Ученые разработали «виртуальный» микроскоп без линз

Учёные из Университета Коннектикута (UConn) сделали серьёзный шаг вперёд в области оптической микроскопии, разработав инновационный датчик изображения Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI), который позволяет преодолевать дифракционный предел — ограничение оптического разрешения, с которым сталкиваются традиционные микроскопы.

Технология MASI вдохновлена массивом телескопов «Горизонт событий», впервые запечатлевших чёрную дыру. В отличие от обычной оптики, новый метод не требует линз и сложной синхронизации отдельных датчиков. Вместо этого используется массив программируемых сенсоров, расположенных на разных слоях дифракционной плоскости. Каждый сенсор регистрирует дифракционные паттерны света, включая информацию о яркости и фазе отражённой волны. Специальные алгоритмы объединяют эти данные, воссоздавая точное изображение объекта.

В практических тестах MASI продемонстрировала способность получать субмикронное разрешение на расстоянии нескольких сантиметров — это сравнимо с изучением структуры человеческого волоса с нескольких метров. Такой уровень детализации ранее требовал подготовки срезов тканей и использования сложной микроскопической оптики.

Одним из ключевых преимуществ MASI является её гибкость: система не требует точного выравнивания сенсоров, а разрешение можно увеличить линейно, просто добавляя новые датчики. Алгоритмы берут на себя синхронизацию и обработку данных.

Потенциал технологии огромен. Она пригодится в медицине для наблюдения за органами и тканями, в биологических исследованиях, контроле качества продукции, криминалистике и других областях, где требуется высокое оптическое разрешение без громоздкой оптики и дорогостоящего оборудования.

MASI открывает новые горизонты визуализации, позволяя изучать микроскопический мир на расстоянии и с детализацией, ранее недоступной традиционным методам.

Читайте также: