Pesquisadores da ARCNL e Vrije Universiteit Amsterdam desenvolveram uma configuração compacta para rápido, microscopia de super-resolução através de fibra ultrafina. Usando o processamento de sinal inteligente, eles superam os limites teóricos de resolução e velocidade. Como o método não requer qualquer rotulagem fluorescente especial, é promissor para aplicações médicas e caracterização de estruturas 3-D em nanolitografia. Em 7 de maio, os resultados foram publicados em Light:Ciência e Aplicações , um jornal científico no Natureza família.

"A imagem em nanoescala é limitada pelo comprimento de onda da luz que é usada. Existem maneiras de superar esse limite de difração, mas eles normalmente requerem microscópios grandes e procedimentos de processamento difíceis, "diz Lyuba Amitonova." Esses sistemas são inadequados para imagens em camadas profundas de tecido biológico ou em outros lugares de difícil acesso. "

Amitonova recentemente iniciou um grupo de pesquisa em Nanoscale Imaging and Metrology na ARCNL. Ela também está ligada em meio período à VU Amsterdam, onde trabalha com fibras ultrafinas para endomicroscopia no grupo de Johannes de Boer. Amitonova e de Boer desenvolveram uma maneira de superar o limite de difração em sistemas pequenos para permitir imagens de tecidos profundos com super-resolução.

Compressão inversa de dados

A chave para a abordagem de Amitonova é o fato de que nem todas as informações em uma amostra de dados são necessárias para criar uma imagem significativa. "Pense na fotografia digital, que usa o formato de compactação JPEG para limitar a quantidade de dados em uma imagem. A compressão remove até noventa por cento da imagem, mas dificilmente podemos ver a diferença, "ela diz." Isso funciona, porque todas as imagens convencionais de objetos da vida real são 'esparsas, 'o que significa que a maioria dos pontos da imagem não contém nenhuma informação. Em nossas medições, usamos essa dispersão de informações de forma inversa, adquirindo apenas dez por cento dos dados disponíveis e reconstruindo a imagem inteira por meio de um método de computação matemática. "

Feixe salpicado
Na microscopia convencional, as amostras são frequentemente iluminadas ponto a ponto para criar uma imagem de toda a amostra. Isso leva muito tempo, já que as imagens de alta resolução requerem muitos pontos de dados. A abordagem desenvolvida por Amitonova e de Boer usa uma fibra que produz um feixe de laser pontilhado, o que permite iluminar várias áreas da amostra simultaneamente de forma aleatória. A luz multifacetada refletida pela amostra é então coletada como um único ponto de dados, a partir do qual as informações relevantes são extraídas por computação. "Com iluminação ponto a ponto, tomar 256 pontos de dados resultaria em uma imagem de 256 pixels. Com nosso método, o mesmo número de medições cria uma imagem de cerca de vinte vezes mais pixels, "diz Amitonova." Assim, a imagem compressiva é muito mais rápida, mas também demonstramos que é capaz de resolver detalhes que são mais de duas vezes menores do que podem ser resolvidos por imagem limitada por difração convencional. "

Detecção sem etiqueta

O método foi desenvolvido com a bioimagem minimamente invasiva em mente. Mas também é muito promissor para aplicações de detecção em nanolitografia, porque não requer rotulagem fluorescente, que é necessário em outros métodos de imagem de super-resolução. Amitonova desenvolverá o conceito ainda mais na ARCNL:"A compactação das fibras torna-as muito convenientes para o desenvolvimento de ferramentas de metrologia em nanolitografia. As sondas baseadas em fibra fornecem uma combinação única de alta resolução com um grande campo de visão e podem ser facilmente utilizadas em lugares de difícil acesso. O desenvolvimento de nossos métodos ainda mais resultará em resolução e velocidade ainda maiores. Ferramentas de metrologia e diagnósticos médicos são as áreas mais prováveis ​​de se beneficiar de nossas descobertas. "