Hyperlens 통합 현미경 및 슈퍼 해상도 영상

요약

hyperlens 사용 하 여 실시간 영상 및 기존의 광학의 간단한 구현에 그것의 장점으로 인해 새로운 슈퍼 해상도 이미징 기술로 간주 되었다. 여기, 우리 제조 설명 및 이미징 구형 hyperlens의 응용 프로그램 프로토콜을 제시.

초록

기존의 현미경의 회절 한계를 극복 하기 위해 이미징 슈퍼 해상도 사용 하 여 생물학과 나노기술 연구자의 관심을 모으고 있다. 근처-필드 스캐닝 현미경 검사 법 및 superlenses 근처-필드 지역에서 해상도 향상, 실시간으로 멀리 필드 이미징 중요 한도 전에 남아 있다. 최근, 확대 하 고 사라져 파도 파도 전파 변환, hyperlens, 멀리 필드 이미징에 대 한 새로운 접근으로 떠오르고 있다. 여기, 우리는 구형 hyperlens 실버 (Ag) 그리고 티타늄 산화물 (티 오₂) 얇은 레이어 구성의 제작 보고. 기존 원통형 hyperlens와는 달리 구형 hyperlens 2 차원 확대 수 있습니다. 따라서, 전통적인 현미경 검사 법으로 간단 합니다. 실시간으로 멀리 필드 지역에서 얻을 수 하위 파장 이미지에 대 한 수는 hyperlens와 통합 하는 새로운 광학 시스템은 제안 된다. 이 연구에서는 제조와 이미징 설치 방법을 자세히 설명 합니다. 이 작품 또한 접근성 및 hyperlens의 가능성 뿐만 아니라 살아있는 세포, 생물학과 나노기술 혁명으로 이어질 수 있는 실시간 이미징의 실용적인 응용 프로그램을 설명 합니다.

서론

살아있는 세포에 생체를 관찰 하고자 하는 현미경 검사 법의 발명품에 지도 하 고 현미경의 출현 지난 몇 세기 동안 다양 한 분야, 생물학, 병리학, 그리고 재료 과학, 혁명 전파. 그러나, 더 발전 연구의 제한에 대해 기존의 현미경의 해상도 회절에 의해 제한 되었습니다는 파장¹의 절반. 따라서, 회절 한계를 극복 하기 위해 이미징 슈퍼 해상도 최근 수십 년간에서 흥미로운 연구 영역을 되었습니다.

회절 제한 됩니다 개체에 하위 파장 정보를 포함 하는 사라져 파도의 손실에으로, 멀리 퇴색에서 사라져 파도 유지 하거나 그들을 복구^2,3초기 연구 실시 되었습니다. 회절 한계를 극복 하기 위한 근처-필드 전에 방탕된²개체에 가까운 근접에서 사라져 필드 수집 광학 현미경 검사와 함께 처음으로 알려졌다. 그러나, 전체 이미지 영역을 스캔 하 고 그것을 재구성 시간이 오래 걸립니다, 그것은 실시간 영상에 적용할 수 없습니다. "superlens," 사라져 파도 증폭을 기반으로 다른 접근을 제공 하지만 실시간 이미징의 가능성, 서브 파장 근처-필드 지역에서 수만 영상과 ....

프로토콜

1. 기판 준비

1. 얻기 매우 정제 된 석 영 웨이퍼. 보고는 제조에 대 한 여기, 500 µ m 두께 웨이퍼를 사용.
2. 스핀 코트 2000 rpm 및 빵 60에 대 한 긍정적인 감광 제와 석 영 웨이퍼 s 90 ° c.
   참고: 긍정적인 감광 레이어 후속 가공 단계에서 손상을 방지 하기 위해 코팅입니다.
3. Dicing 기계를 사용 하 여 크기가 작은 조각 20 x 20 m m ²으로 포토 레지스트와 웨이퍼 절단.
4. 가공 단계에서 발생 하는 미 립 자 제거 압축된 질소 총을 사용 하 여 불어.
5. 드 이온된 (DI) 수 45에서 5 분 동안에 초음파 목욕에 배치 ° C. 제거 45에서 5 분 동안 아세톤에는 초음파 목욕을 사용 하 여 감광 레이어 ° C. 청소 2 개의 초음파 목욕, 아세톤과 이소프로필 알코올, 각각에서 5 분을 사용 하 여 기판 45 ° c.
6. 압축된 질소 총 기판 건조.

2. 마스크 패턴을 에칭

1. 부하는 깨끗 한 석 영 기판에 높은 진공 전자 빔 증발 시스템. 기판 회전을 사용할 수 있는지 확인 하십시오.
2. 예금 2의 증 착 속도와 크롬 레이어 Å/s의 ....

결과

하위 회절 기능 해결 hyperlens 장치 수와 높은-품질 제조의 균일성에 의존 합니다. 여기는 hyperlens Ag와 티 오₂ 교대로 입금의 다층 구성 됩니다. 그림 2a 는 잘 만들어진된 hyperlens¹⁷의 SEM 이미지를 보여 줍니다. 횡단면 이미지 Ag와 Ti₃O₅ 박막의 다층 반구형 석 영 기판에 균일 한 두께와 입금 됩니다 보여 줍니다. 마지막 hyperlens 구조체의 표면 거칠기는 1.5 nm 제곱 (r.m.s).

우리 티 오₂ 대신 사용 Ti₃O₅ 를 유 전체로 있기 때문에 두 재료는 높은 굴절율 2 이상, 실버 스택 때 효과적인.......

토론

세 가지 주요 단계를 포함 하는 hyperlens의 제조: 금속과 유 전체 다층 전자 빔 증발 시스템을 사용 하 여 및 새 스태킹 습식 에칭 과정을 통해 석 영 기판으로 반구형 형상을 정의 Cr 레이어에 개체입니다. 가장 중요 한 단계가입니다, 두 번째는 hyperlens의 품질에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문. 박막 증 착 과정에서 분명 슈퍼 해결된 이미지에 대 한 특별 한 주의 필요로 하는 두 조건이 있습니다. 중요 한 문제 중 하나는 다중의 등각 비 증 착 완벽 한 구면 모양에서 편차를 리드입니다는 다층 conformally 스태킹. 경우 필름 증 착은 센터에서 필름 두께 충분히 느린 반구형 기하학의 가장자리에서 전자 빔 증발의 각도 특성상 다 하는 경향이 있다. 공간적으로 다른 필름 두께 공간 의존 확대 하 고 이미지 왜곡. 따라서, 필름 증 착 속도로 천천히 가능한 (미만 0.1 nm/s) 등각 다층 달성 되어야 합니다.

거친 표면 산란의 확률을 증가 때문에 불완전 한.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
집속 이온 빔 밀링 머신	FEI	Helios Nanolab G3 CX
전자 빔 증착 시스템	한국 진공 기술	KVE-E4000
주사 전자 현미경	Hitachi	SU6600
도립 현미경	Zeiss	Axiovert 200
광원	EXCELITAS Technologies	X-Cite 110 LED
밴드 패스 필터	Chroma	ET405/30M
대물 렌즈	Zeiss	Plan-Apochromat	NA=1.3, 100X
CCD 카메라	Andor	Zyla 4.2
석영 웨이퍼	CORNING	용융 실리카 코닝 7980
완충 산화물 에칭액	J.T Baker TM	J.T.Baker 5175
포토레지스트	AZ 전자 재료	: GXR-601, PR
크롬 에칭제	SIGMA-ALDRICH	651826
Aceton	J.T, Baker, TM	UN1090
이소프로필 알코올	J.T, Baker, TM	UN1219
FEM 시뮬레이션 도구	COMSOL 5.1, 다중물리

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