Les microscopes sont traditionnellement utilisés pour imager de minuscules caractéristiques. Cependant, leur résolution est intrinsèquement limitée par la longueur d'onde de la lumière. Cette limitation signifie qu'ils ne peuvent résoudre que des structures supérieures à quelques centaines de nanomètres. Maintenant, Leonid Krivitsky et Boris Luk'yanchuk du A*STAR Data Storage Institute à Singapour et leurs collègues ont démontré une approche optique alternative capable de cartographier des surfaces à des résolutions inférieures à 100 nanomètres.

La diffraction est la tendance de toutes les ondes, y compris la lumière, s'étaler lorsqu'ils passent près d'un objet ou à travers un espace. Cet effet signifie que les systèmes d'imagerie optique ne peuvent pas résoudre des objets plus petits qu'environ la moitié de la longueur d'onde de la lumière d'éclairage. Ainsi, pour la lumière rouge avec une longueur d'onde d'environ 600 nm, la résolution sera d'environ 300 nanomètres.

Luk'yanchuk et ses collègues ont précédemment montré qu'une bille transparente à l'échelle micrométrique placée sur une surface peut contourner cette soi-disant limite de diffraction. Ils ont démontré que la lumière passant à travers la perle, lorsqu'il est collecté par un microscope conventionnel, peut créer une image de la surface sous-jacente avec une résolution de 50 nanomètres. Cependant, générer une carte bidimensionnelle complète nécessite de balayer le cordon sur toute la surface, ce qui n'est pas facile à réaliser de manière contrôlée lorsque la sphère ne mesure que 6 micromètres de diamètre. « Nous avons maintenant amélioré cette technique de superrésolution en développant une méthode pour déplacer de manière contrôlée les microsphères d'imagerie, " dit Krivitski.

Krivitsky et son équipe ont réalisé un tel balayage spatial à l'aide d'une minuscule pipette avec une pointe d'à peine 1 ou 2 micromètres de large. Des simulations informatiques ont confirmé que la présence de la pipette n'affecterait pas négativement la capacité de superrésolution des microsphères. Pour fixer la pipette à la bille, ils aspiraient l'air de l'intérieur de sa cavité (voir image).

L'équipe a ensuite connecté l'autre extrémité de la pipette à une platine mécanique, qui pourrait se déplacer par étapes aussi petites que 20 nanomètres. Surtout, le vide à l'intérieur de la pipette a créé une liaison suffisamment étroite pour garantir que la bille ne se déconnecte pas lorsqu'elle est traînée sur une surface. Les chercheurs ont démontré l'efficacité de leur système en imageant avec succès des échantillons d'essai avec des caractéristiques aussi petites que 75 nanomètres.

Tandis que d'autres techniques, comme la microscopie à balayage en champ proche, peut effectuer une imagerie sous-limite de diffraction, ils nécessitent des systèmes très coûteux. « Les vrais avantages de notre technique sont sa simplicité et son prix, " dit Krivitsky. " L'idée pourrait être appliquée à une variété d'applications de superrésolution telles que l'inspection d'échantillons, microfabrication et bio-imagerie."