Thứ Bảy, 13 tháng 8, 2016

“Siêu ống kính” xác lập giới hạn mới về khả năng quan sát

Trong nhiều thế kỷ, kính hiển vi đã giúp các nhà khoa học có những khám phá lớn, chẳng hạn chứng minh sự tồn tại của vi khuẩn. Tuy nhiên, các định luật vật lý chi phối ánh sáng hạn chế ống kính thông thường: các kính hiển vi chỉ có thể tập trung vào các vật thể không nhỏ hơn nửa bước sóng của ánh sáng được sử dụng để quan sát các đối tượng này.

Điều này có nghĩa rằng các ống kính phổ thông trong kính hiển vi quang học truyền thống được giới hạn để kiểm tra các vật thể có kích thước từ 200 nanomet (1 nanomet = một phần tỷ của một mét) trở lên. 200 nanomet cũng là kích thước của các vi khuẩn nhỏ nhất được biết đến.

Trong thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu cố gắng phát triển thứ gọi là “siêu ống kính” có thể phá vỡ giới hạn kích thước này. Tuy nhiên, cho đến bây giờ, các nhà khoa học vẫn gặp khó khăn trong việc chế tạo siêu ống kính bằng những vật liệu và cấu trúc phù hợp ánh sáng nhìn thấy.

Với một hướng đi khác, “siêu ống kính” mới bao gồm hàng triệu hạt hình cầu của titanium dioxide. Mỗi hạt, mà chỉ rộng 15 nanomet, được phủ lên các vật thể mà nhà nghiên cứu muốn quan sát. Tương tự như các hạt nano titan dioxide hiện nay thường tìm thấy trong các sản phẩm kem chống nắng và sơn màu trắng.

Kích thước, hình dạng và chất liệu tạo nên các hạt, và vị trí của chúng tương quan với nhau, tạo thành cấu trúc hoạt động như một “siêu thấu kính”, phóng to các vật thể trước đây là vô hình đối với các ống kính bình thường.

“Mỗi khối cầu uốn cong ánh sáng thành cường độ cao và chia tách các chùm ánh sáng, tạo ra hàng triệu tia ánh sang”, đồng tác giả nghiên cứu Zengbo Wang, một nhà vật lý tại Đại học Bangor Wales, cho biết trong một tuyên bố. “Đó là những tia sáng nhỏ mà cho phép chúng tôi nhìn thấy những chi tiết mà trước đây không nhìn thấy.”

Trên tất cả, “siêu ống kính” này có thể làm tăng độ phóng đại của kính hiển vi hiện tại lên 5 lần. Trong thí nghiệm, các nhà khoa học có thể tạo ra hình ảnh sắc nét của vật thể có kích thước 45 nanomet.

"Các “siêu ống kính” của chúng tôi có thể được sử dụng để quan sat virus sống hoặc vi trùng mà trước đây vô hình”, Wang nói với Live Science. “Điều này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu có thể thực hiện nhiều thí nghiệm, ví dụ, quan sát sự tương tác của thuốc với virus sống trong thời gian thực.”

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng một lợi thế lớn của siêu ống kính là chất liệu titanium dioxide có giá rẻ và sẵn có. Khác là ông kính trước đây, các “siêu ống kính” có thể được sử dụng cho bất cứ vật thể nào bằng cách phủ lên vật thể đó, và sử dụng kính hiển vi hiện tại để quan sát mà không cần mua một kính hiển vi mới.

Công việc sắp tới sẽ tập trung vào "làm thế nào để kỹ thuật này được ứng dụng thực tiễn rộng rãi" đồng tác giả nghiên cứu Limin Wu, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Fudan ở Trung Quốc, nói với Live Science. Một hướng nghiên cứu khác là để tăng độ phân giải hơn nữa bằng cách sử dụng các hạt nano nhỏ hơn, Wang nói.

Các nhà khoa học công bố chi tiết phát hiện của họ trên mạng ngày hôm nay (ngày 12 tháng tám) trên tạp chí Khoa học tiến bộ (Science Advances).

Nhã Khanh (Theo Livesience)



Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

About Me

Designed ByBlogger Templates