Новый микроскоп преодолевает дифракционный предел разрешения

Технология, предложенная исследователями из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), сочетает лучшие качества оптической и сканирующей электронной микроскопии, позволяя визуализировать детали поверхности и приповерхностного слоя с характерными размерами до 10 нм.

Как объясняется в журнале AIP Advances, новый метод использует луч электронов для возбуждения особым образом созданного массива квантовых точек, заставляя последние излучать видимый свет малой энергии очень близко к изучаемой поверхности. Рассеянные от нее фотоны регистрируются расположенным вблизи фотодетектором. Корректируя локальные эффекты близкого поля с учетом позиции сканирующего луча можно получать изображения с разрешением нанометрового уровня.

При этом устраняются основные препятствия, сдерживавшие совершенствование техник наномикроскопии: дифракционный предел разрешения оптических микроскопов (примерно 250 нм), относительно высокие энергии зондирования и сложные процедуры подготовки образцов для электронных микроскопов, не подходящие для хрупких материалов и, например, биологических тканей.

Идея метода родилась несколько лет назад, но реализовать ее представилось возможным только сейчас, с появлением технологий квантовых точек, позволяющих наносить на образцы однородные люминесцентные покрытия достаточно малой толщины — около 50 нм.

Первая демонстрация концепции заключалась в отображении естественной наноструктуры самого фотодетектора. Поскольку источник излучения, а также приемник расположены вплотную к образцу, дифракционное ограничение здесь не действует, а, следовательно, можно получать картинки гораздо меньших объектов. Данная методика, по словам ее авторов, применима не только к гладким однородным поверхностям, но также к биологическим, клеточным тканям, образцам с грубой текстурой и полимерных фотоэлементам солнечных батарей.