具有纳米分辨率的电子显微镜被广泛使用,但它们成本数百万美元,并且制备用于观察的样品非常繁琐。这种情况对于实验室来说还可以,但对于工业应用来说是不切实际的——例如,快速扫描产品样品以寻找嵌入的微观水印。
纽约大学物理学家大卫·格里尔和他的同事开发的一种新型全息显微镜可以提供解决方案。他们从一台现成的蔡司显微镜开始,并用激光光源替换了其白炽灯光源。激光照射在研究材料的样品上;光线从样品散射出来,并在激光束和散射光之间产生二维干涉图案——全息图——视频相机记录下该全息图。
科学家们制作微观物体的全息图已经几十年了,但从中提取有用的信息一直很困难。 这正是格里尔发明的价值所在。他的团队编写了能够快速求解描述光线如何从球形物体散射的方程的软件;通过找到埋藏在这些方程中某些项的值,该软件可以收集有关引起散射的物体的信息。显微镜的纳米分辨率将使研究人员能够使用成本至少是电子显微镜十分之一的设备,跟踪漂浮在胶体溶液中的粒子(例如,漂浮在油漆样品中的纳米级微珠)。
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格里尔希望他的设备将为快速、经济地瞥见现代产品核心的单个粒子提供第一种方法。想象一下油漆桶或洗发水瓶,其中每一滴都包含编码了产品制造历史的粒子——它是如何制造的,在哪个工厂以及何时制造的,“有点像指纹”,格里尔说。他补充说,显微镜也可以轻松读取印在药物、炸药或其他商品上的分子信息。