Astronet > Preodolen difrakcionnyi predel

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Na saite

Astrometriya

Astronomicheskie instrumenty

Astronomicheskoe obrazovanie

Astrofizika

Istoriya astronomii

Kosmonavtika, issledovanie kosmosa

Lyubitel'skaya astronomiya

Planety i Solnechnaya sistema

Solnce

Preodolen difrakcionnyi predel
11.04.2002 11:14 | Nauchnaya Set'/NS, Moskva

Difrakcionnyi predel, otkrytyi v 1873 godu Ernstom Abbe - eto minimal'no vozmozhnyi razmer svetovogo pyatna, kotoroe mozhno poluchit', fokusiruya elektromagnitnoe izluchenie (svet) zadannoi dliny volny $\lambda$ v srede s pokazatelem prelomleniya n: $d_{min}=\frac{\displaystyle \lambda}{\displaystyle 2n}$ . Bol'she stoletiya etot predel prostranstvennogo razresheniya yavlyalsya nepreodolimym prepyatstviem na puti sovershenstvovaniya tehniki opticheskoi mikroskopii v dal'nei zone.

Dlya izucheniya bolee melkih ob'ektov trebovalis' novye podhody. V XX veke voznikli i aktivno razvivalis' tehnologii, ispol'zuyushie kvantovye svoistva materii, - elektronnaya mikroskopiya, skaniruyushaya zondovaya mikroskopiya i dr. Odnako fundamental'noe ogranichenie na prostranstvennoe razreshenie opticheskih metodik issledovaniya dolgoe vremya ostavalos' bol'shoi problemoi vo mnogih oblastyah estestvoznaniya. Konechno, naibolee ocheviden put' umen'sheniya dliny volny ispol'zuemogo izlucheniya, kotoryi realizovan v rentgenovskoi mikroskopii, i v etoi oblasti razreshenie dostigaet 30 nm, no uhodit' daleko v korotkovolnovuyu chast' spektra radi uvelicheniya razreshayushei sposobnosti ne vsegda dopustimo. Naprimer, pri issledovanii biologicheskih ob'ektov, naprimer kletochnyh membran prosto nel'zya ispol'zovat', skazhem, sinhrotronnoe izluchenie, pust' ono i pozvolyaet razreshat' ob'ekty razmerami chut' bol'she 2 nm, ibo takoe izluchenie sovershenno nesovmestimo s zhizn'yu i poprostu ub'et kletku.

4 aprelya uchenye iz Instituta biofizicheskoi himii im. Maksa Planka (Max-Planck-Institute for Biophysical Chemistry) Shtefan Hell' i Markus Dyuba (Stefan Hell, Marcus Dyba) opublikovali stat'yu v Physical Review Letters, v kotoroi soobshayut o svoem sensacionnom dostizhenii: blagodarya effektivnomu sovmestnomu ispol'zovaniyu dvuh samostoyatel'nyh metodov povysheniya razreshayushei sposobnosti im udalos' nablyudat' fluorescenciyu uchastka kletochnoi membrany bakterii Bacillus megaterium protyazhennost'yu poryadka 33-46 nm pri dline volny izlucheniya v predelah 745-760 nm. Takim obrazom, poperechnyi (poperek puchka) razmer opticheski razreshaemogo ob'ekta sootvetstvuet $\sim\lambda/23$ , chto sushestvenno men'she difrakcionnogo predela. V rabote ispol'zovalis' metody konfokal'noi mikroskopii (ili 4-pi mikroskopii, to est' slozheniya kogerentnyh volnovyh frontov ot dvuh linz, raspolozhennyh po raznye storony ot issleduemogo ob'ekta na opticheskoi osi sistemy. Obshii fokus linz pri etom sovpadaet s polozheniem obrazca) i istosheniya vynuzhdennogo izlucheniya (stimulated emission depletion, STED).

Issleduemyi fluoresciruyushii ob'ekt pomeshaetsya v obshem fokuse dvuh soosnyh linz, odnako (v otlichie ot klassicheskoi shemy 4-pi mikroskopii) i vozbuzhdenie, i nablyudenie proizvodyatsya s pomosh'yu odnoi i toi zhe linzy. Srazu zhe posle opticheskogo vozbuzhdeniya korotkim (250 fs, $\lambda$ =554 nm) lazernym impul'som na obrazec padaet vstrechnyi 13-pikosekundnyi STED-impul's ( $\lambda$ =745-760 nm), stimuliruyushii izluchatel'nye perehody molekul iz vozbuzhdennogo sostoyaniya na odin iz kolebatel'nyh podurovnei mul'tipleta osnovnogo sostoyaniya v toi oblasti ob'ekta, kotoraya chastichno perekryvaetsya s oblast'yu vozbuzhdeniya. Kogda molekuly, vse eshe nahodyashiesya v vozbuzhdennom sostoyanii, uzhe gotovy sovershit' izluchatel'nyi perehod, vsled za pervym vozbuzhdayushim impul'som prihodyat eshe dva. Oni otrazhayutsya ot obrazca nazad (t.e. v napravlenii rasprostraneniya STED-impul'sa) i formiruyut stoyachuyu volnu. Eta volna deistvuet podobno fil'tru, pozvolyayushemu relaksirovat' tol'ko nebol'shoi chasti obshego chisla molekul fluoresciruyushego veshestva. V ostal'nom ob'eme obrazca fluorescenciya sil'no podavlena. Imenno blagodarya etomu dostigaetsya razreshenie poryadka 1/23 dliny volny.

Po materialam PhysicsWeb i preprinta Physical Review Letters 88 163901 ot 4 aprelya 2002,
a takzhe stranicy, posvyashennoi nauchnoi gruppe Opticheskoi mikroskopii vysokogo razresheniya Stefana Hellya.

Publikacii s klyuchevymi slovami: optika - difrakciya sveta - difrakcionnyi predel Publikacii so slovami: optika - difrakciya sveta - difrakcionnyi predel
Sm. takzhe: Na difrakcionnom predele Raduzhnoe oblako nad Ogaio Tumannoe koromyslo nad Kaliforniei Refraktor memorial'noi observatorii im. Krosbai Remseya Svet, poimannyi v veshestve Zagadka yavleniya zelenogo lucha, nablyudaemogo v tropikah Kol'ca N'yutona Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati