Międzynarodowa grupa naukowców, kierowana przez ekspertów z koreańskiego Pohang University of Science and Technology (POSTECH), na łamach magazynu „Opto-Electronic Science” opisała tzw. metasoczewkę, która pod wpływem prądu zmienia sposób załamywania światła.

Metasoczewki to badane już od jakiegoś czasu, cienkie elementy optyczne zbudowane z mikroskopijnych struktur odpowiednio kierujących światłem.

Nowy wynalazek ma zapewnić lepszy kontrast obrazu, bez konieczności jego cyfrowej obróbki. Zastosowanie może znaleźć m.in. w mikroskopii.

Badacze wyjaśniają, że tradycyjne mikroskopy często mają trudności z uwidocznieniem granic przezroczystych biologicznych struktur, ponieważ obiekty te dają stosunkowo niewielki kontrast. Techniki pozwalające przezwyciężyć to ograniczenie mogą wymagać dodatkowych elementów optycznych, a to z kolei zwiększa złożoność i rozmiary aparatury.

W zaprezentowanym przez badaczy rozwiązaniu sygnały elektryczne zmieniają polaryzację padającego światła, umożliwiając przełączanie między trzema trybami obrazowania. Dwa z tych trybów pozwalają uzyskiwać tradycyjne obrazy w jasnym polu, różniące się rozdzielczością. Natomiast trzeci tryb wykorzystuje interferencję między dwoma kanałami światła, aby ograniczyć widoczność tła, a jednocześnie zachować szczegóły konturów obserwowanych struktur.

Dzięki temu krawędzie obiektów są uwydatniane bezpośrednio przez układ optyczny, bez potrzeby cyfrowej obróbki obrazu.

Autorzy urządzenia przetestowali je z wykorzystaniem standardowego wzorca do oceny rozdzielczości optycznej oraz kilku próbek biologicznych, w tym tkanki dżdżownicy, komórek skórki cebuli i przekrojów łodyg roślin.

W trybie uwydatniania krawędzi granice struktur były widoczne wyraźniej. Dotyczy to także konturów komórek, które na tradycyjnych obrazach były trudniejsze do dostrzeżenia.

Naukowcy przyznają, że opisana soczewka to na razie prototyp demonstrującym możliwości technologii. W obecnej postaci wymaga odpowiednich warunków oświetlenia oraz dodatkowych elementów optycznych. Mimo to – twierdzą eksperci – wyniki wskazują na obiecujące możliwości opracowania układów optycznych, które można przełączać między różnymi sposobami przetwarzania obrazu.

„Dzięki połączeniu różnych funkcji obrazowania w niewielkim układzie optycznym technologia może przyczynić się do rozwoju zminiaturyzowanych mikroskopów, obrazowania struktur biologicznych bez konieczności ich znakowania oraz zintegrowanych technologii optycznych” – podsumowują.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/