Een snelle 3D-optische microscoop die een volledig veldbeeld van de oppervlakken van objecten met een resolutie op nanoschaal kan verkrijgen, werd onlangs ontwikkeld in het laboratorium van prof. Ibrahim Abdulhalim (foto rechts) in de eenheid Elektro-optische Engineering van BGU.

De microscoop is gebaseerd op parallelle faseverschuivingsinterferometrie, waarmee gelijktijdig driefasenbeelden kunnen worden verkregen en de hoogtetopografiekaart in een eenvoudige algebraïsche berekening kan worden geëxtraheerd. Op basis van hetzelfde principe, de onderzoekers demonstreerden trillingsmetingen met amplitudes variërend van 1 nm tot tientallen microns met een resolutie van sub nm.

De microscoop kwam voort uit het doctoraats- en postdoctoraal werk van Dr. Avner Safrani, gevolgd door het postdoctoraal werk van Dr. Michael Ney.

De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in enkele toonaangevende optica-tijdschriften zoals: Optica Letters van de Optical Society of America, en behoorden tot de best gedownloade papers tijdens de publicatiemaand.

Gebaseerd op het interferentieverschijnsel van lichtgolven, het is in principe mogelijk om verplaatsingen te meten met een nauwkeurigheid die kleiner is dan de straal van een atoom. Een goed voorbeeld hiervan was de historische gebeurtenis in februari 2016 toen onderzoekers erin slaagden, met behulp van de LIGO-interferometer, om voor het eerst zwaartekrachtsgolven te meten die afkomstig zijn van verre objecten in de ruimte. De Nobelprijs voor de Natuurkunde is zojuist toegekend aan drie onderzoekers die een sleutelrol hebben gespeeld in de ontwikkeling van LIGO.

Het onderzoek werd ondersteund door het Kamin-programma van het ministerie van Economische Zaken en door het industriële consortium Metro450, die werd opgericht met het oog op de ontwikkeling van optische meetapparatuur met hoge snelheid met nanoprecisie voor het inspecteren van de fabricageprocessen in de nano-elektronica-industrie, wanneer de Si-wafelgrootte 450 mm wordt.

Prof. Abdulhalim zei:"In antwoord op het verzoek van de optische metrologiebedrijven, we kwamen met een snelheid die twee orden van grootte sneller was dan waar ze om vroegen, en met sub-nm precisie. De volgende stap in het onderzoek, dat het onderzoeksonderwerp zal zijn van twee promovendi Amir Aizen en Andrey Nazarov, is om de microscoop en de vibrometer compact te bouwen en om biologische toepassingen te ontwikkelen die het mogelijk maken om celprofielen snel en met nano-precisie af te beelden zonder fluorescerende kleuring. De hoge snelheid en precisie zullen biologen helpen om dynamische processen op korte tijdschalen te volgen, terwijl het bepalen van het celprofiel met nano-precisie zal helpen bij het diagnosticeren van ziekten zoals kanker in een vroeg stadium."