El límite de difracción, también conocido como límite de difracción de Abbe en óptica, plantea un gran desafío en muchos sistemas que involucran la dinámica de las olas, como imágenes, astronomía, y fotolitografía. Por ejemplo, el mejor microscopio óptico solo posee una resolución de alrededor de 200 nm, pero el tamaño físico del proceso de fotolitografía con un láser excimer es de alrededor de decenas de nanómetros. Mientras tanto, Los tamaños físicos en la investigación actual y las aplicaciones en biología y la industria de los semiconductores se han reducido a varios nanómetros. que está mucho más allá de la capacidad de las ondas ópticas.

Según la teoría de Abbe, Las características de sublongitud de onda generalmente se asocian con ondas evanescentes, que decaen exponencialmente con la distancia del objetivo. En respuesta a este problema, Los investigadores han desarrollado muchas formas de eludir el límite de Abbe, mostrando éxito en diferentes aplicaciones. En un caso, el Premio Nobel de Química 2014 fue otorgado a Eric Betzig, Stefan W. Hell, y William E. Moerner, por sus contribuciones al desarrollo de microscopía de fluorescencia superesuelta para la investigación en ciencias de la vida.

En la actualidad, Hay dos enfoques principales para superar el límite de difracción en óptica:campo cercano y campo lejano. El enfoque de campo cercano utiliza un escaneo de punta de tamaño nanométrico sobre la muestra e interactúa directamente con esos campos evanescentes. Como enfoque de escaneo, proporciona imágenes de alta fidelidad, pero siempre requiere mucho tiempo. Por otra parte, enfoques de campo lejano, como microscopía de reducción de emisión estimulada (STED), microscopía de reconstrucción óptica estocástica (STORM), y microscopía de iluminación estructurada (SIM), se basan en el etiquetado fluorescente, restringirlos de aplicaciones más amplias, por ejemplo, en la industria de los semiconductores. Se necesita un enfoque más fundamental, uno que esté libre de escaneo de campo cercano y nanofabricación, así como de fluoróforos.

Un equipo de investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai desarrolló recientemente una forma alternativa de romper el límite de difracción de Abbe y obtener imágenes de sublongitud de onda de una manera totalmente óptica. Como se informó en Fotónica avanzada , proponen iluminaciones localizadas de ondas evanescentes, que se excitan en la superficie del silicio mediante una mezcla de cuatro ondas, un proceso óptico no lineal de tercer orden. Estas ondas excitadas ayudan a lograr una superresolución a través de la forma en que dispersan parte de los campos evanescentes del objetivo hacia el campo lejano. Variando los vectores de ondas de ondas excitadas, Entonces se pueden obtener partes de diferentes orientaciones en el espectro de Fourier. Combinado con una técnica de reconstrucción iterativa llamada pticografía de Fourier, estas múltiples partes espectrales de Fourier se pueden apilar juntas, recuperando un espectro de Fourier ampliado que incluye campos evanescentes, obteniendo así imágenes de superresolución en el campo lejano.

Sondear las ondas evanescentes alrededor de un objetivo, el equipo se da cuenta sin etiquetas, imágenes de sublongitud de onda sin escaneo en el campo lejano. Los autores señalan que sus resultados también son prometedores para un nuevo tipo de mecanismo de fotolitografía de alta resolución:la interferencia constructiva de tales ondas evanescentes de campo cercano excitadas puede enfocar la luz en puntos diminutos muy por debajo del límite de difracción.