Visi Spektakuler: Fisikawan Meningkatkan Mikroskop Melampaui Batas Difraksi

Indonesains.id - Fisikawan telah menemukan teknik baru yang dapat digunakan dalam diagnostik medis dan manufaktur tingkat lanjut.

Sejak Antonie van Leeuwenhoek menemukan dunia bakteri melalui mikroskop pada akhir abad ketujuh belas, manusia telah mencoba untuk melihat lebih dalam ke dunia yang sangat kecil ini.

Namun demikian, ada batasan fisik mengenai seberapa dekat kita dapat memeriksa suatu objek menggunakan metode optik tradisional. Hal ini dikenal sebagai 'batas difraksi' dan ditentukan oleh fakta bahwa cahaya bermanifestasi sebagai gelombang. Artinya, gambar terfokus tidak boleh lebih kecil dari setengah panjang gelombang cahaya yang digunakan untuk mengamati suatu objek.

Upaya untuk melampaui batas ini dengan “lensa super” semuanya menemui rintangan berupa hilangnya penglihatan secara ekstrim, sehingga membuat lensa menjadi buram.

Para peneliti di Universitas Sydney mengembangkan metode terobosan untuk mencapai pencitraan resolusi super tanpa lensa super, yang menawarkan potensi kemajuan di berbagai bidang mulai dari pencitraan medis hingga otentikasi seni. (Kredit: University of Sydney)

Kini fisikawan di Universitas Sydney telah menunjukkan jalur baru untuk mencapai pelensaan super dengan kerugian minimal, dengan menembus batas difraksi sebanyak hampir empat kali lipat. Kunci kesuksesan mereka adalah melepas lensa super tersebut sama sekali.

Hasil penelitian telah dipublikasikan 18 Oktober 2023 di jurnal Nature Communications.

Pekerjaan ini harus memungkinkan para ilmuwan untuk lebih meningkatkan mikroskop resolusi super, kata para peneliti. Hal ini dapat memajukan pencitraan di berbagai bidang seperti diagnostik kanker, pencitraan medis, atau arkeologi dan forensik.

Baca Juga:

• Bactometer: Perangkat Baru Pendeteksi Bakteri Multi-Resistant Kurang dari 60 Menit
• Seleksi Alam yang Mengejutkan: Pelajaran Evolusi dari Kadal Liar Florida

“Kami kini telah mengembangkan cara praktis untuk menerapkan superlensing, tanpa lensa super,” kata penulis utama penelitian ini, Dr. Alessandro Tuniz dari Fakultas Fisika dan Institut Nano Universitas Sydney.

“Untuk melakukan ini, kami menempatkan probe cahaya jauh dari objek dan mengumpulkan informasi resolusi tinggi dan rendah. Dengan mengukur lebih jauh, probe tidak mengganggu data resolusi tinggi, yang merupakan fitur dari metode sebelumnya,” jelasnya.

Upaya sebelumnya telah mencoba membuat lensa super menggunakan bahan baru. Namun, sebagian besar bahan menyerap terlalu banyak cahaya sehingga lensa super berguna.

Peneliti Dr. Alessandro Tuniz (kanan) dan Associate Professor Boris Kuhlmey di laboratorium Sydney Nanoscience Hub di University of Sydney Nano Institute. (Kredit: Stefanie Zingsheim/The University of Sydney)

“Kami mengatasinya dengan melakukan operasi lensa super sebagai langkah pasca-pemrosesan di komputer, setelah pengukuran itu sendiri. Ini menghasilkan gambar objek yang 'sebenarnya' melalui amplifikasi selektif gelombang cahaya yang hilang atau menghilang,” tutur Tuniz.

Rekan penulis, Associate Professor Boris Kuhlmey, juga dari School of Physics dan Sydney Nano, mengatakan, “Metode kami dapat diterapkan untuk menentukan kadar air dalam daun dengan resolusi lebih besar, atau berguna dalam teknik mikrofabrikasi tingkat lanjut, seperti penilaian non-destruktif terhadap integritas microchip. Dan metode ini bahkan dapat digunakan untuk mengungkap lapisan tersembunyi dalam karya seni, mungkin terbukti berguna dalam mengungkap pemalsuan karya seni atau karya tersembunyi.”

“Ini adalah rentang frekuensi yang sangat sulit untuk dikerjakan, namun sangat menarik, karena pada rentang ini kita dapat memperoleh informasi penting tentang sampel biologis, seperti struktur protein, dinamika hidrasi, atau untuk digunakan dalam pencitraan kanker,” kata Associate Professor Kuhlmey.

Tuniz menambahkan, “Teknik ini adalah langkah pertama dalam menghasilkan gambar beresolusi tinggi sambil tetap berada pada jarak aman dari objek tanpa mengganggu apa yang Anda lihat. Teknik kami bisa digunakan pada rentang frekuensi lain. Kami berharap siapa pun yang melakukan mikroskop optik resolusi tinggi akan menemukan teknik ini menarik.”

*****