Gösteri bir mikroskop Hyperlens entegre ve süper kararlılık düşsel

Bu deneysel prosedürün genel amacı, iki boyutlu hiperlens cihazının üretim sürecini ve alt kırınım görüntülemesini göstermektir. Bu yeni süper çözünürlüklü görüntüleme tekniği, gerçek zamanlı görüntüleme ve geleneksel optiklere basit uygulama avantajlarına sahiptir. Bu yöntem, canlı hücre ve dinamik nanopartikülün fraksiyon sınırının altında görüntülenmesi gibi süper çözünürlüklü görüntüleme alanındaki kilit soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Hiperlens, yüksek frekanslı bilgilerin büyütülmesini ve uzak alandaki benzer optiklerin gerçek zamanlı olarak çözünürlüğünü destekleyen düz bir hiperbolik dağılıma sahip çok katmanlı yapıya sahip özel bir küresel lenstir. Küresel hiperlensin temel avantajı, iki boyutlu bilgiyi görünür frekanslarda büyütebilmesidir. Küresel bir hiperlens, ek karmaşık bir sistem olmadan geleneksel mikroskopiye de kolayca entegre edilebilir.

Prosedürü gösteren, laboratuvarımın yüksek lisans öğrencileri olan Dasol Lee ve Inki Kim olacak. Başlamak için, kuvars gofretini 2.000 rpm'de pozitif bir fotorezist ile kaplayın ve 90 santigrat derecede 60 saniye pişirin. Ardından, fotorezistli gofreti 20 x 20 milimetre kare boyutunda küçük parçalar halinde kesmek için bir küp kesme makinesi kullanın.

Kesme adımından kaynaklanan partikülleri gidermek için parçaları sıkıştırılmış bir nitrojen tabancası kullanarak üfleyin. Daha sonra, kesilmiş gofretleri 45 santigrat derecede beş dakika boyunca ultrasonik bir deiyonize su banyosuna yerleştirin. 45 santigrat derecede beş dakika boyunca ultrasonik bir aseton banyosu kullanarak fotorezist tabakasını çıkarın.

Ardından, alt tabakayı 45 santigrat derecede beş dakika boyunca bir izopropil alkol ultrasonik banyosuna yerleştirerek temizleyin. Alt tabakayı sıkıştırılmış bir nitrojen tabancasıyla kurutun. Maske desenini aşındırmak için önce temiz kuvars alt tabakaları yüksek vakumlu bir elektron ışını buharlaştırma sistemine yükleyin.

Krom tabakasını saniyede iki angstrom biriktirme hızıyla biriktirin. Hazneyi havalandırmak için havalandırma düğmesine basın. İletken bakır bant kullanarak Odaklanmış İyon Işını veya FIB tutucusu üzerine bir numune monte edin.

Ardından, FIB tutucusunu FIB haznesine yükleyin. Hazne kapısını kapatın ve hazneyi boşaltmak için pompa düğmesine basın. Işın kontrol sekmesi altında Beam On'u seçin ve FIB modu için iyon huzmesi akımını ve hızlanma voltajını ayarlayın.

İyon ışını sistemini açın. Elektron demetini açmak ve yazılımı kullanarak görüntüyü düşük büyütme ile odaklamak için ışın kontrolü sekmesi altında Işın Açık'ı seçin. Ardından, taramalı elektron mikroskobu modunda gezinme sekmesi altında çalışma mesafesini dört milimetreye ayarlayın.

Tutucunun eğim açısını 52 dereceye ayarlayın ve delik dizisi maske deseni imalatından önce SEM görüntülerini farklı büyütmelerde çekin. Desen sekmesi altında, desen bölgesini seçin ve krom tabakası üzerinde 50 nanometrelik bir delik dizisi yapın. Bitirdikten sonra elektron ışını ve iyon ışını sistemlerini kapatın ve soğutun.

Hazneyi nitrojen gazı ile boşaltmak için havalandırma düğmesine basın. Ardından, tutucuyu hazneden çıkarın. Ardından, desenli alt tabakayı beş dakika boyunca bir ila 10 tamponlu oksit dağlayıcı içine koyun.

Tamponlu oksit aşındırıcıyı temizlemek için desenli alt tabakayı deiyonize suya koyun. Ardından, numuneyi sıkıştırılmış nitrojen gazı ile kurutun. Krom maske tabakasını çıkarmak için desenli alt tabakayı krom aşındırıcıya koyun.

Son olarak, desenli alt tabakayı temizlemek için beş dakika deiyonize suya koyun. Elektron ışını buharlaştırma sisteminin havalandırma düğmesine basın ve havalandırma bitene kadar bekleyin. Ardından, desenli alt tabakayı, havalandırma deliğinden sonra yüksek vakumlu bir elektron ışını buharlaştırma sistemine yükleyin.

Hazne kapısını kapatın ve pompa düğmesine basarak hazneyi boşaltın. Gümüş tabakayı saniyede bir angstrom büyüme hızıyla biriktirin ve 15 nanometre kalınlığında bir gümüş tabaka biriktirin. Gümüş tabakanın birikmesinden sonra, alt tabakayı beş dakika soğutun.

Başka bir pota seçerek elektron ışını buharlaşma sisteminin cebini değiştirin ve titanyum oksit tabakasını saniyede bir angstrom büyüme hızıyla biriktirin. Ardından, 15 nanometre kalınlığında bir titanyum oksit tabakası biriktirin. Titanyum oksit tabakasının birikmesinden sonra, alt tabakayı beş dakika soğutun.

Çok katmanlı bir gümüş ve titanyum oksit biriktirmek için biriktirme adımlarını onlarca döngü boyunca tekrarlayın. Elektron ışını buharlaştırma sisteminin cebini değiştirin ve krom tabakasını 50 nanometre kalınlığında biriktirin. Bir krom tabakasının birikmesinden sonra, elektron ışını buharlaşma sistemini kapatın.

Havalandırma düğmesine basın ve nitrojen gazı vererek hazneyi boşaltın. Havalandırmadan sonra, hazne kapısını açın ve montaj tutucusunu hazneden çıkarın. Fabrikasyon hiperlens cihazını çıkarın.

Ardından, hazne kapısını kapatın ve pompa düğmesine basarak hazneyi boşaltın. Krom ile biriken hiperlensi FIB frezeleme sistemine monte edin ve üreticinin talimatlarına göre nano boyutlu bir yapı oluşturun. Ardından, optik masaya geleneksel bir iletim tipi optik mikroskop yerleştirin.

Bir adaptör kullanarak mikroskop aydınlatma yoluna beyaz bir ışık kaynağı bağlayın. 410 nanometre merkezli bir optik bant geçiren filtre yerleştirin. Yüksek büyütmeli bir yağa daldırma objektif lensi seçin ve görüntüleri elde etmek için yüksek kaliteli bir CCD kamera kullanın.

Objektif merceğin üzerine bir damla daldırma yağı koyun. Son olarak, örnek sahneye bir hiperlens yerleştirin ve görüntüleri yakalayın. Burada, dönüşümlü olarak biriktirilen gümüş ve titanyum oksit çok katmanlarından oluşan bir hiperlens gösterilmektedir.

Kesit görüntüsü, çok katmanlı gümüş ve titanyum oksit ince filminin, yarım küre şeklindeki kuvars substrat üzerinde eşit kalınlıkta biriktirildiğini göstermektedir. Gümüş ve titanyum oksitten oluşan bir hiperlens, 410 nanometre dalga boyunda harika bir performansa sahiptir, çünkü yığılmış çok katmanların dağılım ilişkisi burada gösterildiği gibi hiperbolik bir dağılım eğrisine sahiptir. Yüksek uzamsal dalga vektörü bileşenleri, hiperlensin radyal yönü boyunca yayılabilir.

Konvansiyonel optikler tarafından yakalanamayan yüksek frekanslı bileşenlere sahip küçük özellikler, sonlu elemanlar simülasyonu ile hesaplandığı gibi hiperlens aracılığıyla uzak alana yayılabilir. İmalattan sonra, hiperlens, hiperlens görüntüleme sisteminin bu basit şemasında gösterildiği gibi geleneksel mikroskop sistemine entegre edilebilir. Hiperlens, objektif lens üzerine yerleştirilir.

Hiperlensin gösterilmesi için, hiperlensin iç yüzeyine yapay bir desen yazılmıştır. Sonuçlar, hiperlens aracılığıyla yakalanan görüntüleri gösterir. Boşluk boyutları her durumda 160 nanometre ila 180 nanometre arasındadır.

Alt kırınım sınırlı özellikleri çözülür ve hiperlensin süper çözümleme gücü doğrulanabilir. Hiperlensin gelişimi, nano boyutlu biyomolekül makinelerini ve inorganik nanopartikülleri keşfetmek için süper çözünürlüklü görüntüleme tekniğinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, yüksek kaliteli bir hiperlensin nasıl üretileceğini ve kendi süper çözünürlüklü görüntüleme sisteminiz için nasıl kurulacağını iyi bir şekilde anlayabilirsiniz.

Hiperlens tekniğinin, ölçeklenebilir ve tekrarlanabilir bir üretim yöntemi benimsenerek pratiklik açısından iyileştirilmesini bekliyoruz. Hiperlens, bilim insanlarının nano ölçekte meydana gelen biyofiziksel dinamikleri gerçek zamanlı olarak gözlemlemelerine ve biyoloji, tıp bilimi, malzeme bilimi ve nanoteknoloji gibi çeşitli uygulamalarda yeni nesil süper çözünürlüklü görüntüleme olarak çalışmalarına olanak tanıyacak.