Ученые создали оптический микроскоп, который способен преодолеть дифракционный предел для видимого света - фундаментальное ограничение, которое накладывает запрет на минимальный размер разрешаемых при помощи микроскопа объектов. Работа исследователей появилась в журнале Nature Communications, а коротко о ней пишет Wired.
Из-за дифракционного предела в микроскоп нельзя рассмотреть объекты, размер которых меньше половины длины волны используемого излучения. Для оптической микроскопии – то есть длин волн, различимых человеческим глазом, предельный размер объекта составляет около 200 нанометров. Примерно таков размер крупных вирусов и самых мелких бактерий. Для того чтобы изучать более миниатюрные объекты, ученые используют электронную и рентгеновскую микроскопию, а также новые методы, основанные на использовании метаматериалов (так называемые суперлинзы). Третий метод пока не вошел в повседневную практику, а первые два не позволяют исследовать живые объекты in situ – во время подготовки препарата они неизбежно погибают.
Для усиления "зоркости" оптического микроскопа авторы новой работы использовали так называемые исчезающие волны. Этим термином обозначают волны, испускаемые освещенным объектом, которые чрезвычайно быстро затухают с расстоянием. Чтобы получить большое количество таких волн, физики размещали на поверхности изучаемого объекта большое количество крошечных гранул из оксида кремния размером от 2 до 9 микрометров (микрометр – это одна миллионная часть метра).
Гранулы собирают свет, проходящий сквозь образец, а возникающие на их поверхности исчезающие волны фокусируются таким образом, чтобы они собирались при помощи стандартных линз, используемых в оптической микроскопии. Детали эксперимента уточняет BBC News.
Такая стратегия позволила ученым разглядеть объекты размером до 50 нанометров. Так, исследователи получили четкие изображения желобков, остающихся после записи информации на дисках Blu-ray, а также отверстия в золотой фольге диаметром около 50 нанометров.
Коллеги исследователей отнеслись к их работе с большим энтузиазмом, однако отметили, что пока ее нельзя назвать завершенной. Так, специалисты отмечают, что авторы не продемонстрировали возможности своего микроскопа для изучения живых систем – например, вирусов или бактерий. Эти объекты постоянно движутся, поэтому к задаче получить собственно изображение добавляется необходимость сфокусироваться.
В последнее время появилось сразу несколько работ, авторам которых удалось существенно улучшить эффективность существующих технологий микроскопии. Например, ученые смогли сфотографировать водородные связи и различить отдельные атомы.