Физики снова "преодолели" дифракционный предел

Международная группа физиков предложила новый тип оптической линзы, которая позволяет получать в видимом свете изображение объектов рекордно малых размеров - менее 100 нанометров. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Открытый в 1873 году Эрнстом Аббе дифракционный предел устанавливает ограничение на размер объекта, изображение которого можно получить с помощью традиционной оптической системы - для видимого диапазона этот предел составляет около 200 нанометров (внутренние структуры бактерий, например, имеют меньшие размеры).

В рамках новой работы исследователи предложили схему линзы, которую они назвали HIRES (High Index Resolution Enhancement by Scattering). В основе системы лежит слой фосфида галлия толщиной 400 нанометров. Поверхность материала (верхний слой толщиной всего несколько нанометров) была случайным образом намерено "испорчена" при помощи серной кислоты.

Физики проанализировали картину рассеивания, которую дает подобная линза. После этого при помощи компьютера они рассчитали подходящие параметры лазера, которым освещали объект, для получения внутри слоя галлия волнового фронта нужной формы (в данном случае, сферической). При этом, меняя параметры лазера, физики меняли расположения фокуса своей линзы.

В качестве тестового объекта выступали золотые частицы диаметром менее 100 нанометров. Сканируя частицы несколько раз при помощи фокуса и анализируя собранные данные, исследователи получили изображение с разрешением около 97 нанометров.

В настоящее время ведутся работы по созданию линз, способных преодолевать дифракционный предел. Так, например, из так называемых метаматериалов (материалы, в которых свойства определяются преимущественно строением, а не составом), имеющих отрицательный коэффициент преломления, создают суперлинзы. Для них, в теории, дифракционного предела нет. Кроме этого есть успехи в создании ближнепольных микроскопов, улавливающих стоячие электромагнитные волны с экспоненциально убывающей в окрестности объекта интенсивностью.