La técnica del microscopio óptico generalmente incluye imágenes de campo brillante, campo oscuro y fluorescencia, que comúnmente se basan en componentes ópticos engorrosos. Especialmente para la microscopía de fluorescencia y de campo oscuro, bloquear la luz parásita de fondo no deseada para garantizar una SNR alta es de gran importancia en el rendimiento de las imágenes.

El empleo de iluminación por ondas guiadas permite combinar dos técnicas de obtención de imágenes, pero los sistemas siguen siendo voluminosos y complicados. Una ruta prometedora hacia un microscopio compacto es utilizar metalentes, que consisten en nanoestructuras de sublongitud de onda con potentes capacidades para modular la amplitud y la fase de la luz.

Aunque se han demostrado metalentes innovadores para microscopía de fluorescencia, las ventajas de la arquitectura ultrafina y plana aún no se han revelado para la miniaturización.

El grupo del profesor Tao Li y Shining Zhu de la Universidad de Nanjing presentó un microscopio multimodo miniaturizado para imágenes de campo brillante, campo oscuro y fluorescencia mediante la introducción de iluminaciones de ondas guiadas. Al cambiar cómodamente la fuente de luz, tres modos de imagen pueden funcionar juntos o por separado dentro de un microscopio muy compacto (de varios centímetros de tamaño).

En particular, el módulo de iluminación de onda guiada propuesto no solo proporciona un modo de obtención de imágenes con bajo ruido, sino que también reduce aún más el tamaño del sistema, lo que favorece mucho al microscopio compacto.

Como resultado, se diseña y fabrica una matriz de metales con un aumento de 3,5 × en imágenes (trabajando a λ =470 nm), que corresponde a la longitud de onda de emisión de imágenes de fluorescencia. La resolución de la imagen es de aproximadamente 714 nm, lo que garantiza imágenes subcelulares. Además, los experimentos han demostrado las posibles aplicaciones de las técnicas de imágenes de microfluidos para miniaturizar aún más los sistemas de imágenes de microfluidos.

En conclusión, los investigadores proponen y demuestran un metamicroscopio multimodo miniaturizado basado en iluminación de ondas guiadas. Se implementan tres modos de imagen dentro de un prototipo de escala centimétrica, incluidos los modos de campo brillante, campo oscuro y fluorescencia.

La iluminación de onda guiada propuesta ahorra aún más espacio para cumplir con esta compacidad, que combina significativamente imágenes de campo oscuro y fluorescencia. Un conjunto de lentes metálicas está especialmente diseñado y funciona en modo zoom (3,5×) incorporado con un sensor de imagen CMOS, que está diseñado con respecto a la longitud de onda de 470 nm correspondiente a la longitud de onda de emisión.

La resolución de medio paso es de aproximadamente 714 nm, lo que garantiza una resolución de imágenes subcelulares. En particular, esta es la primera implementación de un metadispositivo de imágenes multimodo en un sistema ultracompacto, que se espera que permita la visualización en tiempo real de cultivos celulares y tenga un gran impacto en el campo biomédico en el futuro.

El artículo se publica en la revista Advanced Devices &Instrumentation. .