超級透鏡將顯微鏡分辨率提高5倍
2016-08-16 來源：中國聚合物網(wǎng)
中國和英國研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家12日在新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）在線刊登了關(guān)于可見光超材料的最新研究成果：Three-dimensional all-dielectric metamaterial solid immersion lens for subwavelength imaging at visible frequencies (Sci. Adv. 2016, 2, e1600901, doi:10.1126/sciadv.1600901)。報(bào)告說，他們利用常見的二氧化鈦納米粒子制備一種固態(tài)半球超級透鏡，能把光學(xué)顯微鏡的分辨率提高4到5倍，大幅突破了常規(guī)光學(xué)顯微鏡的極限分辨率。
這項(xiàng)研究由英國班戈大學(xué)電子工程系的王增波和中國復(fù)旦大學(xué)材料系的武利民等人合作完成。
王增波對記者介紹說，他們首先把二氧化鈦納米粒子放于某種流體介質(zhì)中，然后用注射器擠壓出來，直接滴到觀測樣品上，形成半球狀物體，流體蒸發(fā)后就形成一個(gè)固態(tài)的半球超級透鏡，直徑大小為幾十微米，比人的頭發(fā)絲還細(xì)。
王增波說，在普通白光照明條件下，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡無法看到小于200納米的物體，而這種由高折射率納米粒子組成的超級透鏡，則能把光學(xué)顯微鏡的分辨率提高到創(chuàng)紀(jì)錄的45納米。
簡單來說，利用這種超級透鏡能使一臺(tái)普通的光學(xué)顯微鏡變身成納米級光學(xué)顯微鏡。比如，藍(lán)光光盤上的線槽最細(xì)只有100納米，使用普通顯微鏡是看不見的，但利用這種超級透鏡就可以直接觀測。研究人員希望將來這一成果能應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)，如實(shí)時(shí)觀測亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和病毒等。
據(jù)介紹，這種技術(shù)使用的二氧化鈦納米粒子廣泛用于防曬化妝品和白色涂料，是一種常見材料，成本較低，而且制備工藝相對簡單。王增波表示，如果有合適資金支持，預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)幾年內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
這項(xiàng)研究由英國班戈大學(xué)電子工程系的王增波和中國復(fù)旦大學(xué)材料系的武利民等人合作完成。
王增波對記者介紹說，他們首先把二氧化鈦納米粒子放于某種流體介質(zhì)中，然后用注射器擠壓出來，直接滴到觀測樣品上，形成半球狀物體，流體蒸發(fā)后就形成一個(gè)固態(tài)的半球超級透鏡，直徑大小為幾十微米，比人的頭發(fā)絲還細(xì)。
王增波說，在普通白光照明條件下，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡無法看到小于200納米的物體，而這種由高折射率納米粒子組成的超級透鏡，則能把光學(xué)顯微鏡的分辨率提高到創(chuàng)紀(jì)錄的45納米。
簡單來說，利用這種超級透鏡能使一臺(tái)普通的光學(xué)顯微鏡變身成納米級光學(xué)顯微鏡。比如，藍(lán)光光盤上的線槽最細(xì)只有100納米，使用普通顯微鏡是看不見的，但利用這種超級透鏡就可以直接觀測。研究人員希望將來這一成果能應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)，如實(shí)時(shí)觀測亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和病毒等。
據(jù)介紹，這種技術(shù)使用的二氧化鈦納米粒子廣泛用于防曬化妝品和白色涂料，是一種常見材料，成本較低，而且制備工藝相對簡單。王增波表示，如果有合適資金支持，預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)幾年內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
圖1. 由15納米二氧化鈦所組裝成的超半球mSIL的SEM圖像
圖2. mSIL對不同樣品表面納米圖案的超分辨率光學(xué)顯微成像
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