Szukanie ostrzejszych zdjęć pod nieprzejrzystą zasłoną
Wykonywanie zdjęć przez nieprzejrzyste warstwy rozpraszające światło to ważna umiejętność i istotne narzędzie diagnostyczne w wielu dyscyplinach, między innymi w nanotechnologii i bionaukach. Bieżące techniki nie są w stanie obrazować przez nieprzejrzyste warstwy, które rozpraszają całe padające światło. Nawet bardzo cienka warstwa rozpraszającego materiału może wydać się nieprzejrzysta i przysłonić dowolne obiekty. Teraz holendersko-włoskiemu zespołowi badawczemu udało się wykonać nieinwazyjne, ostre zdjęcia obiektów ukrytych za zasłoną nieprzejrzystości. Badania, opisane w czasopiśmie Nature, uzyskały wsparcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN). Skóra oraz takie materiały, jak papier czy matowe szkło, wydają się nieprzejrzyste dlatego, że rozpraszają światło. Powszechnie znany jest obraz zakrzywienia światła przez pryzmat. Kiedy światło dociera do nieprzejrzystych materiałów to przestaje się poruszać w linii prostej i zaczyna podążać nieprzewidywalną i zmienną ścieżką. W konsekwencji uniemożliwia to uzyskanie wyraźnego zdjęcia obiektów leżących za takimi materiałami. Opracowano zaawansowane metody do wykonywania zdjęć przez materiały, w których niewielki ułamek światła porusza się po prostej ścieżce. Dotychczas jednak nie było możliwości rozszczepienia obrazu ze światła całkowicie rozproszonego. W swoim raporcie z badań naukowcy przyznają, że w ostatnich latach dokonał się olbrzymi postęp, dzięki takim metodom jak obrazowanie widmowe czy kształtowanie czoła fali. Jednak, jak zauważają, obecne procedury są nadal inwazyjne, gdyż wymagają umieszczenia detektora lub nielinearnego materiału za warstwą rozpraszającą. W swoim raporcie wskazują tymczasem na przełom, a mianowicie na metodę optyczną, która umożliwia nieinwazyjne obrazowanie obiektu fluorescencyjnego, który jest całkowicie ukryty za nieprzejrzystą warstwą rozpraszającą. Naukowcy, pracujący pod kierunkiem dr Allarda Moska, zeskanowali kąt wiązki laserowej, która oświetliła nieprzejrzysty rozpraszacz. Jednocześnie komputer zarejestrował ilość światła fluorescencyjnego, która została odbita przez malutki obiekt ukryty za rozpraszaczem. Dr Mosk podkreślił, że: "chociaż zmierzonego natężenia światła nie można wykorzystać do bezpośredniego stworzenia zdjęcia obiektu, to potrzebne w tym celu informacje są dostępne, tyle że w postaci nieuporządkowanej". "Dwóch młodych naukowców, którzy są głównymi autorami raportu z badań, wpadło na znakomity pomysł, aby sprawdzić, czy te nieuporządkowane informacje są wystarczające do zrekonstruowania obrazu i znaleźli sposób, jak to zrobić" - dodał. Ich metoda opiera się na programie komputerowym, którym początkowo odgaduje brakujące informacje, a następnie przeprowadza testy i doskonali swoje przypuszczenia. Udało im się wykonać zdjęcie ukrytego obiektu fluorescencyjnego, takiego jak typowa komórka, która może mieć średnicę zaledwie 50 mikrometrów. Naukowcy zdają sobie sprawę, że ich osiągnięcie to zaledwie początek i oczekują, że ich prace przełożą się na nowe metody mikroskopowe zdolne do tworzenia ostrych jak brzytwa zdjęć w silnie rozpraszającym środowisku. Dr Mosk zauważył: "Będzie to niezwykle przydatne w nanotechnologii. Chcielibyśmy wydobyć na światło struktury, które są ukryte wewnątrz złożonych środowisk, jak np. chipy komputerowe". Naukowcy marzą również o rozszerzeniu swojej metody na analizę obiektów pod skórą człowieka. "Jak na razie jednak nasza metoda jest na to zbyt powolna" - stwierdza dr Mosk. Prócz wsparcia ze strony ERBN, naukowcy otrzymali pomoc z Holenderskiej Organizacji Badań Naukowych (NWO), Fundacji Badań Podstawowych nad Materią, Fundacji Technologicznej STW oraz Włoskiego Ministerstwa Edukacji, Szkolnictwa Wyższego i Nauki.Więcej informacji: Uniwersytet w Twente http://www.utwente.nl/en/ Europejska Rada ds. Badań Naukowych http://erc.europa.eu/
Kraje
Niderlandy
