Vencer o limite de difração sem superlentes levará microscópios além dos limites

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/11/2023

Em vez de tentar se aproximar do objeto, a nova técnica faz justamente o oposto - mas curiosamente obtém uma resolução mais alta.
[Imagem: Alessandro Tuniz et al. - 10.1038/s41467-023-41949-5]

Superlentes

Os cientistas têm usado inúmeros truques para tentar derrotar o limite de difração, mas ele reaparece como um fantasma sempre que tentamos ver coisas pequenas demais usando microscópios, uma vez que esse limite estabelece que uma imagem focada nunca pode ser menor do que metade do comprimento de onda da luz usada para observar o objeto.

Todas as tentativas de quebrar esse limite usando as chamadas "superlentes" se depararam com perdas visuais extremas, tornando as lentes quase opacas - as chamadas superlentes e hiperlentes vencem o limite de difração respectivamente amplificando ou propagando campos evanescentes, ondas superficiais que decaem muito rapidamente.

Agora, Alessandro Tuniz e Boris Kuhlmey, da Universidade de Sydney, na Austrália, mostraram um novo caminho para fabricar superlentes com perdas mínimas, ultrapassando o limite de difração por um fator de quase quatro vezes. E, curiosamente, a chave do sucesso foi atingir o efeito eliminando completamente as próprias superlentes.

"Nós agora desenvolvemos uma maneira prática de implementar a superlentificação sem as superlentes. Para fazer isso, colocamos nossa sonda de luz muito longe do objeto e coletamos informações de alta e de baixa resoluções. Ao medir de mais longe, a sonda não interfere com os dados de alta resolução, uma característica [indesejada] dos métodos anteriores," disse Alessandro.

Esta nova técnica deverá melhorar ainda mais a microscopia de super-resolução e avançar as técnicas de imagem em campos tão variados como diagnóstico do câncer, imagens médicas e arqueologia.

Os experimentos foram feitos usando luz na frequência terahertz, em comprimento de onda milimétrico, na região do espectro entre a luz visível e as micro-ondas.
[Imagem: Alessandro Tuniz et al. - 10.1038/s41467-023-41949-5]

Olhando de longe para ver melhor

Normalmente, as tentativas de fabricar superlentes se concentram nas informações de alta resolução. Isso porque esses dados essenciais decaem exponencialmente com a distância e são rapidamente saturados por dados de baixa resolução que seguem o mesmo caminho, que não decaem tão rapidamente. No entanto, mover a sonda próximo demais do objeto distorce a imagem.

Além disso, várias superlentes já foram demonstradas usando novos materiais, mas a maioria deles absorve muita luz para tornar a superlente útil na prática.

"Nós superamos isso realizando a operação da superlente como uma etapa de pós-processamento em computador, depois da medição em si. Isto produz uma imagem 'confiável' do objeto através da amplificação seletiva das ondas de luz evanescentes (ou 'desaparecentes')," disse Alessandro.

"Nosso método pode ser aplicado para determinar o teor de umidade em folhas com maior resolução, ou ser útil em técnicas avançadas de microfabricação, como avaliação não destrutiva da integridade dos microchips. E o método poderia até ser usado para revelar camadas ocultas em obras de arte, talvez se mostrando útil para descobrir falsificações de arte ou obras ocultas," concluiu Boris.

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