Los metamateriales hiperbólicos son estructuras hechas artificialmente que se pueden formar depositando capas delgadas alternas de un conductor como plata o grafeno sobre un sustrato. Una de sus habilidades especiales es soportar la propagación de un haz de luz muy estrecho, que se puede generar colocando una nanopartícula en su superficie superior e iluminándola con un rayo láser.
Es extremadamente difícil realizar en la práctica imágenes de sublongitud de onda de objetos desconocidos y arbitrarios, pero como informan los investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad Purdue en APL Photonics , no siempre es necesario obtener una imagen completa cuando ya se sabe algo sobre ese objeto.
"Un ejemplo conocido de la vida cotidiana es la huella digital, "dijo Theodore B. Norris, en la Universidad de Michigan. "Un sistema de reconocimiento de huellas dactilares no necesita obtener una imagen completa de alta resolución de la huella dactilar, solo necesita reconocerla". Así que Evgenii E. Narimanov, uno de los coautores, Empezó a pensar en la posibilidad de identificar objetos a escala nanométrica sin necesidad de obtener imágenes completas.
La dirección de propagación del haz dentro de un metamaterial hiperbólico depende de la longitud de onda de la luz. Barriendo la longitud de onda de la luz incidente, el haz estrecho escaneará a través del metamaterial hiperbólico inferior y su interfaz aérea. Si se colocan nanoobjetos cerca de la interfaz inferior, dispersan la luz; esta dispersión es más fuerte cuando el haz estrecho se dirige hacia ellos.
"Podemos medir la potencia de la luz dispersa con un fotodetector y graficar la potencia de la luz dispersa frente a la longitud de onda de la luz incidente, "dijo Zhengyu Huang, estudiante de posgrado en la Universidad de Michigan. "Tal gráfico codifica información espacial sobre los nanoobjetos a través de la longitud de onda del pico de dispersión en el gráfico y codifica su información material a través de la altura del pico".
La trama sirve como una "huella dactilar, "que permite a los investigadores determinar la distancia de un nanoobjeto inferior a ser detectado en relación con la nanopartícula superior, así como la separación entre dos nanoobjetos, y su composición material.
Obtener acceso al mundo a nanoescala a través de la óptica ha sido una de las fronteras más vigorosamente perseguidas en óptica durante la última década. "El microscopio tradicional tiene una resolución limitada por la longitud de onda de la luz, "dijo Huang." Y, utilizando un microscopio convencional, la característica más pequeña que se puede resolver es de unos 250 nanómetros de luz visible, también conocida como límite de Abbe ".
Ir más allá de este límite y resolver funciones más pequeñas requerirá algunas tecnologías avanzadas. "La mayoría son métodos de imágenes, con imágenes que contienen los objetos de interés como medida, ", explicó Huang." Pero en lugar de seguir el enfoque de imágenes, nuestro trabajo demuestra una ruta novedosa para obtener información espacial y material sobre el mundo microscópico a través del proceso de 'huellas dactilares' ". puede resolver dos objetos que están a solo 20 nanómetros de distancia entre sí, mucho más allá del límite de Abbe.
"Nuestro trabajo podría encontrar aplicaciones en la medición biomolecular, "La gente está interesada en determinar la distancia entre dos biomoléculas con separación a nanoescala", dijo Huang. por ejemplo, que se puede utilizar para estudiar la interacción entre proteínas. Y nuestro método también se puede utilizar para el seguimiento de productos industriales para determinar si las piezas nanoestructuradas se fabricaron según las especificaciones ".
