Una visita al optometrista suele implicar una tomografía de coherencia óptica. Este proceso de obtención de imágenes utiliza radiación infrarroja para penetrar las capas de la retina y examinarla más de cerca en tres dimensiones sin tener que tocar el ojo en absoluto. Esto permite a los especialistas en ojos diagnosticar enfermedades como el glaucoma sin ninguna intervención física. Sin embargo, este método tendría un potencial aún mayor para la ciencia si se usara una longitud de onda de radiación más corta, permitiendo así una mayor resolución de la imagen. Los físicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena (Alemania) han logrado precisamente eso y han informado de los resultados de sus investigaciones en el último número de la revista especializada. Optica .

Primera tomografía de coherencia XUV a escala de laboratorio

Por primera vez, los físicos universitarios utilizaron radiación ultravioleta extrema (XUV) para este proceso, que se generó en su propio laboratorio, y así pudieron realizar la primera tomografía de coherencia XUV a escala de laboratorio. Esta radiación tiene una longitud de onda de entre 20 y 40 nanómetros, del cual, por lo tanto, es solo un pequeño paso hacia el rango de rayos X. "Equipo a gran escala, es decir aceleradores de partículas como el Elektronen-Synchotron alemán en Hamburgo, suelen ser necesarios para generar radiación XUV, ", dice Silvio Fuchs del Instituto de Óptica y Electrónica Cuántica de la Universidad de Jena." Esto hace que este método de investigación sea muy complejo y costoso, y solo está disponible para unos pocos investigadores ".

Los físicos de Jena ya han demostrado este método en grandes instalaciones de investigación, pero ahora lo han aplicado a menor escala. En este enfoque, enfocan un ultracorto, láser infrarrojo muy intenso en un gas noble, por ejemplo argón o neón. "Los electrones del gas se aceleran mediante un proceso de ionización, "explica Fuchs." Luego emiten la radiación XUV. "Es cierto que este método es ineficaz, Dado que solo una millonésima parte de la radiación láser se transforma en realidad del infrarrojo al rango ultravioleta extremo, pero esta pérdida puede compensarse mediante el uso de fuentes láser muy potentes. "Es un cálculo simple:cuanto más aportamos, cuanto más salimos, "agrega Fuchs.

Se producen fuertes contrastes de imagen

La ventaja de la tomografía de coherencia XUV es que, además de la muy alta resolución, la radiación interactúa fuertemente con la muestra, porque diferentes sustancias reaccionan de manera diferente a la luz. Algunos absorben más luz y otros menos. Esto produce fuertes contrastes en las imágenes, que proporcionan a los investigadores información importante, por ejemplo, con respecto a la composición material del objeto que se examina.

"Por ejemplo, Hemos creado imágenes tridimensionales de chips de silicio de forma no destructiva en las que podemos distinguir claramente el sustrato de las estructuras que constan de otros materiales, ", dice Silvio Fuchs." Si este procedimiento se aplicara en biología, para investigar células, por ejemplo, que es uno de nuestros objetivos:no sería necesario colorear las muestras, como es práctica habitual en otros métodos de microscopía de alta resolución. Elementos como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno mismos proporcionarían el contraste ".

Antes que eso sea posible, sin embargo, los físicos de la Universidad de Jena todavía tienen trabajo por hacer. "Con las fuentes de luz que tenemos en este momento, podemos lograr una resolución de profundidad de hasta 24 nanómetros. Aunque esto es suficiente para producir imágenes de estructuras pequeñas, por ejemplo en semiconductores, los tamaños de estructura de los chips actuales son en algunos casos ya más pequeños. Sin embargo, con nuevo, láseres aún más potentes, Debería ser posible en el futuro lograr una resolución de profundidad de tan solo tres nanómetros con este método, ", señala Fuchs." Hemos demostrado en principio que es posible utilizar este método a escala de laboratorio ".

El objetivo a largo plazo es desarrollar un dispositivo rentable y fácil de usar que combine el láser con el microscopio, lo que permitiría a la industria de semiconductores o laboratorios biológicos utilizar esta técnica de imagen con facilidad.