Microscopen worden conventioneel gebruikt om kleine functies af te beelden. Echter, hun resolutie wordt inherent beperkt door de golflengte van het licht. Deze beperking betekent dat ze alleen structuren groter dan een paar honderd nanometer kunnen oplossen. Nutsvoorzieningen, Leonid Krivitsky en Boris Luk'yanchuk van het A*STAR Data Storage Institute in Singapore en collega's hebben een alternatieve optische benadering gedemonstreerd waarmee oppervlakken met resoluties onder de 100 nanometer in kaart kunnen worden gebracht.

Diffractie is de neiging van alle golven, inclusief licht, uit te spreiden wanneer ze in de buurt van een object of door een opening komen. Dit effect betekent dat optische beeldvormingssystemen geen objecten kunnen oplossen die kleiner zijn dan ongeveer de helft van de golflengte van het verlichtende licht. Dus, voor rood licht met een golflengte van ongeveer 600 nm, de resolutie zal ongeveer 300 nanometer zijn.

Luk'yanchuk en zijn collega's toonden eerder aan dat een transparante kraal op micrometerschaal die op een oppervlak is geplaatst, deze zogenaamde diffractielimiet kan omzeilen. Ze toonden aan dat licht dat door de kraal gaat, wanneer verzameld door een conventionele microscoop, kan een afbeelding maken van het oppervlak eronder met een resolutie van 50 nanometer. Echter, het genereren van een complete tweedimensionale kaart vereist het scannen van de kraal over het oppervlak - niet gemakkelijk om op een gecontroleerde manier uit te voeren als de bol slechts 6 micrometer breed is. "We hebben deze superresolutietechniek nu verbeterd door een methode te ontwikkelen om de beeldvormende microsferen controleerbaar te verplaatsen, ', zegt Krivitsky.

Krivitsky en zijn team voerden dergelijke ruimtelijke scans uit met een kleine pipet met een punt van slechts 1 of 2 micrometer breed. Computersimulaties bevestigden dat de aanwezigheid van de pipet het superresolutievermogen van de microsferen niet nadelig zou beïnvloeden. Om de pipet aan de kraal te bevestigen, ze zogen de lucht uit de holte (zie afbeelding).

Het team verbond vervolgens het andere uiteinde van de pipet met een mechanische trap, die in stappen van slechts 20 nanometer zou kunnen bewegen. belangrijk, het vacuüm in de pipet zorgde voor een binding die stevig genoeg was om ervoor te zorgen dat de kraal niet losraakte terwijl deze over een oppervlak werd gesleept. De onderzoekers toonden de effectiviteit van hun systeem aan door met succes proefmonsters af te beelden met functies zo klein als 75 nanometer.

Terwijl andere technieken, zoals near-field scanning microscopie, kan sub-diffractie-limiet beeldvorming uitvoeren, ze vereisen zeer dure systemen. "De echte voordelen van onze techniek zijn de eenvoud en de prijs, ", zegt Krivitsky. "Het idee kan worden toegepast op een verscheidenheid aan superresolutie-applicaties zoals monsterinspectie, microfabricage en bio-imaging."