دانشمندان یک میکروسکوپ سوپرلنزینگ بدون سوپرلنز اختراع کردند
فیزیکدان‌ها در موسسه نانوی دانشگاه سیدنی استرالیا یک میکروسکوپ سوپرلنزینگ اختراع کرده‌اند که در واقع از سوپرلنز استفاده نمی‌کند و انتظار می‌رود این اختراع به پیشرفت تصویربرداری در حوزه‌هایی مانند تشخیص پزشکی، باستان‌شناسی و پزشکی قانونی یاری برساند.
به گزارش پایگاه خبری هپچ یک _ از «اینترستینگ انجنیرینگ»، در قرن ۱۷، «آنتونی فان لوونهوک» میکروبیولوژیست هلندی با اختراع این نوع میکروسکوپ چشم انسان را به جهان کاملا جدیدی از اشیای کوچک و میکروارگانیسم‌ها گشود. دانشمندان در طول سال ها برای افزایش قدرت این میکروسکوپ ها برای نگاه دقیق‌تر به این جهان تلاش کرده‌اند.
اما دانشمندان خیلی زود با محدودیت‌های فیزیکی مربوط به امواج نور رو به رو شدند. اشیای کوچکتر از نیمی از طول موج نور، با استفاده از رویکرد اپتیکال قابل مشاهده نیستند. این مساله با عنوان محدودیت انکسار (شکست نور) شناخته شده است. برای پیشرفت در این زمینه اکنون علم نیازمند یک سوپرلنز بود که بتواند از این مانع عبور کند.
سوپرلنز در واقع لنزی است که از فرامواد (متامتریال) ساخته می‌شود که قادر به کار کردن فراتر از محدوده شکست نور هستند. در گذشته از مواد مختلفی برای ساختن سوپرلنز استفاده شده است و آنها با تولید ضریب انکسار منفی برای تولید تصاویر در اندازه نانومتر کار می‌کنند. سوپرلنزها نوعا در فاصله نزدیک به شئ مورد بررسی کار می‌کنند و علت این امر آن است که این لنزها برای گرفتن اطلاعات با وضوح بالایی کار می‌کنند که با حرکت در مسافت طولانی‌تر تنزل می‌کند.
داده‌های با وضوح (رزولوشن) پایین به سرعت تنزل پیدا نمی‌کند اما مجاورت نزدیک سوپرلنزها موجب اعوجاج در تصویر می‌شود. در بدترین حالت‌ها، سوپرلنزها مقدار بسیار زیادی نور جذب می‌کنند و استفاده از آنها بی‌معنی می‌شود. در این حال، یک تیم تحقیقاتی با هدایت «آلساندرو تونیز» از دانشگاه سیدنی یک راه جایگزین برای گرفتن تصاویر کوچکتر از محدوده شکست نور با صرفنظر کردن کلی از سوپرلنزها پیدا کرده است.
تصویربرداری بدون سوپرلنز
تیم تحقیقاتی «تونیز» با این موضوع از طریق قرار دادن منبع نور در فاصله بسیار دور از شئ برخورد کرد. آنها از این طریق توانستند هم اطلاعات با وضوح بالا و هم با وضوح پایین را به دست بیاورند. مطالعات قبلی نیز نشان داده است که نگاه داشتن پروب (probe) در فاصله دورتر تضمین می‌کند که تداخلی با داده‌های با وضوح بالا ایجاد نمی‌شود.
این محققان با دور کردن پروب توانستند یکپارچگی داده‌های با وضوح بالا را حفظ کنند و داده‌های با وضوح پایین را نیز با استفاده از یک گام پسا پردازشی بر روی رایانه فیلتر و حذف کردند تا به یک تصویر روشن نهایی برسند.
(نمونه‌ای از یک تصویر مشاهده شده از طریق سوپرلنز)
«تونیز» در بیانیه انتشاریافته خاطرنشان کرد: این روش یک تصویر «حقیقی» از شئ از طریق تقویت گزینشی امواج ناپایدار یا مضمحل شونده نور تولید می‌کند. این تکنیک گام اول برای امکان پذیر شدن تصاویر با وضوح بالا از یک فاصله ایمن از شئ است بدون اینکه تصویر چیزی که می‌بینید دچار اعوجاج بشود.
این محققان از نور در فرکانس «تراهرتز» و در طول موج میلی‌متر در حیطه واقع بین مشهود (قابل دیدن) و میکروویو (موج میکرو) استفاده کردند که برای تصویربرداری بیولوژیکی مانند دیدن ساختارهای پروتئین یا سلولهای سرطانی سودمند است.
با این حال، این همه ماجرا نیست. «بوریس کالمی» استادیار دانشگاه سیدنی و از دست اندر کاران این تحقیق گفت: شیوه کار ما می تواند برای مشخص کردن محتوای رطوبت برگها با وضوح بیشتر به کار برود یا در تکنیک‌های تولید میکرو از قبیل ارزیابی غیرتهاجمی یکپارچکی ریزتراشه مفید باشد. این روش حتی می تواند برای افشای لایه‌های پنهان در کارهای هنری به کار برود و شاید از این طریق بتوان کارهای هنری تقلبی را مشخص کرد.
