Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS ha desarrollado la primera lente plana para microscopía de inmersión. Esta lente, que puede diseñarse para cualquier líquido, puede proporcionar una solución rentablealternativa fácil de fabricar a la técnica costosa y centenaria de lentes de pulido manual para objetivos de inmersión.
La investigación se describe en Nano letras .
"Esta nueva lente tiene el potencial de superar los inconvenientes y desafíos de las técnicas de pulido de lentes que se han usado durante siglos", dijo Federico Capasso, profesor de física aplicada Robert L. Wallace y investigador senior de ingeniería eléctrica de Vinton Hayes.en SEAS y autor principal del artículo.
Cuando la luz golpea un objeto, se dispersa. Los microscopios ópticos funcionan recogiendo esa luz dispersa a través de una serie de lentes y reconstruyéndola en una imagen. Sin embargo, la información geométrica fina y detallada de un objeto es transportada por la porción de luz dispersa que se propagacon ángulos demasiado grandes para ser recogidos. Sumergir el objeto en un líquido reduce los ángulos y permite la captura de luz que antes era imposible, mejorando el poder de resolución del microscopio.
Basado en este principio, los microscopios de inmersión usan una capa de líquido, generalmente agua o aceite, entre el portaobjetos y la lente del objetivo. Estos líquidos tienen índices de refracción más altos en comparación con el espacio libre, por lo que la resolución espacial aumenta en un factorigual al índice de refracción del líquido utilizado.
Los microscopios de inmersión, como todos los microscopios, están compuestos por una serie de lentes en cascada. La primera, conocida como lente frontal, es el componente más pequeño e importante. Solo unos pocos milímetros de tamaño, estas lentes semicirculares se ven como lluvia perfectamente preservadagotas.
Debido a su forma distintiva, la mayoría de las lentes frontales de los microscopios de alta gama producidas hoy en día están pulidas a mano. Este proceso, como es lógico, es costoso y requiere mucho tiempo y produce lentes que solo funcionan dentro de unos pocos índices de refracción específicos de líquidos de inmersión.Entonces, si un espécimen está bajo sangre y otro bajo el agua, necesitaría fabricar a mano dos lentes diferentes.
Para simplificar y acelerar este proceso, los investigadores de SEAS utilizaron la nanotecnología para diseñar una lente plana frontal que se puede adaptar y fabricar fácilmente para diferentes líquidos con diferentes índices de refracción. La lente está compuesta por una serie de nanofinas de dióxido de titanio y fabricadautilizando un proceso litográfico de un solo paso.
"Estas lentes están hechas con una sola capa de litografía, una técnica ampliamente utilizada en la industria", dijo Wei Ting Chen, primer autor del artículo y becario postdoctoral en SEAS. "Se pueden producir en masa con la tecnología de fundición existente onanoimpresión para una óptica de inmersión de alta gama rentable "
Utilizando este proceso, el equipo diseñó metalentes que no solo se pueden adaptar para cualquier líquido de inmersión, sino también para múltiples capas de diferentes índices de refracción. Esto es especialmente importante para obtener imágenes de material biológico, como la piel.
"Nuestro meta-lente de inmersión puede tener en cuenta los índices de refracción de la epidermis y la dermis para enfocar la luz en el tejido debajo de la piel humana sin ningún diseño adicional o complejidad de fabricación", dijo Alexander Zhu, coautor del artículo y estudiante graduado de SEAS.
"Prevemos que los metalenses de inmersión encontrarán muchos usos no solo en imágenes biológicas sino que permitirán aplicaciones completamente nuevas y eventualmente superarán a las lentes convencionales en los mercados existentes", dijo Capasso.
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Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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