Nanotekninen mikroskooppikuvaus älypuhelimeen

Tutkijat ovat kehittäneet metapintaan perustuvan edullisen mikroskooppisen kuvantamislaitteen, joka sopii älypuhelimen kameran linssiin.

Melbournen yliopiston ja Australian Research Council of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS) -tutkimuslaitoksen julkaisema tutkimus auttaa pienentämään mikroskooppista vaihekuvaustekniikkaa käyttämällä nanometrien paksuisia metapintoja. Sellainen rakenne mahtuu älypuhelimen tai muun pienen kameran linssiin.

Sairauksien havaitseminen tukeutuu usein optiseen mikroskooppiteknologiaan biologisten solujen muutosten tutkimiseksi. Nykyiset tutkimusmenetelmät sisältävät yleensä solujen värjäyksen kemikaaleilla laboratorioympäristössä sekä erikoistuneiden "vaihekuvausmikroskooppien" käyttöä.

Näillä pyritään tekemään biologisen solun näkymätön osa näkyviksi, jotta taudin varhaisvaiheen havaitseminen on mahdollista. Laboratorioiden vaihekuvausmikroskoopit ovat kuitenkin tilaa vieviä ja kalliita.

Tällainen uusi tekniikka tarjoaa mahdollisuuden sairauden havaitsemiseen kotona, jossa potilas voisi ottaa itse näytteen syljestä tai veripisarasta ja lähettää kuvan laboratorioon, joka voisi sitten analysoida ja diagnosoida sairauden.

Johtava tutkija Lukas Wesemann sanoi, että tarkoitukseen kehitetyt metapinnat voivat manipuloida niiden läpi kulkevaa valoa, aivan kuten kalliit vaihekuvausmikroskoopit, tehden muuten näkymättömistä esineistä, kuten elävistä biologisista soluista näkyviä.

”Valmistimme tasaiselle metapinnamme ryhmän nanosauvoja, jotka on järjestetty siten, että valon näkymätön ominaisuus, eli sen 'vaihe', muuttuu normaaliksi ihmissilmälle tai perinteisille kameroille näkyväksi kuvaksi", tohtori Wesemann tarkentaa. "Nämä vaihekuvauksen metapinnat luovat korkeakontrastisia, pseudo-3D-kuvia ilman tietokoneen jälkikäsittelyä.

Jo aiemmin meta-optiset laitteet ovat osoittaneet täysoptista, ultrakompaktia optisten aaltokenttien kuvankäsittelyä, mutta tähän asti niitä rajoitti niiden symmetrinen optinen vaste amplitudi- ja vaihegradientteihin.

Tässä uudessa tavassa hyödynnetään fotonista spin-kiertorata-kytkentää epäsymmetrisen optisen siirtofunktion luomiseksi reaaliaikaista vaihekuvausta varten.

Aiheesta aiemmin:

Grafeenikamera kuvaa sydämen sähköistä toimintaa

Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa