دانشمندان در ژاپن، طبق مفهومی جدید از لنزها، برای تصویربرداری نوری یک لنز ساخته‌شده از نانومیله‌های نقره را پیشنهاد داده‌اند که بهتر از یک سطح شیشه‌ای دارای انحنا عمل می‌کند. این نانولنزهای فلزی این قابلیت را دارند که نور را طوری دستکاری کنند که بتوان از اشیای نانومقیاس یک تصویر نوری در محدوده نور مرئی به دست آورد.
نانولنزها و تصویربرداری رنگی از نانواشیا
دانشمندان در ژاپن، طبق مفهومی جدید از لنزها، برای تصویربرداری نوری یک لنز ساخته‌شده
از نانومیله‌های نقره را پیشنهاد داده‌اند که بهتر از یک سطح شیشه‌ای دارای انحنا
عمل می‌کند. این نانولنزهای فلزی این قابلیت را دارند که نور را طوری دستکاری کنند
که بتوان از اشیای نانومقیاس یک تصویر نوری در محدوده نور مرئی به دست آورد.
دکتر پرابهات ورما، استاد گروه نانوفوتونیک زیستی دانشگاه اُساکا و یکی از این
محققان، می‌گوید:«ما شرح داده‌ایم که نانولنزهایمان می‌توانند تصاویر رنگی اشیای
نانومقیاس را روی فواصل حداقل میکرومتری با مقادیر مناسب بزرگ‌نمایی برای مشاهده
میدان– دور منتقل کنند. ما باور داریم که طبق اصول، این تصاویر می‌توانند روی حتی
فواصل بزرگ‌تر، بدون از دست دادن کیفیت منتقل شوند. این نانولنزهای پیشنهادشده به‌طور
بالقوه می‌توانند یک ابزار تصویربرداری قوی محسوب شوند؛ برای مثال، می‌توان از آنها
در مشاهدهه ویروس‌های منفرد و دیگر نانوموجودات در میدان دور استفاده کرد.
یک فلز، همیشه حامل‌های بار آزادی(به نام پلاسمون‌ها) دارد که به‌طور جمعی روی سطح
فلز حرکت می‌کنند. پلاسمون‌ها نقش مهمی در خواص نوری فلزات بازی می‌کنند؛ آنها با
نور برهم‌کنش دارند و طبیعت مورد انتظار نور را به طریقی دستکاری می‌کنند. ورما
توضیح می‌دهد:«بعضی از محققان، با توجه به این خاصیت فلز(تصویربرداری زیر طول موج
از نانواشیا در سرتاسر فلز) را پیشنهاد دادند، این در حالی است که در این زمینه
چندین مشکل عملی وجود داشت: یکی از مهم‌ترین محدودیت‌ها این بود که فقط می‌شد از یک
طول موج ویژه که با پلاسمون‌ها تشدید می‌شود، در تصویربرداری استفاده کرد. این بدین
معنی بود که اشیای رنگی نورمال که تعداد زیادی طول موج منتشر می‌کنند، یک تصویر
شفاف ایجاد نمی‌کردند؛ مشکل دیگر این بود که پلاسمون‌ها، انرژی خود را خیلی سریع و
هنگامی که در حال انتشار هستند، از دست می‌دهند که این امر داشتن یک انتقال‌دهنده
تصویر مسافت طولانی را غیر ممکن می‌کرد، همچنین اندازه نهایی تصویر همانند خود
نانوشیء بود و ذخیره آن غیر ممکن بود. »
این محققان با طرح یک نانولنز که شامل یک آرایش پشته‌ای مخروطی‌شکل از نانومیله‌های
نقره است، بر همه این مشکلات غلبه کردند. این لایه‌ها به‌وسیله نانوفاصله‌هایی که
مانع از انتشار پلاسمون‌ها می‌شوند، از همدیگر جدا می‌شوند و در نتیجه انرژی بسیار
کمی از دست رفته، امکان تصویربرداری مسافت طولانی فراهم می‌شود. اندازه بهینه این
نانوفاصله‌ها ده نانومتر می‌باشد.
در تصویربرداری رنگی تشدید قسمت بزرگی از طیف مرئی لازم است. ورما می‌گوید:«نتایج
شبیه‌سازی ما نشان می‌دهند که با افزایش تعداد لایه‌ها، تعداد مدهای تشدید نیز
افزایش می‌یابد، و آنها تمایل دارند تا در نزدیکی مد اساسی مطابق با میله واحد جمع
شوند؛ به علاوه، این نانولنزها می‌توانند تصویر نهایی را به قدری بزرگ کنند که
تصویر برای دیدهای نرمال به اندازه کافی بزرگ باشد.»
این روش توان بالقوه‌ای را برای تبدیل به یک ابزار تصویربرداری مفید به‌ویژه برای
کاربردهای زیست‌پزشکی، دارد؛ مثلاً با این روش می‌توان به‌طور همزمان از ویروس‌های
منفرد و دیگر نانواشیا با رنگ‌های مختلف، در یک مسافت طولانی و با بزرگ‌نمایی مناسب
تصویربرداری کرد. این محققان در مرحله بعدی این افزاره پیشنهادشده را به‌طور عملی
خواهند ساخت.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Photonics منتشر شده‌است.
