Демонстрация Hyperlens интегрированы микроскопа и супер-резолюции изображений

* These authors contributed equally
Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Использование hyperlens рассматривалось как Роман суперразрешением изображений техники из-за ее преимущества в реальном времени обработки изображений и его простой реализации с обычными оптикой. Здесь мы представляем Протокол описания изготовления и обработки изображений приложений сферических hyperlens.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Lee, D., Kim, M., So, S., Kim, I., Yoon, G., Kim, K., Rho, J. Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging. J. Vis. Exp. (127), e55968, doi:10.3791/55968 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Использование супер-резолюции изображений преодолеть дифракционный предел обычных микроскопии привлекла интерес исследователей в области биологии и нанотехнологий. Хотя резолюции в регионе Ближнего поля улучшение сканирующая микроскопия ближнего поля и superlenses, дальнего поля изображения в режиме реального времени остается серьезной проблемой. Недавно hyperlens, которая увеличивает и преобразует затухающих волн в распространении волны, стал новый подход к дальнего поля изображений. Здесь мы приводим изготовления сферических hyperlens состоит из чередующихся серебра (Ag) и тонких слоев титана оксид (TiO2). В отличие от обычных цилиндрических hyperlens сферических hyperlens позволяет для двумерных масштаб. Таким образом включение в обычных микроскопии проста. Предлагается новая оптическая система интегрирована с hyperlens, позволяя для изображения суб волны можно получить в регионе дальнего поля в режиме реального времени. В этом исследовании изготовления и обработки изображений методы установки описаны в деталях. Эта работа также описывает доступность и возможность hyperlens, а также практического применения в реальном времени изображений в живых клетках, которые могут привести к революции в области биологии и нанотехнологий.

Introduction

Желание наблюдать биомолекул в живых клетках привело к изобретению микроскопии, и появлением микроскопии распространяются революции в различных областях, как биология, патологии и материаловедения, за последние несколько столетий. Однако дальнейшее продвижение исследований была ограничена дифракцией, который ограничивает разрешение обычного Микроскопы около половины длины волны1. Таким образом, супер резолюции изображений преодолеть дифракционный предел был интересной областью исследований в последние десятилетия.

Дифракционный предел отнесена к потере затухающих волн, которые содержат вложенные волны информацию об объектах, ранние исследования были проведены для держать затухающих волн от увядать прочь или восстановления их2,3. Усилия, чтобы преодолеть дифракционный предел сперва был сообщен с ближнепольной оптической микроскопии, который собирает затухающих поля в непосредственной близости к объекту, прежде чем это dissipated2сканирование. Однако как сканирование всего изображения региона и реконструкции она занимает долгое время, он не может применяться в режиме реального времени. Хотя другой подход, основанный на «superlens», который усиливает затухающих волн, предоставляет возможность в реальном времени изображений, вложенных волны изображений способна только в регионе Ближнего поля и не может достичь далеко за пределы объектов4, 5 , 6 , 7.

Недавно hyperlens возник как новаторский подход в реальном времени дальнего поля оптических изображений8,9,10,11,12. Hyperlens, которая состоит из высоко анизотропной гиперболических metamaterials13, экспонаты плоский гиперболических дисперсии так, что он поддерживает высокой пространственной информации с той же скоростью фазы. Кроме того из-за закон сохранения импульса, высокой поперечной wavevector постепенно сжимается как волна проходит через цилиндрической геометрии. Это увеличенное информацию таким образом могут быть обнаружены обычных микроскопа в регионе дальнего поля. Это особенно важное значение для реального времени дальнего поля изображений, как он не требует каких-либо точка за точкой сканирования или образа восстановления. Кроме того hyperlens может использоваться для приложений, отличных от изображений, включая нанолитографию. Свет, который проходит через hyperlens в обратном направлении будет сосредоточена на суб дифракции область благодаря симметрии поворот времени14,,1516.

Здесь мы сообщаем о сферических hyperlens, который увеличивает двумерных информацию на видимые частоте. В отличие от обычных цилиндрической геометрии сферических hyperlens увеличивает объекты в двух боковых измерениях, облегчения практических приложений визуализации. Метод изготовления и обработки изображений установки с hyperlens представлены в деталях для размножения hyperlens высокого качества. Объект суб волны вписан на hyperlens ради доказать свою власть супер разрешения. Он подтвердил, что небольшие особенности именных объектов усугубляются hyperlens. Таким образом четко урегулирован изображения получены в регионе дальнего поля в режиме реального времени. Этот новый тип сферических hyperlens, с его простотой интеграции с обычными микроскопии, обеспечивает возможность практического графических приложений, ведущих к заре новой эры в биологии и патологии, общие нанонауки.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. подготовка субстрата

  1. получить очень утонченной кварцевых пластин. Для изготовления сообщили здесь, использовать пластины толщиной 500 мкм.
  2. S
  3. спин пальто кварцевых пластин с позитивного фоторезиста на 2000 об/мин и выпекать в течение 60 на 90 ° C.
    Примечание: Уровень позитивного фоторезиста покрытием для предотвращения повреждения на этапе последующей резки.
  4. Использовать Ножевая машина разрезать на мелкие кусочки 20 x 20 мм 2 размер пластин с фоторезиста.
  5. Удар, используя пистолет сжатого азота для удаления твердых частиц в результате резки шаг.
  6. Поместить его в ультразвуковой ванне в деионизированной воде (DI) за 5 минут на 45 ° C. удаления фоторезиста слой с помощью ультразвуковой ванне в ацетоне 5 минут на 45 ° C. чистой подложки, используя две ультразвуковые ванны, ацетон и изопропиловый спирт, каждый на 5 мин в 45 ° с.
  7. Сухой субстрат с ружьем сжатый азот.

2. Травления маска картина

  1. нагрузки чистого кварца субстратов в электрон высокого вакуума пучка система испарения. Убедитесь, что включена субстрата вращение.
  2. Депозит слой хрома с скорость осаждения 2 Е/s.
    Примечание: По крайней мере 100 Нм толщиной слоя должны быть зачислены для травления маски для предотвращения проколов, сделанные из осаждения.
  3. Нажмите на кнопку сброса вентиляционные камеры и смонтировать образец на держателе сфокусированные ионные пучка (FIB), с помощью проведения медной лентой.
  4. Загрузить держателя FIB в зале FIB.
  5. Закройте дверь камеры и нажмите кнопку насоса, чтобы эвакуировать камеры.
  6. Выберите " пучка на " под луч вкладка Управление и набор Ион луч тока (7.7 ПА) и ускорение напряжения (30 кв) для режима FIB.
  7. Включите систему луча иона.
  8. Выберите " пучка на " под луч вкладка Управление для включения электронного луча и резкость изображения с низким увеличением, с использованием программного обеспечения.
  9. Установить рабочее расстояние (WD) на 4 мм на вкладке Навигация в режиме сканирующего электронного микроскопа (SEM).
  10. Присвоено 52° Угол наклона держателя и принимать изображения SEM при различных увеличениях перед отверстие массив маска шаблон изготовление.
  11. На вкладке патронирования, выберите регион кучность и сделать отверстие массив из 50 Нм на слое хрома.
    Примечание: Существует простой кучность инструменты, доступные на вкладке патронирования. Более сложной геометрии и воздействия контроля может быть достигнуто путем импорта точечных рисунков или генерации скриптов.
  12. После окончания, выключите электронно-лучевые и ионного пучка систем и охлаждения системы.
  13. Нажмите на кнопку сброса и вентиляционные камеры с газом азота. Выньте держатель из палаты.
  14. Закройте дверь камеры и эвакуировать камеру, нажав кнопку насоса.

3. Влажные травления процесса и удаление слоя маски

  1. Put узорной субстрата в 1:10 буферизуются оксид etchant для 5 минут
    Примечание: Кварц выборочно и эффективная изотропно мокрой травленная на etchant и образует сферическую форму. Форму линзы могут быть получены с маской травления, и диаметр точно контролируется времени травления. Более сферической формы могут быть сформированы с меньшего диаметра шаблон. 1,5 мкм диаметр полушария могут быть получены в течение 5 минут
  2. Поместить узорной субстрата в ди воды для очистки буферизации оксид etchant (5 мин., два раза).
    Примечание: Etchant буферизации оксида может быть опасным, так что будьте осторожны при использовании этой etchant.
  3. Сухой образца сжатым азотом.
  4. Поместить узорной субстрата в etchant хрома CR-7 для удаления маски слоя хрома.
    Примечание: После удаления слоя хрома, сферической узорной субстрата 1,5 мкм в диаметре можно получить.
  5. Поместить узорной субстрата в ди воду для очистки (5 мин).

4. Многослойные осаждения и нано размера объекта надпись

Примечание: пара слои залегают на подложке сферических кварца. Здесь АГ и TiO 2 используются как осаждения материалы. AG и TiO 2 поочередно осаждаются при толщине 15 Нм.

  1. Нажмите на кнопку сброса системы испарения пучка электронов и дождитесь вентиляционные.
  2. Загрузить узорной субстрата в систему испарения пучка электронов высокого вакуума после вентиляционные.
  3. Закройте дверь камеры и эвакуировать палата в вакуумной степени 10 -7 Торр, нажав кнопку насоса.
    Примечание: Состояние вакуума должны храниться на 10 -7 торр для уменьшения рассеяния от поверхности шероховатость.
  4. Депозит Ag слой с темпом роста 1 Å / s и депозит 15 Нм толстый слой Ag.
  5. После осаждения Ag слоя охладить вниз субстрат для 5 минут
  6. Изменить подвесные системы испарения пучка электронов, выбрав другой тигель и хранение TiO 2 слоя с темпом роста 1 Е/s. депозит 15 Нм толстый слой TiO 2.
    Примечание: Во время процесса осаждения, темпы роста фильм сохраняется низкий поддерживать однородность шероховатости.
  7. После осаждения TiO 2 слоя охладить вниз субстрат для 5 минут
  8. Повторите шаги 4.4-4.7 для десятков циклов внести многослойные Ag и TiO 2.
    Примечание: на данный момент, изготовление hyperlens закончилась. Следующий шаг — для создания произвольных суб-diffraction-ограниченной функция для тестирования hyperlens изображений способности. Вписано нанометрового размера отверстия и прорези фрезерованием FIB.
  9. Изменить подвесные системы испарения пучка электронов и хранение слой хрома толщиной 50 Нм.
  10. После осаждения Cr слоя, выключите систему испарения пучка электронов. Нажмите на кнопку сброса и вентиляционные камеры путем введения газ азот.
  11. После сброса, откройте дверь камеры и выньте держатель из камеры. Сдирать устройства изготовлены hyperlens.
  12. Закройте дверь камеры и эвакуировать камеру, нажав кнопку насоса.
  13. Горы hyperlens, сданных хрома в FIB, фрезерные системы и шаблон нано размера структуры, за производителя ' s инструкции.

5. Созданию Imaging системы и процедуры обработки изображений

  1. место обычного тип передачи оптический микроскоп оптический таблицы.
    Примечание: Здесь, Перевернутый оптический микроскоп был использован в качестве основного органа.
  2. Подключение источника белого света к Микроскоп освещение пути, с помощью адаптера.
  3. Место оптических полосовой фильтр, центрированного 410 Нм.
    Примечание: Полосовой фильтр выборочно проникает определенной длины волны света; Здесь 410 Нм свет горит на образце. Hyperlens, состоящая из АГ и TiO 2 имеет высокую производительность при длине волны 410 Нм. В результате моделирования ( рис. 2 c) показывает производительность hyperlens, который удовлетворяет отношение гиперболический дисперсии на 410 Нм свет.
  4. Выберите объектив высокого увеличения масла погружения. Используйте ПЗС-камеры высокого качества для получения изображения.
    Примечание: Этот оптический параметр просто ставит запретdpass фильтр в путь света освещение разобраться 410 Нм длины волны света. Определенной длины волны света может быть освещен на образце без использования белый свет, но в обычной лаборатории, оптические микроскопы могут иметь источника белого света для наблюдения за образцы через ярко поле или флуоресценции изображений.
  5. Поместите каплю масла погружения на объективе. Место hyperlens на сцене и захвата изображения образца.
    Примечание: Именные наноразмерных объектов на внутренней поверхности hyperlens может быть освещен светом 410 Нм. С hyperlens, нано размера объектов будут увеличивать и захвачен объектива и образы CCD камеры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Способность hyperlens устройства для разрешения функции суб дифракции опирается на его однородности и высокое качество изготовления. Здесь hyperlens состоит из многослойных Ag и TiO2 хранение попеременно. Рисунок 2a показывает изображение SEM хорошо сделал hyperlens17. Поперечного сечения изображение показывает, что многослойных Ag и Ti3O5 тонкой пленки наносится с равномерной толщины на подложке полусферической кварца. Шероховатость поверхности структуры окончательного hyperlens является менее 1,5 Нм Корень среднеквадратичной (r.m.s).

Мы использовали TiO2 вместо Ti3O5 как диэлектрическая, поскольку оба материалы, обладающие высокой преломления более 2, привести к эффективным гиперболических дисперсии, когда стек с серебром. Как уже упоминалось в протокол, hyperlens, состоящий из АГ и TiO2 имеет большую производительность в 410 Нм потому что дисперсия связь с накоплением многослойных Ag и TiO2 имеет гиперболический дисперсии кривой, как показано на рисунке Рисунок 2b . В принципе волны с высокой пространственной wavevector компоненты могут распространяться в гиперболических средство в радиальном направлении hyperlens. Другими словами малые функции, имеющие высокочастотных компонентов, которые не могут быть захвачены обычных Оптика, может распространяться на далекое поле через hyperlens. Рисунок 2 c показывает распределение смоделированных поля в hyperlens, с помощью инструмента моделирования методом конечных элементов (FEM). Дизайн, свойств материала и именные наноструктур имитационной модели устанавливаются одинаково с теми из сфабрикованных hyperlens. Два отверстия 50 Нм в диаметре вписаны на слой хрома, на расстоянии 150 Нм. В верхней части hyperlens горит 410 Нм светом, и свет от hyperlens содержит увеличенное изображение объекта, где масштаб определяется соотношение внутреннего радиуса и внешнего радиуса hyperlens. Увеличенное изображение объекта суб-diffraction-ограниченной может захвачен обычного объектива и образы.

Через простой оптической системы производится измерение дифракции неограниченное изображения с помощью hyperlens. На рисунке 3a показывает схема системы hyperlens. Обычные микроскопии может использоваться как мэйнфрейм, с небольшими различиями. Освещение путь — это тип трансмиссии и источника белого света помещается с надлежащей полосовой фильтр. Освещение свет собирается конденсатора или фокусировки объектива и доставлены к плоскости объекта. Образец помещается на внутренней поверхности hyperlens в hyperlens изображений системы, в то время как образец помещается на стекле слайд в обычных оптической микроскопии. Освещенные объекты в hyperlens, и изображение затем распространяет через hyperlens. Наконец образ захвачен объектива и камеры CCD. Hyperlens реализовано оптической системы показан на рисунке 3b. С простой дополнительные компоненты, такие как источник и фильтр hyperlens может быть легко реализован в системе обычных микроскопа.

На рисунке 4показаны реальные изображения, снятые через hyperlens. На рисунке 4a и 4 d изображают два набора SEM изображения суб волны структур, состоящий из отверстия и линии, вписанный в слое хрома hyperlens. Разрыв в размерах, от 160-180 Нм в каждом конкретном случае. В обычных микроскопии дифракционного предела из-за не удается разрешить эти структуры суб дифракции. С другой стороны малые функции явно разрешены с hyperlens. Рисунок 4b и 4e показывают полученные оптических изображений, с помощью системы, основанной на hyperlens, и поперечном интенсивности профили (красная пунктирная линия) показаны на рисунке 4 c и 4f, соответственно. Поперечного сечения интенсивности графики показывают цветоделение 363 и 346 Нм (рис. 4 c) и 333 Нм (Рисунок 4f), соответственно, соответствующее увеличение 2.1, определяется соотношением между внутренним и внешним радиусом hyperlens.

Figure 1
Рисунок 1: схема процесса изготовления Hyperlens. () производство начинается с приготовления изысканных кварцевых пластин. (b) на кварцевых пластин, Хром слоя 100 Нм толщиной осаждается система испарения пучка электронов. (c), чтобы сделать шаблон маски для процесса мокрого травление, 50 Нм диаметр отверстия узором на слой хрома с помощью FIB, фрезерные системы. (d) изотропные влажные травления процесс осуществляется с использованием слоя хрома. Полусферическая форма формируется на кварцевых пластин. (e) удаление слоя хрома делается с etchant хрома. (f) на поверхности полусферический является многослойных Ag и TiO2 попеременно, хранение с толщиной 15 Нм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: изготовление и результаты моделирования Hyperlens. () Cross-sectioned SEM образа сфабрикованных hyperlens. Каждый слой Ag и TiO2 с толщиной 15 Нм хорошо хранение, с единообразия, и шероховатости окончательный hyperlens является менее 1,5 r.m.s. Эта цифра была изменена ссылка17. (b) Isofrequency контур hyperlens (зеленая линия) и изотропной среды (фиолетовая линия). Hyperlens имеет форму гиперболических дисперсии отношения, которые могут распространять высокочастотной составляющей (малые функции, выше порогового значения) в дальнем поле. Однако изотропное средне как обычных оптика имеет отношение круговой дисперсии и не может передавать предельная частота. (c) результат моделирования hyperlens. Результат показывает распределение магнитного поля от малых функций внутри hyperlens внутренней поверхности. Sub-diffractional объект увеличен и распространяются на далекое поле через hyperlens. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: Hyperlens реализовано изображений системы схема. () A широкополосный белый светисточник используется для освещения образца. Свет проходит через фильтр полосовой и выборе определенной длины волны света. Здесь 410 Нм свет используется как свет подсветки. Hyperlens осуществляется легко на плоскости объекта и через объектив и CCD камеры так, что захватил небольшой объект на hyperlens. (b) Hyperlens реализована система электронного фотографирования. Обычных инвертированным микроскопом тело используется как мэйнфрейм, и hyperlens добавляется для супер-резолюции изображений. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: Изготовление результат и результаты моделирования Hyperlens17 . () SEM изображение объекта с двумя точками, разделенных структуру строки. Каждая точка имеет расстояние 180 Нм и 160 Нм. (b) оптическое изображение, снятое через hyperlens. Маленький объект в hyperlens усиливается и захватил. Суб дифракции ограниченные функции разрешены. (c) вдоль красной пунктирной линии, измеряется в поперечном интенсивности профиль. Профили поперечного сечения интенсивности показывают цветоделение 363 и 346 Нм. (d) SEM изображение другого объекта, с тремя точками, 160, 170 и 180 Нм друг от друга. (e) оптическое изображение, снятое через hyperlens. (f) профиль поперечном интенсивности красной пунктирной линии в (e). Профиль поперечного сечения интенсивности показывает разделение 333 Нм. Профили поперечного сечения интенсивности соответствуют 2.1 X кратность hyperlens. Этот рисунок был изменен с refefence17. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Изготовление hyperlens включает три основных этапа: определение полусферической геометрии в субстрат кварц через процесс мокрой травление, укладки металла и диэлектрических многослойных с помощью системы испарения пучка электронов и вписания объект на слое, Cr. Наиболее важным шагом является вторым, так как это может существенно повлиять на качество hyperlens. В процессе осаждения тонких пленок существует два условия, которые требуют особого ухода для четкого изображения супер-решена. Укладка многослойных конформно является одним из важнейших вопросов, как-конформное осаждения многослойных приводит к отклонению от идеальной сферической формы. Если фильм осаждения не замедлить достаточно, толщина пленки в центре и на краю полушария геометрии, как правило, отличаются из-за углом характер испарением электронным пучком. Толщина пленки пространственно различных рождает пространственно зависимые увеличение и вызывает искажение изображения. Таким образом скорость осаждения фильм следует медленно максимально (менее 0,1 Нм/s) для достижения конформное многослойные.

Другим возможным фактором, который может вывести изображение несовершенной является шероховатость поверхности, так как грубую поверхность увеличивает вероятность рассеяния света. Сообщается, что включение тонкого слоя материала поверхности высокой энергии имеет эффект смачивания, резко сокращая перколяции серебра18. Здесь TiO2 слоя работает как увлажнения материала. Серебро, хранение на TiO2 слоя, как правило, льстить, чем обычно. Кроме того вакуум состояние должно быть меньше 10-7 Торр на протяжении всего процесса осаждения для ровных и гладких многослойные. Агломерации серебра во время испарения пучка электронов также может сделать грубой поверхности. Так как аггломерации подавляется при низких температурах, фильм осаждения могут быть выполнены в криогенных условиях, контролируемых жидкого азота. После осаждения тонких пленок, мы изучили шероховатость поверхности изготовлены структуры для обеспечения гладкой поверхности с помощью АСМ и подтвердил, что шероховатость поверхности составляет менее 1,5 Нм.

Даже если все три условия тщательно контролируются, идеальный образ недостижимый, даже при идеальной изготовления. Во-первых как с любой другой обычной оптической системы, на основе hyperlens оптическая система, которая включает в себя hyperlens и обычных высокой NA оптике, подлежит обычных аберраций, например сферической аберрации. Кроме того хотя сферических конструкций hyperlens включить двумерных суперразрешением изображений под неполяризованное свет, Сферическая геометрия рождает аберраций. Например если объект состоит из двух отверстия и щели, записавшихся на слое Cr, они не являются в той же плоскости объекта. Таким образом один из объектов может быть в центре внимания, в то время как другие не являются. Это частичным упором также происходит от несоответствие образца и оптической оси последующих высокой NA изображений. Помимо этой резолюции пространственных зависимых дополнительное размывание наблюдается благодаря эффекту челка, которая проистекает из остаточного согласованности в свет подсветки.

Кроме того разбивка эффективных средних приближение ограничивает разрешение. Для волн, чей компонент вектора поперечной волны является слишком большим по сравнению с вакуумной волны эффективной длины волны в hyperlens становится меньше, и иногда она становится сопоставимы с толщины пленки. Таким образом эффективное приближение среднего инвалидн больше. Как волны эффективных подходов 2d, где d — это толщина слоев, дисперсия кривой значительно отличается от гиперболических форму, и волны не могут распространять. Это ограничивает резолюции в течение 60 Нм для конкретной системы, основанной на hyperlens, показанный здесь. Мы также должны отметить, поместить в поле вблизи объекта, хотя hyperlens обеспечивает изображения в далекое поле. В противном случае затухающих волн, перевозящих суб дифракции особенностей не может достичь гиперболический среднего.

Несмотря на фундаментальные ограничения в резолюции hyperlens нам удалось в улучшении качества изображений путем передразнивать гладкой и идеальной сферической структуры hyperlens. Гладкий интерфейс обеспечивает нижней россыпь и меньше искажение изображения, а конформное структура уменьшает пространственных зависимых аберрации. Кроме того поскольку суперразрешением изображений с помощью hyperlenses происходит от чрезвычайных дисперсии отношения, он свободен от использования флуоресценции или других сложных механизмов, как метод стохастического. Следовательно hyperlens не требуют последующей обработки и позволяет в реальном времени изображений. Он также не связаны сложные экспериментальные компоненты, работает как оптический модуль, который может быть легко интегрирована с обычными оптика установки, как показано. Кроме того тонкопленочных процесс может использоваться для стека широкий спектр материалов, с толщиной, контролируемый в нанометровом масштабе. Таким образом hyperlens, работающих в режиме различные волны могут быть изготовлены с использованием различных материалов.

Здесь мы представляем процесс изготовления hyperlens и его оптические установки для обработки изображений. Мы также экспериментально доклад лейбл бесплатный суб дифракционного изображения в реальном времени с помощью оптической системы, основанной на hyperlens. Поскольку hyperlens имеет простой сферической геометрии, есть другие степеней свободы для уменьшения ограничений в среде обработки изображений. Например мы можем улучшить практичности, приняв метод масштабируемой изготовление или расширить свою универсальность, добавив дополнительные шаги для изготовления для включения в vitro imaging приложений. Использование hyperlenses позволит ученым наблюдать биофизических динамики происходящих на наноуровне в режиме реального времени. Он может считаться следующее поколение платформы суперразрешением изображений, для использования в различных приложениях, таких как биология, медицинской науки и материаловедения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.

Acknowledgements

Эта работа финансируется молодой исследователь программы (СР 2015R1C1A1A02036464), Инженерно-исследовательский центр программы (СР 2015R1A5A1037668) и программа глобального Frontier (CAMM-2014M3A6B3063708), м.к., с.с., и.к. признать глобальный к.т.н. Стипендии (СР 2017H1A2A1043204, СР 2017H1A2A1043322, СР 2016H1A2A1906519) через Национальный фонд исследований Кореи (NRF) Грант, финансируемый министерством науки, ИКТ и будущего планирования (MSIP) корейского правительства.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Focused Ion Beam milling machine FEI Helios Nanolab G3 CX
E-beam evaporation system Korea Vacuum Tech KVE-E4000
Scanning electron microscopy Hitachi SU6600
Inverted microscopy Zeiss Axiovert 200
Light source EXCELITAS Technologies X-Cite 110 LED
Band pass filter Chroma ET405/30M
Objective lens Zeiss Plan-Apochromat NA=1.3, 100X
CCD camera Andor Zyla 4.2
Quartz wafer CORNING Fused Silica Corning 7980
Buffered oxide etchant J.T Baker TM J.T.Baker 5175
Photoresist AZ electronic materials GXR-601 PR
Chromium etchant SIGMA-ALDRICH 651826
Aceton J.T Baker TM UN1090
Isopropyl alcohol J.T Baker TM UN1219
FEM simulation tool COMSOL 5.1 Multiphysics

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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. Negative Refraction Makes a Perfect Lens. Phys Rev Lett. 85, (18), 3966-3969 (2000).
  4. Fang, N., Liu, Z., Yen, T. -J., Zhang, X. Regenerating evanescent waves from a silver superlens. Opt Express. 11, (7), 682-687 (2003).
  5. Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens. Science. 308, (5721), 534-537 (2005).
  6. Melville, D. O. S., Blaikie, R. J. Super-resolution imaging through a planar silver layer. Opt Express. 13, (6), 2127-2134 (2005).
  7. Taubner, T., Korobkin, D., Urzhumov, Y., Shvets, G., Hillenbrand, R. Near-Field Microscopy Through a SiC Superlens. Science. 313, (5793), 1595-1595 (2006).
  8. Jacob, Z., Alekseyev, L. V., Narimanov, E. Optical Hyperlens: Far-field imaging beyond the diffraction limit. Opt Express. 14, (18), 8247-8256 (2006).
  9. Lee, H., Liu, Z., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Development of optical hyperlens for imaging below the diffraction limit. Opt Express. 15, (24), 15886-15891 (2007).
  10. Liu, Z., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. Far-Field Optical Hyperlens Magnifying Sub-Diffraction-Limited Objects. Science. 315, (5819), 1686-1686 (2007).
  11. Kim, M., Rho, J. Metamaterials and imaging. Nano Converg. 2, (1), 22 (2015).
  12. Byun, M., et al. Demonstration of nanoimprinted hyperlens array for high-throughput sub-diffraction imaging. Sci Rep. 7, 46314 (2017).
  13. Shekhar, P., Atkinson, J., Jacob, Z. Hyperbolic metamaterials: fundamentals and applications. Nano Converg. 1, (1), 14 (2014).
  14. Liu, L., et al. Sub-diffraction demagnification imaging lithography by hyperlens with plasmonic reflector layer. RSC Advances. 6, (98), 95973-95978 (2016).
  15. Sun, J., Xu, T., Litchinitser, N. M. Experimental demonstration of demagnifying hyperlens. Nano Lett. 16, (12), 7905-7909 (2016).
  16. Kim, M., et al. Deep sub-wavelength nanofocusing of UV-visible light by hyperbolic metamaterials. Sci Rep. 6, 38645 (2016).
  17. Rho, J., et al. Spherical hyperlens for two-dimensional sub-diffractional imaging at visible frequencies. Nat Commun. 1, 143 (2010).
  18. Chen, W., et al. Ultra-thin ultra-smooth and low-loss silver films on a germanium wetting layer. Opt Express. 18, (5), 5124-5134 (2010).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics