stringtranslate.com

Суперлинза

Суперлинза , или суперлинза , — это линза , которая использует метаматериалы для выхода за пределы дифракционного предела . Дифракционный предел — это свойство обычных линз и микроскопов , которое ограничивает точность их разрешения в зависимости от длины волны освещения и числовой апертуры (NA) объектива. Было предложено много конструкций линз, которые в некотором роде выходят за пределы дифракционного предела, но ограничения и препятствия встречаются на каждом из них. [1]

История

В 1873 году Эрнст Аббе сообщил, что обычные линзы неспособны запечатлеть некоторые мелкие детали любого заданного изображения. Суперлинза предназначена для захвата таких деталей. Это ограничение обычных линз затормозило прогресс в биологических науках . Это связано с тем, что вирус или молекула ДНК не могут быть разрешены с помощью самых мощных обычных микроскопов. Это ограничение распространяется на мельчайшие процессы клеточных белков, движущихся вдоль микротрубочек живой клетки в их естественной среде. Кроме того, компьютерные чипы и взаимосвязанная микроэлектроника продолжают производиться в постепенно меньших масштабах. Это требует специализированного оптического оборудования , которое также ограничено, поскольку они используют обычные линзы. Следовательно, принципы, управляющие суперлинзой, показывают, что она имеет потенциал для визуализации молекул ДНК, клеточных белковых процессов и помощи в производстве еще меньших компьютерных чипов и микроэлектроники. [2] [3] [4] [5]

Обычные линзы улавливают только распространяющиеся световые волны . Это волны, которые распространяются от источника света или объекта к линзе или человеческому глазу. Это может быть альтернативно изучено как дальнее поле . Напротив, суперлинза улавливает распространяющиеся световые волны и волны, которые остаются на поверхности объекта, которые, альтернативно, могут быть изучены как дальнее поле, так и ближнее поле . [6] [7]

В начале 20-го века термин «суперлинза» был использован Деннисом Габором для описания чего-то совершенно иного: системы составных линзовых матриц. [8]

Теория

Бинокулярный микроскоп — это традиционная оптическая система. Пространственное разрешение ограничено дифракционным пределом , который немного превышает 200 нанометров .

Формирование изображения

Схематические изображения и изображения обычно используемых металлических нанозондов, которые можно использовать для просмотра образца с нанометровым разрешением. Обратите внимание, что кончики трех нанозондов имеют размер 100 нанометров. [4]

Изображение объекта можно определить как осязаемое или видимое представление особенностей этого объекта. Требованием для формирования изображения является взаимодействие с полями электромагнитного излучения . Кроме того, уровень детализации особенностей или разрешение изображения ограничено длиной волны излучения . Например, при оптической микроскопии получение и разрешение изображения зависят от длины волны видимого света. Однако с помощью суперлинзы это ограничение может быть снято, и сгенерирован новый класс изображений. [9]

Электронно-лучевая литография может преодолеть этот предел разрешения . Оптическая микроскопия, с другой стороны, не может, поскольку ограничена некоторым значением чуть выше 200 нанометров . [4] Однако новые технологии в сочетании с оптической микроскопией начинают позволять повысить разрешение элементов (см. разделы ниже).

Одним из определений ограничения барьером разрешения является разрешение, отрезанное на половине длины волны света . Видимый спектр имеет диапазон от 390 нанометров до 750 нанометров. Зеленый свет , находящийся посередине, составляет около 500 нанометров. Микроскопия учитывает такие параметры, как апертура линзы , расстояние от объекта до линзы и показатель преломления наблюдаемого материала. Эта комбинация определяет отсечку разрешения или оптический предел микроскопии , который сводится к 200 нанометрам. Поэтому обычные линзы, которые буквально строят изображение объекта, используя «обычные» световые волны, отбрасывают информацию, которая производит очень тонкие и мельчайшие детали объекта, которые содержатся в затухающих волнах . Эти размеры меньше 200 нанометров. По этой причине обычные оптические системы, такие как микроскопы , не способны точно отображать очень маленькие, нанометровые структуры или нанометровые организмы in vivo , такие как отдельные вирусы или молекулы ДНК . [4] [5]

Ограничения стандартной оптической микроскопии ( светлопольной микроскопии ) лежат в трех областях:

Живые биологические клетки, в частности, обычно не имеют достаточного контраста для успешного изучения, поскольку внутренние структуры клетки в основном бесцветны и прозрачны. Наиболее распространенный способ увеличения контраста — окрашивание различных структур селективными красителями , но часто это подразумевает умерщвление и фиксацию образца. Окрашивание также может привнести артефакты , кажущиеся структурные детали, которые вызваны обработкой образца и, таким образом, не являются законной особенностью образца.

Обычный объектив

DVD (цифровой универсальный диск). Для передачи данных используется лазер.

Традиционная стеклянная линза широко распространена в нашем обществе и в науке . Это один из основных инструментов оптики просто потому, что он взаимодействует с различными длинами волн света. В то же время длина волны света может быть аналогична ширине карандаша, используемого для рисования обычных изображений. Ограничение вторгается во всех видах. Например, лазер, используемый в цифровой видеосистеме, не может считывать детали с DVD, которые меньше длины волны лазера. Это ограничивает емкость хранения DVD. [10]

Таким образом, когда объект излучает или отражает свет, с этим явлением связано два типа электромагнитного излучения . Это излучение ближнего поля и излучение дальнего поля . Как следует из его описания, дальнее поле выходит за пределы объекта. Затем оно легко улавливается и обрабатывается обычной стеклянной линзой. Однако полезные (нанометровые) детали разрешения не наблюдаются, поскольку они скрыты в ближнем поле. Они остаются локализованными, оставаясь гораздо ближе к объекту, излучающему свет, неспособными перемещаться и неспособными быть уловленными обычной линзой. Управление излучением ближнего поля для высокого разрешения может быть достигнуто с помощью нового класса материалов, которые нелегко получить в природе. Они не похожи на привычные твердые тела , такие как кристаллы , которые получают свои свойства из атомных и молекулярных единиц. Новый класс материалов, называемый метаматериалами , получает свои свойства из своей искусственно увеличенной структуры. Это привело к новым свойствам и новым реакциям, которые позволяют получать детали изображений , которые превосходят ограничения, налагаемые длиной волны света. [10]

Субволновая визуализация

«Электрокомпозёр» — электронно-лучевая литографическая машина (электронный микроскоп), предназначенная для масочного письма. Разработана в начале 1970-х и внедрена в середине 1970-х.

Это привело к желанию наблюдать живые биологические взаимодействия клеток в реальном времени, в естественной среде , и необходимости в субволновой визуализации . Субволновую визуализацию можно определить как оптическую микроскопию с возможностью видеть детали объекта или организма ниже длины волны видимого света (см. обсуждение в разделах выше). Другими словами, иметь возможность наблюдать в реальном времени ниже 200 нанометров. Оптическая микроскопия является неинвазивной техникой и технологией, поскольку повседневный свет является средой передачи . Визуализация ниже оптического предела в оптической микроскопии (субволновая длина) может быть спроектирована для клеточного уровня и нанометрового уровня в принципе.

Например, в 2007 году была продемонстрирована технология, в которой линза на основе метаматериалов в сочетании с обычной оптической линзой могла манипулировать видимым светом, чтобы увидеть ( наномасштабные ) узоры, которые были слишком малы для наблюдения с помощью обычного оптического микроскопа. Это имеет потенциальные приложения не только для наблюдения за целой живой клеткой или для наблюдения за клеточными процессами , такими как то, как белки и жиры перемещаются в клетки и из них. В области технологий это может быть использовано для улучшения первых шагов фотолитографии и нанолитографии , необходимых для производства все меньших компьютерных чипов . [4] [11]

Фокусировка на субволновой длине стала уникальным методом визуализации , который позволяет визуализировать особенности рассматриваемого объекта, которые меньше длины волны используемых фотонов . Фотон является минимальной единицей света. Хотя ранее считалось, что это физически невозможно, субволновая визуализация стала возможной благодаря разработке метаматериалов. Обычно это достигается с помощью слоя металла, такого как золото или серебро , толщиной в несколько атомов, который действует как суперлинза, или с помощью 1D и 2D фотонных кристаллов . [12] [13] Существует тонкое взаимодействие между распространяющимися волнами, затухающими волнами, визуализацией ближнего поля и визуализацией дальнего поля, обсуждаемое в разделах ниже. [4] [14]

Ранняя субволновая визуализация

Метаматериальные линзы ( суперлинзы ) способны восстанавливать изображения нанометрового размера, создавая отрицательный показатель преломления в каждом случае. Это компенсирует быстро затухающие затухающие волны. До метаматериалов было предложено и даже продемонстрировано множество других методов создания микроскопии сверхвысокого разрешения . Еще в 1928 году ирландскому физику Эдварду Хатчинсону Синджу приписывают заслугу в разработке и развитии идеи того, что в конечном итоге стало сканирующей оптической микроскопией ближнего поля . [15] [16] [17]

В 1974 году были представлены предложения по двумерным технологиям изготовления. Эти предложения включали контактную визуализацию для создания рельефного рисунка, фотолитографию, электронно-лучевую литографию , рентгеновскую литографию или ионную бомбардировку на соответствующей плоской подложке. [18] Общие технологические цели метаматериальной линзы и разновидности литографии направлены на оптическое разрешение элементов, имеющих размеры, намного меньшие, чем длина волны вакуума экспонирующего света. [19] [20] В 1981 году были продемонстрированы две различные технологии контактной визуализации плоских (плоских) субмикроскопических металлических рисунков с помощью синего света (400 нм ). Одна демонстрация привела к разрешению изображения 100 нм, а другая — к разрешению от 50 до 70 нм. [20]

В 1995 году Джон Герра объединил прозрачную решетку с линиями и промежутками 50 нм («метаматериал») с обычным иммерсионным объективом микроскопа. Полученная «суперлинза» разрешила образец кремния, также имеющий линии и промежутки 50 нм, что намного превышает классический дифракционный предел, налагаемый освещением с длиной волны 650 нм в воздухе. [21]

По крайней мере с 1998 года оптическая литография ближнего поля была разработана для создания нанометровых масштабных объектов. Исследования этой технологии продолжились, когда в 2000–2001 годах появился первый экспериментально продемонстрированный метаматериал с отрицательным показателем преломления. Эффективность электронно-лучевой литографии также исследовалась в начале нового тысячелетия для приложений нанометрового масштаба. Было показано, что импринт-литография имеет желаемые преимущества для исследований и технологий нанометрового масштаба. [19] [22]

Продвинутая глубокая УФ-фотолитография теперь может предложить разрешение ниже 100 нм, однако минимальный размер элемента и расстояние между шаблонами определяются дифракционным пределом света. Ее производные технологии, такие как литография ближнего поля, интерференционная литография ближнего поля и литография с фазовым сдвигом маски, были разработаны для преодоления дифракционного предела. [19]

В 2000 году Джон Пендри предложил использовать линзу из метаматериала для получения изображений в нанометровом масштабе для фокусировки ниже длины волны света. [1] [23]

Анализ дифракционного предела

Исходная проблема идеальной линзы: общее расширение электромагнитного поля, исходящего от источника, состоит как из распространяющихся волн, так и из волн ближнего поля или затухающих волн. Пример двумерного линейного источника с электрическим полем, имеющим S-поляризацию, будет иметь плоские волны, состоящие из распространяющихся и затухающих компонентов, которые движутся параллельно границе раздела. [24] Поскольку и распространяющиеся, и меньшие затухающие волны движутся в направлении, параллельном границе раздела среды, затухающие волны затухают в направлении распространения. Обычные (с положительным показателем преломления) оптические элементы могут перефокусировать распространяющиеся компоненты, но экспоненциально затухающие неоднородные компоненты всегда теряются, что приводит к дифракционному пределу для фокусировки на изображение. [24]

Суперлинза — это линза, способная создавать субволновые изображения, что позволяет увеличивать лучи ближнего поля. Обычные линзы имеют разрешение порядка одной длины волны из-за так называемого дифракционного предела. Этот предел затрудняет визуализацию очень маленьких объектов, таких как отдельные атомы, которые намного меньше длины волны видимого света. Суперлинза способна преодолеть дифракционный предел. Примером может служить исходная линза, описанная Пендри, которая использует пластину материала с отрицательным показателем преломления в качестве плоской линзы . Теоретически идеальная линза могла бы обеспечивать идеальную фокусировку — то есть она могла бы идеально воспроизводить электромагнитное поле плоскости источника в плоскости изображения.

Дифракционный предел как ограничение разрешения

Ограничение производительности обычных линз обусловлено дифракционным пределом. Следуя Pendry (2000), дифракционный предел можно понимать следующим образом. Рассмотрим объект и линзу, расположенную вдоль оси z так, чтобы лучи от объекта двигались в направлении +z. Поле, исходящее от объекта, можно записать в терминах его метода углового спектра , как суперпозицию плоских волн :

где — функция :

Только положительный квадратный корень берется, поскольку энергия идет в направлении + z . Все компоненты углового спектра изображения, для которого является действительным, передаются и перефокусируются обычной линзой. Однако, если

затем становится мнимой, и волна становится затухающей, амплитуда которой затухает по мере распространения волны вдоль оси z . Это приводит к потере высокочастотных угловых компонентов волны, которые содержат информацию о высокочастотных (мелкомасштабных) особенностях изображаемого объекта. Наивысшее разрешение, которое может быть получено, может быть выражено в терминах длины волны:

Суперлинза преодолевает этот предел. Суперлинза типа Пендри имеет индекс n = −1 (ε = −1, μ = −1), и в таком материале перенос энергии в направлении + z требует, чтобы z -компонента волнового вектора имела противоположный знак:

Для больших угловых частот затухающая волна теперь растет , поэтому при надлежащей толщине линзы все компоненты углового спектра могут передаваться через линзу неискаженными. Нет никаких проблем с сохранением энергии , поскольку затухающие волны не переносят ее в направлении роста: вектор Пойнтинга ориентирован перпендикулярно направлению роста. Для бегущих волн внутри идеальной линзы вектор Пойнтинга указывает в направлении, противоположном фазовой скорости. [3]

Эффекты отрицательного показателя преломления

a) Когда волна падает на материал с положительным показателем преломления из вакуума. b) Когда волна падает на материал с отрицательным показателем преломления из вакуума. c) Когда объект помещается перед объектом с n = −1, свет от него преломляется, поэтому он фокусируется один раз внутри линзы и один раз снаружи. Это позволяет получать субволновые изображения.

Обычно, когда волна проходит через границу двух материалов, волна появляется на противоположной стороне нормали . Однако, если граница находится между материалом с положительным показателем преломления и другим материалом с отрицательным показателем преломления, волна появится на той же стороне нормали. Идея Пендри об идеальной линзе — это плоский материал, где n = −1. Такая линза позволяет лучам ближнего поля, которые обычно затухают из-за дифракционного предела, фокусироваться один раз внутри линзы и один раз снаружи линзы, позволяя получать субволновые изображения. [25]

Развитие и строительство

Одно время считалось, что создание суперлинзы невозможно. В 2000 году Пендри заявил, что для этой работы подойдет простая пластина из левостороннего материала . [26] Экспериментальная реализация такой линзы, однако, заняла некоторое время, поскольку не так-то просто изготовить метаматериалы с отрицательной диэлектрической и проницаемостью . Действительно, в природе таких материалов не существует, а создание требуемых метаматериалов нетривиально. Кроме того, было показано, что параметры материала чрезвычайно чувствительны (индекс должен быть равен −1); небольшие отклонения делают субволновое разрешение ненаблюдаемым. [27] [28] Из-за резонансной природы метаматериалов, от которой зависят многие (предлагаемые) реализации суперлинз, метаматериалы обладают высокой дисперсией. Чувствительная природа суперлинзы к параметрам материала приводит к тому, что суперлинзы на основе метаматериалов имеют ограниченный используемый диапазон частот. Эта первоначальная теоретическая конструкция суперлинзы состояла из метаматериала, который компенсировал затухание волны и восстанавливал изображения в ближнем поле. Как распространяющиеся, так и затухающие волны могли способствовать разрешению изображения. [1] [23] [29]

Пендри также предположил, что линза, имеющая только один отрицательный параметр, будет образовывать приближенную суперлинзу, при условии, что задействованные расстояния также очень малы и при условии, что поляризация источника является подходящей. Для видимого света это полезная замена, поскольку разработка метаматериалов с отрицательной проницаемостью на частоте видимого света затруднена. Металлы тогда являются хорошей альтернативой, поскольку они имеют отрицательную диэлектрическую проницаемость (но не отрицательную проницаемость). Пендри предложил использовать серебро из-за его относительно низких потерь на прогнозируемой длине волны работы (356 нм). В 2003 году теория Пендри была впервые экспериментально продемонстрирована [13] на частотах РЧ/СВЧ. В 2005 году две независимые группы проверили линзу Пендри в УФ-диапазоне, обе использовали тонкие слои серебра, освещенные УФ-светом, для получения «фотографий» объектов, меньших длины волны. [30] [31] Отрицательное преломление видимого света было экспериментально подтверждено в бикристалле ортованадата иттрия (YVO 4 ) в 2003 году. [32]

Было обнаружено, что простая конструкция суперлинзы для микроволн может использовать массив параллельных проводящих проводов. [33] Было показано, что эта структура способна улучшить разрешение изображений МРТ .

В 2004 году первая суперлинза с отрицательным показателем преломления обеспечила разрешение в три раза лучше дифракционного предела и была продемонстрирована на микроволновых частотах. [34] В 2005 году первая суперлинза ближнего поля была продемонстрирована Н. Фангом и др. , но линза не полагалась на отрицательное преломление . Вместо этого использовалась тонкая серебряная пленка для усиления затухающих мод посредством поверхностной плазмонной связи. [35] [36] Почти в то же время Мелвилл и Блейки добились успеха с суперлинзой ближнего поля. За ними последовали и другие группы. [30] [37] В 2008 году было сообщено о двух разработках в области исследований суперлинз. [38] Во втором случае метаматериал был сформирован из серебряных нанопроволок, которые были электрохимически осаждены в пористый оксид алюминия. Материал продемонстрировал отрицательное преломление. [39] Характеристики визуализации таких изотропных пластинчатых линз с отрицательной диэлектрической проницаемостью также были проанализированы в зависимости от материала пластины и ее толщины. [40] Возможности получения субволновых изображений с помощью плоских одноосных анизотропных линз, где компоненты тензора диэлектрической проницаемости имеют противоположный знак, также изучались в зависимости от параметров структуры. [41]

Суперлинза еще не была продемонстрирована на видимых или ближних инфракрасных частотах (Nielsen, RB; 2010). Кроме того, как дисперсионные материалы, они ограничены функционированием на одной длине волны. Предлагаемые решения - это металлодиэлектрические композиты (MDC) [42] и многослойные линзовые структуры. [43] Многослойная суперлинза, по-видимому, имеет лучшее субволновое разрешение, чем однослойная суперлинза. Потери вызывают меньшую озабоченность в многослойной системе, но пока она, по-видимому, непрактична из-за несоответствия импеданса . [35]

В то время как развитие методов нанопроизводства продолжает расширять границы в производстве наноструктур, шероховатость поверхности остается неизбежным источником беспокойства при проектировании нанофотонных устройств. Также было изучено влияние этой шероховатости поверхности на эффективные диэлектрические постоянные и субволновое разрешение изображения многослойных стековых линз металл-изолятор. [44]

Идеальные линзы

Когда мир наблюдается через обычные линзы, резкость изображения определяется и ограничивается длиной волны света. Около 2000 года была выдвинута теория, что пластина метаматериала с отрицательным показателем преломления может создать линзу с возможностями, выходящими за рамки обычных линз ( с положительным показателем преломления ). Пендри предположил, что тонкая пластина метаматериала с отрицательным показателем преломления может преодолеть известные проблемы с обычными линзами, чтобы получить «идеальную» линзу, которая будет фокусировать весь спектр, как распространяющийся, так и исчезающий спектры. [1] [45]

В качестве метаматериала была предложена пластина серебра. Более конкретно, такую ​​тонкую серебряную пленку можно рассматривать как метаповерхность . Когда свет удаляется (распространяется) от источника, он приобретает произвольную фазу . Через обычную линзу фаза остается постоянной, но затухающие волны затухают экспоненциально . В плоской пластине метаматериала DNG обычно затухающие затухающие волны усиливаются противоположным образом . Кроме того, поскольку затухающие волны теперь усиливаются, фаза меняется на противоположную. [1]

Поэтому был предложен тип линзы, состоящий из метаматериала металлической пленки. При освещении вблизи своей плазменной частоты линза может быть использована для получения изображений сверхвысокого разрешения , которое компенсирует затухание волны и восстанавливает изображения в ближнем поле. Кроме того, как распространяющиеся, так и затухающие волны вносят вклад в разрешение изображения. [1]

Пендри предположил, что левосторонние пластины позволяют получать «идеальное изображение», если они полностью лишены потерь, согласованы по сопротивлению и их показатель преломления равен −1 относительно окружающей среды. Теоретически это было бы прорывом в том, что оптическая версия разрешает объекты размером с нанометры. Пендри предсказал, что двойные отрицательные метаматериалы (DNG) с показателем преломления n=−1 могут действовать, по крайней мере в принципе, как «идеальная линза», позволяющая получать изображение с разрешением, ограниченным не длиной волны, а качеством материала. [1] [46] [47] [48]

Другие исследования, касающиеся идеальной линзы

Дальнейшие исследования показали, что теория Пендри, лежащая в основе идеальной линзы, не совсем верна. Анализ фокусировки затухающего спектра (уравнения 13–21 в ссылке [1] ) был некорректным. Кроме того, это применимо только к одному (теоретическому) случаю, и это одна конкретная среда, которая не имеет потерь, недисперсионна, а ее составляющие параметры определяются как: [45]

ε(ω)/ε 0 =μ(ω)/μ 0 =−1, что, в свою очередь, приводит к отрицательному преломлению n=−1.

Однако конечный интуитивный результат этой теории, заключающийся в том, что как распространяющиеся, так и затухающие волны фокусируются, что приводит к сходящейся фокальной точке внутри плиты и другой конвергенции (фокальной точке) за пределами плиты, оказался верным. [45]

Если среда метаматериала DNG имеет большой отрицательный индекс или становится потеряющей или дисперсионной, эффект идеальной линзы Пендри не может быть реализован. В результате, эффект идеальной линзы не существует в общем случае. Согласно FDTD-моделированию того времени (2001), пластина DNG действует как преобразователь из импульсной цилиндрической волны в импульсный луч. Более того, в реальности (на практике) среда DNG должна быть и является дисперсионной и потеряющей, что может иметь как желательные, так и нежелательные эффекты, в зависимости от исследования или применения. Следовательно, эффект идеальной линзы Пендри недоступен ни для одного метаматериала, разработанного как среда DNG. [45]

Другой анализ, проведенный в 2002 году [24] концепции идеальной линзы, показал, что она ошибочна при использовании в качестве объекта DNG без потерь и дисперсии. Этот анализ математически продемонстрировал, что тонкости затухающих волн, ограничение конечной пластиной и поглощение привели к несоответствиям и расхождениям, которые противоречат основным математическим свойствам рассеянных волновых полей. Например, этот анализ утверждал, что поглощение , которое связано с дисперсией , всегда присутствует на практике, и поглощение имеет тенденцию преобразовывать усиленные волны в затухающие внутри этой среды (DNG). [24]

Третий анализ концепции идеальной линзы Пендри, опубликованный в 2003 году, [49] использовал недавнюю демонстрацию отрицательной рефракции на микроволновых частотах [50] как подтверждение жизнеспособности фундаментальной концепции идеальной линзы. Кроме того, эта демонстрация считалась экспериментальным доказательством того, что плоский метаматериал DNG перефокусирует излучение дальнего поля точечного источника. Однако идеальная линза потребовала бы существенно иных значений для диэлектрической проницаемости , проницаемости и пространственной периодичности , чем продемонстрированный образец с отрицательной рефракцией. [49] [50]

Это исследование соглашается, что любое отклонение от условий, где ε=μ=−1, приводит к нормальному, обычному, несовершенному изображению, которое ухудшается экспоненциально, т.е. к пределу дифракции. Идеальное решение линзы при отсутствии потерь снова непрактично и может привести к парадоксальным интерпретациям. [24]

Было установлено, что хотя резонансные поверхностные плазмоны нежелательны для визуализации, они оказываются существенными для восстановления затухающих затухающих волн. Этот анализ обнаружил, что периодичность метаматериала оказывает существенное влияние на восстановление типов затухающих компонентов. Кроме того, достижение субволнового разрешения возможно с помощью современных технологий. Отрицательные показатели преломления были продемонстрированы в структурированных метаматериалах. Такие материалы могут быть спроектированы так, чтобы иметь настраиваемые параметры материала, и таким образом достигать оптимальных условий. Потери вплоть до микроволновых частот могут быть минимизированы в структурах, использующих сверхпроводящие элементы. Кроме того, рассмотрение альтернативных структур может привести к конфигурациям левосторонних материалов, которые могут достигать субволновой фокусировки. Такие структуры изучались в то время. [24]

Недавно был предложен эффективный подход к компенсации потерь в метаматериалах, называемый схемой инжекции плазмонов. [51] Схема инжекции плазмонов была теоретически применена к несовершенным плоским линзам с отрицательным показателем преломления с разумными материальными потерями и при наличии шума [52] [53] , а также к гиперлинзам. [54] Было показано, что даже несовершенные плоские линзы с отрицательным показателем преломления, дополненные схемой инжекции плазмонов, могут обеспечить субдифракционную визуализацию объектов, что в противном случае невозможно из-за потерь и шума. Хотя схема инжекции плазмонов изначально была концептуализирована для плазмонных метаматериалов, [51] эта концепция является общей и применима ко всем типам электромагнитных мод. Основная идея схемы заключается в когерентной суперпозиции мод с потерями в метаматериале с соответствующим образом структурированным внешним вспомогательным полем. Это вспомогательное поле учитывает потери в метаматериале, следовательно, эффективно снижает потери, испытываемые сигнальным лучом или полем объекта в случае линзы из метаматериала. Схема инжекции плазмона может быть реализована либо физически [53] , либо эквивалентно посредством метода постобработки деконволюции. [52] [54] Однако физическая реализация оказалась более эффективной, чем деконволюция. Физическое построение свертки и селективное усиление пространственных частот в узкой полосе пропускания являются ключами к физической реализации схемы инжекции плазмона. Эта схема компенсации потерь идеально подходит, особенно для линз из метаматериалов, поскольку она не требует среды усиления, нелинейности или какого-либо взаимодействия с фононами. Экспериментальная демонстрация схемы инжекции плазмона еще не была показана отчасти потому, что теория довольно новая.

Визуализация ближнего поля с помощью магнитных проводов

Призма, состоящая из высокопроизводительных швейцарских валков , которая ведет себя как магнитная лицевая пластина, точно передавая распределение магнитного поля от входной к выходной поверхности. [55]

Теоретическая линза Пендри была разработана для фокусировки как распространяющихся волн, так и затухающих волн ближнего поля. Из диэлектрической проницаемости «ε» и магнитной проницаемости «μ» выводится показатель преломления «n». Показатель преломления определяет, как свет преломляется при переходе из одного материала в другой. В 2003 году было высказано предположение, что метаматериал, сконструированный с чередующимися параллельными слоями из n=−1 материалов и n=+1 материалов, будет более эффективной конструкцией для линзы из метаматериала . Это эффективная среда, состоящая из многослойного стека, который демонстрирует двойное лучепреломление , n 2 =∞, n x =0. Эффективные показатели преломления тогда перпендикулярны и параллельны , соответственно. [55]

Как и в обычной линзе, z-направление проходит вдоль оси рулона. Резонансная частота (w 0 ) – близкая к 21,3 МГц – определяется конструкцией рулона. Затухание достигается за счет внутреннего сопротивления слоев и потерь диэлектрической проницаемости. [55]

Проще говоря, поскольку картина поля передается от входной к выходной поверхности плиты, информация изображения передается через каждый слой. Это было экспериментально продемонстрировано. Для проверки производительности двумерного изображения материала была сконструирована антенна из пары антипараллельных проводов в форме буквы М. Это создало линию магнитного потока, тем самым обеспечив характерную картину поля для изображения. Она была размещена горизонтально, а материал, состоящий из 271 швейцарских рулонов , настроенных на 21,5 МГц, был помещен поверх нее. Материал действительно действует как устройство передачи изображения для магнитного поля. Форма антенны точно воспроизводится в выходной плоскости, как в распределении пиковой интенсивности, так и в «долинах», которые ограничивают М. [55]

Последовательной характеристикой очень близкого (эванесцентного) поля является то, что электрические и магнитные поля в значительной степени развязаны. Это позволяет практически независимо манипулировать электрическим полем с диэлектрической проницаемостью и магнитным полем с проницаемостью. [55]

Кроме того, это высокоанизотропная система . Поэтому поперечные (перпендикулярные) компоненты электромагнитного поля, которые излучает материал, то есть компоненты волнового вектора k x и k y , отделены от продольной компоненты k z . Таким образом, картина поля должна передаваться от входной к выходной поверхности пластины материала без ухудшения информации изображения. [55]

Оптическая суперлинза с серебряным метаматериалом

В 2003 году группа исследователей показала, что оптические затухающие волны будут усиливаться при прохождении через линзу из серебряного метаматериала. Это называлось линзой без дифракции. Хотя когерентное изображение с высоким разрешением не было ни задумано, ни достигнуто, была экспериментально продемонстрирована регенерация затухающего поля. [56] [57]

К 2003 году уже десятилетиями было известно, что затухающие волны можно усилить, создавая возбужденные состояния на поверхностях интерфейса . Однако использование поверхностных плазмонов для реконструкции затухающих компонентов не было опробовано до недавнего предложения Пендри (см. « Идеальная линза » выше). Изучая пленки различной толщины, было отмечено, что при соответствующих условиях происходит быстрорастущий коэффициент пропускания . Эта демонстрация предоставила прямые доказательства того, что основа суперлинзирования прочна, и предложила путь, который позволит наблюдать суперлинзирование на оптических длинах волн. [57]

В 2005 году было получено когерентное изображение с высоким разрешением (на основе результатов 2003 года). Более тонкая пластина серебра (35 нм) была лучше для субдифракционно-ограниченного изображения, что приводит к одной шестой длины волны освещения. Этот тип линз использовался для компенсации затухания волны и реконструкции изображений в ближнем поле. Предыдущие попытки создать работающую суперлинзу использовали пластину серебра, которая была слишком толстой. [23] [46]

Объекты были изображены размером до 40 нм в поперечнике. В 2005 году предел разрешения изображения для оптических микроскопов составлял около одной десятой диаметра эритроцита . С серебряной суперлинзой это приводит к разрешению в одну сотую диаметра эритроцита. [56]

Обычные линзы, как искусственные, так и естественные, создают изображения, захватывая распространяющиеся световые волны, которые испускают все объекты, а затем изгибая их. Угол изгиба определяется показателем преломления и всегда был положительным до создания искусственных материалов с отрицательным показателем преломления. Объекты также испускают затухающие волны, которые несут детали объекта, но их невозможно получить с помощью обычной оптики. Такие затухающие волны затухают экспоненциально и, таким образом, никогда не становятся частью разрешения изображения, оптического порога, известного как дифракционный предел. Преодоление этого дифракционного предела и захват затухающих волн имеют решающее значение для создания 100-процентно идеального представления объекта. [23]

Кроме того, обычные оптические материалы страдают от дифракционного предела, поскольку только распространяющиеся компоненты передаются (оптическим материалом) от источника света. [23] Нераспространяющиеся компоненты, затухающие волны, не передаются. [24] Более того, линзы, которые улучшают разрешение изображения за счет увеличения показателя преломления, ограничены доступностью материалов с высоким показателем преломления, а точечная субволновая визуализация электронной микроскопии также имеет ограничения по сравнению с потенциалом рабочей суперлинзы. Сканирующие электронные и атомно-силовые микроскопы в настоящее время используются для захвата деталей размером до нескольких нанометров. Однако такие микроскопы создают изображения, сканируя объекты точка за точкой, что означает, что они, как правило, ограничены неживыми образцами, а время захвата изображения может занимать до нескольких минут. [23]

С помощью современных оптических микроскопов ученые могут разглядеть только относительно крупные структуры внутри клетки, такие как ее ядро ​​и митохондрии. С помощью суперлинзы оптические микроскопы однажды смогут обнаружить движения отдельных белков, перемещающихся по микротрубочкам, которые составляют скелет клетки, говорят исследователи. Оптические микроскопы могут захватить весь кадр одним снимком за долю секунды. С помощью суперлинз это открывает наномасштабную визуализацию живых материалов, что может помочь биологам лучше понять структуру и функции клеток в реальном времени. [23]

Достижения магнитной связи в ТГц и инфракрасном режиме обеспечили реализацию возможной метаматериальной суперлинзы. Однако в ближнем поле электрические и магнитные отклики материалов разъединены. Поэтому для поперечных магнитных (ТМ) волн необходимо учитывать только диэлектрическую проницаемость. Благородные металлы затем становятся естественным выбором для суперлинзирования, поскольку отрицательная диэлектрическая проницаемость легко достигается. [23]

Спроектировав тонкую металлическую пластину таким образом, чтобы колебания поверхностного тока (поверхностные плазмоны) соответствовали затухающим волнам от объекта, суперлинза способна существенно усилить амплитуду поля. Суперлинзирование происходит в результате усиления затухающих волн поверхностными плазмонами. [23] [56]

Ключ к суперлинзе — ее способность значительно усиливать и восстанавливать затухающие волны, несущие информацию в очень малых масштабах. Это позволяет получать изображения значительно ниже предела дифракции. Ни одна линза пока не способна полностью воссоздать все затухающие волны, испускаемые объектом, поэтому цель 100-процентного идеального изображения сохранится. Однако многие ученые считают, что по-настоящему идеальная линза невозможна, поскольку всегда будет некоторая потеря поглощения энергии, когда волны проходят через любой известный материал. Для сравнения, изображение суперлинзы существенно лучше, чем то, которое создается без серебряной суперлинзы. [23]

50-нм плоский слой серебра

В феврале 2004 года система фокусировки электромагнитного излучения, основанная на пластине метаматериала с отрицательным показателем преломления, достигла субволновой визуализации в микроволновой области. Это показало, что получение разделенных изображений на расстоянии, намного меньшем, чем длина волны света, возможно. [58] Также в 2004 году слой серебра использовался для субмикрометровой визуализации ближнего поля. Сверхвысокое разрешение не было достигнуто, но это было задумано. Слой серебра был слишком толстым, чтобы обеспечить значительное усиление компонентов эванесцентного поля. [30]

В начале 2005 года разрешение элементов было достигнуто с помощью другого слоя серебра. Хотя это не было реальным изображением, так и было задумано. Плотное разрешение элементов до 250 нм было получено в фоторезисте толщиной 50 нм с использованием освещения ртутной лампой . Используя моделирование ( FDTD ), исследование отметило, что улучшения разрешения можно ожидать при визуализации через серебряные линзы, а не другим методом визуализации в ближнем поле. [59]

Основываясь на этом предыдущем исследовании, было достигнуто сверхразрешение на оптических частотах с использованием плоского слоя серебра толщиной 50 нм. Способность разрешать изображение за пределами дифракционного предела для визуализации в дальней зоне определяется здесь как сверхразрешение. [30]

Точность изображения значительно улучшена по сравнению с более ранними результатами предыдущего экспериментального стека линз. Визуализация субмикрометровых особенностей была значительно улучшена за счет использования более тонких слоев серебра и разделителя, а также за счет уменьшения шероховатости поверхности стека линз. Способность серебряных линз отображать решетки использовалась в качестве окончательного теста на разрешение, поскольку существует конкретный предел способности обычной (дальнего поля) линзы отображать периодический объект — в этом случае изображение представляет собой дифракционную решетку. Для освещения с нормальным падением минимальный пространственный период, который может быть разрешен с длиной волны λ через среду с показателем преломления n, равен λ/n. Поэтому нулевой контраст можно было бы ожидать в любом (обычном) изображении дальнего поля ниже этого предела, независимо от того, насколько хорош может быть резист изображения. [30]

(Супер) стек линз здесь приводит к вычислительному результату с дифракционно-ограниченным разрешением 243 нм. Решетки с периодами от 500 нм до 170 нм отображаются, при этом глубина модуляции в резисте уменьшается по мере уменьшения периода решетки. Все решетки с периодами выше дифракционного предела (243 нм) хорошо разрешены. [30] Ключевыми результатами этого эксперимента являются суперизображения субдифракционного предела для периодов 200 нм и 170 нм. В обоих случаях решетки разрешены, хотя контрастность уменьшается, но это дает экспериментальное подтверждение предложения Пендри о суперлинзах. [30]

Линзы GRIN с отрицательным индексом

Индекс градиента (GRIN) – более широкий диапазон отклика материала, доступный в метаматериалах, должен привести к улучшению конструкции линз GRIN. В частности, поскольку диэлектрическая проницаемость и проницаемость метаматериала могут регулироваться независимо, линзы GRIN из метаматериала, по-видимому, могут лучше соответствовать свободному пространству. Линза GRIN сконструирована с использованием пластины NIM с переменным показателем преломления в направлении y, перпендикулярном направлению распространения z. [60]

Суперлинза дальнего поля

В 2005 году группа предложила теоретический способ преодоления ограничения ближнего поля с помощью нового устройства, названного суперлинзой дальнего поля (FSL), которая представляет собой надлежащим образом спроектированную периодически гофрированную металлическую пластинчатую суперлинзу. [61]

Визуализация была экспериментально продемонстрирована в дальнем поле, что стало следующим шагом после экспериментов в ближнем поле. Ключевой элемент называется суперлинзой дальнего поля (FSL), которая состоит из обычной суперлинзы и наноразмерного соединителя. [62]

Фокусировка за пределами дифракционного предела с обращением времени в дальней зоне

Представлен подход к субволновой фокусировке микроволн с использованием как зеркала, обращающего время, размещенного в дальнем поле, так и случайного распределения рассеивателей, размещенных в ближнем поле точки фокусировки. [63]

Гиперлинза

После того, как была продемонстрирована возможность получения изображений в ближнем поле, следующим шагом стало проектирование изображения в дальнем поле. Эта концепция, включая технику и материалы, получила название «гиперлинза». [64] [65]

В мае 2012 года расчеты показали, что ультрафиолетовую (1200–1400 ТГц) гиперлинзу можно создать с помощью чередующихся слоев нитрида бора и графена . [66]

В феврале 2018 года была представлена ​​гиперлинза среднего инфракрасного диапазона (~5–25 мкм), изготовленная из многослойного арсенида индия с переменным легированием , которая обеспечивала значительно меньшие потери. [67]

Ниже показаны возможности метаматериала-гиперлинзы для получения изображений с субдифракционным ограничением.

Субдифракционная визуализация в дальнем поле

В обычных оптических линзах дальнее поле является пределом, который слишком далек для того, чтобы затухающие волны достигли нетронутыми. При визуализации объекта это ограничивает оптическое разрешение линз до порядка длины волны света. Эти нераспространяющиеся волны несут подробную информацию в форме высокого пространственного разрешения и преодолевают ограничения. Поэтому проецирование деталей изображения, обычно ограниченных дифракцией, в дальнее поле требует восстановления затухающих волн. [68]

По сути, шаги, приведшие к этому исследованию и демонстрации, заключались в использовании анизотропного метаматериала с гиперболической дисперсией. Эффект был таков, что обычные затухающие волны распространяются вдоль радиального направления слоистого метаматериала. На микроскопическом уровне большие пространственные частоты волн распространяются через связанные поверхностные плазмонные возбуждения между металлическими слоями. [68]

В 2007 году именно такой анизотропный метаматериал был использован в качестве увеличительной оптической гиперлинзы. Гиперлинза состояла из изогнутой периодической стопки тонкого серебра и оксида алюминия (толщиной 35 нанометров), нанесенных на полуцилиндрическую полость и изготовленных на кварцевой подложке. Радиальная и тангенциальная диэлектрические проницаемости имеют разные знаки. [68]

При освещении рассеянное исчезающее поле от объекта попадает в анизотропную среду и распространяется вдоль радиального направления. В сочетании с другим эффектом метаматериала возникает увеличенное изображение на внешней границе дифракционного предела гиперлинзы. Как только увеличенная деталь становится больше (вне) дифракционного предела, ее можно визуализировать с помощью обычного оптического микроскопа, тем самым демонстрируя увеличение и проекцию субдифракционно-ограниченного изображения в дальнее поле. [68]

Гиперлинза увеличивает объект, преобразуя рассеянные затухающие волны в распространяющиеся волны в анизотропной среде, проецируя изображение с высоким пространственным разрешением в дальнюю зону. Этот тип линзы на основе метаматериалов в паре с обычной оптической линзой, таким образом, способен выявлять узоры, слишком малые для того, чтобы их можно было различить с помощью обычного оптического микроскопа. В одном эксперименте линза смогла различить две 35-нанометровые линии, вытравленные на расстоянии 150 нанометров друг от друга. Без метаматериалов микроскоп показывал только одну толстую линию. [14]

В контрольном эксперименте объект пар линий был отображен без гиперлинзы. Пара линий не могла быть разрешена, поскольку дифракционный предел (оптической) апертуры был ограничен 260 нм. Поскольку гиперлинза поддерживает распространение очень широкого спектра волновых векторов, она может увеличивать произвольные объекты с субдифракционным-ограниченным разрешением. [68]

Хотя эта работа, по-видимому, ограничена только цилиндрической гиперлинзой, следующим шагом будет разработка сферической линзы. Эта линза будет демонстрировать трехмерные возможности. Оптическая микроскопия ближнего поля использует наконечник для сканирования объекта. Напротив, эта оптическая гиперлинза увеличивает изображение, ограниченное субдифракцией. Увеличенное субдифракционное изображение затем проецируется в дальнее поле. [14] [68]

Оптическая гиперлинза демонстрирует значительный потенциал для таких приложений, как биомолекулярная визуализация в реальном времени и нанолитография. Такая линза может использоваться для наблюдения за клеточными процессами, которые невозможно увидеть. И наоборот, ее можно использовать для проецирования изображения с чрезвычайно мелкими деталями на фоторезист в качестве первого шага в фотолитографии, процессе, используемом для изготовления компьютерных чипов. Гиперлинза также имеет применение в технологии DVD. [14] [68]

В 2010 году была экспериментально продемонстрирована сферическая гиперлинза для двумерной визуализации на видимых частотах. Сферическая гиперлинза была основана на серебре и оксиде титана в чередующихся слоях и имела сильную анизотропную гиперболическую дисперсию, позволяющую получить сверхразрешение в видимом спектре. Разрешение составляло 160 нм в видимом спектре. Она позволит получать биологические изображения на клеточном и ДНК уровне, с сильным преимуществом увеличения субдифракционного разрешения в дальнем поле. [69]

Плазмон-ассистированная микроскопия

Супервизуализация в видимом диапазоне частот

В 2007 году исследователи продемонстрировали супервизуализацию с использованием материалов, создающих отрицательный показатель преломления, и линзирование достигается в видимом диапазоне. [46]

Необходимо постоянное совершенствование оптической микроскопии, чтобы идти в ногу с прогрессом в нанотехнологиях и микробиологии . Ключевым моментом является улучшение пространственного разрешения. Обычная оптическая микроскопия ограничена дифракционным пределом, который составляет порядка 200 нанометров (длина волны). Это означает, что вирусы , белки, молекулы ДНК и многие другие образцы трудно наблюдать с помощью обычного (оптического) микроскопа. Линза, ранее продемонстрированная с отрицательным показателем преломления материала, тонкая плоская суперлинза, не обеспечивает увеличения за пределами дифракционного предела обычных микроскопов. Поэтому изображения, меньшие обычного дифракционного предела, по-прежнему будут недоступны. [46]

Другой подход, достигающий сверхразрешения на видимой длине волны, — это недавно разработанная сферическая гиперлинза на основе чередующихся слоев серебра и оксида титана. Она имеет сильную анизотропную гиперболическую дисперсию, позволяющую сверхразрешение с преобразованием затухающих волн в распространяющиеся волны. Этот метод представляет собой сверхразрешающую визуализацию, основанную на нефлуоресценции, что приводит к визуализации в реальном времени без какой-либо реконструкции изображений и информации. [69]

Методы сверхвысокоразрешающей микроскопии в дальнем поле

К 2008 году предел дифракции был преодолен, и боковое разрешение изображений от 20 до 50 нм было достигнуто несколькими методами микроскопии дальнего поля «сверхвысокого разрешения», включая микроскопию с истощением стимулированного излучения (STED) и связанную с ней RESOLFT (обратимые насыщаемые оптически линейные флуоресцентные переходы); микроскопию с насыщенным структурированным освещением (SSIM); микроскопию стохастической оптической реконструкции (STORM); микроскопию фотоактивируемой локализации (PALM); и другие методы, использующие схожие принципы. [70]

Цилиндрическая суперлинза через преобразование координат

Это началось с предложения Пендри в 2003 году. Увеличение изображения потребовало новой концепции дизайна, в которой поверхность отрицательно преломляющей линзы была изогнута. Один цилиндр касался другого цилиндра, в результате чего получалась изогнутая цилиндрическая линза, которая воспроизводила содержимое меньшего цилиндра в увеличенном, но неискаженном виде снаружи большего цилиндра. Для изгиба исходной идеальной линзы в цилиндрическую структуру линзы требуются преобразования координат. [71]

За этим последовало 36-страничное концептуальное и математическое доказательство в 2005 году, что цилиндрическая суперлинза работает в квазистатическом режиме . Сначала обсуждаются дебаты по поводу идеальной линзы. [72]

В 2007 году предметом обсуждения снова стала суперлинза, использующая преобразование координат. Однако в дополнение к переносу изображения обсуждались и другие полезные операции: трансляция, вращение, зеркальное отображение и инверсия, а также эффект суперлинзы. Кроме того, описаны элементы, которые выполняют увеличение, которые свободны от геометрических аберраций как на входной, так и на выходной стороне, при использовании источника свободного пространства (а не волновода). Эти увеличительные элементы также работают в ближнем и дальнем поле, перенося изображение из ближнего поля в дальнее поле. [73]

Цилиндрическая увеличительная суперлинза была экспериментально продемонстрирована в 2007 году двумя группами: Лю и др. [68] и Смольяниновым и др. [46] [74].

Нанооптика с метаматериалами

Массив наноотверстий как линза

Работа 2007 года продемонстрировала, что квазипериодический массив наноотверстий в металлическом экране способен фокусировать оптическую энергию плоской волны для формирования пятен субволновой длины (горячих точек). Расстояния для пятен составляли несколько десятков длин волн на другой стороне массива или, другими словами, напротив стороны падающей плоской волны . Квазипериодический массив наноотверстий функционировал как концентратор света. [75]

В июне 2008 года за этим последовала демонстрация возможностей массива квазикристаллических наноотверстий в металлическом экране. Более того, концентрируя горячие точки, изображение точечного источника отображается в нескольких десятках длин волн от массива, на другой стороне массива (плоскости изображения). Также этот тип массива показал линейное смещение 1 к 1, – от местоположения точечного источника к его соответствующему, параллельному, местоположению на плоскости изображения. Другими словами, от x к x + δx. Например, другие точечные источники были аналогичным образом смещены от x' к x' + δx', от x^ к x^ + δx^ и от x^^ к x^^ + δx^^ и так далее. Вместо того, чтобы функционировать как концентратор света, это выполняет функцию обычного формирования изображения линзы с соответствием 1 к 1, хотя и с точечным источником. [75]

Однако разрешение более сложных структур может быть достигнуто как конструкции из нескольких точечных источников. Мелкие детали и более яркое изображение, которые обычно связаны с высокими числовыми апертурами обычных линз, могут быть надежно получены. Известные приложения для этой технологии возникают, когда обычная оптика не подходит для поставленной задачи. Например, эта технология лучше подходит для рентгеновской визуализации или нанооптических схем и т. д. [75]

Нанолинза

В 2010 году был изготовлен и испытан прототип массива нанопроволок, описанный как трехмерный (3D) метаматериал-нанолинза, состоящий из объемных нанопроволок, нанесенных на диэлектрическую подложку. [76] [77]

Метаматериальная нанолинза была сконструирована из миллионов нанопроводов диаметром 20 нанометров. Они были точно выровнены, и была применена упакованная конфигурация. Линза способна отображать четкое изображение с высоким разрешением наноразмерных объектов, поскольку она использует как нормальное распространяющееся электромагнитное излучение, так и затухающие волны для построения изображения. Было продемонстрировано получение изображений сверхвысокого разрешения на расстоянии в 6 раз больше длины волны (λ) в дальнем поле с разрешением не менее λ/4. Это значительное улучшение по сравнению с предыдущими исследованиями и демонстрацией других изображений ближнего и дальнего поля, включая массивы наноотверстий, обсуждаемые ниже. [76] [77]

Светопропускающие свойства дырчатых металлических пленок

2009–12. Теоретически проанализированы свойства пропускания света дырчатыми металлическими пленками в пределе метаматериала, где единичная длина периодических структур намного меньше рабочей длины волны. [78]

Передача изображения через субволновое отверстие

Теоретически представляется возможным передавать сложное электромагнитное изображение через крошечное субволновое отверстие с диаметром, значительно меньшим диаметра изображения, без потери субволновых деталей. [79]

Визуализация наночастиц – квантовые точки

При наблюдении за сложными процессами в живой клетке легко упустить из виду важные процессы (изменения) или детали. Это может произойти легче при наблюдении за изменениями, которые разворачиваются долго и требуют визуализации с высоким пространственным разрешением. Однако недавние исследования предлагают решение для тщательного изучения действий, которые происходят в течение часов или даже дней внутри клеток, потенциально решая многие загадки, связанные с событиями молекулярного масштаба, происходящими в этих крошечных организмах. [80]

Совместная исследовательская группа, работающая в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) и Национальном институте аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID), открыла метод использования наночастиц для освещения клеточной внутренности, чтобы выявить эти медленные процессы. Наночастицы, в тысячи раз меньшие, чем клетка, имеют множество применений. Один тип наночастиц, называемый квантовой точкой, светится при воздействии света. Эти полупроводниковые частицы могут быть покрыты органическими материалами, которые специально разработаны для притяжения к определенным белкам в той части клетки, которую ученый хочет исследовать. [80]

Примечательно, что квантовые точки сохраняются дольше, чем многие органические красители и флуоресцентные белки, которые ранее использовались для освещения внутренностей клеток. Они также имеют преимущество в мониторинге изменений в клеточных процессах, в то время как большинство методов высокого разрешения, таких как электронная микроскопия, предоставляют только изображения клеточных процессов, замороженных в один момент. Используя квантовые точки, клеточные процессы, включающие динамические движения белков, можно наблюдать (выяснять). [80]

Исследование было сосредоточено в первую очередь на характеристике свойств квантовых точек, противопоставляя их другим методам визуализации. В одном примере квантовые точки были разработаны для нацеливания на определенный тип белка человеческих эритроцитов, который образует часть сетевой структуры во внутренней мембране клетки. Когда эти белки объединяются вместе в здоровой клетке, сеть обеспечивает механическую гибкость клетки, чтобы она могла протискиваться через узкие капилляры и другие узкие пространства. Но когда клетка заражается малярийным паразитом, структура сетевого белка меняется. [80]

Поскольку механизм кластеризации не очень хорошо изучен, было решено исследовать его с помощью квантовых точек. Если бы удалось разработать методику визуализации кластеризации, то можно было бы понять развитие малярийной инфекции, которая имеет несколько отдельных стадий развития. [80]

Исследования показали, что по мере того, как мембранные белки собираются в кучу, квантовые точки, прикрепленные к ним, заставляют себя группироваться и светиться ярче, что позволяет наблюдать в реальном времени, как происходит кластеризация белков. В более широком смысле, исследование обнаружило, что когда квантовые точки прикрепляются к другим наноматериалам, оптические свойства точек изменяются уникальным образом в каждом случае. Кроме того, были обнаружены доказательства того, что оптические свойства квантовых точек изменяются по мере изменения наномасштабной среды, что дает большую возможность использовать квантовые точки для определения локальной биохимической среды внутри клеток. [80]

Некоторые опасения остаются по поводу токсичности и других свойств. Однако общие результаты указывают на то, что квантовые точки могут быть ценным инструментом для исследования динамических клеточных процессов. [80]

Аннотация из соответствующей опубликованной исследовательской работы гласит (частично): Представлены результаты, касающиеся динамических флуоресцентных свойств биоконъюгированных нанокристаллов или квантовых точек (КТ) в различных химических и физических средах. Были подготовлены и сравнены различные образцы КТ: изолированные отдельные КТ, агрегаты КТ и КТ, конъюгированные с другими наноматериалами...

Смотрите также

Ссылки

Общественное достояние В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием Национального института стандартов и технологий.

  1. ^ abcdefgh Pendry, JB (2000). "Отрицательная рефракция создает идеальную линзу" (PDF) . Physical Review Letters . 85 (18): 3966–3969. Bibcode :2000PhRvL..85.3966P. doi :10.1103/PhysRevLett.85.3966. PMID  11041972. S2CID  25803316. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-04-18 . Получено 2009-11-14 .
  2. ^ Чжан, Сян; Лю, Чжаовэй (2008). «Суперлинзы для преодоления дифракционного предела» (PDF) . Nature Materials . 7 (6): 435–441. Bibcode :2008NatMa...7..435Z. doi :10.1038/nmat2141. PMID  18497850. Архивировано из оригинала (бесплатная загрузка PDF) 2012-10-18 . Получено 2013-06-03 .
  3. ^ ab Aguirre, Edwin L. (2012-09-18). "Создание 'идеальной' линзы для получения изображений сверхвысокого разрешения". Journal of Nanophotonics . 4 (1): 043514. Bibcode : 2010JNano...4d3514K. doi : 10.1117/1.3484153. Архивировано из оригинала 2016-03-04 . Получено 2013-06-02 .
  4. ^ abcdef Кавата, С.; Иноуйе, И.; Верма, П. (2009). «Плазмоника для нановизуализации и суперлинзирования в ближнем поле». Nature Photonics . 3 (7): 388–394. Bibcode :2009NaPho...3..388K. doi :10.1038/nphoton.2009.111.
  5. ^ ab Винсон, В.; Чин, Г. (2007). «Введение в специальный выпуск – Свет, камера, действие». Science . 316 (5828): 1143. doi : 10.1126/science.316.5828.1143 .
  6. ^ Пендри, Джон (сентябрь 2004 г.). "Manipulating the Near Field" (PDF) . Optics & Photonics News . Архивировано из оригинала (PDF) 2008-02-21.
  7. ^ Anantha, S. Ramakrishna; JB Pendry; MCK Wiltshire; WJ Stewart (2003). «Визуализация ближнего поля» (PDF) . Journal of Modern Optics . 50 (9): 1419–1430. doi :10.1080/0950034021000020824.
  8. ^ GB 541753, Деннис Габор, «Усовершенствования в оптических системах, состоящих из лентикул, или относящиеся к ним», опубликовано в 1941 г. 
  9. ^ Lauterbur, P. (1973). «Формирование изображения с помощью индуцированных локальных взаимодействий: примеры с использованием ядерного магнитного резонанса». Nature . 242 (5394): 190–191. Bibcode :1973Natur.242..190L. doi :10.1038/242190a0. S2CID  4176060.
  10. ^ ab "Проф. сэр Джон Пендри, Имперский колледж, Лондон". Серия коллоквиумов . Исследовательская лаборатория электроники. 13 марта 2007 г. Получено 2010-04-07 .
  11. ^ Йегер, А. (28 марта 2009 г.). «Преодоление терагерцового разрыва». Science News . Получено 2010-03-02 .
  12. ^ Savo, S.; Andreone, A.; Di Gennaro, E. (2009). «Свойства суперлинзирования одномерных диэлектрических фотонных кристаллов». Optics Express . 17 (22): 19848–19856. arXiv : 0907.3821 . Bibcode : 2009OExpr..1719848S. doi : 10.1364/OE.17.019848. PMID  19997206. S2CID  2217980.
  13. ^ ab Parimi, P.; et al. (2003). "Визуализация плоской линзой с использованием отрицательной рефракции". Nature . 426 (6965): 404. Bibcode :2003Natur.426..404P. doi : 10.1038/426404a . PMID  14647372.
  14. ^ abcd Буллис, Кевин (2007-03-27). "Суперлинзы и более мелкие компьютерные чипы". Журнал Technology Review Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 2011-06-07 . Получено 2010-01-13 .
  15. ^ Новотны, Лукас (ноябрь 2007 г.). «Адаптировано из «Истории ближнепольной оптики»» (PDF) . В Вольфе, Эмиле (ред.). Прогресс в оптике . Серия «Прогресс в оптике». Т. 50. Амстердам: Elsevier. С. 142–150. ISBN 978-0-444-53023-3.
  16. ^ Синг, Э. Х. (1928). «Предложенный метод расширения микроскопического разрешения в ультрамикроскопическую область». Philosophical Magazine and Journal of Science . Серия 7. 6 (35): 356–362. doi :10.1080/14786440808564615.
  17. ^ Синг, Э. Х. (1932). «Применение пьезоэлектричества в микроскопии». Philos. Mag . 13 (83): 297. doi :10.1080/14786443209461931.
  18. ^ Смит, HI (1974). «Методы изготовления поверхностно-акустических волн и тонкопленочных оптических устройств». Труды IEEE . 62 (10): 1361–1387. doi :10.1109/PROC.1974.9627.
  19. ^ abc Srituravanich, W.; et al. (2004). "Plasmonic Nanolithography" (PDF) . Nano Letters . 4 (6): 1085–1088. Bibcode :2004NanoL...4.1085S. doi :10.1021/nl049573q. Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2010 г.
  20. ^ ab Fischer, U. Ch.; Zingsheim, HP (1981). "Субмикроскопическая репликация узоров с видимым светом". Журнал вакуумной науки и технологии . 19 (4): 881. Bibcode :1981JVST...19..881F. doi :10.1116/1.571227.
  21. ^ Гуэрра, Джон М. (1995-06-26). «Сверхразрешение через освещение дифракционно-рожденными затухающими волнами». Applied Physics Letters . 66 (26): 3555–3557. Bibcode : 1995ApPhL..66.3555G. doi : 10.1063/1.113814. ISSN  0003-6951.
  22. ^ Шмид, Х.; и др. (1998). "Маски для светосвязи для безлинзовой субволновой оптической литографии" (PDF) . Applied Physics Letters . 73 (19): 237. Bibcode :1998ApPhL..72.2379S. doi :10.1063/1.121362.
  23. ^ abcdefghijkl Fang, N.; et al. (2005). «Ограниченная субдифракцией оптическая визуализация с помощью серебряной суперлинзы». Science . 308 (5721): 534–537. Bibcode :2005Sci...308..534F. doi :10.1126/science.1108759. PMID  15845849. S2CID  1085807.
  24. ^ abcdefg Гарсия, Н.; Ньето-Весперинас, М. (2002). «Левосторонние материалы не делают идеальных линз». Physical Review Letters . 88 (20): 207403. Bibcode : 2002PhRvL..88t7403G. doi : 10.1103/PhysRevLett.88.207403. PMID  12005605. S2CID  32561041.
  25. ^ " Дэвид Р. Смит (10 мая 2004 г.). "Преодоление дифракционного предела". Институт физики. Архивировано из оригинала 28 февраля 2009 г. Получено 31 мая 2009 г.
  26. ^ Пендри, Дж. Б. (2000). «Отрицательная рефракция создает идеальную линзу». Phys. Rev. Lett . 85 (18): 3966–3969. Bibcode : 2000PhRvL..85.3966P. doi : 10.1103/PhysRevLett.85.3966 . PMID  11041972. S2CID  25803316.
  27. ^ Подольский, ВА; Нариманов, ЕЕ (2005). «Близкозоркая суперлинза». Opt. Lett . 30 (1): 75–7. arXiv : physics/0403139 . Bibcode :2005OptL...30...75P. doi :10.1364/OL.30.000075. PMID  15648643. S2CID  15680137.
  28. ^ Tassin, P.; Veretennicoff, I ; Vandersande, G (2006). «Линза Веселаго, состоящая из левосторонних материалов с произвольным показателем преломления». Opt. Commun . 264 (1): 130–134. Bibcode :2006OptCo.264..130T. doi :10.1016/j.optcom.2006.02.013.
  29. ^ Brumfiel, G (2009). «Метаматериалы: Идеальный фокус». Nature News . 459 (7246): 504–505. doi : 10.1038/459504a . PMID  19478762.
  30. ^ abcdefg Мелвилл, Дэвид; Блейки, Ричард (2005-03-21). "Получение изображений со сверхвысоким разрешением через плоский серебряный слой". Optics Express . 13 (6): 2127–2134. Bibcode : 2005OExpr..13.2127M. doi : 10.1364/OPEX.13.002127 . PMID  19495100.
  31. ^ Фанг, Николас; Ли, Х; Сан, К; Чжан, Х (2005). «Ограниченное дифракцией оптическое изображение с помощью серебряной суперлинзы». Science . 308 (5721): 534–537. Bibcode :2005Sci...308..534F. doi :10.1126/science.1108759. PMID  15845849. S2CID  1085807.
  32. ^ Чжан, Юн; Флюгель, Б.; Маскареньяс, А. (2003). «Полное отрицательное преломление в реальных кристаллах для баллистических электронов и света». Physical Review Letters . 91 (15): 157404. Bibcode : 2003PhRvL..91o7404Z. doi : 10.1103/PhysRevLett.91.157404. PMID  14611495. S2CID  36997903.
  33. ^ Белов, Павел; Симовский, Константин (2005). «Канализация субволновых изображений электромагнитными кристаллами». Physical Review B. 71 ( 19): 193105. Bibcode : 2005PhRvB..71s3105B. doi : 10.1103/PhysRevB.71.193105.
  34. ^ Грбич, А.; Элефтериадес, Г. В. (2004). «Преодоление дифракционного предела с помощью плоской левосторонней линзы трансмиссионной линии». Physical Review Letters . 92 (11): 117403. Bibcode : 2004PhRvL..92k7403G. doi : 10.1103/PhysRevLett.92.117403. PMID  15089166. S2CID  17693868.
  35. ^ ab Nielsen, RB; Thoreson, MD; Chen, W.; Kristensen, A.; Hvam, JM; Shalaev, VM; Boltasseva, A. (2010). "Toward superlensing with metal–dielectric composites and multilayers" (PDF) . Applied Physics B . 100 (1): 93–100. Bibcode :2010ApPhB.100...93N. doi :10.1007/s00340-010-4065-z. S2CID  39903291. Архивировано из оригинала (бесплатная загрузка PDF) 8 сентября 2014 г.
  36. ^ Fang, N.; Lee, H; Sun, C; Zhang, X (2005). «Ограниченное субдифракцией оптическое изображение с помощью серебряной суперлинзы». Science . 308 (5721): 534–537. Bibcode :2005Sci...308..534F. doi :10.1126/science.1108759. PMID  15845849. S2CID  1085807.
  37. ^ Jeppesen, C.; Nielsen, RB; Boltasseva, A.; Xiao, S.; Mortensen, NA; Kristensen, A. (2009). «Тонкопленочная Ag-суперлинза для интеграции в лабораторию на чипе» (PDF) . Optics Express . 17 (25): 22543–52. Bibcode :2009OExpr..1722543J. doi : 10.1364/OE.17.022543 . PMID  20052179.
  38. ^ Valentine, J.; et al. (2008). «Трехмерный оптический метаматериал с отрицательным показателем преломления». Nature . 455 (7211): 376–379. Bibcode :2008Natur.455..376V. doi :10.1038/nature07247. PMID  18690249. S2CID  4314138.
  39. ^ Яо, Дж.; и др. (2008). «Оптическое отрицательное преломление в объемных метаматериалах нанопроволок». Science . 321 (5891): 930. Bibcode :2008Sci...321..930Y. CiteSeerX 10.1.1.716.4426 . doi :10.1126/science.1157566. PMID  18703734. S2CID  20978013. 
  40. ^ Шивананд; Лю, Хуэйкан; Уэбб, К. Дж. (2008). «Характеристики визуализации изотропной пластины с отрицательной диэлектрической проницаемостью». Opt. Lett. 33 (21): 2562–4. Bibcode :2008OptL...33.2562S. doi :10.1364/OL.33.002562. PMID  18978921.
  41. ^ Лю, Хуэйкан; Шивананд; Уэбб, К. Дж. (2008). «Возможности получения субволновых изображений с помощью плоских одноосных анизотропных линз». Opt. Lett. 33 (21): 2568–70. Bibcode :2008OptL...33.2568L. doi :10.1364/OL.33.002568. PMID  18978923.
  42. ^ В. Цай, Д. А. Генов, В. М. Шалаев, Phys. Ред. Б 72, 193101 (2005)
    • А.В. Кильдышев, В. Кай, Ю.К. Четтиар, Х.-К. Юань, А.К. Сарычев, В.П. Драчев, В.М. Шалаев, Ж. опт. Соц. Являюсь. Б 23, 423 (2006)
    • Л. Ши, Л. Гао, С. Хе, Б. Ли, Phys. Rev. B 76, 045116 (2007)
  43. ^ З. Якоб, Л. В. Алексеев, Э. Нариманов, Опт. Экспресс 14, 8247 (2006)
    • П. А. Белов, Ю. Хао, Физ. Ред. Б 73, 113110 (2006)
    • Б. Вуд, Дж. Б. Пендри, Д. П. Цай, Phys. Rev. B 74, 115116 (2006)
    • Е. Шамонина, В. А. Калинин, К. Х. Рингхофер, Л. Солимар, Электрон. Летт. 37, 1243 (2001)
  44. ^ Шивананд; Людвиг, Алон; Уэбб, К. Дж. (2012). «Влияние шероховатости поверхности на эффективную диэлектрическую проницаемость и субволновое разрешение изображения стековых линз металл–изолятор». Opt. Lett. 37 (20): 4317–9. Bibcode :2012OptL...37.4317S. doi :10.1364/OL.37.004317. PMID  23233908.
  45. ^ abcd Ziolkowski, RW; Heyman, E. (2001). "Распространение волн в средах с отрицательной диэлектрической и проницаемостью" (PDF) . Physical Review E . 64 (5): 056625. Bibcode :2001PhRvE..64e6625Z. doi :10.1103/PhysRevE.64.056625. PMID  11736134. S2CID  38798156. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2010 г.
  46. ^ abcde Смольянинов, Игорь И.; Хунг, YJ; Дэвис, CC (2007-03-27). "Увеличивающая суперлинза в видимом диапазоне частот". Science . 315 (5819): 1699–1701. arXiv : physics/0610230 . Bibcode :2007Sci...315.1699S. doi :10.1126/science.1138746. PMID  17379804. S2CID  11806529.
  47. ^ Дюме, Б. (21 апреля 2005 г.). "Прорыв в области суперлинз". Physics World . Архивировано из оригинала 19 января 2012 г. Получено 31 мая 2009 г.
  48. ^ Pendry, JB (18 февраля 2005 г.). «Сборник ссылок по фотонике». Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Получено 11 января 2011 г.
  49. ^ ab Smith, DR; et al. (2003). «Ограничения на субдифракционную визуализацию с отрицательным показателем преломления» (PDF) . Applied Physics Letters . 82 (10): 1506–1508. arXiv : cond-mat/0206568 . Bibcode :2003ApPhL..82.1506S. doi :10.1063/1.1554779. S2CID  39687616. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-03 . Получено 2009-11-01 .
  50. ^ ab Shelby, RA; Smith, DR; Schultz, S. (2001). "Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления". Science . 292 (5514): 77–9. Bibcode :2001Sci...292...77S. CiteSeerX 10.1.1.119.1617 . doi :10.1126/science.1058847. PMID  11292865. S2CID  9321456. 
  51. ^ ab Садатгол, М.; Оздемир, СК; Янг, Л.; Гуней, ДО (2015). «Инжекция плазмона для компенсации и контроля потерь в метаматериалах с отрицательным показателем преломления». Physical Review Letters . 115 (3): 035502. arXiv : 1506.06282 . Bibcode :2015PhRvL.115c5502S. doi :10.1103/physrevlett.115.035502. PMID  26230802. S2CID  2876786.
  52. ^ ab Adams, W.; Sadatgol, M.; Zhang, X.; Guney, DO (2016). «Приведение „идеальной линзы“ в фокус с помощью почти идеальной компенсации потерь без усиливающей среды». New Journal of Physics . 18 (12): 125004. arXiv : 1607.07464 . Bibcode : 2016NJPh...18l5004A. doi : 10.1088/1367-2630/aa4f9e. S2CID  119268393.
  53. ^ ab A. Ghoshroy, W. Adams, X. Zhang и DO Guney, Активная схема инжекции плазмона для субдифракционной визуализации с несовершенной плоской линзой с отрицательным показателем преломления, arXiv: 1706.03886
  54. ^ ab Zhang, Xu; Adams, Wyatt; Guney, Durdu O. (2017). "Аналитическое описание обратного фильтра, эмулирующего схему компенсации потерь при инжекции плазмона, и реализация для гиперлинзы сверхвысокого разрешения". J. Opt. Soc. Am. B . 34 (6): 1310. Bibcode :2017JOSAB..34.1310Z. doi : 10.1364/josab.34.001310 .
  55. ^ abcdef Wiltshire, M. ck; et al. (2003). «Метаматериальный эндоскоп для передачи магнитного поля: визуализация ближнего поля с помощью магнитных проводов». Optics Express . 11 (7): 709–715. Bibcode : 2003OExpr..11..709W. doi : 10.1364/OE.11.000709 . PMID  19461782.
  56. ^ abc Dumé, B. (4 апреля 2005 г.). "Прорыв в области суперлинз". Physics World . Архивировано из оригинала 2012-01-19 . Получено 2009-11-10 .
  57. ^ ab Liu, Z.; et al. (2003). "Быстрый рост затухающей волны с помощью серебряной суперлинзы" (PDF) . Applied Physics Letters . 83 (25): 5184. Bibcode :2003ApPhL..83.5184L. doi :10.1063/1.1636250. Архивировано из оригинала (PDF) 24 июня 2010 г.
  58. ^ Лагарьков, AN; В.Н. Киссель (2004-02-18). "Почти идеальное изображение в фокусирующей системе на основе пластины из левостороннего материала". Phys. Rev. Lett . 92 (7): 077401 [4 страницы]. Bibcode :2004PhRvL..92g7401L. doi :10.1103/PhysRevLett.92.077401. PMID  14995884.
  59. ^ Blaikie, Richard J ; Melville, David OS (2005-01-20). «Получение изображений через планарные серебряные линзы в оптическом ближнем поле». J. Opt. Soc. Am. A . 7 (2): S176–S183. Bibcode :2005JOptA...7S.176B. doi :10.1088/1464-4258/7/2/023.
  60. ^ Greegor RB, et al. (2005-08-25). "Моделирование и тестирование градиентной линзы с отрицательным показателем преломления" (PDF) . Applied Physics Letters . 87 (9): 091114. Bibcode :2005ApPhL..87i1114G. doi :10.1063/1.2037202. Архивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2010 г. . Получено 01.11.2009 .
  61. ^ Дюран, Стефан и др. (2005-12-02). «Теория свойств пропускания оптической суперлинзы дальнего поля для получения изображений за пределами дифракционного предела» (PDF) . J. Opt. Soc. Am. B . 23 (11): 2383–2392. Bibcode :2006JOSAB..23.2383D. doi :10.1364/JOSAB.23.002383 . Получено 2009-10-26 .
  62. ^ Лю, Чжаовэй и др. (2007-05-22). «Экспериментальные исследования суперлинз дальнего поля для субдифракционной оптической визуализации». Optics Express . 15 (11): 6947–6954. Bibcode : 2007OExpr..15.6947L. doi : 10.1364/OE.15.006947 . PMID  19547010.
  63. ^ Geoffroy, Lerosey; et al. (2007-02-27). «Фокусировка за пределами дифракционного предела с обращением времени в дальней зоне». Science . 315 (5815): 1120–1122. Bibcode :2007Sci...315.1120L. doi :10.1126/science.1134824. PMID  17322059. S2CID  16152502.
  64. ^ Якоб, З.; Алексеев, Л.; Нариманов, Э. (2005). «Оптическая гиперлинза: формирование изображений в дальнем поле за пределами дифракционного предела». Optics Express . 14 (18): 8247–8256. arXiv : physics/0607277 . Bibcode : 2006OExpr..14.8247J. doi : 10.1364/OE.14.008247. PMID  19529199. S2CID  11542914.
  65. ^ Саландрино, Алессандро; Надер Энгета (2006-08-16). "Оптическая микроскопия субдифракции в дальнем поле с использованием кристаллов метаматериалов: теория и моделирование" (PDF) . Phys. Rev. B . 74 (7): 075103. Bibcode :2006PhRvB..74g5103S. doi :10.1103/PhysRevB.74.075103. hdl : 1808/21743 .
  66. ^ Ван, Цзюнься; Ян Сюй Хуншэн Чэнь; Чжан, Байлэ (2012). «Ультрафиолетовая диэлектрическая гиперлинза со слоистым графеном и нитридом бора». arXiv : 1205.4823 [physics.chem-ph].
  67. ^ Харт, Уильям С.; Бак, Алексей О.; Филлипс, Крис С. (7 февраля 2018 г.). «Сверхнизкое разрешение с чрезвычайно анизотропными полупроводниковыми метаматериалами». AIP Advances . 8 (2): 025203. Bibcode : 2018AIPA....8b5203H. doi : 10.1063/1.5013084 . hdl : 10044/1/56578 .
  68. ^ abcdefgh Лю, З. и др. (2007-03-27). "Оптическая гиперлинза дальнего поля, увеличивающая объекты с ограниченной дифракцией" (PDF) . Science . 315 (5819): 1686. Bibcode :2007Sci...315.1686L. CiteSeerX 10.1.1.708.3342 . doi :10.1126/science.1137368. PMID  17379801. S2CID  5917552. Архивировано из оригинала (PDF) 20 сентября 2009 г. 
  69. ^ ab Rho, Junsuk; Ye, Ziliang; Xiong, Yi; Yin, Xiaobo; Liu, Zhaowei; Choi, Hyeunseok; Bartal, Guy; Zhang, Xiang (1 декабря 2010 г.). "Сферическая гиперлинза для двумерной субдифракционной визуализации на видимых частотах". Nature Communications . 1 (9): 143. Bibcode :2010NatCo...1..143R. doi : 10.1038/ncomms1148 . PMID  21266993.
  70. ^ Хуан, Бо; Ван, В.; Бейтс, М.; Чжуан, С. (2008-02-08). «Трехмерная сверхразрешающая визуализация с помощью стохастической оптической реконструктивной микроскопии». Science . 319 (5864): 810–813. Bibcode :2008Sci...319..810H. doi :10.1126/science.1153529. PMC 2633023 . PMID  18174397. 
  71. ^ Пендри, Джон (2003-04-07). "Идеальные цилиндрические линзы" (PDF) . Optics Express . 11 (7): 755–60. Bibcode :2003OExpr..11..755P. doi : 10.1364/OE.11.000755 . PMID  19461787 . Получено 2009-11-04 .
  72. ^ Milton, Graeme W.; Nicorovici, Nicolae-Alexandru P.; McPhedran, Ross C.; Podolskiy, Viktor A. (2005-12-08). "Доказательство суперлинзирования в квазистатическом режиме и ограничения суперлинз в этом режиме из-за аномального локализованного резонанса". Труды Королевского общества A. 461 ( 2064): 3999 [36 страниц]. Bibcode :2005RSPSA.461.3999M. doi :10.1098/rspa.2005.1570. S2CID  120546522.
  73. ^ Schurig, D.; JB Pendry; DR Smith (2007-10-24). «Оптические элементы, спроектированные с помощью трансформации». Optics Express . 15 (22): 14772–82. Bibcode : 2007OExpr..1514772S. doi : 10.1364/OE.15.014772 . PMID  19550757. S2CID  16247289.
  74. ^ Tsang, Mankei; Psaltis, Demetri (2008). «Увеличение идеальной линзы и конструкции суперлинзы с помощью преобразования координат». Physical Review B. 77 ( 3): 035122. arXiv : 0708.0262 . Bibcode : 2008PhRvB..77c5122T. doi : 10.1103/PhysRevB.77.035122. S2CID  9517825.
  75. ^ abc Huang FM, et al. (2008-06-24). "Nanohole Array as a Lens" (PDF) . Nano Lett . 8 (8): 2469–2472. Bibcode :2008NanoL...8.2469H. doi :10.1021/nl801476v. PMID  18572971. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-01 . Получено 2009-12-21 .
  76. ^ ab "Физики Северо-Востока разрабатывают 3D метаматериальную нанолинзу, которая позволяет получать изображения сверхвысокого разрешения". прототип сверхвысокоразрешающей метаматериальной нанолинзы . Nanotechwire.com. 2010-01-18. Архивировано из оригинала 2016-03-04 . Получено 2010-01-20 .
  77. ^ ab Casse, BDF; Lu, WT; Huang, YJ; Gultepe, E.; Menon, L.; Sridhar, S. (2010). "Получение изображений со сверхвысоким разрешением с использованием трехмерной нанолинзы из метаматериалов". Applied Physics Letters . 96 (2): 023114. Bibcode : 2010ApPhL..96b3114C. doi : 10.1063/1.3291677. hdl : 2047/d20002681 .
  78. ^ Юнг, Дж. и; Л. Мартин-Морено; Ф. Дж. Гарсия-Видаль (2009-12-09). "Свойства светопропускания дырчатых металлических пленок в пределе метаматериала: эффективная теория среды и субволновая визуализация". New Journal of Physics . 11 (12): 123013. Bibcode : 2009NJPh...11l3013J. doi : 10.1088/1367-2630/11/12/123013 .
  79. ^ Силвейринья, Марио Г.; Энгета, Надер (2009-03-13). «Транспортировка изображения через субволновое отверстие». Physical Review Letters . 102 (10): 103902. Bibcode : 2009PhRvL.102j3902S. doi : 10.1103/PhysRevLett.102.103902. PMID  19392114.
  80. ^ abcdefg Кан, Хён-Гон; Токумасу, Фуюки; Кларк, Мэтью; Чжоу, Чжэньпин; Тан, Цзяньюн; Нгуен, Тинь; Хван, Джисонг (2010). «Исследование динамических флуоресцентных свойств одиночных и кластерных квантовых точек для количественной биомедицинской визуализации клеток». Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology . 2 (1): 48–58. doi :10.1002/wnan.62. PMID  20049830.

Внешние ссылки