A microscopia ultrapassou os limites do possível: os cientistas superaram o limite da difração.

A resolução óptica dos microscópios é limitada pelas leis da óptica — o chamado limite de difração, que, em altas ampliações, também obriga as amostras a serem colocadas quase rente ao microscópio. Ao mesmo tempo, os cientistas estão dominando a visualização por interferometria, por exemplo, observando buracos negros com um Telescópio do Horizonte de Eventos virtual do tamanho de um planeta. A óptica é mais complexa, mas um avanço é possível e alcançável.

Fonte da imagem: UConn

Pesquisadores da Universidade de Connecticut (UConn) desenvolveram um novo sensor de imagem óptica chamado Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI). Essa tecnologia foi inspirada no Event Horizon Telescope Array, que fotografou pela primeira vez um buraco negro. Agora, uma tecnologia semelhante nos permite superar limitações ópticas fundamentais sem o uso de lentes ou a sincronização física extremamente complexa de uma matriz de sensores ópticos individuais.

O MASI opera com uma matriz de sensores programáveis ​​posicionados ou orientados em diferentes camadas do plano de difração. Cada sensor captura independentemente os padrões de difração da luz, contendo informações sobre a amplitude (brilho) e a fase da onda de luz refletida por um objeto. Algoritmos reconstroem então os complexos campos de onda da luz refletida pelo objeto observado, sincronizando programaticamente os dados de todos os sensores e, assim, reconstruindo a imagem.

Em uma demonstração, essa tecnologia possibilitou alcançar resolução submicrométrica (em nível micrométrico e abaixo) ao capturar imagens a uma distância de vários centímetros. É como estudar a estrutura de um fio de cabelo humano a alguns metros de distância. Qualquer pessoa que já tenha trabalhado com um microscópio óptico e amostras com objetivas de 40x ou superiores compreenderá isso. Para aplicações médicas, isso facilitará a observação do corpo humano e de órgãos, que antes exigia cortes histológicos.

O aspecto mais importante da tecnologia MASI é que ela não exige um alinhamento preciso dos sensores e permite o escalonamento linear. Obter uma resolução mais alta é muito mais fácil simplesmente por…Adicionando novos sensores ao sistema, os algoritmos farão o resto.

As aplicações dessa tecnologia são vastas — desde saúde e pesquisa biológica até controle de qualidade na indústria, ciência forense e muitas outras aplicações que exigem alta resolução óptica sem o uso de sistemas ópticos caros e equipamentos complexos.