Demonstration eines Hyperlens integriert Mikroskop und super-Resolution Imaging

Summary

Die Verwendung von einem Hyperlens gilt als eine neuartige Höchstauflösung bildgebendes Verfahren wegen seiner Vorteile in Echtzeit-Bildgebung und die einfache Umsetzung mit konventioneller Optik. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll beschreibt die Herstellung und imaging-Anwendungen von einem sphärischen Hyperlens.

Abstract

Die Verwendung von Super-Resolution imaging um zu überwinden, die Beugungsgrenze der konventionellen Mikroskopie hat das Interesse der Forscher in der Biologie und Nanotechnologie angezogen. Obwohl Nahfeld-scanning-Mikroskopie und Superlenses die Auflösung der Nahfeld-Region verbessert haben, bleibt Fernfeld Bildgebung in Echtzeit eine große Herausforderung dar. Vor kurzem hat die Hyperlens, die vergrößert und wandelt evaneszenten Wellen in Wellen zu propagieren, einen neuartigen Ansatz zur Fernfeld Bildgebung entwickelt. Hier berichten wir über die Herstellung von einer kugelförmigen Hyperlens, bestehend aus abwechselnd Silber (Ag) und Titan (TiO₂) dünne Oxidschichten. Im Gegensatz zu einem konventionellen zylindrischen Hyperlens ermöglicht die sphärischen Hyperlens zweidimensionaler Vergrößerung. Einbindung in konventionellen Mikroskopie ist so einfach. Ein neues optisches System integriert mit der Hyperlens wird vorgeschlagen, so dass für eine Sub-Wellenlänge-Bild in der Fernfeld Region in Echtzeit abgerufen werden. In dieser Studie werden die Fertigung und bildgebende Methoden der Einrichtung ausführlich erläutert. Diese Arbeit beschreibt auch die Zugänglichkeit und die Möglichkeit der Hyperlens sowie praktische Anwendungen der Echtzeit-Bildgebung in lebenden Zellen, was zu einer Revolution in der Biologie und Nanotechnologie führen kann.

Introduction

Ein Wunsch, Biomoleküle in lebenden Zellen beobachten führte zur Erfindung der Mikroskopie, und das Aufkommen der Mikroskopie propagiert der Revolution von verschiedenen Bereichen wie Biologie, Pathologie und Materialkunde, über letzten Jahrhunderte. Weiterentwicklung der Forschung hat jedoch durch Beugung, die die Auflösung der konventionellen Mikroskopen über Grenzen beschränkt die Hälfte der Wellenlänge¹. Super-Resolution imaging um zu überwinden, die Beugungsgrenze ist daher ein interessantes Forschungsgebiet in den letzten Jahrzehnten gewesen.

Da die Beugungsgrenze den Verlust der evaneszenten Wellen, die Sub-We....

Protocol

1. Substrataufbereitung

1. erhalten sehr raffiniert Quarz Wafer. Für die Herstellung berichtet hier verwenden einen Wafer mit einer Dicke von 500 µm.
2. Spin-Mantel der Quarz-Wafer mit einer positiven Photoresist auf 2.000 u/min und im vorgeheizten Backofen 60 s bei 90 ° c
   Hinweis: Die positiven Photoresist-Schicht beschichtet wird, um Schäden während der anschließenden schneiden Schritt zu vermeiden.
3. Eine dicing Maschine benutzen, um dem Wafer mit Fotolack in kleine Stücke 20 x 20 mm ² Zoll Größe geschnitten.
4. Schlag mit einer komprimierten Stickstoff-Pistole entfernen Partikel aus dem Schneiden Schritt.
5. L....

Results

Die Fähigkeit des Hyperlens Geräts Sub Beugung Funktionen lösen basiert auf seiner Gleichmäßigkeit und eine qualitativ hochwertige Fertigung. Hier besteht ein Hyperlens aus einem mehrschichtigen Ag und TiO₂ abwechselnd hinterlegt. Abbildung 2a zeigt die REM-Aufnahme einer gut gemachten Hyperlens¹⁷. Das Cross-sectional Bild zeigt, dass die Multilayer Ag und Ti₃O₅ Dünnschicht mit gleichmäßiger Dicke auf d.......

Discussion

Die Herstellung von einem Hyperlens beinhaltet drei Hauptschritte: Definition halbkugelförmigen Geometrie in das Quarz Substrat durch eine nasse Ätzprozess Stapeln der Metall- und dielektrische Multilayer verwenden ein Elektron Lichtstrahl Verdampfungssystem und Beschriftung der Objekt auf dem Cr-Layer. Der wichtigste Schritt ist die zweite, da es die Qualität der Hyperlens erheblich beeinträchtigen kann. In der Dünnschicht-Abscheidung gibt es zwei Bedingungen, die spezielle für ein klares Bild super gelöst Pflege. Stape.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Fokussierte Ionenstrahl-Fräsmaschine	FEI	Helios Nanolab G3 CX
E-Beam-Verdampfungssystem	Korea Vacuum Tech	KVE-E4000
Rasterelektronenmikroskopie	Hitachi	SU6600
Inverse Mikroskopie	Zeiss	Axiovert 200
Lichtquelle	EXCELITAS Technologies	X-Cite 110 LED
Bandpassfilter	Chroma	ET405/30M
Objektiv	Zeiss	Plan-Apochromat	NA=1.3, 100X
CCD-Kamera	Andor	Zyla 4.2
Quarzwafer	CORNING	Quarzglas Corning 7980
Gepuffertes Oxidätzmittel	J.T Baker TM	J.T.Baker 5175
Fotolack	AZ elektronisch Materialien	GXR-601 PR
Chromätzmittel	SIGMA-ALDRICH	651826
Aceton	J.T Baker TM	UN1090
Isopropylalkohol	J.T Baker TM	UN1219
FEM-Simulationswerkzeug	COMSOL 5.1 Multiphysik