Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

А суперлинза или супер объектив , является объективом , который использует метаматериалы выйти за дифракционный предел . Предел дифракции - это особенность обычных линз и микроскопов, которая ограничивает точность их разрешения. Было предложено множество конструкций линз, которые каким-то образом выходят за дифракционный предел, но ограничения и препятствия встречаются с каждой из них. [1]

История [ править ]

В 1873 году Эрнст Аббе сообщил, что обычные линзы не способны уловить некоторые мелкие детали любого изображения. Суперобъектив предназначен для захвата таких деталей. Ограничение обычных линз тормозило прогресс биологических наук . Это связано с тем, что вирус или молекула ДНК не может быть определена с помощью обычных микроскопов с максимальной мощностью. Это ограничение распространяется на минуту процессы клеточных белков , движущихся вдоль микротрубочек одного живой клетки в их естественной среде. Кроме того, компьютерные чипы и взаимосвязанная микроэлектроникапроизводятся в меньших и меньших масштабах. Для этого требуется специализированное оптическое оборудование , которое также ограничено, поскольку в нем используются обычные линзы. Следовательно, принципы, регулирующие суперлинзу, показывают, что у нее есть потенциал для визуализации молекул ДНК и клеточных белковых процессов или помощи в производстве еще меньших компьютерных микросхем и микроэлектроники. [2] [3] [4] [5]

Кроме того, обычные линзы улавливают только распространяющиеся световые волны . Это волны, которые распространяются от источника света или объекта к линзе или человеческому глазу. В качестве альтернативы это можно рассматривать как дальнее поле . Напротив, суперлинза улавливает распространяющиеся световые волны и волны, которые остаются на поверхности объекта, которые, в качестве альтернативы, могут быть изучены как в дальнем, так и в ближнем поле . [6] [7]

В начале 20-го века термин «суперлинза» использовался Деннисом Габором для описания чего-то совершенно другого: системы составных линзовых решеток. [8]

Теория [ править ]

Бинокулярный микроскоп представляет собой обычную оптическую систему. Пространственное разрешение ограничено дифракционным пределом, который немного превышает 200 нанометров .

Формирование изображения [ править ]

Схематические изображения и изображения обычно используемых металлических нанозондов, которые можно использовать для наблюдения за образцом с нанометровым разрешением. Обратите внимание, что размеры концов трех нанозондов составляют 100 нанометров. [4]

Изображение объекта можно определить как материальное или видимое представление характеристик этого объекта. Необходимым условием формирования изображения является взаимодействие с полями электромагнитного излучения . Кроме того, уровень детализации или разрешение изображения ограничен длиной волны излучения . Например, в оптической микроскопии получение изображения и разрешение 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 . С другой стороны, оптическая микроскопия не может быть ограничена некоторым значением чуть выше 200 нанометров . [4] Однако новые технологии в сочетании с оптической микроскопией начинают позволять увеличивать разрешение объектов (см. Разделы ниже).

Одно из определений ограничения барьером разрешения - это ограничение разрешения на половине длины волны света . Видимый спектр имеет диапазон , который простирается от 390 нм до 750 нм. Зеленый свет , находящийся на полпути, составляет около 500 нанометров. При микроскопии учитываются такие параметры, как апертура линзы , расстояние от объекта до линзы и показатель преломления наблюдаемого материала. Эта комбинация определяет границу разрешения или оптический предел микроскопии , который составляет 200 нанометров. Поэтому обычные линзы, которые буквально создают изображение объекта, используя «обычные» световые волны, отбрасывают информацию, которая производит очень мелкие и мельчайшие детали объекта, содержащиеся в исчезающих волнах . Эти размеры меньше 200 нанометров. По этой причине обычные оптические системы, такие как микроскопы , были неспособны точно изображения очень малых, нанометровых структур или нанометровых размеров организмов в естественных условиях , таких как отдельные вирусы или молекулы ДНК . [4] [5]

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

  • Эта техника позволяет эффективно отображать только темные или сильно преломляющие объекты .
  • Дифракция ограничивает разрешение объекта или ячейки примерно до 200 нанометров .
  • Расфокусированный свет от точек за пределами фокальной плоскости снижает четкость изображения.

Живые биологические клетки, в частности, обычно не имеют достаточного контраста для успешного изучения, поскольку внутренние структуры клетки в большинстве своем бесцветны и прозрачны. Наиболее распространенный способ увеличения контраста - окрашивание различных структур селективными красителями , но часто это связано с уничтожением и фиксацией образца. Окрашивание также может привести к появлению артефактов , видимых структурных деталей, которые вызваны обработкой образца и, таким образом, не являются законным признаком образца.

Обычный объектив [ править ]

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

Обычные стеклянные линзы широко распространены в нашем обществе и в науке . Это один из основных инструментов оптики просто потому, что он взаимодействует со светом различной длины. В то же время длина волны света может быть аналогична ширине карандаша, используемого для рисования обычных изображений. Предел становится заметным, например, когда лазер, используемый в цифровой видеосистеме, может только обнаруживать и передавать детали с DVD на основе длины волны света . Изображение не может быть более резким за пределами этого ограничения. [10]

Таким образом, когда объект излучает или отражает свет, с этим явлением связано два типа электромагнитного излучения . Это излучение ближнего поля и дальнего поля.радиация. Как следует из его описания, дальнее поле выходит за пределы объекта. Затем его легко захватить и обработать с помощью обычной стеклянной линзы. Однако полезные детали разрешения (нанометрового размера) не наблюдаются, потому что они скрыты в ближнем поле. Они остаются локализованными, находясь намного ближе к светоизлучающему объекту, не могут перемещаться и не могут быть захвачены обычным объективом. Управление излучением ближнего поля для достижения высокого разрешения может быть достигнуто с помощью нового класса материалов, которые нелегко получить в природе. Они не похожи на известные твердые тела , такие как кристаллы , свойства которых основаны на атомных и молекулярных единицах. Новый класс материалов, названный метаматериалами, получает свои свойства от искусственно увеличенной структуры. Это привело к новым свойствам и новым ответам, которые позволяют детализировать изображения, которые превосходят ограничения, налагаемые длиной волны света. [10]

Субволновая визуализация [ править ]

«Электрокомпозитор» представлял собой машину для электронно-лучевой литографии (электронный микроскоп), предназначенную для письма по маске. Он был разработан в начале 1970-х и развернут в середине 1970-х.

Это привело к желанию наблюдать за взаимодействием живых биологических клеток в реальном времени в естественной среде , а также к необходимости получения изображений в субволновом диапазоне . Субволновую визуализацию можно определить как оптическую микроскопию с возможностью видеть детали объекта или организма ниже длины волны видимого света (см. Обсуждение в приведенных выше разделах). Другими словами, чтобы иметь возможность наблюдать в реальном времени на глубине менее 200 нанометров. Оптическая микроскопия - это неинвазивный метод и технология, потому что повседневный свет является средой передачи . Изображения ниже оптического предела в оптической микроскопии (субволновые) могут быть спроектированы для клеточного и нанометрового уровней. в принципе.

Например, в 2007 году была продемонстрирована технология, при которой линза на основе метаматериалов в сочетании с обычной оптической линзой могла манипулировать видимым светом, чтобы видеть ( наноразмерные ) узоры, которые были слишком малы для наблюдения с помощью обычного оптического микроскопа . Это имеет потенциальное применение не только для наблюдения за всей живой клеткой или для наблюдения за клеточными процессами , такими как то, как белки и жиры перемещаются в клетки и выходят из них. В области технологий его можно использовать для улучшения первых шагов фотолитографии и нанолитографии , необходимых для производства все меньших размеров.компьютерные чипы . [4] [11]

Фокусировка на субволновой длине волны стала уникальным методом визуализации , который позволяет визуализировать особенности наблюдаемого объекта, которые меньше длины волны используемых фотонов . Фотон - это минимальная единица света. Хотя раньше это считалось физически невозможным, получение изображений в субволновом диапазоне стало возможным благодаря развитию метаматериалов . Обычно это достигается с помощью слоя металла, такого как золото или серебро , толщиной в несколько атомов , который действует как суперлинза, или с помощью одномерных и двухмерных фотонных кристаллов . [12] [13]Существует тонкое взаимодействие между распространяющимися волнами, затухающими волнами, визуализацией ближнего и дальнего поля, обсуждаемой в следующих разделах. [4] [14]

Ранняя субволновая визуализация [ править ]

Линзы из метаматериалов ( Суперлинзы ) способны реконструировать изображения нанометрового размера, создавая в каждом случае отрицательный показатель преломления . Это компенсирует быстро затухающие исчезающие волны . До появления метаматериалов было предложено и даже продемонстрировано множество других методов для создания микроскопии сверхвысокого разрешения . Еще в 1928 году ирландскому физику Эдварду Хатчинсону Синджу приписывают идею создания и развития идеи того, что в конечном итоге станет сканирующей оптической микроскопией в ближнем поле . [15] [16] [17]

В 1974 г. были представлены предложения по двумерным технологиям изготовления. Эти предложения включали контактную визуализацию для создания рельефного рисунка, фотолитографию , электронную литографию , рентгеновскую литографию или ионную бомбардировку на подходящей плоской подложке. [18] Общие технологические цели линзы из метаматериала и разнообразия литографии направлены на оптическое разрешение деталей, размеры которых намного меньше, чем длина волны вакуума экспонирующего света . [19] [20]В 1981 году были продемонстрированы два различных метода контактной визуализации плоских субмикроскопических металлических структур с синим светом (400 нм ). Одна демонстрация привела к разрешению изображения 100 нм, а другая - к разрешению от 50 до 70 нм. [20]

По крайней мере, с 1998 года оптическая литография ближнего поля была разработана для создания деталей нанометрового масштаба. Исследования по этой технологии продолжались, поскольку в 2000–2001 годах появился первый экспериментально продемонстрированный метаматериал с отрицательным показателем преломления . Эффективность электронно-лучевой литографии также изучалась в начале нового тысячелетия для приложений нанометрового масштаба. Было показано, что литография оттиска имеет желаемые преимущества для исследований и технологий нанометрового масштаба. [19] [21]

Усовершенствованная глубокая УФ-фотолитография теперь может предлагать разрешение менее 100 нм, однако минимальный размер элемента и расстояние между рисунками определяются дифракционным пределом света. Его производные технологии , такие как исчезающего ближнего поля были разработаны литографии, ближнего поля помех, литографии и фазового сдвига маски литографии преодолеть дифракционный предел. [19]

В 2000 году Джон Пендри предложил использовать метаматериал объектив для достижения нанометрового -scaled изображений для фокусировки ниже длиной волны от света . [1] [22]

Анализ дифракционного предела [ править ]

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 исчезающих компонентов, которые распространяются параллельно границе раздела. [23] Поскольку как распространяющиеся, так и более мелкие затухающие волны распространяются в направлении, параллельном границе раздела сред, затухающие волны затухают в направлении распространения. Обычные (с положительным индексом) оптические элементы могут перефокусировать распространяющиеся компоненты, но экспоненциально затухающие неоднородные компоненты всегда теряются, что приводит к дифракционному пределу для фокусировки на изображении. [23]

Суперлинза - это линза, которая способна формировать изображения на субволновой длине , что позволяет увеличивать лучи ближнего поля . Обычные линзы имеют разрешение порядка одной длины волны из-за так называемого дифракционного предела. Этот предел мешает отображать очень маленькие объекты, такие как отдельные атомы, которые намного меньше длины волны видимого света. Суперлинза способна превзойти дифракционный предел. Примером может служить исходная линза, описанная Пендри, в которой в качестве плоской линзы используется пластина материала с отрицательным показателем преломления . Теоретически идеальный объектив должен обладать идеальной фокусировкой - это означает, что он может идеально воспроизводить электромагнитное поле. плоскости источника в плоскости изображения.

Предел дифракции как ограничение разрешения [ править ]

Ограничение характеристик обычных линз связано с дифракционным пределом. Следуя Пендри (2000), дифракционный предел можно понять следующим образом. Рассмотрим объект и линзу, размещенную вдоль оси z, так что лучи от объекта движутся в направлении + z. Поле , исходящее от объекта можно записать в терминах его углового спектр метода , как суперпозиции из плоских волн :

где - функция :

Принимается только положительный квадратный корень, поскольку энергия идет в направлении + z . Все составляющие углового спектра изображения, для которого реально существует изображение, передаются и перефокусируются обычным объективом. Однако если

затем становится мнимой, и волна представляет собой исчезающую волну , амплитуда которой уменьшается по мере распространения волны вдоль оси z . Это приводит к потере высокочастотных составляющих волны, содержащих информацию о высокочастотных (мелкомасштабных) характеристиках изображаемого объекта. Максимально возможное разрешение можно выразить через длину волны:

Суперлинза преодолевает предел. Суперлинза типа Пендри имеет индекс n = −1 (ε = −1, µ = −1), и в таком материале для переноса энергии в направлении + z требуется, чтобы компонента z волнового вектора имела противоположную знак:

Для больших угловых частот исчезающая волна теперь нарастает , поэтому при надлежащей толщине линзы все компоненты углового спектра могут передаваться через линзу без искажений. Проблем с сохранением энергии нет , так как затухающие волны не несут ее в направлении роста: вектор Пойнтинга ориентирован перпендикулярно направлению роста. Для бегущих волн внутри идеальной линзы вектор Пойнтинга указывает направление, противоположное фазовой скорости. [3]

Эффекты отрицательного показателя преломления [ править ]

а) Когда волна падает на материал с положительным показателем преломления из вакуума. б) 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, а другой - снаружи. Это позволяет получать изображения в субволновом диапазоне.

Обычно, когда волна проходит через границу раздела двух материалов, волна появляется на противоположной стороне от нормали . Однако, если граница раздела находится между материалом с положительным показателем преломления и другим материалом с отрицательным показателем преломления , волна появится на той же стороне от 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 за ее пределами, что позволяет получать изображения субволновой длины. [24]

Разработка и строительство [ править ]

Одно время строительство суперлинзы считалось невозможным. В 2000 году Пендри заявил, что простая плита из левого материала подойдет. [25] Экспериментальная реализация такой линзы, однако, заняла немного больше времени, потому что не так просто изготовить метаматериалы с отрицательной диэлектрической проницаемостью и проницаемостью . Действительно, такого материала в природе не существует, и создание требуемых метаматериалов нетривиально. Кроме того, было показано, что параметры материала чрезвычайно чувствительны (индекс должен быть равен -1); небольшие отклонения делают субволновое разрешение ненаблюдаемым. [26] [27]Из-за резонансной природы метаматериалов, от которой зависят многие (предлагаемые) реализации суперлинз, метаматериалы обладают высокой дисперсией. Чувствительность суперлинзы к параметрам материала приводит к тому, что суперлинзы на основе метаматериалов имеют ограниченный применимый частотный диапазон. Эта первоначальная теоретическая конструкция суперлинзы состояла из метаматериала, который компенсировал затухание волны и реконструировал изображения в ближнем поле . Как распространяющиеся, так и исчезающие волны могут влиять на разрешение изображения . [1] [22] [28]

Пендри также предположил, что линза, имеющая только один отрицательный параметр, могла бы образовать приблизительную суперлинзу при условии, что задействованные расстояния также очень малы и при условии, что поляризация источника подходящая. Для видимого света это полезная замена, поскольку создание метаматериалов с отрицательной проницаемостью на частоте видимого света затруднено. В этом случае хорошей альтернативой являются металлы, поскольку они имеют отрицательную диэлектрическую проницаемость (но не отрицательную проницаемость). Пендри предложил использовать серебро из-за его относительно низких потерь при расчетной рабочей длине волны (356 нм). В 2003 году теория Пендри была впервые экспериментально продемонстрирована [13].на радиочастотах / микроволновых частотах. В 2005 году две независимые группы проверили линзы Пендри в ультрафиолетовом диапазоне, в обеих использовались тонкие слои серебра, освещенные ультрафиолетовым светом, для создания «фотографий» объектов, размер которых меньше длины волны. [29] [30] Отрицательное преломление видимого света было экспериментально подтверждено в бикристалле ортованадата иттрия (YVO 4 ) в 2003 году. [31]

Было обнаружено, что простая конструкция суперлинзы для микроволн может использовать массив параллельных проводников.[32] Было показано, что эта структура может улучшить разрешение МРТ .

В 2004 году первая суперлинза с отрицательным показателем преломления обеспечила разрешение в три раза лучше дифракционного предела и была продемонстрирована на микроволновых частотах. [33] В 2005 году Н. Фанг и др. Продемонстрировали первую сверхлинзу в ближнем поле . , но объектив не полагался на отрицательное преломление . Вместо этого использовалась тонкая серебряная пленка для усиления затухающих мод за счет взаимодействия поверхностных плазмонов . [34] [35] Почти в то же время Мелвиллу и Блейки удалось создать сверхлинзу ближнего поля. За ними последовали и другие группы. [29] [36]В 2008 году было сообщено о двух разработках в области исследования суперлинз. [37] Во втором случае метаматериал был сформирован из серебряных нанопроволок, которые были электрохимически осаждены в пористом оксиде алюминия. Материал показал отрицательное преломление. [38] Характеристики изображения таких изотропных линз с отрицательной диэлектрической проницаемостью были также проанализированы в отношении материала и толщины сляба. [39] Возможности субволновой визуализации с помощью плоских одноосных анизотропных линз, в которых компоненты тензора диэлектрической проницаемости имеют противоположный знак, также изучались в зависимости от параметров структуры. [40]

Суперлинза еще не была продемонстрирована в видимом или ближнем инфракрасном диапазоне (Nielsen, RB; 2010). Кроме того, как дисперсионные материалы они могут работать только на одной длине волны. Предлагаемые решения представляют собой композиты металл-диэлектрик (МДК) [41] и многослойные линзовые структуры. [42] Многослойная суперлинза, кажется, имеет лучшее субволновое разрешение, чем однослойная суперлинза. Потери в многослойной системе не так важны, но пока это кажется непрактичным из-за несоответствия импеданса . [34]

В то время как развитие технологий нанопроизводства продолжает раздвигать границы изготовления наноструктур, шероховатость поверхности остается неизбежным источником беспокойства при разработке нанофотонных устройств. Влияние этой шероховатости поверхности на эффективную диэлектрическую проницаемость и субволновое разрешение изображения многослойных линз металл-диэлектрик также было изучено. [43]

Идеальные линзы [ править ]

Когда мир наблюдается через обычные линзы , резкость изображения определяется длиной волны света и ограничивается ею . Примерно в 2000 году была предложена плита из метаматериала с отрицательным индексом для создания линзы с возможностями, превосходящими возможности обычных линз (с положительным индексом ). Пендри предположил, что тонкая пластина из метаматериала с отрицательным преломлением может преодолеть известные проблемы с обычными линзами, чтобы получить «идеальную» линзу, которая фокусировала бы весь спектр, как распространяющиеся, так и затухающие спектры. [1] [44]

В качестве метаматериала была предложена пластина из серебра . В частности, такую ​​тонкую серебряную пленку можно рассматривать как метаповерхность . По мере того, как свет удаляется (распространяется) от источника, он приобретает произвольную фазу . Через обычную линзу фаза остается постоянной, но затухающие волны затухают по экспоненте . В плоской пластине DNG из метаматериала обычно затухающие затухающие волны усиливаются наоборот . Кроме того, поскольку исчезающие волны теперь усиливаются, фаза меняется на противоположную. [1]

Поэтому был предложен тип линзы, состоящий из метаматериала металлической пленки. При освещении вблизи плазменной частоты линза может использоваться для получения изображений со сверхвысоким разрешением, которое компенсирует затухание волны и восстанавливает изображения в ближнем поле . Кроме того, как распространяющиеся, так и затухающие волны влияют на разрешение изображения . [1]

Пендри предположил, что левосторонние пластины позволяют получить «идеальное изображение», если они полностью без потерь, согласованы по импедансу и их показатель преломления равен -1 относительно окружающей среды. Теоретически это было бы прорывом в том, что оптическая версия разрешает объекты размером до нанометров в поперечнике. Пендри предсказал, что двойные отрицательные метаматериалы (DNG) с показателем преломления n = -1 могут действовать, по крайней мере в принципе, как «идеальные линзы», позволяющие получать изображения с разрешением, которое ограничено не длиной волны, а качеством материала. [1] [45] [46] [47]

Другие исследования идеального объектива [ править ]

Дальнейшие исследования показали, что теория Пендри об идеальном объективе не совсем верна. Анализ фокусировки затухающего спектра (уравнения 13–21 в ссылке [1] ) был некорректным. Кроме того, это применимо только к одному (теоретическому) экземпляру, и это одна конкретная среда, которая не содержит потерь, не диспергирована, а составляющие параметры определены как: [44]

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

Однако окончательный интуитивный результат этой теории, заключающийся в том, что как распространяющиеся, так и исчезающие волны фокусируются, в результате чего возникает сходящаяся фокусная точка внутри плиты и другая конвергенция (фокусная точка) за пределами плиты, оказался правильным. [44]

Если метаматериальная среда DNG имеет большой отрицательный индекс или становится с потерями или дисперсией , эффект идеальной линзы Пендри не может быть реализован. В результате идеального эффекта линзы вообще не существует. Согласно расчетам FDTD в то время (2001 г.), плита DNG действует как преобразователь из импульсной цилиндрической волны в импульсный луч. Кроме того, в действительности (на практике) среда DNG должна быть и остается дисперсионной и с потерями, что может иметь как желательные, так и нежелательные эффекты, в зависимости от исследования или применения. Следовательно, идеальный эффект линзы Пендри недоступен для любого метаматериала, предназначенного для использования в качестве среды DNG. [44]

Другой анализ концепции идеальной линзы , проведенный в 2002 г. [23], показал, что она ошибочна при использовании DNG без потерь и без дисперсии в качестве объекта. Этот анализ математически продемонстрировал, что тонкости исчезающих волн, ограничение конечным слоем и поглощение привели к несоответствиям и расхождениям, которые противоречат основным математическим свойствам рассеянных волновых полей. Например, этот анализ показал, что поглощение , связанное с дисперсией , всегда присутствует на практике, а поглощение имеет тенденцию преобразовывать усиленные волны в затухающие внутри этой среды (DNG). [23]

Третий анализ концепции идеальной линзы Пендри, опубликованный в 2003 году [48], использовал недавнюю демонстрацию отрицательного преломления на микроволновых частотах [49] как подтверждение жизнеспособности фундаментальной концепции идеальной линзы. Кроме того, эта демонстрация считалась экспериментальным доказательством того, что планарный метаматериал DNG может перефокусировать излучение точечного источника в дальней зоне . Однако идеальная линза потребует существенно разных значений диэлектрической проницаемости , проницаемости и пространственной периодичности.чем продемонстрированный отрицательный преломляющий образец. [48] [49]

Это исследование соглашается с тем, что любое отклонение от условий, при которых ε = µ = −1, приводит к нормальному, обычному, несовершенному изображению, которое ухудшается экспоненциально, то есть к дифракционному пределу. Идеальное решение для линз при отсутствии потерь опять же непрактично и может привести к парадоксальным интерпретациям. [23]

Было определено, что, хотя резонансные поверхностные плазмоны нежелательны для визуализации, они оказываются существенными для восстановления затухающих затухающих волн. Этот анализ обнаружил, что периодичность метаматериалов оказывает существенное влияние на восстановление типов затухающих компонентов. Кроме того, с помощью современных технологий возможно достижение субволнового разрешения . Отрицательные показатели преломления продемонстрированы в структурированных метаматериалах. Такие материалы могут быть сконструированы с настраиваемыми параметрами материала и, таким образом, для достижения оптимальных условий. Потери можно свести к минимуму в структурах, использующих сверхпроводящиеэлементы. Кроме того, рассмотрение альтернативных структур может привести к конфигурациям левовращающих материалов, которые могут достичь субволновой фокусировки. В то время такие конструкции изучались. [23]

Недавно был предложен эффективный подход к компенсации потерь в метаматериалах, названный схемой плазмонной инжекции. [50] Схема инжекции плазмона была теоретически применена к несовершенным плоским линзам с отрицательным показателем преломления с разумными материальными потерями и при наличии шума [51] [52], а также гиперлинзы. [53] Было показано, что даже несовершенные плоские линзы с отрицательным показателем преломления, использующие схему инжекции плазмонов, могут позволить получать субдифракционные изображения объектов, что в противном случае невозможно из-за потерь и шума. Хотя схема инжекции плазмонов была первоначально задумана для плазмонных метаматериалов, [50]концепция является общей и применима ко всем типам электромагнитных режимов. Основная идея схемы - когерентная суперпозиция 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 [52], либо эквивалентным образом с помощью метода постобработки деконволюции. [51] [53]Однако физическая реализация оказалась более эффективной, чем деконволюция. Физическая конструкция свертки и избирательного усиления пространственных частот в узкой полосе пропускания является ключом к физической реализации схемы инжекции плазмонов. Эта схема компенсации потерь идеально подходит, особенно для линз из метаматериалов, поскольку 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 нова.

Получение изображений ближнего поля с помощью магнитных проводов [ править ]

Призма, состоящая из высокопроизводительных швейцарских рулонов, которая ведет себя как магнитная лицевая панель, точно передавая распределение магнитного поля от входа к выходу. [54]

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 изгибается при переходе от одного материала к другому. В 2003 году было высказано предположение, что метаматериал, состоящий из чередующихся параллельных слоев из n = -1 материалов и n = + 1 материалов, будет более эффективной конструкцией для линзы из метаматериала . Это эффективная среда, состоящая из многослойной стопки, которая демонстрирует двойное лучепреломление , n 2 = ∞, n x= 0. При этом эффективные показатели преломления соответственно перпендикулярны и параллельны . [54]

Как и у обычных линз , направление по оси Z проходит вдоль оси рулона. Резонансная частота (w 0 ) - близкая к 21,3 МГц - определяется конструкцией валка. Демпфирование достигается за счет собственного сопротивления слоев и части диэлектрической проницаемости с потерями. [54]

Проще говоря, поскольку образец поля передается со входа на выходную грань плиты, информация об изображении переносится по каждому слою. Это было экспериментально продемонстрировано. Чтобы проверить характеристики материала для получения двухмерных изображений, антенна была сконструирована из пары встречно-параллельных проводов в форме буквы М. Это генерировало линию магнитного потока, таким образом обеспечивая характерную картину поля для изображения. Он был размещен горизонтально, а материал, состоящий из 271 швейцарского рулона, настроенного на 21,5 МГц, был расположен поверх него. Материал действительно действует как устройство передачи изображения магнитного поля. Форма антенны точно воспроизводится в выходной плоскости как в распределении пиковой интенсивности, так и в «впадинах», ограничивающих M.[54]

Постоянной характеристикой очень близкого (исчезающего) поля является то, что электрическое и магнитное поля в значительной степени разделены. Это позволяет практически независимо манипулировать электрическим полем с диэлектрической проницаемостью и магнитным полем с проницаемостью. [54]

Кроме того, это сильно анизотропная система . Следовательно, поперечные (перпендикулярные) компоненты электромагнитного поля, излучающие материал, то есть компоненты k x и k y волнового вектора , отделены от продольной компоненты k z . Таким образом, рисунок поля должен быть перенесен с входной на выходную грань плиты материала без ухудшения качества информации изображения. [54]

Оптический суперобъектив с серебряным метаматериалом [ править ]

В 2003 году группа исследователей показала, что оптические затухающие волны будут усиливаться, когда они проходят через линзу из серебряного метаматериала . Это было названо бездифракционной линзой. Хотя когерентное изображение с высоким разрешением не предназначалось и не было получено, регенерация исчезающего поля была экспериментально продемонстрирована. [55] [56]

К 2003 году на протяжении десятилетий было известно, что затухающие волны можно усилить, создав возбужденные состояния на интерфейсных поверхностях. Однако использование поверхностных плазмонов для восстановления быстро исчезающих компонентов не применялось до недавнего предложения Пендри (см. « Идеальная линза » выше). Изучая пленки различной толщины, было замечено, что при соответствующих условиях происходит быстро растущий коэффициент пропускания . Эта демонстрация предоставила прямое свидетельство того, что основа суперлинзирования прочна, и предложила путь, который позволит наблюдать суперлинзирование на оптических длинах волн. [56]

В 2005 году когерентным , с высокой разрешающей способностью , изображение было получено (на основе результатов 2003). Более тонкий слой серебра (35 нм) лучше подходит для получения изображений с ограничением дифракции , что дает в результате одну шестую длины волны освещения. Этот тип линзы использовался для компенсации затухания волны и восстановления изображений в ближнем поле . В предыдущих попытках создать работающую суперлинзу использовалась слишком толстая пластина серебра. [22] [45]

Объекты отображались размером всего 40 нм в поперечнике. В 2005 году предел разрешения изображения для оптических микроскопов составлял примерно одну десятую диаметра эритроцита . С серебряной суперлинзой это дает разрешение в одну сотую диаметра эритроцита. [55]

Обычные линзы, искусственные или натуральные, создают изображения, улавливая распространяющиеся световые волны, излучаемые всеми объектами, и затем изгибая их. Угол изгиба определяется показателем преломления и всегда был положительным до изготовления искусственных материалов с отрицательным показателем преломления. Объекты также излучают исчезающие волны, которые несут детали объекта, но недоступны с помощью обычной оптики. Такие затухающие волны экспоненциально затухают и, таким образом, никогда не становятся частью разрешения изображения, оптического порога, известного как дифракционный предел. Нарушение этого дифракционного предела и захват исчезающих волн имеют решающее значение для создания 100-процентного идеального представления объекта. [22]

Кроме того, обычные оптические материалы страдают дифракционным пределом, потому что только распространяющиеся компоненты передаются (через оптический материал) от источника света . [22] Нераспространяющиеся компоненты, затухающие волны, не передаются. [23] Кроме того, линзы, которые улучшают разрешение изображения за счет увеличения показателя преломления , ограничены доступностью материалов с высоким показателем преломления, а точечная субволновая визуализация с помощью электронной микроскопии.также имеет ограничения по сравнению с потенциалом работающей суперлинзы. Сканирующие электронные и атомно-силовые микроскопы теперь используются для улавливания деталей размером до нескольких нанометров. Однако такие микроскопы создают изображения путем сканирования объектов по точкам, что означает, что они обычно ограничиваются неживыми образцами, а время захвата изображения может занимать до нескольких минут. [22]

С помощью современных оптических микроскопов ученые могут различать только относительно большие структуры внутри клетки, такие как ее ядро ​​и митохондрии. По словам исследователей, с помощью суперлинзы оптические микроскопы однажды смогут обнаружить движения отдельных белков, перемещающихся по микротрубочкам, составляющим скелет клетки. Оптические микроскопы могут сделать снимок всего кадра за доли секунды. Суперлинзы позволяют получать изображения живых материалов в наномасштабе, что может помочь биологам лучше понять структуру и функции клеток в режиме реального времени. [22]

Развитие магнитной связи в ТГц и инфракрасном режимах позволило реализовать возможную метаматериальную суперлинзу. Однако в ближнем поле электрические и магнитные характеристики материалов не связаны. Следовательно, для поперечных магнитных (TM) волн необходимо учитывать только диэлектрическую проницаемость. Благородные металлы затем становятся естественным выбором для суперлинзирования, потому что отрицательная диэлектрическая проницаемость легко достигается. [22]

Создавая тонкую металлическую пластину так, чтобы колебания поверхностного тока ( поверхностные плазмоны ) соответствовали затухающим волнам от объекта, суперлинза способна существенно увеличить амплитуду поля. Суперлинзирование является результатом усиления затухающих волн поверхностными плазмонами. [22] [55]

Ключом к суперлинзе является ее способность значительно усиливать и восстанавливать исчезающие волны, несущие информацию в очень малых масштабах. Это позволяет получать изображения значительно ниже дифракционного предела. Ни одна линза еще не способна полностью воссоздать все мимолетные волны, излучаемые объектом, поэтому цель получения 100-процентного идеального изображения будет сохраняться. Однако многие ученые считают, что создать истинно идеальную линзу невозможно, потому что при прохождении волн через любой известный материал всегда будет наблюдаться некоторая потеря поглощения энергии. Для сравнения, изображение суперлинзы значительно лучше, чем изображение, созданное без серебряной суперлинзы. [22]

Плоский серебряный слой 50 нм [ править ]

В феврале 2004 года система фокусировки электромагнитного излучения , основанная на пластине из метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления , позволила получить субволновые изображения в микроволновом диапазоне . Это показало , что получение разделенных изображений на гораздо меньше , чем длина волны от света возможно. [57] Кроме того, в 2004 году слой серебра был использован для получения субмикрометровых изображений ближнего поля. Сверхвысокого разрешения добиться не удалось, но это было задумано. Слой серебра был слишком толстым, чтобы позволить значительное усиление исчезающих компонентов поля. [29]

В начале 2005 года разрешение элементов было достигнуто с помощью другого слоя серебра. Хотя это не было реальное изображение, это было задумано. Плотное разрешение деталей до 250 нм было получено в фоторезисте толщиной 50 нм с использованием освещения ртутной лампой . Используя моделирование ( FDTD ), в исследовании было отмечено, что можно ожидать улучшения разрешения для изображения через серебряные линзы, а не другого метода визуализации ближнего поля. [58]

Основываясь на этом предыдущем исследовании, было достигнуто сверхразрешение на оптических частотах с использованием плоского серебряного слоя 50 нм . Возможность разрешения изображения за пределами дифракционного предела для получения изображений в дальней зоне определяется здесь как сверхразрешение. [29]

Точность изображения значительно улучшена по сравнению с более ранними результатами предыдущего экспериментального набора линз. Визуализация субмикрометровых элементов была значительно улучшена за счет использования более тонких слоев серебра и разделителя, а также за счет уменьшения шероховатости поверхности набора линз. Способность серебряных линз отображать решетки использовалась в качестве конечного теста разрешения, поскольку существует конкретный предел способности обычных линз (дальнего поля) отображать периодический объект - в этом случае изображение является дифракционным. решетка. Для освещения при нормальном падении минимальный пространственный период, который может быть разрешен с длиной волны λ через среду с показателем преломления n, равен λ / n. Следовательно, нулевой контраст можно ожидать в любом (обычном) изображении в дальней зоне ниже этого предела, независимо от того, насколько хорошим может быть сопротивление изображения. [29]

Набор (супер) линз здесь дает результат расчета с ограниченным дифракцией разрешающей способностью 243 нм. Отображаются решетки с периодами от 500 нм до 170 нм, причем глубина модуляции в резисте уменьшается по мере уменьшения периода решетки. Все решетки с периодами выше дифракционного предела (243 нм) хорошо разрешаются. [29] Ключевыми результатами этого эксперимента являются супер-визуализация субдифракционного предела для периодов 200 нм и 170 нм. В обоих случаях решетки разрешаются, хотя контраст уменьшается, но это дает экспериментальное подтверждение предложения Пендри о суперлинзировании. [29]

Для получения дополнительной информации см число Френеля и дифракции Френеля

Линзы GRIN с отрицательным индексом [ править ]

Индекс градиента (GRIN) - более широкий диапазон характеристик материала, доступный в метаматериалах, должен привести к улучшению конструкции линз GRIN. В частности, поскольку диэлектрическая проницаемость и проницаемость метаматериала можно регулировать независимо, линзы GRIN из метаматериала, по-видимому, могут быть лучше согласованы со свободным пространством. Линза GRIN построена с использованием пластины NIM с переменным показателем преломления в направлении y, перпендикулярном направлению распространения z. [59]

Суперлинза в дальней зоне [ править ]

В 2005 году группа ученых предложила теоретический способ преодоления ограничения ближнего поля с использованием нового устройства, названного суперлинзой дальнего поля (FSL), которая представляет собой правильно сконструированную суперлинзу на основе периодически гофрированных металлических пластин. [60]

Получение изображений было экспериментально продемонстрировано 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 ответвителя. [61]

Фокусировка за дифракционным пределом с обращением времени в дальней зоне [ править ]

Представлен подход для субволновой фокусировки микроволн с использованием как зеркала с обращением времени, помещенного в дальнее поле, так и случайного распределения рассеивателей, размещенных в ближнем поле точки фокусировки. [62]

Hyperlens [ править ]

После того, как была продемонстрирована возможность получения изображения ближнего поля, следующим шагом было проецирование изображения ближнего поля на дальнее поле. Эта концепция, включая технику и материалы, получила название «гиперлинза»., [63] [64]

В мае 2012 года была создана ультрафиолетовая (1200-1400 ТГц) гиперлинза с использованием чередующихся слоев нитрида бора и графена . [65]

В феврале 2018 года была представлена ​​гиперлинза среднего инфракрасного диапазона (~ 5-25 мкм), изготовленная из многослойного арсенида индия с различными добавками , который обеспечивал значительно меньшие потери. [66]

Возможности гиперлинзы из метаматериала для получения изображений с ограничением дифракции показаны ниже.

Субдифракционное изображение в дальней зоне [ править ]

При использовании традиционных оптических линз , то дальнее поле является пределом , который является слишком далеко для затухающих волн , чтобы прибыть нетронутыми. При визуализации объекта это ограничивает оптическое разрешение линз порядка длины волны света. Эти нераспространяющиеся волны несут подробную информацию в форме высокого пространственного разрешения и преодолевают ограничения. Следовательно, проецирование деталей изображения, обычно ограниченных дифракцией, в дальнее поле действительно требует восстановления исчезающих волн. [67]

По сути, шаги, приведшие к этому исследованию и демонстрации, заключались в использовании анизотропного метаматериала с гиперболической дисперсией. Эффект был таким, что обычные затухающие волны распространялись в радиальном направлении слоистого метаматериала. На микроскопическом уровне волны большой пространственной частоты распространяются через связанные поверхностные плазмонные возбуждения между металлическими слоями. [67]

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), нанесенной на полуцилиндрическую полость и изготовленной на кварцевой подложке. Радиальная и тангенциальная диэлектрические проницаемости имеют разные знаки. [67]

При освещении рассеянное исчезающее поле объекта попадает в анизотропную среду и распространяется в радиальном направлении. В сочетании с другим эффектом метаматериала возникает увеличенное изображение на внешней границе дифракционного предела гиперлинзы. Как только увеличенный элемент превышает дифракционный предел (превышает его), его можно отобразить с помощью обычного оптического микроскопа , демонстрируя, таким образом, увеличение и проекцию изображения с субдифракционным ограничением в дальнее поле. [67]

Гиперлинза увеличивает объект, преобразуя рассеянные затухающие волны в распространяющиеся волны в анизотропной среде, проецируя изображение высокого разрешения с пространственным разрешением в дальнее поле. Таким образом, этот тип линзы на основе метаматериалов в сочетании с обычной оптической линзой способен обнаруживать узоры, слишком мелкие, 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. Без метаматериалов микроскоп показал только одну толстую линию. [14]

В контрольном эксперименте объект пары линий был изображен без гиперлинзы. Пара линий не могла быть разрешена из-за того, что дифракционный предел (оптической) апертуры был ограничен 260 нм. Поскольку гиперлинза поддерживает распространение очень широкого спектра волновых векторов, она может увеличивать произвольные объекты с разрешением, ограниченным субдифракцией. [67]

Хотя эта работа, похоже, ограничена только цилиндрической гиперлинзой, следующим шагом будет создание сферической линзы. Этот объектив будет демонстрировать трехмерные возможности. В ближнепольной оптической микроскопии для сканирования объекта используется наконечник. Напротив, эта оптическая гиперлинза увеличивает изображение, которое ограничено субдифракцией. Затем увеличенное субдифракционное изображение проецируется в дальнее поле. [14] [67]

Оптическая гиперлинза демонстрирует значительный потенциал для таких приложений, как получение изображений биомолекул в реальном времени и нанолитография. Такой объектив можно использовать для наблюдения за клеточными процессами, которые невозможно увидеть. И наоборот, его можно использовать для проецирования изображения с очень мелкими деталями на фоторезист в качестве первого шага в фотолитографии, процессе, используемом для изготовления компьютерных микросхем. Гиперлинза также имеет приложения для DVD-технологий. [14] [67]

В 2010 году сферическая гиперлинза для получения двумерных изображений в видимых частотах была экспериментально продемонстрирована. Сферическая гиперлинза была основана на серебре и оксиде титана в чередующихся слоях и имела сильную анизотропную гиперболическую дисперсию, обеспечивающую сверхразрешение с видимым спектром. Разрешение в видимой области спектра составляло 160 нм. Это позволит получать биологические изображения на клеточном уровне и на уровне ДНК с сильным преимуществом увеличения субдифракционного разрешения в дальней зоне.[68]

Плазмонная микроскопия [ править ]

См. Сканирующий оптический микроскоп ближнего поля .

Супервизор в видимом диапазоне частот [ править ]

В 2007 году исследователи продемонстрировали супер-визуализацию с использованием материалов, которые создают отрицательный показатель преломления, а линзирование достигается в видимом диапазоне. [45]

Чтобы идти в ногу с прогрессом нанотехнологий и микробиологии , необходимо постоянное совершенствование оптической микроскопии . 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 материалом с отрицательным показателем преломления , тонкая плоская суперлинза, не обеспечивает увеличения.за дифракционным пределом обычных микроскопов. Следовательно, изображения меньше обычного дифракционного предела по-прежнему будут недоступны. [45]

Другой подход к достижению сверхразрешения в видимой области спектра - это недавно разработанная сферическая гиперлинза на основе чередующихся слоев серебра и оксида титана. Он имеет сильную анизотропную гиперболическую дисперсию, обеспечивающую сверхвысокое разрешение с преобразованием затухающих волн в распространяющиеся волны. Этот метод представляет собой нефлуоресцентную визуализацию сверхвысокого разрешения, которая позволяет получать изображения в реальном времени без какой-либо реконструкции изображений и информации. [68]

Методы микроскопии дальнего поля сверхвысокого разрешения [ править ]

К 2008 году дифракционный предел был превышен, и разрешение изображения в поперечном направлении от 20 до 50 нм было достигнуто с помощью нескольких методов микроскопии дальнего поля со сверхвысоким разрешением, включая истощение стимулированного излучения (STED) и связанный с ним RESOLFT (обратимый насыщаемый оптически линейный флуоресцентный метод переходы) микроскопия; микроскопия с насыщенным структурированным освещением (SSIM); микроскопия стохастической оптической реконструкции (STORM); фотоактивированная локализационная микроскопия (PALM); и другие методы, использующие аналогичные принципы. [69]

Цилиндрическая суперлинза через преобразование координат [ править ]

Это началось с предложения Пендри в 2003 году. Увеличение изображения потребовало новой концепции дизайна, в которой поверхность отрицательно преломляющей линзы изогнута. Один цилиндр касается другого цилиндра, в результате чего получается изогнутая цилиндрическая линза, которая воспроизводит содержимое меньшего цилиндра в увеличенной, но неискаженной форме за пределами большего цилиндра. Преобразования координат необходимы, чтобы изогнуть исходную идеальную линзу в цилиндрическую линзовую структуру. [70]

За этим последовало 36-страничное концептуальное и математическое доказательство в 2005 году, что цилиндрическая суперлинза работает в квазистатическом режиме . Сначала обсуждаются споры об идеальном объективе. [71]

В 2007 году снова была использована суперлинза, использующая преобразование координат. Однако помимо передачи изображений обсуждались и другие полезные операции; перевод, вращение, зеркальное отображение и инверсия, а также эффект суперлинзы. Кроме того, описаны элементы, которые выполняют увеличение, которые не имеют геометрических аберраций как на входной, так и на выходной сторонах, при этом используются источники свободного пространства (а не волновод). Эти увеличительные элементы также работают в ближнем и дальнем поле, передавая изображение из ближнего поля в дальнее. [72]

Цилиндрическая увеличительная суперлинза была экспериментально продемонстрирована в 2007 году двумя группами, Liu et al. [67] и Смольянинов и др. [45] [73]

Нанооптика с метаматериалами [ править ]

Массив нанохол как линза [ править ]

Работа в 2007 году показали , что квазипериодическая массив наноотверстий , в металлическом экране, были в состоянии сфокусировать оптическую энергию из плоской волны с образованием субволновых пятна (горячие пятна). Расстояния для пятен составляли несколько десятков длин волн с другой стороны решетки, или, другими словами, напротив стороны падающей плоской волны . Квазипериодический массив наноотверстий функционировал как концентратор света . [74]

В июне 2008 года за этим последовала продемонстрированная способность массива квазикристаллических наноотверстий в металлическом экране. Более чем концентрация горячих точек, изображение точечного источника отображается в нескольких десятках длин волн от массива, на другой стороне массива (плоскость изображения). Также этот тип массива демонстрировал линейное смещение 1: 1 - от местоположения точечного источника до его соответствующего параллельного местоположения на плоскости изображения. Другими словами, от x до x + δx. Например, другие точечные источники аналогичным образом были перемещены из x 'в x' + δx ', из x ^ в x ^ + δx ^, из x ^^ в x ^^ + δx ^^ и так далее. Вместо того, чтобы работать как концентратор света, он выполняет функцию обычного объектива.получение изображений с соответствием 1 к 1, хотя и с точечным источником. [74]

Однако разрешение более сложных структур может быть достигнуто за счет построения нескольких точечных источников. Могут быть надежно получены мелкие детали и более яркое изображение, которые обычно связаны с высокой числовой апертурой обычных линз. Известные применения этой технологии возникают, когда обычная оптика не подходит для поставленной задачи. Например, эта технология лучше подходит для создания рентгеновских изображений или нанооптических схем и т. Д. [74]

Нанолинзы [ править ]

В 2010 году был изготовлен и испытан прототип массива нанопроволок , описанный как трехмерный (3D) метаматериал- нанолинза, состоящий из объемных нанопроволок, нанесенных на диэлектрическую подложку. [75] [76]

Нанолинза из метаматериала была построена из миллионов нанопроволок диаметром 20 нанометров. Они были точно выровнены, и была применена комплексная конфигурация. Объектив способен отображать четкое изображение наноразмерных объектов с высоким разрешением, поскольку для построения изображения он использует как нормальное распространяющееся электромагнитное излучение , так и затухающие волны . Получение изображений сверхвысокого разрешения было продемонстрировано на расстоянии, в 6 раз превышающем длину волны (λ), в дальней зоне 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. [75] [76]

Свойства светопропускания дырявых металлических пленок [ править ]

2009-12. Теоретически проанализированы свойства пропускания света дырчатых металлических пленок в пределе метаматериалов, когда единичная длина периодических структур намного меньше рабочей длины волны. [77]

Транспортировка изображения через отверстие с субволновой длиной [ править ]

Теоретически представляется возможным переносить сложное электромагнитное изображение через крошечное субволновое отверстие с диаметром, значительно меньшим диаметра изображения, без потери субволновых деталей. [78]

Визуализация наночастиц - квантовые точки [ править ]

Наблюдая за сложными процессами в живой клетке, можно легко упустить из виду важные процессы (изменения) или детали. Это может быть проще при наблюдении за изменениями, которые проявляются долго и требуют визуализации с высоким пространственным разрешением. Однако недавние исследования предлагают решение для тщательного изучения деятельности, которая происходит в течение нескольких часов или даже дней внутри клеток, потенциально решая многие загадки, связанные с событиями молекулярного масштаба, происходящими в этих крошечных организмах. [79]

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 внутренней части клетки, чтобы выявить эти медленные процессы. Наночастицы, которые в тысячи раз меньше клетки, имеют множество применений. Один тип наночастиц, называемый квантовой точкой, светится при воздействии света. Эти полупроводниковые частицы могут быть покрыты органическими материалами, которые специально предназначены для привлечения определенных белков в той части клетки, которую ученый желает исследовать. [79]

Примечательно, что квантовые точки служат дольше, чем многие органические красители и флуоресцентные белки, которые ранее использовались для освещения внутренних частей клеток. У них также есть преимущество мониторинга изменений в клеточных процессах, в то время как большинство методов с высоким разрешением, таких как электронная микроскопия, обеспечивают только изображения клеточных процессов, замороженных в один момент. С помощью квантовых точек можно наблюдать (выяснять) клеточные процессы, связанные с динамическими движениями белков. [79]

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 красных кровяных телец человека, который является частью сетевой структуры внутренней мембраны клетки. Когда эти белки объединяются в здоровую клетку, 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 изменяется. [79]

Поскольку механизм кластеризации не совсем понятен, было решено изучить его с помощью квантовых точек. Если бы можно было разработать метод визуализации кластеризации, то можно было бы понять прогресс малярийной инфекции, которая имеет несколько различных стадий развития. [79]

Исследовательские усилия показали, что по мере того, как мембранные белки собираются в группы, квантовые точки, прикрепленные к ним, объединяются в кластеры и светятся более ярко, что позволяет наблюдать в режиме реального времени по мере того, как кластеризация белков прогрессирует. В более широком смысле, исследование показало, что когда квантовые точки присоединяются к другим наноматериалам, оптические свойства точек меняются уникальным образом в каждом случае. Кроме того, были обнаружены доказательства того, что оптические свойства квантовых точек меняются по мере изменения наноразмерной среды, что дает большую возможность использования квантовых точек для определения локальной биохимической среды внутри клеток. [79]

Остаются некоторые опасения по поводу токсичности и других свойств. Однако общие результаты показывают, что квантовые точки могут быть ценным инструментом для исследования динамических клеточных процессов. [79]

В отрывке из связанной опубликованной исследовательской работы говорится (частично): Представлены результаты, касающиеся свойств динамической флуоресценции биоконъюгированных нанокристаллов или квантовых точек (КТ) в различных химических и физических средах. Были приготовлены и сопоставлены различные образцы КТ: изолированные индивидуальные КТ, агрегаты КТ и КТ, сопряженные с другими наноразмерными материалами ...

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

 Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайта Национального института стандартов и технологий https://www.nist.gov .

  1. ^ Б с д е е г ч Пендри, JB (2000). «Отрицательное преломление делает линзу идеальной» (PDF) . Письма с физическим обзором . 85 (18): 3966–3969. Bibcode : 2000PhRvL..85.3966P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.85.3966 . PMID  11041972 .
  2. ^ Чжан, Сян; Лю, Чжаовэй (2008). «Суперлинзы для преодоления дифракционного предела» (бесплатная загрузка PDF) . Материалы природы . 7 (6): 435–441. Bibcode : 2008NatMa ... 7..435Z . DOI : 10.1038 / nmat2141 . PMID 18497850 . Проверено 3 июня 2013 .  
  3. ^ a b Агирре, Эдвин Л. (18 сентября 2012 г.). «Создание« идеального »объектива для получения изображений сверхвысокого разрешения» . Журнал нанофотоники . 4 (1): 043514. Bibcode : 2010JNano ... 4d3514K . DOI : 10.1117 / 1.3484153 . Проверено 2 июня 2013 .
  4. ^ a b c d e е Kawata, S .; Inouye, Y .; Верма, П. (2009). «Плазмоника для ближнеполевого наноизображения и суперлинзирования». Природа Фотоника . 3 (7): 388–394. Bibcode : 2009NaPho ... 3..388K . DOI : 10.1038 / nphoton.2009.111 .
  5. ^ а б Винсон, В; Чин, Г. (2007). «Введение в спецвыпуск - Свет, Камера, Действие» . Наука . 316 (5828): 1143. DOI : 10.1126 / science.316.5828.1143 .
  6. ^ Pendry, Джон (сентябрь 2004). «Управление ближним полем» (PDF) . Новости оптики и фотоники . Архивировано из оригинального (PDF) 21 февраля 2008 года.
  7. ^ Ананта, С. Рамакришна; JB Pendry; MCK Wiltshire; У. Дж. Стюарт (2003). «Визуализация ближнего поля» (PDF) . Журнал современной оптики . 50 (9): 1419–1430. DOI : 10.1080 / 0950034021000020824 .
  8. ^ GB 541753 , Деннис Габор, «Усовершенствования в оптических системах, состоящих из лентикулов или относящиеся к ним», опубликовано в 1941 г. 
  9. ^ Лаутербур, P. (1973). «Формирование изображения с помощью индуцированных локальных взаимодействий: примеры с использованием ядерного магнитного резонанса» . Природа . 242 (5394): 190–191. Bibcode : 1973Natur.242..190L . DOI : 10.1038 / 242190a0 .
  10. ^ a b «Профессор сэр Джон Пендри, Имперский колледж, Лондон» . Серия коллоквиумов . Научно-исследовательская лаборатория электроники . 13 марта 2007 . Проверено 7 апреля 2010 .
  11. ↑ Йегер, А. (28 марта 2009 г.). «Угловая терагерцовый промежуток» . Новости науки . Проверено 2 марта 2010 .
  12. ^ Саво, S .; Андреоне, А .; Ди Дженнаро, Э. (2009). «Сверхлинзирующие свойства одномерных диэлектрических фотонных кристаллов». Оптика Экспресс . 17 (22): 19848–19856. arXiv : 0907.3821 . Bibcode : 2009OExpr..1719848S . DOI : 10,1364 / OE.17.019848 . PMID 19997206 . 
  13. ^ a b Parimi, P .; и другие. (2003). «Визуализация плоской линзой с использованием отрицательного преломления». Природа . 426 (6965): 404. Bibcode : 2003Natur.426..404P . DOI : 10.1038 / 426404a . PMID 14647372 . 
  14. ^ a b c d Буллис, Кевин (27 марта 2007 г.). «Суперлинзы и компьютерные чипы меньшего размера» . Журнал Technology Review Массачусетского технологического института . Проверено 13 января 2010 .
  15. ↑ Новотны, Лукас (ноябрь 2007 г.). «По материалам« Истории оптики ближнего поля » » (PDF) . В Вольф, Эмиль (ред.). Прогресс в оптике . Серия "Прогресс в оптике". 50 . Амстердам: Эльзевир. С. 142–150. ISBN  978-0-444-53023-3.
  16. ^ Synge, EH (1928). «Предлагаемый метод расширения микроскопического разрешения в ультрамикроскопическую область». Философский журнал и Научный журнал . Series 7. 6 (35): 356–362. DOI : 10.1080 / 14786440808564615 .
  17. ^ Synge, EH (1932). «Применение пьезоэлектричества в микроскопии». Филос. Mag . 13 (83): 297. DOI : 10,1080 / 14786443209461931 .
  18. ^ Смит, HI (1974). «Технология изготовления устройств поверхностно-акустической и тонкопленочной оптики». Труды IEEE . 62 (10): 1361–1387. DOI : 10,1109 / PROC.1974.9627 .
  19. ^ a b c Srituravanich, W .; и другие. (2004). «Плазмонная нанолитография» (PDF) . Нано-буквы . 4 (6): 1085–1088. Bibcode : 2004NanoL ... 4.1085S . DOI : 10.1021 / nl049573q . Архивировано из оригинального (PDF) 15 апреля 2010 года.
  20. ^ a b Fischer, U. Ch .; Зингсхайм, HP (1981). «Субмикроскопическая репликация в видимом свете». Журнал вакуумной науки и техники . 19 (4): 881. Bibcode : 1981JVST ... 19..881F . DOI : 10.1116 / 1.571227 .
  21. ^ Шмид, H .; и другие. (1998). «Световые маски для безлинзовой субволновой оптической литографии» (PDF) . Письма по прикладной физике . 73 (19): 237. Bibcode : 1998ApPhL..72.2379S . DOI : 10.1063 / 1.121362 .
  22. ^ a b c d e f g h i j k l Fang, N .; и другие. (2005). "Оптическое изображение с субдифракционным ограничением с помощью серебряной суперлинзы" . Наука . 308 (5721): 534–537. Bibcode : 2005Sci ... 308..534F . DOI : 10.1126 / science.1108759 . PMID 15845849 . 
  23. ^ a b c d e f g Garcia, N .; Ньето-Весперинас, М. (2002). «Материалы для левшей не делают идеальных линз» . Письма с физическим обзором . 88 (20): 207403. Bibcode : 2002PhRvL..88t7403G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.88.207403 . PMID 12005605 . 
  24. ^ " Дэвид Р. Смит (10 мая 2004). "Breaking дифракционный предел" . Институт физики . Извлекаться May +31, +2009 .
  25. ^ Pendry, JB (2000). «Отрицательное преломление делает линзу идеальной» . Phys. Rev. Lett . 85 (18): 3966–3969. Bibcode : 2000PhRvL..85.3966P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.85.3966 . PMID 11041972 . 
  26. ^ Подольский, В. А.; Нариманов, Э.Е. (2005). «Близорукая суперлинза». Опт. Lett . 30 (1): 75–7. arXiv : физика / 0403139 . Bibcode : 2005OptL ... 30 ... 75P . DOI : 10.1364 / OL.30.000075 . PMID 15648643 . 
  27. ^ Tassin, P .; Веретенников, I; Вандерсанде, G (2006). «Линза Веселаго, состоящая из левовращающих материалов с произвольным показателем преломления». Опт. Commun . 264 (1): 130–134. Bibcode : 2006OptCo.264..130T . DOI : 10.1016 / j.optcom.2006.02.013 .
  28. ^ Brumfiel, G (2009). «Метаматериалы: идеальный фокус» . Новости природы . 459 (7246): 504–505. DOI : 10.1038 / 459504a . PMID 19478762 . 
  29. ^ a b c d e f g Мелвилл, Дэвид; Блейки, Ричард ( 21 марта 2005 г.). «Получение изображений сверхвысокого разрешения через плоский серебряный слой» (PDF) . Оптика Экспресс . 13 (6): 2127–2134. Bibcode : 2005OExpr..13.2127M . DOI : 10.1364 / OPEX.13.002127 . PMID 19495100 . Проверено 23 октября 2009 .  
  30. ↑ Фанг, Николай; Ли, Н; Вс, ц; Чжан, X (2005). "Оптическое изображение с субдифракционным ограничением с помощью серебряной суперлинзы" . Наука . 308 (5721): 534–537. Bibcode : 2005Sci ... 308..534F . DOI : 10.1126 / science.1108759 . PMID 15845849 . 
  31. ^ Чжан, Юн; Fluegel, B .; Маскареньяс, А. (2003). «Полное отрицательное преломление в реальных кристаллах для баллистических электронов и света» . Письма с физическим обзором . 91 (15): 157404. Bibcode : 2003PhRvL..91o7404Z . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.91.157404 . PMID 14611495 . 
  32. ↑ Белов, Павел; Симовски, Константин (2005). «Канализация субволновых изображений электромагнитными кристаллами». Physical Review B . 71 (19): 193105. Bibcode : 2005PhRvB..71s3105B . DOI : 10.1103 / PhysRevB.71.193105 .
  33. ^ Grbic, A .; Элефтериадес, GV (2004). «Преодоление дифракционного предела с помощью плоской левой передаточной линзы» . Письма с физическим обзором . 92 (11): 117403. Bibcode : 2004PhRvL..92k7403G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.92.117403 . PMID 15089166 . 
  34. ^ a b Нильсен, РБ; Thoreson, MD; Chen, W .; Kristensen, A .; Hvam, JM; Шалаев ВМ; Болтассева, А. (2010). «К суперлинзированию с металл-диэлектрическими композитами и многослойными материалами» (PDF) . В прикладной физике . 100 (1): 93–100. Bibcode : 2010ApPhB.100 ... 93N . DOI : 10.1007 / s00340-010-4065-Z . Архивировано из оригинала (скачать бесплатно в формате PDF) 8 сентября 2014 года.
  35. ^ Fang, N .; Ли, Н; Вс, ц; Чжан, X (2005). "Оптическое изображение с ограничением субдифракции с помощью серебряной суперлинзы" . Наука . 308 (5721): 534–537. Bibcode : 2005Sci ... 308..534F . DOI : 10.1126 / science.1108759 . PMID 15845849 . 
  36. ^ Jeppesen, C .; Нильсен, РБ; Болтасева, А .; Xiao, S .; Mortensen, NA; Кристенсен, А. (2009). «Тонкая пленка Ag superlens для интеграции лаборатории на кристалле» (PDF) . Оптика Экспресс . 17 (25): 22543–52. Bibcode : 2009OExpr..1722543J . DOI : 10,1364 / OE.17.022543 . PMID 20052179 .  
  37. ^ Валентин, J .; и другие. (2008). «Трехмерный оптический метаматериал с отрицательным показателем преломления». Природа . 455 (7211): 376–379. Bibcode : 2008Natur.455..376V . DOI : 10,1038 / природа07247 . PMID 18690249 . 
  38. ^ Яо, Дж .; и другие. (2008). «Оптическое отрицательное преломление в объемных метаматериалах нанопроволок». Наука . 321 (5891): 930. Bibcode : 2008Sci ... 321..930Y . CiteSeerX 10.1.1.716.4426 . DOI : 10.1126 / science.1157566 . PMID 18703734 .  
  39. ^ Шивананд; Лю, Хуйкань; Уэбб, KJ (2008). «Производительность изображения изотропной плиты с отрицательной диэлектрической проницаемостью». Опт. Lett. 33 (21): 2562–4. Bibcode : 2008OptL ... 33.2562S . DOI : 10.1364 / OL.33.002562 . PMID 18978921 .  
  40. ^ Лю, Хуйкань; Шивананд; Уэбб, KJ (2008). «Возможности субволновой визуализации с плоскими одноосными анизотропными линзами». Опт. Lett. 33 (21): 2568–70. Bibcode : 2008OptL ... 33.2568L . DOI : 10.1364 / OL.33.002568 . PMID 18978923 .  
  41. ^ W. Cai, DA Genov, VM Shalaev, Phys. Ред. B 72, 193101 (2005).
    • А.В. Кильдишев, В. Цай, У.К. Четтиар, Х.-К. Юань, А.К. Сарычев, В.П. Драчев, В.М. Шалаев, Журн. Опт. Soc. Являюсь. В 23, 423 (2006)
    • Л. Ши, Л. Гао, С. Хе, Б. Ли, Phys. Ред. B 76, 045116 (2007).
  42. ^ З. Якоб, Л. В. Алексеев, Е. Нариманов, Опт. Экспресс 14, 8247 (2006)
    • Белов П.А., Хао Ю. // Phys. Ред. B 73, 113110 (2006).
    • Б. Вуд, Дж. Б. Пендри, Д. П. Цай, Phys. Ред. B 74, 115116 (2006).
    • Э. Шамонина, В. А. Калинин, К. Х. Ринггофер, Л. Соймар, Электрон. Lett. 37, 1243 (2001)
  43. ^ Шивананд; Людвиг, Алон; Уэбб, KJ (2012). «Влияние шероховатости поверхности на эффективную диэлектрическую проницаемость и субволновое разрешение изображения стековых линз металл-изолятор». Опт. Lett. 37 (20): 4317–9. Bibcode : 2012OptL ... 37.4317S . DOI : 10.1364 / OL.37.004317 . PMID 23233908 .  
  44. ^ a b c d Циолковски, RW; Хейман, Э. (2001). «Распространение волн в средах с отрицательной диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью» (PDF) . Physical Review E . 64 (5): 056625. Bibcode : 2001PhRvE..64e6625Z . DOI : 10.1103 / PhysRevE.64.056625 . PMID 11736134 . Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2010 года.  
  45. ^ a b c d e Смольянинов Игорь И .; Hung, YJ; Дэвис, CC (2007-03-27). «Увеличивающая суперлинза в видимом диапазоне частот». Наука . 315 (5819): 1699–1701. arXiv : физика / 0610230 . Bibcode : 2007Sci ... 315.1699S . DOI : 10.1126 / science.1138746 . PMID 17379804 . 
  46. ^ Dume, B. (21 апреля 2005). «Прорыв Суперлинзы» . Мир физики .
  47. ^ Pendry, JB (18 февраля 2005). «Сборник ссылок по фотонике» .
  48. ^ а б Смит, Д.Р .; и другие. (2003). «Ограничения на субдифракционную визуализацию с пластиной с отрицательным показателем преломления» (PDF) . Письма по прикладной физике . 82 (10): 1506–1508. arXiv : cond-mat / 0206568 . Bibcode : 2003ApPhL..82.1506S . DOI : 10.1063 / 1.1554779 .
  49. ^ а б Шелби, РА; Смит, Д.Р .; Шульц, С. (2001). «Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления». Наука . 292 (5514): 77–9. Bibcode : 2001Sci ... 292 ... 77S . CiteSeerX 10.1.1.119.1617 . DOI : 10.1126 / science.1058847 . PMID 11292865 .  
  50. ^ а б Садатгол, М .; Оздемир, СК; Ян, Л .; Гуней, Д. О. (2015). «Плазмонная инъекция для компенсации и контроля потерь в метаматериалах с отрицательным показателем преломления». Письма с физическим обзором . 115 (3): 035502. arXiv : 1506.06282 . Bibcode : 2015PhRvL.115c5502S . DOI : 10.1103 / physrevlett.115.035502 . PMID 26230802 . 
  51. ^ а б Адамс, В .; Садатгол, М .; Чжан, X .; Гуней, Д. О. (2016). «Фокусировка« идеального объектива »за счет почти идеальной компенсации потерь без использования усиливающих носителей». Новый журнал физики . 18 (12): 125004. arXiv : 1607.07464 . Bibcode : 2016NJPh ... 18l5004A . DOI : 10.1088 / 1367-2630 / aa4f9e .
  52. ^ a b А. Гошрой, У. Адамс, X. Чжан и Д. О. Гуней, Схема активной плазмонной инъекции для субдифракционной визуализации с несовершенной плоской линзой с отрицательным показателем преломления, arXiv: 1706.03886
  53. ^ а б Чжан, Сюй; Адамс, Вятт; Гуней, Дурду О. (2017). «Аналитическое описание обратного фильтра, имитирующего схему компенсации потерь плазмона и реализации для гиперлинзы сверхвысокого разрешения» . J. Opt. Soc. Являюсь. B . 34 (6): 1310. Bibcode : 2017JOSAB..34.1310Z . DOI : 10,1364 / josab.34.001310 .
  54. ^ a b c d e f Уилтшир, М. СК; и другие. (2003). «Эндоскоп из метаматериала для передачи магнитного поля: визуализация ближнего поля с помощью магнитных проводов» (PDF) . Оптика Экспресс . 11 (7): 709–715. Bibcode : 2003OExpr..11..709W . DOI : 10,1364 / OE.11.000709 . PMID 19461782 . Архивировано из оригинального (PDF) 19 апреля 2009 года.  
  55. ^ a b c Дюме, Б. (4 апреля 2005 г.). «Прорыв Суперлинзы» . Мир физики . Проверено 10 ноября 2009 .
  56. ^ а б Лю, З .; и другие. (2003). «Быстрый рост непродолжительной волны серебряной суперлинзой» (PDF) . Письма по прикладной физике . 83 (25): 5184. Bibcode : 2003ApPhL..83.5184L . DOI : 10.1063 / 1.1636250 . Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2010 года.
  57. ^ Лагарков, АН; В.Н. Кисель (18.02.2004). «Почти идеальное изображение в системе фокусировки 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 . 
  58. ^ Блейки, Ричард Дж ; Мелвилл, Дэвид О.С. (20 января 2005 г.). «Визуализация через плоские серебряные линзы в ближнем оптическом поле». J. Opt. Soc. Являюсь. . 7 (2): S176 – S183. Bibcode : 2005JOptA ... 7S.176B . DOI : 10.1088 / 1464-4258 / 7/2/023 .
  59. ^ Greegor RB, et al. (2005-08-25). «Моделирование и тестирование градуированного отрицательного показателя преломления линзы» (PDF) . Письма по прикладной физике . 87 (9): 091114. Bibcode : 2005ApPhL..87i1114G . DOI : 10.1063 / 1.2037202 . Архивировано из оригинального (PDF) 18 июня 2010 года . Проверено 1 ноября 2009 .
  60. ^ Дюран, Стефан; и другие. (2005-12-02). «Теория пропускающих свойств оптической суперлинзы в дальней зоне для получения изображений за дифракционным пределом» (PDF) . J. Opt. Soc. Являюсь. B . 23 (11): 2383–2392. Bibcode : 2006JOSAB..23.2383D . DOI : 10.1364 / JOSAB.23.002383 . Проверено 26 октября 2009 .
  61. ^ Лю, Чжаовэй; и другие. (2007-05-22). «Экспериментальные исследования суперлинз в дальней зоне для субдифракционной оптической визуализации» (PDF) . Оптика Экспресс . 15 (11): 6947–6954. Bibcode : 2007OExpr..15.6947L . DOI : 10,1364 / OE.15.006947 . PMID 19547010 . Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2010 года . Проверено 26 октября 2009 .  
  62. ^ Джеффруа, Лерози; и другие. (2007-02-27). «Фокусировка за пределом дифракции с обращением времени в дальней зоне» . Наука . 315 (5815): 1120–1122. Bibcode : 2007Sci ... 315.1120L . DOI : 10.1126 / science.1134824 . PMID 17322059 . 
  63. ^ Джейкоб, З .; Алексеев, Л .; Нариманов, Э. (2005). «Оптические гиперлинзы: изображение дальнего поля за дифракционным пределом». Оптика Экспресс . 14 (18): 8247–8256. arXiv : физика / 0607277 . Bibcode : 2006OExpr..14.8247J . DOI : 10,1364 / OE.14.008247 . PMID 19529199 . 
  64. ^ Саландрино, Алессандро; Надер Энгета (16 августа 2006 г.). «Субдифракционная оптическая микроскопия в дальней зоне 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 .
  65. ^ Ван, Цзюнься; Ян Сюй Хуншэн Чен; Чжан, Бэйле (2012). «Ультрафиолетовые диэлектрические гиперлинзы со слоистым графеном и нитридом бора». arXiv : 1205.4823 [ Physics.chem -ph ].
  66. ^ Харт, Уильям S; Бак, Алексей О; Филлипс, Крис К. (7 февраля 2018 г.). «Сверхвысокое разрешение со сверхнизкими потерями и чрезвычайно анизотропными полупроводниковыми метаматериалами» . AIP продвигается . 8 (2): 025203. Bibcode : 2018AIPA .... 8b5203H . DOI : 10.1063 / 1.5013084 .
  67. ^ Б с д е е г ч Лю, Z; и другие. (2007-03-27). «Объекты с ограничением субдифракции, увеличивающие увеличивающие объекты с оптическими гиперлинзами в дальней зоне» (PDF) . Наука . 315 (5819): 1686. Bibcode : 2007Sci ... 315.1686L . CiteSeerX 10.1.1.708.3342 . DOI : 10.1126 / science.1137368 . PMID 17379801 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 сентября 2009 года.   
  68. ^ a b Ро, Джунсук; Е, Зилян; Сюн, Йи; Инь, Сяобо; Лю, Чжаовэй; Чхве, Хёнсок; Бартал, Гай; Чжан, Сян (1 декабря 2010 г.). «Сферическая гиперлинза для двумерного субдифракционного изображения в видимых частотах» (PDF) . Nature Communications . 1 (9): 143. Bibcode : 2010NatCo ... 1E.143R . DOI : 10.1038 / ncomms1148 . PMID 21266993 . Архивировано из оригинального (PDF) 31 августа 2012 года.  
  69. ^ Хуанг, Бо; Wang, W .; Bates, M .; Чжуан, X. (2008-02-08). "Трехмерное изображение сверхвысокого разрешения с помощью микроскопии стохастической оптической реконструкции" . Наука . 319 (5864): 810–813. Bibcode : 2008Sci ... 319..810H . DOI : 10.1126 / science.1153529 . PMC 2633023 . PMID 18174397 .  
  70. ^ Пендри, Джон (2003-04-07). «Идеальные цилиндрические линзы» (PDF) . Оптика Экспресс . 11 (7): 755–60. Bibcode : 2003OExpr..11..755P . DOI : 10,1364 / OE.11.000755 . PMID 19461787 . Проверено 4 ноября 2009 .  
  71. ^ Милтон, Грэм У .; Nicorovici, Nicolae-Alexandru P .; McPhedran, Ross C .; Подольский, Виктор А. (2005-12-08). «Доказательство суперлинзы в квазистатическом режиме и ограничений суперлинз в этом режиме из-за аномального локализованного резонанса». Труды Королевского общества А . 461 (2064): 3999 [36 страниц]. Bibcode : 2005RSPSA.461.3999M . DOI : 10.1098 / rspa.2005.1570 .
  72. ^ Schurig, D .; JB Pendry; Д.Р. Смит (24 октября 2007 г.). «Оптические элементы, сконструированные трансформацией» . Оптика Экспресс . 15 (22): 14772–82. Bibcode : 2007OExpr..1514772S . DOI : 10,1364 / OE.15.014772 . PMID 19550757 . 
  73. ^ Цанг, Манкей; Псалтид, Деметрий (2008). «Идеальная увеличительная линза и суперлинза за счет преобразования координат». Physical Review B . 77 (3): 035122. arXiv : 0708.0262 . Bibcode : 2008PhRvB..77c5122T . DOI : 10.1103 / PhysRevB.77.035122 .
  74. ^ а б в Хуанг FM и др. (2008-06-24). «Массив нанохолов как линза» (PDF) . Nano Lett . 8 (8): 2469–2472. Bibcode : 2008NanoL ... 8.2469H . DOI : 10.1021 / nl801476v . PMID 18572971 . Проверено 21 декабря 2009 .  
  75. ^ a b «Северо-восточные физики разрабатывают трехмерную нанолинзу из метаматериалов, которая позволяет получать изображения сверхвысокого разрешения» . прототип метаматериала сверхвысокого разрешения . Nanotechwire.com. 2010-01-18 . Проверено 20 января 2010 .
  76. ^ a b Casse, BDF; Лу, WT; Хуанг, YJ; Gultepe, E .; Menon, L .; Шридхар, С. (2010). «Получение изображений сверхвысокого разрешения с использованием трехмерных нанолинз из метаматериалов». Письма по прикладной физике . 96 (2): 023114. Bibcode : 2010ApPhL..96b3114C . DOI : 10.1063 / 1.3291677 . HDL : 2047 / d20002681 .
  77. ^ Юнг, Дж. И; Л. Мартин-Морено; Ф. Дж. Гарсия-Видаль (9 декабря 2009 г.). «Свойства пропускания света дырчатых металлических пленок в пределе метаматериалов: теория эффективной среды и субволновая визуализация» . Новый журнал физики . 11 (12): 123013. Bibcode : 2009NJPh ... 11l3013J . DOI : 10.1088 / 1367-2630 / 11/12/123013 .
  78. ^ Silveirinha, Mário G .; Энгета, Надер (13 марта 2009 г.). «Транспортировка изображения через субволновое отверстие» . Письма с физическим обзором . 102 (10): 103902. Bibcode : 2009PhRvL.102j3902S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.102.103902 . PMID 19392114 . 
  79. ^ a b c d e f g Кан, Хён-Гон; Токумасу, Фуюки; Кларк, Мэтью; Чжоу, Чжэньпин; Тан, Цзяньюн; Нгуен, Тинь; Хван, Чисон (2010). «Исследование динамических свойств флуоресценции одиночных и кластерных квантовых точек для количественной биомедицинской визуализации клеток» . Междисциплинарные обзоры Wiley: наномедицина и нанобиотехнология . 2 (1): 48–58. DOI : 10.1002 / wnan.62 . PMID 20049830 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • « В поисках суперлинзы » Джона Б. Пендри и Дэвида Р. Смита . Scientific American . Июль 2006. PDF Имперский колледж .
  • Субволновая визуализация
  • Профессор сэр Джон Пендри из Массачусетского технологического института - «Идеальный объектив: разрешение за пределами длины волны»
  • « Субволновая оптика поверхностных плазмонов » 2009-12-05
  • « Суперлинзы для преодоления дифракционного предела »
  • « Преодолевая дифракционный предел » Обзор теории суперлинз
  • ЭМ Talk " Flat Superlens Simulation "
  • " Микроскоп Superlens приближается "
  • « Прорыв суперлинзы »
  • « Суперлинс преодолевает оптический барьер »
  • Подольский В.А. « Материалы с отрицательным показателем преломления ».
  • « Оптимизация суперлинзы: манипулирование геометрией для увеличения разрешения » В.А. Подольский и Николай А. Кухта
  • « Теперь вы это видите, а теперь нет: маскировочное устройство - это не просто фантастика »
  • «На первой странице описана первая демонстрация отрицательного преломления в природном материале »
  • " Материалы с отрицательным индексом стали проще "
  • « Простая суперлинза увеличивает фокусирующую силу » - линза, способная фокусироваться в 10 раз более интенсивно, чем любая обычная конструкция, может значительно улучшить беспроводную передачу энергии и фотолитографию ( New Scientist , 24 апреля 2008 г.)
  • " Оптическая наноскопия в дальнем поле " Стефана В. Хелла. Vol. 316. Наука . 25 мая 2007 г.
  • « Ультрафиолетовые диэлектрические гиперлинзы со слоистым графеном и нитридом бора », 22 мая 2012 г.
  • Андрей, Михай (04.01.2018). «Новая революционная металинза объединяет весь видимый спектр в одну точку» . ZME Science . Проверено 5 января 2018 .