровом диапазоне длин волны. Так, в ходе экспериментов кубические диэлектрические частицы, часть поверхности которых (около 45 %) прикрыта амплитудной маской из меди, показали увеличение разрешения около 36 %, а увеличение интенсивности поля — более чем в 1,3 раза. 

 

Фото: Эффект аномальной аподизации на примере кубической мезоразмерной частицы без аподизирующей маски.

«Другими словами, используя сферические частицы-линзы, разрешение наноскопов можно увеличить только ценой потери энергии, а используя несферические, — увеличение разрешения происходит с увеличением интенсивности поля в фокусе.

При дальнейшем развитии метода с помощью несферических частиц возможно будет получать изображения крупных биологических молекул, вирусов, внутренностей живых клеток без трудоемкой подготовки образцов, что требуется, например, при флуоресцентной микроскопии»,

— отмечает ученый. 

Добавим, исследование поддержано грантами Великобритании, реализуется при финансовой поддержке российских вузов, в частности из средств Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.   

Справка:

Другие статьи коллектива по теме: Phys. D: Appl. Phys. 50 (2017) 175102,

Annalen der Physik (2017), V. 530, iss. 2. P. 264–271.

Источники

Ученые нашли способ улучшить разрешение самых зорких оптических микроскопов
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 25/04/2018
Российские и британские ученые нашли способ улучшить разрешение мощных микроскопов
ИА российского казачества (ruskazaki.ru), 25/04/2018
Ученые нашли способ улучшить разрешение самых зорких оптических микроскопов
ИноТомск (inotomsk.ru), 25/04/2018
Томские политехники придумали, как улучшить "зрение" у наноскопов
РИА Томск (riatomsk.ru), 25/04/2018
Томские политехники придумали, как улучшить зрение у наноскопов
Novovest.ru, 25/04/2018
Российские и британские ученые нашли способ улучшить разрешение мощных микроскопов
Inline.ru, 25/04/2018
Томские ученые в два раза улучшили зрение наноскопов
Novovest.ru, 25/04/2018
Томские ученые в два раза улучшили зрение наноскопов
Русская планета (rusplt.ru), 25/04/2018
Томские ученые нашли способ улучшить зрение наноскопов
Novovest.ru, 25/04/2018
Томские ученые нашли способ улучшить "зрение" наноскопов
Дело (delo-kira.ru), 25/04/2018
Томские ученые нашли способ улучшить "зрение" наноскопов
Vistanews.ru, 25/04/2018
Томские ученые нашли способ улучшить "зрение" наноскопов
Монависта (monavista.ru), 25/04/2018
Томские ученые придумали метод, позволяющий в два раза увеличить разрешение наноскопов
VN (vigornews.ru), 25/04/2018
Томские ученые придумали метод, позволяющий в два раза увеличить разрешение наноскопов
Новости@Rambler.ru, 25/04/2018
Томские ученые придумали метод, позволяющий в два раза увеличить разрешение наноскопов
ТАСС, 25/04/2018
Томские ученые придумали метод, позволяющий в два раза увеличить разрешение наноскопов
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 25/04/2018
Томские ученые придумали метод, позволяющий в два раза увеличить разрешение наноскопов
Новости всемирной сети (news-w.com), 25/04/2018
Ученые ТПУ нашли способ улучшить разрешение самых зорких оптических микроскопов
Эксперт-Сибирь (expertsib.ru), 25/04/2018
Найден способ сделать лучший оптический микроскоп еще лучше
Новости@Rambler.ru, 27/04/2018
Найден способ сделать лучший оптический микроскоп еще лучше
Индикатор (indicator.ru), 27/04/2018
Ученые ТПУ вместе с британскими коллегами предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 08/06/2018

Похожие новости

  • 22/01/2018

    Бразильские ученые исследуют свойства материалов, созданных в ТГУ

    ​Томский государственный университет и Университет Сан-Паулу (Бразилия) подписали соглашение о сотрудничестве в научном исследовании по получению и изучению новых полимерных материалов. Одним из главных направлений взаимодействия ученых станет работа по созданию модифицированных материалов и покрытий для биомедицины и промышленности.
    394
  • 20/10/2016

    Атомщики Сибири обсуждают в ТПУ термоядерный синтез и развитие ядерной медицины

    ​В Томском политехническом университете проходит VII школа-конференция молодых атомщиков Сибири. В течение трех дней молодые ученые из России и стран ближнего зарубежья будут обсуждать вопросы ядерной безопасности, развитие ядерной медицины, термоядерный синтез, а также реализацию проекта по созданию топлива и реакторов нового поколения "Прорыв".
    1616
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1206
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    741
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1084
  • 04/10/2016

    Томский госуниверситет стал действительным членом Коллаборации ATLAS на Большом адронном коллайдере

    ​Впервые с 1993 года новым участником крупнейшего проекта в CERN (Европейском центре ядерных исследований) с правом голоса стала российская научная организация. За присвоение ТГУ подобного статуса единогласно проголосовало правление Коллаборации ATLAS.
    1102
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1415
  • 23/09/2016

    ТПУ стал ассоциированным членом коллаборации LHCb в ЦЕРНе

    Томский политехнический университет стал ассоциированным членом коллаборации эксперимента LHCb, проводимого на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). В качестве участников эксперимента политехники будут работать над модернизацией трекового детектора LHCb и осуществлять математическое моделирование некоторых физических процессов, которые изучаются в LHCb.
    1019
  • 16/05/2017

    Сибирский химический комбинат представил свои технологии будущим атомщикам ТПУ

    ​В Физико-техническом институте Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ) состоялось подведение итогов студенческих лабораторных работ на заводе разделения изотопов (ЗРИ) АО "Сибирский химический комбинат" (входит в Топливную компанию Росатома "ТВЭЛ").
    687
  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    1216