Квантов микроскоп с пробив в яснотата на изображенията

Австралийски изследователи демонстрираха квантов микроскоп, който може да пробие основната бариера, налична пред обикновените микроскопи, и да види свръх-малки структури, които обикновено са невидими. Устройството „изстисква” светлина, за да заснема изображения с далеч по-голяма яснота от досега възможното.

Оптичните микроскопи работят чрез излъчване на светлина върху пробата, но фотоните в тази светлина могат да бъдат произволни, създавайки шум в изображенията, обясняват физиците. Най-простият начин за справяне с проблема е увеличаването на интензивността на източника на светлина. Така нараства и броят на фотоните.

Ала в определен момент ярката светлина започва да вреди на пробата, особено когато изобразява живи клетки и микроорганизми. Това създава фундаментална граница на разделителната способност и чувствителността. Сега обаче изследователите от Университета в Куинсланд са намерили начин да заобиколят тази граница, докосвайки се до призрачния свят на квантовата физика.

[related-posts]

Новият микроскоп използва два лазерни източника на светлина, единият от които се пренасочва през кристал от калиев титанил-фосфат. По същество това създава квантови корелации между двойки фотони в светлинния лъч. Подходът позволява на лъчите да връщат повече информация за пробата, отколкото „обикновените” фотони. Крайният резултат са изображения с по-висока разделителна способност от по-ниска интензивност на светлината.

„Най-добрите светлинни микроскопи използват ярки лазери, които са милиарди пъти по-ярки от Слънцето”, казва Уорик Боуен, водещ автор на изследването. „Крехките биологични системи като човешка клетка могат да оцелеят съвсем кратко време при такива условия и това е голяма пречка. Квантовото подобрение в нашия микроскоп осигурява 35 процента по-добра яснота, без да разрушава клетката, което ни позволява да виждаме дребни биологични структури, които иначе биха били невидими”.

Учените са тествали техниката върху дрождени клетки и са успели да видят малки структури като клетъчната мембрана, цитозола (течността вътре в клетката) и органелите. Всички те се явяват с много по-голяма яснота, отколкото при повечето микроскопи.

Колкото и да е интригуваща технологията, тя все още се нуждае от редица подобрения. Екипът казва, че сравнителното предимство е относително малко, а техниката все още е относително неефективна, но с по-нататъшни мерки за усъвършенстване все пак параметрите ще се подобрят с порядъци.