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Llevan los microscopios más allá de sus límites con un procesamiento virtual

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La nueva técnica podría mejorar aún más la microscopía de superresolución y utilizarse en imágenes médicas y microfabricación tecnológica avanzada.
Llevan los microscopios más allá de sus límites con un procesamiento virtual

Físicos de la Universidad de Sídney (Australia) desarrollaron una nueva tecnología de superlente que supera el límite de difracción en un factor de casi cuatro veces y con pérdidas visuales mínimas. La novedosa técnica se basa en la observación posterior del objeto con una superlente virtual que excluye la necesidad de observar con una superlente material, que acarrea ciertas limitaciones.

El obstáculo del límite de difracción de las lentes

Los métodos de microscopía óptica tradicionales tienen un límite físico en cuanto a la precisión o resolución con la que podemos examinar un objeto. A mejor resolución, más clara es la imagen del objeto que analizamos independientemente del aumento que esa lente proporcione.

De este modo, el límite de difracción de las lentes, que afecta su capacidad de resolución, está relacionado con la longitud de onda de la luz que se utiliza. Así, está establecido que el tamaño del objeto a enfocar nunca puede ser menor que la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada. Todos los intentos de romper este límite con "superlentes" han topado con el obstáculo de pérdidas visuales extremas, lo que hace que las lentes se vuelvan opacas.

¿En qué consiste el novedoso método?

"Ahora hemos desarrollado una forma práctica de implementar una superlente sin una superlente. Para hacer esto, colocamos nuestra sonda de luz lejos del objeto y recopilamos información de alta y baja resolución. Al medir más lejos, la sonda no interfiere con los datos de alta resolución, una característica de los métodos anteriores", explicó el autor principal de la investigación, el Dr. Alessandro Tuniz.

Debido a que la mayoría de los materiales absorben demasiada luz, los intentos anteriores para construir con ellos una superlente útil han resultado fallidos. "Superamos esto realizando la operación de superlente como un paso de posprocesamiento en una computadora, después de la medición misma. Esto produce una imagen 'veraz' del objeto a través de la amplificación selectiva de ondas de luz evanescente", señaló Tuniz.

La fase experimental

La investigación se realizó utilizando luz a una frecuencia de terahercios en una longitud de onda milimétrica, en la región del espectro que está en el límite entre la luz visible y la de microondas. "Es muy difícil trabajar con este rango de frecuencia, pero muy interesante, porque en este rango podríamos obtener información importante sobre muestras biológicas", subrayó el profesor Boris Kuhlmey, coautor del proyecto.

"Esta técnica es un primer paso para permitir imágenes de alta resolución […] sin distorsionar lo que se ve. Nuestra técnica podría usarse en otros rangos de frecuencia. […] La microscopía óptica encontrará esta técnica de interés", agregó Tuniz.

Las perspectivas de aplicaciones

Esta innovadora tecnología podría hacer avanzar las imágenes de microscopía de superresolución en campos tan variados como el de las imágenes médicas de diagnóstico, ser útil en técnicas avanzadas de microfabricación, o la arqueología y la medicina forense. También podría usarse para revelar capas ocultas en obras de arte y "para descubrir falsificaciones de arte u obras ocultas", puntualizó Kuhlmey, coautor del proyecto. La investigación se publicó, este miércoles, en Nature Communications.

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