Medios para médicosimágenes falsas
- Los microscopios de hoy no llegan a la nanoescala de manera suficientemente confiable para los investigadores que desean estudiar objetos a nivel atómico.
- La nanoescala está en la milmillonésima parte de un metro.
- Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur ha creado una nueva "nano regla" que puede medir hasta 1 / 4,000 la longitud de onda de la luz.
La nanotecnología, que se desarrolla en un tamaño increíblemente pequeño de una billonésima parte de un metro, es esencial para todo, desde chips más potentes en teléfonos inteligentes hasta encontrar curas para las peores enfermedades. Sin embargo, cuando eres tan pequeño, es difícil medir distancias. Y en muchos casos, inventar a escala nano significa confiar en mediciones indirectas, hasta ahora.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur han desarrollado una regla óptica que usa la luz para medir hasta la nanoescala. Sin embargo, no fue nada fácil.
Dado que los dispositivos ópticos dependen de las ondas de luz, las propiedades de la luz están en el centro de los problemas de ingeniería que los investigadores pueden encontrar. Específicamente, existe el problema del "poder de resolución" limitado, que es la capacidad de un dispositivo electrónico para producir imágenes distinguibles. La distancia más pequeña que se puede ver a través de dispositivos como un microscopio es igual a la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada. Esto se conoce como el "límite de difracción".
La microscopía de infrarrojo cercano se reduce a imágenes más pequeñas, por lo que se ha considerado como una mejor manera de medir en comparación con los microscopios normales. Se utiliza para identificar y escribir piedras preciosas, incluidos diamantes y esmeraldas. Dado que la luz infrarroja cercana es de aproximadamente 800 nanómetros, el límite de difracción es superior a 400 nanómetros en estos microscopios. Eso es aproximadamente 250 veces más pequeño que el ancho de tu cabello, que tiene aproximadamente 100 micras de grosor.
Sin embargo, los científicos que trabajan en la nanoescala quieren observar objetos pequeños como virus, que pueden variar de 10 a 100 nanómetros de tamaño, lo que hace que la resolución óptica de 400 nanómetros sea insuficiente.
El estado del arte en mediciones a escala nanométrica se ha basado en métodos indirectos o francamente no ópticos, como la microscopía electrónica de barrido (SEM). SEM utiliza un haz enfocado de electrones, que interactúan con los átomos en una muestra dada, produciendo señales que informan sobre su superficie y composición. (La imagen en la parte superior de este artículo, de un doodlebug, fue tomada por un microscopio electrónico de barrido con un aumento de 340x.) Los SEM de tamaño completo pueden lograr una resolución de uno a 20 nanómetros.
Es difícil conseguir esos dispositivos, llevar mucho tiempo y ser costosos. Afortunadamente, el equipo de la Universidad Tecnológica de Nanyang encontró una solución, que ha sido publicada en la revista. Ciencia.
El nuevo método puede medir los desplazamientos de un nanómetro, que es la distancia más pequeña jamás medida directamente con luz infrarroja. En teoría, según los cálculos del científico, esta regla óptica puede medir hasta 1 / 4,000 de la longitud de onda de la luz, que es aproximadamente del tamaño de un solo átomo.
Para crear la "nano regla", el equipo utilizó una película de oro de 100 nanómetros de espesor con más de 10,000 pequeñas ranuras grabadas para difractar la luz láser y aprovechar un fenómeno óptico conocido como superoscilación, un concepto que se remonta a la década de 1980 .
La superoscilación ocurre cuando una "sub-longitud de onda" en una onda de luz oscila más rápido que la onda de luz misma. Hasta luego, límite de difracción.
"Lo que lo hace funcionar es el patrón preciso en el que se organizan las rendijas", dijo en un comunicado de prensa el Dr. Guanghui Yuan, becario postdoctoral en el Centro del Centro de Tecnologías Fotónicas Disruptivas en NTU Singapur. "Hay dos tipos de hendiduras dentro del patrón, orientadas en ángulo recto entre sí. Cuando la luz láser polarizada incide en la película dorada, crea un patrón de interferencia que contiene características extremadamente pequeñas, mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz".
La regla será una herramienta en la fabricación y el control de calidad de la electrónica en el futuro, dijo el equipo.
¿El próximo desafío de los científicos? Crear una versión compacta de su aparato utilizando fibras ópticas y, con suerte, comercializar la tecnología para su uso en la fabricación de semiconductores y dispositivos optoelectrónicos que respalden la industria de las telecomunicaciones.
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