میکروسکوپ کوانتومی وضوح تصاویر را 2 برابر می نماید - یومی بلاگ

یکی از محدودیت های کلیدی میکروسکوپ ها آن است که ابزارهای مذکور فقط می توانند تصاویری از اشیا یا جزئیاتی ثبت نمایند که در نصف طول موج نور به کار رفته اند. بنابراین برای میکروسکوپ های نوری، جزئیات تا حدود 200 نانومتر قابل مشاهده هستند. استفاده از فوتون هایی با طول موج های کوتاه تر، مانند اشعه ماوراء بنفش می تواند به میکروسکوپ ها اجازه دهد نزدیک تر نگاه نمایند.

البته در اینجا نکته مهمی وجود دارد، هرچه طول موج کوتاهتر باشد، اندازه انرژی بالاتر است بنابراین زمانیکه فرد به مقیاسی می رسد، فوتون ها برای عکس گرفتن از نمونه به آن آسیب رسانده یا حتی آن را ویران نموده اند.

اما میکروسکوپ کوانتومی محققان کل تک با یاری ویژگی های فیزیک کوانتومی از چنین فرایندی جلوگیری می نماید.

درهم تنیدگی یک پدیده عجیب است که در آن یک یا 2 ذره را می توان طوری در هم پیچید که توصیف یکی بدون دیگری امکانپذیر نباشد. در این تحقیق محققان 2 ذره فوتون را در یک واحد به نام بی فوتون(biphoton) درهم تنیدند که مانند یک فوتون با انرژی کمتر و نصف طول موج کار می نماید.

لیهونگ وانگ محقق ارشد پژوهش در این باره می گوید: سلول ها مانند اشعه ماورابنفش عمل نمی نمایند. اما اگر بتوان از نور 400نانومتری برای تصویربرداری سلول استفاده کرد و به تاثیرگذاری نور 200 نانومتری(اشعه ماوربنفش) رسید، سلول ها شاد خواهند بود و ما وضوح بهتری از اشعه مذکور به دست می آوریم.

برای این منظور باید تنظیمات نوری خاصی را ایجاد کرد. نخست نور لیزر باید به وسیله یک کریستال که بعضی فوتون ها به بی فوتون تبدیل می نماید، گذر کند. جفت فوتون های درهم تنیده در مرحله بعد از هم جدا می شوند و به مسیرهای موازی فرستاده می شوند. یکی از فوتون ها به وسیله نمونه ای که تصویر برداری شده، گذر و دیگری از آن اجتناب می نماید. پس از آن فوتون ها به سمت ردیاب ها می روند و در آنجا داده ها بررسی و سپس یک تصویر ساخته می گردد.

آزمایش های تیم محققان نشان داد تکنیک برای تصویربرداری سلول بدون ویران کردن آنها امکان پذیر است و تست چشمی را با موفقیت پشت سر می گذارد، در این آزمایش خطوطی با عرض های مختلف در مقیاس میکرومتر نشان داده می شوند تا تعیین گردد ابزارها چگونه می توانند بین آنها تمایز قائل شوند.

از سوی دیگر در روش میکروسکوپ کوانتومی وضوح 2 برابر تست معمول با استفاده از فوتون های عادی بود. این روش بسیار بهتر از آزمایش های میکروسکوپ کوانتومی است که فقط توانسته اند وضوح را تا 35 درصد افزایش دهند.

یکی از چالش های این فرایند آن بود که بی فوتون ها به ندرت ایجاد می شوند و ذرات کریستال نیز میان هر یک میلیون فوتون فقط یک نمونه از آن را می سازند. البته چنین لیزرهایی می توانند با هر پالس تعداد فوتون بیشتری بسازند.

این تحقیق در ژورنال نیچر کامونیکیشنز منتشر شده است.