Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson ha desarrollado la primera lente plana para microscopía de inmersión. Esta lente que se puede diseñar para cualquier líquido, puede proporcionar una alternativa rentable y fácil de fabricar a los costosos, Técnica centenaria de pulido manual de lentes para objetivos de inmersión.

La investigación se describe en Nano letras .

"Esta nueva lente tiene el potencial de superar los inconvenientes y desafíos de las técnicas de pulido de lentes que se han utilizado durante siglos, "dijo Federico Capasso, el profesor Robert L.Wallace de física aplicada y el investigador principal Vinton Hayes en ingeniería eléctrica en SEAS, y autor principal del artículo.

Cuando la luz golpea un objeto, se esparce. Los microscopios ópticos funcionan recolectando esa luz dispersa a través de una serie de lentes y reconstruyéndola en una imagen. Sin embargo, la información geométrica fina y detallada de un objeto es transportada por la porción de luz dispersa que se propaga con ángulos demasiado grandes para ser recolectada. Sumergir el objeto en un líquido reduce los ángulos y permite capturar una luz que antes era imposible. mejorando el poder de resolución del microscopio.

Basado en este principio, Los microscopios de inmersión utilizan una capa de líquido, generalmente agua o aceite, entre el portaobjetos y la lente del objetivo. Estos líquidos tienen índices de refracción más altos en comparación con el espacio libre, por lo que la resolución espacial se incrementa en un factor igual al índice de refracción del líquido utilizado.

Microscopios de inmersión, como todos los microscopios, se componen de una serie de lentes en cascada. El primero, conocida como la lente frontal, es el componente más pequeño e importante. Solo unos pocos milímetros de tamaño, estas lentes semicirculares parecen gotas de lluvia perfectamente conservadas.

Debido a su forma distintiva, la mayoría de las lentes frontales de los microscopios de alta gama que se fabrican en la actualidad se pulen a mano. Este proceso, No es sorprendente, es costoso y requiere mucho tiempo y produce lentes que solo funcionan dentro de unos pocos índices de refracción específicos de líquidos de inmersión. Entonces, si un espécimen está bajo sangre y otro bajo el agua, necesitaría fabricar a mano dos lentes diferentes.

Para simplificar y acelerar este proceso, Los investigadores de SEAS utilizaron la nanotecnología para diseñar una lente plana frontal que se puede adaptar y fabricar fácilmente para diferentes líquidos con diferentes índices de refracción. La lente se compone de una serie de nanofinas de dióxido de titanio y se fabrica mediante un proceso litográfico de un solo paso.

"Estas lentes se fabrican con una sola capa de litografía, una técnica ampliamente utilizada en la industria, "dijo Wei Ting Chen, primer autor del artículo y becario postdoctoral en SEAS. "Pueden producirse en masa con la tecnología de fundición existente o con nanoimpresión para obtener ópticas de inmersión de alta calidad y rentables".

Usando este proceso, el equipo diseñó metalentes que no solo se pueden adaptar para cualquier líquido de inmersión, sino también para múltiples capas de diferentes índices de refracción. Esto es especialmente importante para obtener imágenes de material biológico, como la piel.

"Nuestro meta-lente de inmersión puede tener en cuenta los índices de refracción de la epidermis y la dermis para enfocar la luz en el tejido debajo de la piel humana sin ningún diseño adicional o complejidad de fabricación, "dijo Alexander Zhu, coautor del artículo y estudiante de posgrado en SEAS.

"Prevemos que las metalentes de inmersión encontrarán muchos usos no solo en la obtención de imágenes biológicas, sino que también permitirán aplicaciones completamente nuevas y, finalmente, superarán a las lentes convencionales en los mercados existentes". "dijo Capasso.