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Immagina di rimpicciolire un microscopio, integrandolo con un chip e utilizzandolo per osservare in tempo reale l'interno delle cellule viventi. Non sarebbe fantastico se questo minuscolo microscopio potesse essere incorporato anche in gadget elettronici, nello stesso modo in cui sono oggi le fotocamere degli smartphone? E se i medici riuscissero a utilizzare uno strumento del genere per la diagnosi in aree remote senza la necessità di grandi, dispositivi di analisi pesanti e sensibili? Il progetto ChipScope, finanziato dall'UE, ha compiuto progressi significativi verso il raggiungimento di questi obiettivi.
I ricercatori coinvolti nel progetto ChipScope, finanziato dall'UE, stanno ora sviluppando una nuova strategia per migliorare la microscopia ottica. Una notizia sul sito web del progetto afferma:"Nella microscopia ottica classica, l'area del campione analizzato è illuminata contemporaneamente, raccogliendo la luce che viene diffusa da ogni punto con un rivelatore selettivo di area, per esempio. l'occhio umano o il sensore di una macchina fotografica. Nell'idea Chipscope invece, una sorgente luminosa strutturata con piccoli, vengono utilizzati elementi indirizzabili individualmente."
La stessa notizia fa notare che "l'esemplare si trova sopra questa fonte di luce, nelle immediate vicinanze. Ogni volta che vengono attivati singoli emettitori, la propagazione della luce dipende dalla struttura spaziale del campione, molto simile a ciò che è noto come imaging delle ombre nel mondo macroscopico." Un'immagine viene creata quando "la quantità complessiva di luce trasmessa attraverso la regione del campione viene rilevata da un rilevatore, attivando un elemento luminoso alla volta e quindi scansionando attraverso lo spazio del campione. Se gli elementi leggeri hanno dimensioni nel regime nanometrico e il campione è a stretto contatto con essi, il campo vicino ottico è rilevante e l'imaging a super risoluzione può diventare possibile con una configurazione basata su chip".
Tecnologie innovative
Il progetto ChipScope riunisce diverse aree di competenza per completare il suo approccio alternativo alla super risoluzione ottica. "La sorgente luminosa strutturata è realizzata da minuscoli diodi emettitori di luce (LED), che sono sviluppati presso l'Università di Tecnologia di Braunschweig, Germania, " aggiunge la notizia. Sottolinea che attualmente "non sono disponibili in commercio array di LED strutturati con pixel indirizzabili individualmente fino al regime sub-μm. Questo compito appartiene alla responsabilità di TU Braunschweig nell'ambito del progetto ChipScope."
Il concetto coinvolge anche un altro componente:"rivelatori a valanga a fotone singolo (SPAD), che può rilevare intensità di luce molto basse fino a singoli fotoni." La notizia afferma:"I primi test con quei rivelatori integrati in un prototipo del microscopio ChipScope sono già stati condotti e hanno mostrato risultati promettenti." E aggiunge:"Inoltre, un modo per portare i campioni nelle immediate vicinanze della sorgente di luce strutturata è fondamentale per il corretto funzionamento del microscopio. Una tecnologia consolidata per realizzare questo utilizza canali microfluidici, dove un sottile sistema di canali è strutturato in una matrice polimerica. Utilizzando pompe ad alta precisione, un liquido a microvolume viene guidato attraverso questo sistema e trasporta il campione nella posizione di destinazione. Questa parte dell'assemblaggio del microscopio è fornita dall'Istituto austriaco di tecnologia AIT."
Il progetto ChipScope (Overcoming the Limits of Diffraction with Superresolution Lighting on a Chip) terminerà a dicembre 2020. I partner del progetto hanno già sviluppato un prototipo del microscopio proposto e sperano di presentare una versione più potente con una risoluzione più elevata entro la fine del progetto .