O microscópio expande efetivamente a visão humana para o micromundo. Ele suporta amplas aplicações em pesquisa científica, diagnóstico biomédico, indústria e muito mais. O objetivo final é a superresolução, mas ao longo do caminho os pesquisadores estão trabalhando para obter dispositivos compactos e em miniatura com desempenho abrangente para amplo campo de visão (FOV), grande profundidade de campo (DOF) e alto rendimento.
Os microscópios ópticos tradicionais são baseados em elementos ópticos refrativos, que geralmente são volumosos e pesados ​​com limitações em FOV e DOF, embora tenham sido substancialmente desenvolvidos. As lentes difrativas planas pareciam oferecer uma possível solução para miniaturizar os sistemas de imagem, mas alcançam baixa eficiência e baixa qualidade de imagem. A recente tecnologia de imagem sem lentes revoluciona consideravelmente a tecnologia de imagem e permite dispositivos de imagem altamente compactos, mas depende fortemente da computação pós-processamento, que consome muitos recursos e corre o risco de distorção.

A tecnologia Metalens abre uma nova maneira de obter sistemas de imagem óptica ultracompactos e leves. Um metalens é um tipo de metasuperfície composta por unidades de subcomprimento de onda com poderosa capacidade de manipulação de luz. Uma inovadora matriz de metalens multiplexada de polarização (baseada em nanoposts de silício) foi proposta para realizar um microscópio compacto e de campo amplo que quebra as restrições convencionais de FOV, mas a qualidade da imagem é relativamente ruim devido à sua baixa eficiência com ruído de fundo, e o FOV geral é ainda menor que o do microscópio tradicional com a mesma resolução.

A qualidade de imagem significativamente melhorada agora é possível com imagens de alta resolução, graças a pesquisadores da Universidade de Nanjing que desenvolveram um dispositivo de imagem de metalens incorporado ao polarizador (PMID). Conforme relatado em Fotônica avançada , o PMID é implementado com base em uma metasuperfície de nitreto de silício montada em um sensor de imagem CMOS com um filtro de polarização circular fixo inserido entre os dois. Ele elimina ruídos de fundo e até permite imagens com zoom.

O sistema é baseado em uma matriz especial de metalens co-e-cross-multiplexed e polarizador embutido. Ao integrá-los a um sensor CMOS em escala de chip, os pesquisadores desenvolveram com sucesso uma técnica de microscopia de FOV amplo de alta qualidade e grande DOF. Desempenhos significativamente altos são alcançados, com um 4×4-mm ² FOV, um 1,74-μ m (limitada pelo tamanho do pixel CMOS) e uma resolução de ~200-μ m DOF (intervalo de comprimento de onda de 450-510 nm). Este FOV é cerca de 5 a 7 vezes maior que um microscópio tradicional com a mesma resolução. A equipe demonstrou o excelente desempenho da microscopia ao criar imagens de um grande número de bio-espécimes.

De acordo com o autor sênior Tao Li, investigador principal do Laboratório Nacional de Microestruturas de Estado Sólido da Universidade de Nanjing, "Até onde sabemos, esta é a primeira vez que um imageador de metalens acessa um FOV maior do que um microscópio tradicional com qualidade de imagem semelhante. Ao varrer o comprimento de onda da iluminação, o dispositivo é capaz de obter imagens de grande profundidade de campo simultaneamente, graças à grande natureza dispersiva dos metalens." Li ainda comenta:"Este PMID em escala de chip permite a implementação de um sistema de microscópio portátil miniaturizado, com uma redução de mil vezes em volume e peso em comparação com um microscópio tradicional".

Este microscópio em escala de chip promete revolucionar os dispositivos ópticos tradicionais, apresentando um novo horizonte de dispositivos de imagem ultracompactos alimentados por metatecnologia. + Explorar mais

A microscopia de metal ultracompacta quebra as restrições de FOV