Приветствую Вас, Гость! Регистрация RSS

TechInfo

Понедельник, 18.11.2019
Главная » 2012 » Январь » 17 » Технология "суперлинз" может стать основой для новых микроскопов со сверхвысокой разрешающей способностью
10:43
Технология "суперлинз" может стать основой для новых микроскопов со сверхвысокой разрешающей способностью
Преломление света метаматериаломОбыкновенные оптические линзы, используемые в современных приборах, ограничены пределом дифракции света. Именно из-за этого, даже самые лучшие модели оптических микроскопов не позволят увидеть объекты, размер которых меньше 200 нм, а это уже близко к размеру самых маленьких микроорганизмов. Электронные микроскопы могут сделать изображения намного меньших объектов, нежели оптические микроскопы, но такие устройства дороги, тяжелы и габаритны. Но оказывается, что и с помощью оптического микроскопа можно будет вскоре рассматривать совсем маленькие объекты, но только в том случае, если в этом микроскопе будут использованы так называемые "суперлинзы".

Дерду Гуни (Durdu Guney), профессор электротехники и вычислительной техники Мичиганского технологического университета, вплотную подошел к созданию универсальных суперлинз, работающих в широком диапазоне световых волн, использование которых может сделать микроскопы со сверхвысоким разрешением столь обыденными вещами, каковыми являются мобильные телефоны. 

Секрет суперлинз заключается в материалах, из которых они изготавливаются. В качестве материала суперлинз используют метаматериалы, сложные материалы с наноструктурами на их поверхности. На поверхности этих материалов, покрытой тонким слоем металла, возникают плазмоны, облака из колеблющихся свободных электронов. Когда плазмоны возбуждаются электрическим полем они фокусируют и преломляют лучи света, притом делают это так, как ни делает ни один материал, существующий в природе. Только плазмоны позволяют получить материалы с уникальными оптическими свойствами, такими как отрицательный коэффициент преломления. И эти свойства позволяют линзе из такого материала преодолеть предел дифракции, упомянутый в самом начале.

Над проблемой преодоления дифракционного предела бились множество различных групп ученых, и, можно сказать, небезрезультатно. Но все найденные ранее решения работали не во всем диапазоне световых волн, а зачастую и в очень узком диапазоне длин волн света. Математическая модель, рассчитанная Дерду Гуни, продемонстрировала, что специальные виды метаматериалов могут работать практически во всем диапазоне света, начиная от инфракрасного света, включая весь видимый спектр и заканчивая ультрафиолетовым светом.

Создание теоретически рассчитанного метаматериала оказалось совсем простым и недорогим делом, поэтому изделия из него без затруднений могут стать частью недорогих потребительских устройств, к примеру, камеры-микроскопа мобильного телефона или компьютера. Так же технология суперлинз может найти широкое применение в литографии, в технологическом процессе, используемом для производства полупроводниковых чипов. "Используемые линзы и оптические устройства, имеющие дифракционный предел, определяют минимальный размер элемента, который способна изготовить технология литографии. Замените обычную линзу суперлинзой, и Вы сможете делать гораздо меньшие вещи практически без увеличения стоимости. Вы сможете сделать электронные устройства столь малыми, как Вам захочется".

Чипы современных процессоров изготавливают, используя для уменьшения дифракционного порога свет ультрафиолетовых лазеров. Такие лазеры сами по себе являются неординарными весьма сложными устройствами, тяжелыми в производстве и посему невероятно дорогими. "С новой суперлинзой Вы можете использовать совершенно обычные недорогие красные и инфракрасные лазеры, увеличив точность изготовления отдельных элементов или, в крайнем случае, оставив ее на прежнем уровне".

Дешевая суперлинза и доступные устройства на ее основе может открыть глаза многим людям в "миры", которые ранее были доступны лишь посвященным. "Доступ общественности к снимкам, сделанным с помощью самых мощных микроскопов, весьма ограничен по многим причинам. Получив в свое распоряжение микроскоп или другое устройство на суперлинзах, каждый может стать ученым. Если в будущем люди станут делиться своими снимками и данными, организовываясь в социальных сетях группы по интересам, это может стать серьезным толчком вперед различным областям науки и техники".
Категория: Научно-популярное | Просмотров: 788 | Добавил: solomon | Теги: волны, Суперлинза, Свет, Преломление, Литография, метаматериал, микроскоп, Электрон, Дифракция, Плазмон | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]