Разработан наноскоп на основе сферических линз
Оптические микроскопы считаются самым простым типом таких устройств. Это, как-никак, самые «древние» микроскопы, ведь ими пользовались ещё учёные XVIIвека, такие как Левенгук. В своих возможностях они уступают, например, электронным микроскопам. Однако в последнее время популярным направлением в науке становятся наноскопы – оптические микроскопы с куда большим разрешением, чем было принято считать ранее. Учёные из Томского политехнического университета вместе со своими коллегами из Бангорского университета (что в английском Уэльсе) разработали специальные линзы, которые позволят изучать с помощью наноскопа непрозрачные материалы.
В оптических наноскопах уже достаточно давно используют линзы, изготовленные из полусферических и прямоугольных частиц. С их помощью можно регистрировать данные о мельчайших объектах, но лишь в том случае, если излучение будет сквозным. В природе существуют материалы, которые вообще не пропускают через себя свет и являются непрозрачными. Таковы, например, металлы. Таких веществ на самом деле достаточно много. С помощью имеющихся наноскопов рассматривать их, естественно, не получится. Томские и бангорские учёные придумали выход из положения – они создали линзы на основе шарообразных наночастиц, которые способны работать с отражённым светом. Об этом рассказывает журнал Annalen der Physik – одно из старейших в мире научных изданий. Показатели преломления таких линз оказались примерно такими же, как и у воздуха.
Сотрудники Томского политехнического университета рассказали, что сферические частицы они выбрали по нескольким причинам. Их, во-первых, проще всего получать и применять. Во-вторых, частицы такой формы действительно работают как линзы, фокусирующие свет в обратном направлении и имеющие показатель преломления, близкий к единице (как и у воздуха); для сравнения – частицы других форм, применяемые в существующих наноскопах, имеют этот показатель, равный 1,5. Наконец, такие линзы дают очень большое увеличение, превышающее дифракционный предел; это звучит невероятно, поскольку дифракционным пределом называют минимальный размер пятна излучения, которое можно получить при его фокусировании, то есть, фактически, это самый маленький размер объекта, который можно увидеть в оптический микроскоп. Сферическая линза, размер которой равняется нескольким длинам волн, разрушает эту преграду.
Как фокусируются сферические частицы с преломлением близким к 1 — классическая сферическая линза (слева); фокусировка «на отражение» (справа)
Учёные продолжают совершенствовать своё изобретение, поскольку хотят довести его увеличение до уровня, примерно равного разрешению наноскопов, работающих в режиме «на пропускание» (то есть рассчитанных на прозрачные объекты).
Исследователи уже могут предположить, в каких лабораторных целях использоваться подобные наноскопы. Спектр их применения довольно велик. Это может быть, к примеру, фиксирование поверхностных плазмонных волн. Так называют электромагнитные волны, возникающие на границе проводника и диэлектрика. Плазмонные волны задействованы в особых плазмонных сенсорах. Для их изучения нужна техника с очень высоким разрешением. Можно будет визуализировать и изучать множество новых, перспективных материалов.
