Method Article

Demonstracja mikroskopu zintegrowanego z hipersoczewkami i obrazowania superrozdzielczego

DOI:

10.3791/55968

⸱

September 8th, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 2School of Mechanical Engineering, Sungkyunkwan University, 3Department of Chemical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH)

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Użycie hipersoczewki zostało uznane za nowatorską technikę obrazowania w superrozdzielczości ze względu na jej zalety w obrazowaniu w czasie rzeczywistym i jej prostą implementację za pomocą konwencjonalnej optyki. W tym miejscu przedstawiamy protokół opisujący wytwarzanie i obrazowanie zastosowań hipersoczewki sferycznej.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wykorzystanie obrazowania super-rozdzielczego do pokonania limitu dyfrakcji konwencjonalnej mikroskopii wzbudziło zainteresowanie badaczy biologii i nanotechnologii. Chociaż mikroskopia skaningowa bliskiego pola i supersoczewki poprawiły rozdzielczość w obszarze bliskiego pola, obrazowanie dalekiego pola w czasie rzeczywistym pozostaje poważnym wyzwaniem. Ostatnio hipersoczewka, która powiększa i przekształca fale ulotne w fale rozchodzące się, pojawiła się jako nowatorskie podejście do obrazowania w polu dalekim. Tutaj donosimy o wytworzeniu sferycznej soczewki składającej się z naprzemiennie cienkich warstw srebra (Ag) i tlenku tytanu (TiO2). W przeciwieństwie do konwencjonalnej cylindrycznej soczewki hipersoczewkowej, sferyczna soczewka hipersoczewkowa pozwala na dwuwymiarowe powiększenie. Dzięki temu włączenie do konwencjonalnej mikroskopii jest proste. Zaproponowano nowy układ optyczny zintegrowany z hipersoczewką, który pozwala na uzyskanie obrazu o długości poniżej długości fali w obszarze pola dalekiego w czasie rzeczywistym. W tym badaniu szczegółowo wyjaśniono metody wytwarzania i konfiguracji obrazowania. W pracy opisano również dostępność i możliwości hipersoczewki, a także praktyczne zastosowania obrazowania w czasie rzeczywistym w żywych komórkach, które mogą doprowadzić do rewolucji w biologii i nanotechnologii.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chęć obserwowania biomolekuł w żywych komórkach doprowadziła do wynalezienia mikroskopii, a pojawienie się mikroskopii przyczyniło się do rewolucji w różnych dziedzinach, takich jak biologia, patologia i materiałoznawstwo, w ciągu ostatnich kilku stuleci. Jednak dalszy postęp badań został ograniczony przez dyfrakcję, która ogranicza rozdzielczość konwencjonalnych mikroskopów do około połowy długości fali1. Dlatego obrazowanie superrozdzielcze w celu pokonania granicy dyfrakcji było interesującym obszarem badawczym w ostatnich dziesięcioleciach.

Ponieważ limit dyfrakcji jest przypisywany utracie fal ulotnych, które za....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie podłoża

  1. Otrzymaj wysoko rafinowany wafel kwarcowy. Do opisanej tutaj produkcji należy użyć płytki o grubości 500 μm.
  2. Wirować wafel kwarcowy dodatnim fotorezystem przy 2 000 obr./min i piec przez 60 s w temperaturze 90 °C.
    UWAGA: Dodatnia warstwa fotorezystu jest powlekana, aby zapobiec uszkodzeniom podczas kolejnego etapu cięcia.
  3. Za pomocą kostki pokrój wafel z fotorezystem na małe kawałki o wymiarach 20 x 20mm2.
  4. Przedmuchać za pomocą pistoletu do sprężonego azotu, aby usunąć cząstki stałe powstałe na etapie cięcia.
  5. Umieścić go w łaźni ultradźwiękowej w wodzie dejonizowanej (DI) na ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zdolność urządzenia hyperlens do rozpoznawania cech subdyfrakcyjnych zależy od jego jednorodności i wysokiej jakości wykonania. W tym przypadku hipersoczewka składa się z wielowarstwowej Ag i TiO2 osadzonych naprzemiennie. Rysunek 2a przedstawia obraz SEM dobrze wykonanego hiperobiektywu17. Obraz przekroju poprzecznego pokazuje, że wielowarstwa cienkiej warstwy Ag i Ti3O5 osadza się z jednolitą grubości.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Produkcja hipersoczewki obejmuje trzy główne etapy: zdefiniowanie geometrii półkulistej w podłożu kwarcowym poprzez proces trawienia na mokro, ułożenie wielowarstwy metalu i dielektryka za pomocą systemu parowania wiązką elektronów oraz wpisanie obiektu w warstwę Cr. Najważniejszym krokiem jest drugi, ponieważ może on znacząco wpłynąć na jakość hipersoczewki. W procesie osadzania cienkowarstwowego występują dwa warunki, które wymagają szczególnej dbałości o wyraźny obraz o wysokiej rozdzielczości. Układanie wielowarstwy .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca jest wspierana finansowo przez program Young Investigator (NRF-2015R1C1A1A02036464), program Engineering Research Center (NRF-2015R1A5A1037668) i program Global Frontier (CAMM-2014M3A6B3063708), M.K., S.S., I.K. potwierdza Globalne Stypendia Doktoranckie (NRF-2017H1A2A1043204, NRF-2017H1A2A1043322, NRF-2016H1A2A1906519) poprzez grant Narodowej Fundacji Badawczej Korei (NRF) finansowany przez Ministerstwo Nauki, ICT i Planowania Przyszłości (MSIP) Korei) poprzez grant National Research Foundation of Korea (NRF) finansowany przez Ministerstwo Nauki, ICT i Planowania Przyszłości (MSIP) Korei) rząd.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Frezarka z skupioną wiązką jonówFEIHelios Nanolab G3 CX
System odparowywania wiązki elektronówKorea Vacuum TechKVE-E4000
Skaningowa mikroskopia elektronowaHitachiSU6600
Mikroskopia odwróconaZeissAxiovert 200
Źródło światłaEXCELITAS TechnologiesX-Cite 110 LED
Filtr pasmowo-przepustowyChromaET405/30M
ObiektywZeissPlan-ApochromatNA=1.3, 100X
CCDKamera AndorZyla 4.2
Wafel kwarcowyCORNINGTopiona krzemionka Corning 7980
Buforowany wytrawiacz tlenkowyJ.T Baker TMJ.T.Baker 5175
PhotoresistAZ electronic materiałyGXR-601 PR
Wytrawiacz chromowySIGMA-ALDRICH651826
AcetonJ.T Baker TMUN1090
Alkohol izopropylowyJ.T Baker TMUN1219
Narzędzie symulacyjne MESCOMSOL 5.1 Multiphysics

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Abbe, E. Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung. Archiv für mikroskopische Anatomie. 9 (1), 413-418 (1873).
  2. Dürig, U., Pohl, D. W., Rohner, F. Near-field optical-scanning microscopy. J Appl Phys. 59 (10), 3318-3327 (1986).
  3. Pendry, J. B.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hyperlens ImagingSuper resolution MicroscopySilver Titanium OxideElectron Beam EvaporationFocused Ion BeamOptical Bandpass FilterReal time ImagingSubdiffraction ImagingNanoparticle ImagingLiving Cell Imaging

Related Articles