Gösteri bir mikroskop Hyperlens entegre ve süper kararlılık düşsel
Summary
Bir hyperlens kullanımı gerçek zamanlı görüntüleme ve basit uygulanması geleneksel optik ile sağladığı avantajlar nedeniyle bir roman süper çözünürlük görüntüleme tekniği olarak kabul edilmiştir. Burada, bir protokol fabrikasyon açıklayan ve görüntüleme uygulamalarında küresel bir hyperlens mevcut.
Abstract
Süper çözünürlük geleneksel mikroskobu kırınım sınırını aşmak için Imaging kullanımı Biyoloji ve nanoteknoloji araştırmacılar olan ilgisini çekti. Her ne kadar yakın alan tarama mikroskobu ve superlenses yakın alan bölge çözünürlüğünde düzeldi, uzakta-tarla görüntüleme gerçek zamanlı olarak önemli bir meydan okuma kalır. Son zamanlarda, büyütür ve fani dalgalar dalgaları yayılıyor içine dönüştürür, hyperlens, uzakta-tarla görüntüleme için yeni bir yaklaşım olarak ortaya çıkmıştır. Burada, Gümüş (Ag) ve titanyum oksit (TiO2) ince tabakalar alternatif oluşan küresel bir hyperlens üretim raporu. Geleneksel silindirik hyperlens farklı olarak, küresel hyperlens için iki boyutlu büyütme sağlar. Böylece, geleneksel mikroskobu içine birleşme basittir. Yeni bir optik sistemi hyperlens ile entegre, gerçek zamanlı olarak uzakta-tarla bölgede elde edilecek bir alt dalga boyu görüntü için izin teklif edilir. Bu çalışmada, imalat ve görüntüleme kurulum yöntemleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu eser erişilebilirlik ve hyperlens olasılığı, hem de bir devrim Biyoloji ve nanoteknoloji yol açabilir canlı hücreler gerçek zamanlı görüntüleme pratik uygulamaları açıklanmaktadır.
Introduction
Biomolecules canlı hücreler içinde gözlemlemek için bir arzu mikroskobu icat için yol ve mikroskopi gelişiyle biyoloji, patoloji ve malzeme bilimi, gibi çeşitli alanlarda devrim üzerinde son birkaç yüzyıl yayılır. Ancak, daha fazla araştırma ilerlemesi hakkında geleneksel mikroskoplar çözümlenmesini sınırlar kırınım tarafından sınırlı yarım dalga boyu1. Bu nedenle, süper çözümü kırınım sınırını aşmak için görüntüleme ilginç bir araştırma alanı son yıllarda yapılmış.
Kırınım sınırı nesnelerin alt dalga boyu bilgi içeren fani dalgalar kaybı atfedilir gibi fani dalgalar uzaklıktadır Soluklaşan tutmak için ya da onları2,3kurtarmak için ilk çalışmalar yapılmıştır. Kırınım sınırını aşmak için çaba ilk yakın harcanmış2önce hangi yakın nesneye fani alanı toplar optik mikroskobu tarama alan ile bildirildi. Ancak, resmin tamamını bölge tarama ve bu yeniden yapılandırma uzun bir zaman alır gibi gerçek zamanlı görüntüleme için uygulanamaz. Başka bir yaklaşım “hangi fani dalgalar güçlendirir, superlens,” tabanlı gerçek zamanlı görüntüleme imkanı sağlamakla birlikte, alt dalga boyu görüntüleme sadece yakın alan bölgede yeteneğine sahiptir ve uzak nesneleri4, ulaşamıyorum 5 , 6 , 7.
Son zamanlarda, hyperlens gerçek zamanlı uzakta-tarla optik görüntüleme8,9,10,11,12yeni bir yaklaşım olarak ortaya çıkmıştır. Böylece o aynı faz hızı yüksek mekansal bilgi çekmek son derece Anizotropik hiperbolik Metamalzemeler13yapılır, hyperlens, düz hiperbolik bir dağılım sergiler. Ayrıca, ivme koruma kanunu nedeniyle yüksek enine wavevector yavaş yavaş dalga silindirik geometri gider olarak sıkıştırılır. Büyütülen bu bilgileri böylece uzakta-tarla bölgesinde geleneksel mikroskop tarafından tespit edilebilir. O does değil istemek herhangi bir noktasına-tarama veya görüntü yeniden yapılanma gibi gerçek zamanlı uzakta-tarla görüntüleme için özellikle önem bu. Ayrıca, hyperlens görüntüleme nanolithography de dahil olmak üzere başka uygulamalar için kullanılabilir. Hyperlens ters yönde geçer ışık nedeniyle ters zaman simetrisi14,15,16alt kırınım alanı üzerine odaklı olacak.
Burada, biz iki boyutlu bilgi görünür frekansta büyüterek küresel bir hyperlens rapor. Geleneksel silindirik geometri, küresel hyperlens nesneleri pratik görüntüleme uygulamaları kolaylaştıran iki boyutta yanal, büyütür. Üretim yöntemi ve görüntüleme kurulumu hyperlens ile ayrıntılı bir yüksek kaliteli hyperlens üreme için sunulmaktadır. Bir alt dalga boyu nesnesi süper çözme gücünü kanıtlayan uğruna hyperlens üzerinde yazılı olduğu. Bu küçük özellikler yazıtlı nesnelerin hyperlens tarafından büyütülmüş doğrulanır. Böylece, açıkça çözümlenmiş görüntüler gerçek zamanlı uzakta-tarla bölgede elde edilir. Küresel hyperlens, bu yeni tip konvansiyonel mikroskobu ile entegrasyon kolaylığı ile biyoloji, patoloji ve genel Nanobilim yeni bir çağın önde gelen pratik düşsel kullanma imkanı sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir hyperlens imalatı üç büyük adım içerir: kuvars substrat bir elektron ışını buharlaşma sistemi kullanılarak ve inscribing metal ve Dielektrik multilayer istifleme bir ıslak-gravür sürecinde yarımküresel geometri tanımlamayı Cr katmanda nesne. Hyperlens kalitesini önemli ölçüde etkileyebilir beri en önemli ikinci adımdır. İnce-film biriktirme işleminde temiz bir süper çözümlenmiş resim için özel bir dikkat gerektirir iki durum vardır. Çok katmanlı açıkorur istifleme çok önemli…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser mali genç araştırmacı programı (NMK-2015R1C1A1A02036464), mühendislik Araştırma Merkezi programı (NMK-2015R1A5A1037668) ve küresel sınır programı (CAMM-2014M3A6B3063708) tarafından desteklenmektedir, MK, S.S., I.K. küresel doktora kabul Arkadaş grupları (NMK-2017H1A2A1043204, NATO Mukabele Gücü-2017H1A2A1043322, NATO Mukabele Gücü-2016H1A2A1906519) Bilim Bakanlığı, ICT ve Gelecek Planlama (MSIP) Kore hükümeti tarafından finanse edilen Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (NMG) hibe yoluyla.
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
- Abbe, E. Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung. Archiv für mikroskopische Anatomie. 9 (1), 413-418 (1873).
- Dürig, U., Pohl, D. W., Rohner, F. Near-field optical-scanning microscopy. J Appl Phys. 59 (10), 3318-3327 (1986).
- Pendry, J. B. Negative Refraction Makes a Perfect Lens. Phys Rev Lett. 85 (18), 3966-3969 (2000).
- Fang, N., Liu, Z., Yen, T. -. J., Zhang, X. Regenerating evanescent waves from a silver superlens. Opt Express. 11 (7), 682-687 (2003).
- Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens. Science. 308 (5721), 534-537 (2005).
- Melville, D. O. S., Blaikie, R. J. Super-resolution imaging through a planar silver layer. Opt Express. 13 (6), 2127-2134 (2005).
- Taubner, T., Korobkin, D., Urzhumov, Y., Shvets, G., Hillenbrand, R. Near-Field Microscopy Through a SiC Superlens. Science. 313 (5793), 1595-1595 (2006).
- Jacob, Z., Alekseyev, L. V., Narimanov, E. Optical Hyperlens: Far-field imaging beyond the diffraction limit. Opt Express. 14 (18), 8247-8256 (2006).
- Lee, H., Liu, Z., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Development of optical hyperlens for imaging below the diffraction limit. Opt Express. 15 (24), 15886-15891 (2007).
- Liu, Z., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Far-Field Optical Hyperlens Magnifying Sub-Diffraction-Limited Objects. Science. 315 (5819), 1686-1686 (2007).
- Kim, M., Rho, J. Metamaterials and imaging. Nano Converg. 2 (1), 22 (2015).
- Byun, M., et al. Demonstration of nanoimprinted hyperlens array for high-throughput sub-diffraction imaging. Sci Rep. 7, 46314 (2017).
- Shekhar, P., Atkinson, J., Jacob, Z. Hyperbolic metamaterials: fundamentals and applications. Nano Converg. 1 (1), 14 (2014).
- Liu, L., et al. Sub-diffraction demagnification imaging lithography by hyperlens with plasmonic reflector layer. RSC Advances. 6 (98), 95973-95978 (2016).
- Sun, J., Xu, T., Litchinitser, N. M. Experimental demonstration of demagnifying hyperlens. Nano Lett. 16 (12), 7905-7909 (2016).
- Kim, M., et al. Deep sub-wavelength nanofocusing of UV-visible light by hyperbolic metamaterials. Sci Rep. 6, 38645 (2016).
- Rho, J., et al. Spherical hyperlens for two-dimensional sub-diffractional imaging at visible frequencies. Nat Commun. 1, 143 (2010).
- Chen, W., et al. Ultra-thin ultra-smooth and low-loss silver films on a germanium wetting layer. Opt Express. 18 (5), 5124-5134 (2010).
