Hyperlens 통합 현미경 및 슈퍼 해상도 영상
Summary
hyperlens 사용 하 여 실시간 영상 및 기존의 광학의 간단한 구현에 그것의 장점으로 인해 새로운 슈퍼 해상도 이미징 기술로 간주 되었다. 여기, 우리 제조 설명 및 이미징 구형 hyperlens의 응용 프로그램 프로토콜을 제시.
Abstract
기존의 현미경의 회절 한계를 극복 하기 위해 이미징 슈퍼 해상도 사용 하 여 생물학과 나노기술 연구자의 관심을 모으고 있다. 근처-필드 스캐닝 현미경 검사 법 및 superlenses 근처-필드 지역에서 해상도 향상, 실시간으로 멀리 필드 이미징 중요 한도 전에 남아 있다. 최근, 확대 하 고 사라져 파도 파도 전파 변환, hyperlens, 멀리 필드 이미징에 대 한 새로운 접근으로 떠오르고 있다. 여기, 우리는 구형 hyperlens 실버 (Ag) 그리고 티타늄 산화물 (티 오2) 얇은 레이어 구성의 제작 보고. 기존 원통형 hyperlens와는 달리 구형 hyperlens 2 차원 확대 수 있습니다. 따라서, 전통적인 현미경 검사 법으로 간단 합니다. 실시간으로 멀리 필드 지역에서 얻을 수 하위 파장 이미지에 대 한 수는 hyperlens와 통합 하는 새로운 광학 시스템은 제안 된다. 이 연구에서는 제조와 이미징 설치 방법을 자세히 설명 합니다. 이 작품 또한 접근성 및 hyperlens의 가능성 뿐만 아니라 살아있는 세포, 생물학과 나노기술 혁명으로 이어질 수 있는 실시간 이미징의 실용적인 응용 프로그램을 설명 합니다.
Introduction
살아있는 세포에 생체를 관찰 하고자 하는 현미경 검사 법의 발명품에 지도 하 고 현미경의 출현 지난 몇 세기 동안 다양 한 분야, 생물학, 병리학, 그리고 재료 과학, 혁명 전파. 그러나, 더 발전 연구의 제한에 대해 기존의 현미경의 해상도 회절에 의해 제한 되었습니다는 파장1의 절반. 따라서, 회절 한계를 극복 하기 위해 이미징 슈퍼 해상도 최근 수십 년간에서 흥미로운 연구 영역을 되었습니다.
회절 제한 됩니다 개체에 하위 파장 정보를 포함 하는 사라져 파도의 손실에으로, 멀리 퇴색에서 사라져 파도 유지 하거나 그들을 복구2,3초기 연구 실시 되었습니다. 회절 한계를 극복 하기 위한 근처-필드 전에 방탕된2개체에 가까운 근접에서 사라져 필드 수집 광학 현미경 검사와 함께 처음으로 알려졌다. 그러나, 전체 이미지 영역을 스캔 하 고 그것을 재구성 시간이 오래 걸립니다, 그것은 실시간 영상에 적용할 수 없습니다. “superlens,” 사라져 파도 증폭을 기반으로 다른 접근을 제공 하지만 실시간 이미징의 가능성, 서브 파장 근처-필드 지역에서 수만 영상과 개체4, 보다 훨씬 도달할 수 없는 5 , 6 , 7.
최근에 hyperlens 실시간 멀리 필드 광학 이미징8,9,10,,1112에 대 한 새로운 접근으로 떠오르고 있다. 높은 이방성 하이퍼볼릭 분모가13이루어집니다, hyperlens 같은 위상 속도와 높은 공간 정보 지원 되도록 평면 하이퍼볼릭 분산을 전시 한다. 또한, 운동량 보존 법칙 때문 높은 가로 wavevector 점차 압축 파도 원통형 형상을 통해 간다. 따라서이 확대 정보 멀리 필드 지역에서 기존의 현미경에 의해 감지할 수 있습니다. 이건 실시간 멀리 필드 이미징, 특정 중요성의 모든 포인트 스캔 또는 이미지 재건을 필요로 하지 않습니다. 또한, 이미징, 나노리를 포함 하 여 다른 응용 프로그램에서 hyperlens는 사용할 수 있습니다. 반대 방향에서 hyperlens를 통과 하는 빛 시간 역 분개 대칭14,,1516인 하위 회절 영역에 초점을 맞춘 것입니다.
여기, 우리는 확대 표시 주파수에서 2 차원 정보를 구형 hyperlens에 보고 합니다. 기존 원통형 형상을 달리 구형 hyperlens 이미징 실용화 촉진 두 옆 차원에서 개체를 확대 합니다. 제조 방법 및 이미징 설치는 hyperlens와 함께 높은 품질 hyperlens의 재생산에 대 한 세부 사항에 선물 된다. 하위 파장 개체의 슈퍼 해결 능력 증명을 위해 hyperlens에 새겨져 있다. 그것은 hyperlens에 의해 새겨진된 개체의 작은 기능 확대는 확인 된다. 따라서, 명확 하 게 해결된 이미지 실시간으로 멀리 필드 지역에서 얻을 수 있습니다. 이 신형 구형 hyperlens, 전통적인 현미경 검사 법, 통합의 용이성과 생물학, 병리학, 그리고 일반 nanoscience에서 새로운 시대의 새벽에 이르는 실용적인 이미징 응용 프로그램의 가능성을 제공 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
세 가지 주요 단계를 포함 하는 hyperlens의 제조: 금속과 유 전체 다층 전자 빔 증발 시스템을 사용 하 여 및 새 스태킹 습식 에칭 과정을 통해 석 영 기판으로 반구형 형상을 정의 Cr 레이어에 개체입니다. 가장 중요 한 단계가입니다, 두 번째는 hyperlens의 품질에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문. 박막 증 착 과정에서 분명 슈퍼 해결된 이미지에 대 한 특별 한 주의 필요로 하는 두 조건이 있습니다. 중?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 영 조사 프로그램 (NRF-2015R1C1A1A02036464), 공학 연구 센터 프로그램 (NRF-2015R1A5A1037668) 및 글로벌 프론티어 프로그램 (CAMM-2014M3A6B3063708)에 의해 재정적으로 지원, M.K., S.S., I.K. 인정 글로벌 박사 과학기술부, 정보 통신 및 미래 계획 (MSIP) 한국 정부에 의해 자금 한국 국립 연구 재단 (NRF) 부여를 통해 장학 (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 |
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