ハイパー レンズ一体型顕微鏡と超解像イメージングのデモ
Summary
ハイパー レンズの使用は、リアルタイム画像と従来の光学系と、単純な実装の利点による新規超解像イメージング技術としてみなされています。ここでは、作製を記述するおよびイメージング球状ハイパー レンズのアプリケーション プロトコルを提案する.
Abstract
超解像の従来の顕微鏡回折限界を克服するために画像の使用は、生物学、ナノテクノロジーの研究者の興味を集めています。近接場走査型顕微鏡と superlenses は、近傍領域の解像度を改善している、リアルタイムで遠方電界イメージングまま重要な課題になります。最近では、拡大し、波の伝播にエバネッ セント波を変換、ハイパー レンズは遠方電界イメージングへの新しいアプローチとして浮上しています。ここでは、銀 (Ag) とチタン (TiO2) 酸化物薄膜を交互で構成される球状ハイパー レンズの作製を報告します。従来の円筒形のハイパー レンズとは異なり球状ハイパー レンズ二次元拡大が可能です。したがって、従来の顕微鏡への取り込みは簡単です。新しい光学システム、ハイパー レンズと統合を提案することで、サブ波長画像でリアルタイムに遠方界領域で取得することができます。本研究で作製とイメージングのセットアップ方法は詳細に説明しました。この作品は、アクセシビリティと、ハイパー レンズの可能性だけでなく、細胞生物学、ナノテクノロジーの革命につながるのリアルタイム イメージングの実用的なアプリケーションにも説明します。
Introduction
顕微鏡の発明につながったの細胞内の生体分子を観察する欲求および顕微鏡の出現は、最後の数世紀以上生物学、病理学および材料科学など様々 な分野の革命を伝達されます。しかし、研究のさらなる進展は約従来の顕微鏡の解像度を制限する回折によって制限されている波長1の半分。したがって、超解像度イメージング回折限界を克服するためには、最近数十年で興味深い研究領域をされています。
回折限界はオブジェクトのサブ波長情報を含むエバネッ セント波の損失に起因すると、エバネッ セント波が消えていくを防ぐためにまたはそれらの2,3を回復する初期の研究が行われています。回折限界を克服するために努力は、近接場光学顕微鏡、消費2される前にオブジェクトに近接エバネッ セント場を収集すると初めて報告されました。ただし、全体イメージ領域をスキャンし、それを再構築にかかる時間が長いと、リアルタイム イメージングに適用できません。「スーパー」エバネッ セント波を増幅するに基づいて別のアプローチは、リアルタイム イメージングの可能性を提供します、サブ波長イメージングは近傍領域でのみ可能なオブジェクト4,をはるかに超えてに到達できません。5,6,7。
最近、リアルタイム遠方光イメージング8,9,10、11,12への新しいアプローチとして、ハイパー レンズが浮上しています。高異方性双曲線メタマテリアル13の作られているハイパー レンズは同じ位相速度と高い空間情報をサポートできるようにフラット双曲線分散を表わします。さらに、運動量保存則のため高の横の波は徐々 に圧縮波を通過する円筒形状。この拡大情報、遠方界領域で従来は顕微鏡で検出できます。これは遠方の実時間イメージングに特に重要なの任意ポイントによってスキャンや画像再構成を必要としません。また、ハイパー レンズはナノリソグラフィを含むイメージング以外のアプリケーションに使用できます。逆にハイパー レンズを通過する光は、時間反転対称性14,,1516によるサブ回折領域に集中されます。
ここでは、表示の周波数で二次元の情報を拡大する球状のハイパー レンズについて報告する.従来の円筒形状とは異なりは、球状のハイパー レンズは実用的なイメージング アプリケーションを促進する 2 つの水平ディメンション内のオブジェクトを拡大します。製造方法と、ハイパー レンズ イメージング セットアップ高品質ハイパー レンズの再生のための詳細に掲載されています。サブ波長オブジェクトは、超解像の威力を証明するためにハイパー レンズに刻まれています。内接オブジェクトの小さな機能は、ハイパー レンズによって拡大されることを確認しました。したがって、リアルタイムで遠方界領域で明確に解決された画像が得られます。従来の顕微鏡との統合の容易さと球状ハイパー レンズのこの新しいタイプは、生物学、病理学および一般的なナノの新しい時代の幕開けにつながる実用的なイメージング アプリケーションの可能性を提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ハイパー レンズの作製には 3 つの主要な手順が含まれています: とか電子ビーム蒸発システムを用いた金属/誘電体多層膜を積層エッチング プロセスにより石英基板に半球のジオメトリを定義する、Cr のレイヤーのオブジェクト。ハイパー レンズの品質に大きく影響する可能性が、最も重要なステップは、2 番目です。薄膜成膜プロセスに明確な超解像イメージの特別なケアを必要とする 2 ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は若い調査官プログラム (NRF 2015R1C1A1A02036464)、工学研究センター プログラム (NRF 2015R1A5A1037668)、グローバル フロンティア (CAMM 2014M3A6B3063708) によって財政上支えられる、m. k. s. s.、I.K. 認めるグローバル博士科学省、ICT と韓国政府の将来計画 (MSIP) によって資金を供給された国立研究財団の韓国 (NRF) グラントを通じてフェローシップ (NRF-2017H1A2A1043204、NRF-2017H1A2A1043322、NRF-2016H1A2A1906519)。
Materials
| Focused Ion Beam milling machine | FEI | Helios Nanolab G3 CX | |
| E-beam evaporation system | Korea Vacuum Tech | KVE-E4000 | |
| Scanning electron microscopy | Hitachi | SU6600 | |
| Inverted microscopy | Zeiss | Axiovert 200 | |
| Light source | EXCELITAS Technologies | X-Cite 110 LED | |
| Band pass filter | Chroma | ET405/30M | |
| Objective lens | Zeiss | Plan-Apochromat | NA=1.3, 100X |
| CCD camera | Andor | Zyla 4.2 | |
| Quartz wafer | CORNING | Fused Silica Corning 7980 | |
| Buffered oxide etchant | J.T Baker TM | J.T.Baker 5175 | |
| Photoresist | AZ electronic materials | GXR-601 PR | |
| Chromium etchant | SIGMA-ALDRICH | 651826 | |
| Aceton | J.T Baker TM | UN1090 | |
| Isopropyl alcohol | J.T Baker TM | UN1219 | |
| FEM simulation tool | COMSOL 5.1 Multiphysics |
References
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