p Uma equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) desenvolveu a primeira lente plana para microscopia de imersão. Esta lente, que pode ser projetado para qualquer líquido, pode fornecer uma alternativa econômica e fácil de fabricar para o caro, Técnica centenária de polimento manual de lentes para objetivas de imersão. p A pesquisa é descrita em Nano Letras .

p "Esta nova lente tem o potencial de superar as desvantagens e desafios das técnicas de polimento de lentes que têm sido usadas há séculos, "disse Federico Capasso, o Professor Robert L. Wallace de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica no SEAS, e autor sênior do artigo.

p Quando a luz atinge um objeto, ele se espalha. Os microscópios ópticos funcionam coletando a luz espalhada por meio de uma série de lentes e reconstruindo-a em uma imagem. Contudo, as informações geométricas bem detalhadas de um objeto são transportadas pela porção de luz espalhada que se propaga com ângulos muito grandes para serem coletados. A imersão do objeto em um líquido reduz os ângulos e permite a captura de luz que antes era impossível, melhorando o poder de resolução do microscópio.

p Com base neste princípio, microscópios de imersão usam uma camada de líquido - geralmente água ou óleo - entre a lâmina de amostra e a lente objetiva. Esses líquidos têm índices de refração mais altos em comparação com o espaço livre, de modo que a resolução espacial é aumentada por um fator igual ao índice de refração do líquido usado.

p Microscópios de imersão, como todos os microscópios, são compostos por uma série de lentes em cascata. O primeiro, conhecida como lente frontal, é o menor e mais importante componente. Apenas alguns milímetros de tamanho, essas lentes semicirculares parecem gotas de chuva perfeitamente preservadas.

p Por causa de sua forma distinta, a maioria das lentes frontais dos microscópios de última geração produzidos hoje são polidos à mão. Este processo, não surpreendentemente, é caro e demorado e produz lentes que funcionam apenas com alguns índices de refração específicos de líquidos de imersão. Então, se um espécime estiver sob sangue e outro sob a água, você precisaria fabricar duas lentes diferentes manualmente.

p Para simplificar e acelerar esse processo, Os pesquisadores do SEAS usaram a nanotecnologia para projetar uma lente plana frontal que pode ser facilmente adaptada e fabricada para diferentes líquidos com diferentes índices de refração. A lente é composta por uma série de nanofins de dióxido de titânio e fabricada usando um processo litográfico de etapa única.

p "Essas lentes são feitas usando uma única camada de litografia, uma técnica amplamente utilizada na indústria, "disse Wei Ting Chen, primeiro autor do artigo e pós-doutorado no SEAS. "Eles podem ser produzidos em massa com a tecnologia de fundição existente ou nanoimpressão para ótica de imersão de alto custo-benefício."

p Usando este processo, a equipe projetou metalenses que não só podem ser adaptados para qualquer líquido de imersão, mas também para várias camadas de diferentes índices de refração. Isso é especialmente importante para imagens de material biológico, como pele.

p "Nossa meta-lente de imersão pode levar em consideração os índices de refração da epiderme e derme para focar a luz no tecido sob a pele humana sem qualquer projeto adicional ou complexidade de fabricação, "disse Alexander Zhu, coautora do artigo e pós-graduanda do SEAS.

p "Prevemos que as metalenses de imersão encontrarão muitos usos não apenas em imagens biológicas, mas permitirão aplicações inteiramente novas e, eventualmente, superarão as lentes convencionais nos mercados existentes, "disse Capasso.