Premier objectif à produire des images nanométriques avec la lumière visible

En matière de microscopie, la plus petite chose que vous puissiez résoudre est limitée par la longueur d'onde de la lumière que vous utilisez. Avec la lumière visible, la limite est d'environ 200 nm, c'est à peu près la taille d'un virus de la rougeole.

Aujourd'hui, Allard Mosk de l'Université de Twente aux Pays-Bas et quelques amis font la démonstration d'un tout nouveau type de microscopie qui double cette résolution. Pour montrer que cela fonctionne, ils utilisent une lumière laser de 561 nm pour imager des nanoparticules d'or à seulement 97 nanomètres de diamètre et disent qu'il devrait être possible de faire encore mieux.

Mais la chose la plus étonnante à propos de cette technique est l'objectif qu'elle utilise. Mosk and co réussissent leur tour à l'aide d'un morceau de verre dépoli plat (c'est-à-dire une plaque transparente qui est gravée sur une face de manière à diffuser entièrement la lumière qui la traverse). Voici comment.

Tout d'abord, imaginez ce que cette dalle givrée fait à une onde lumineuse plane qui la traverse. L'onde plate frappe la surface gravée et se disperse dans toutes les directions. Une partie de la lumière continue ensuite dans le verre bien que le front d'onde ne soit plus plat mais considérablement déformé. La lumière déformée émerge alors de l'autre côté (clair) du verre et apparaît maintenant comme une sorte de moucheture aléatoire.

Mosk and co enregistrent ce front d'onde déformé à l'aide d'une puce CCD et déterminent sa forme.

Imaginez maintenant la configuration à nouveau avec une légère différence. Cette fois, avant que l'onde lumineuse plane n'atteigne la surface de diffusion, Mosk et ses collaborateurs l'envoient à travers un modulateur spatial de lumière qui peut déformer l'onde comme bon leur semble.

Mosk et co pourraient utiliser les informations de la première expérience pour plier l'onde entrante exactement de la bonne manière pour annuler la distorsion due à la couche de diffusion. Les astronomes utilisent cette approche pour corriger la lumière des étoiles déformée par l'atmosphère.

Mais en fait Mosk et ses copains vont plus loin. Ils déforment l'onde plane entrante de telle sorte que la couche de diffusion la fait se concentrer. Le point important, cependant, est que ce point focal est beaucoup plus étroit que ce qui peut être obtenu avec un objectif ordinaire qui repose uniquement sur la réfraction. C'est ce qui permet la résolution plus élevée.

Leur équipement est si précis qu'il peut contrôler exactement où le point focal apparaît et peut même le déplacer. Cela leur permet de créer une image en balayant le point focal d'avant en arrière à travers l'objet à l'étude pour créer une image 2D.

Mosk et ses collègues démontrent la technique en imageant des nanoparticules d'or d'à peine 97 nm de diamètre, mais disent que cela devrait fonctionner jusqu'à 72 nm. Notre travail est la première lentille qui fournit une résolution dans le régime nanométrique aux longueurs d'onde visibles, disent-ils.

C'est une technique élégante et puissante qui pourrait avoir une large application. La lentille, qui est en fait une plaque plate de phosphure de gallium qui a été gravée à l'acide sur un côté, est bon marché et facile à fabriquer. Il est également exempt des aberrations et des distorsions qui affectent les conceptions conventionnelles basées sur la réfraction.

Il est facile d'imaginer qu'il soit rapidement adopté dans de nombreux laboratoires.

Réf : arxiv.org/abs/1103.3643 : La lentille de diffusion résout les structures inférieures à 100 nm avec la lumière visible

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