I microscopi sono convenzionalmente utilizzati per l'immagine di piccole caratteristiche. Però, la loro risoluzione è intrinsecamente limitata dalla lunghezza d'onda della luce. Questa limitazione significa che possono risolvere solo strutture più grandi di poche centinaia di nanometri. Ora, Leonid Krivitsky e Boris Luk'yanchuk dell'A*STAR Data Storage Institute di Singapore e collaboratori hanno dimostrato un approccio ottico alternativo in grado di mappare le superfici con risoluzioni inferiori a 100 nanometri.

La diffrazione è la tendenza per tutte le onde, compresa la luce, allargarsi quando passano vicino a un oggetto o attraverso uno spazio vuoto. Questo effetto significa che i sistemi di imaging ottico non possono risolvere oggetti più piccoli di circa la metà della lunghezza d'onda della luce illuminante. Così, per la luce rossa con una lunghezza d'onda di circa 600 nm, la risoluzione sarà di circa 300 nanometri.

Luk'yanchuk e i suoi colleghi hanno precedentemente dimostrato che una perlina trasparente su scala micrometrica posizionata su una superficie può aggirare questo cosiddetto limite di diffrazione. Hanno dimostrato che la luce che passa attraverso il tallone, quando raccolti da un microscopio convenzionale, può creare un'immagine della superficie sottostante con una risoluzione di 50 nanometri. Però, la generazione di una mappa bidimensionale completa richiede la scansione del tallone attraverso la superficie, non facile da eseguire in modo controllato quando la sfera ha un diametro di soli 6 micrometri. "Ora abbiamo migliorato questa tecnica di superrisoluzione sviluppando un metodo per spostare in modo controllabile le microsfere di imaging, "dice Krivitsky.

Krivitsky e il suo team hanno realizzato tale scansione spaziale utilizzando una minuscola pipetta con una punta larga appena 1 o 2 micrometri. Le simulazioni al computer hanno confermato che la presenza della pipetta non influirà negativamente sulla capacità di superrisoluzione delle microsfere. Per fissare la pipetta al tallone, hanno risucchiato l'aria dall'interno della sua cavità (vedi immagine).

Il team ha quindi collegato l'altra estremità della pipetta a uno stadio meccanico, che potrebbe muoversi a passi di appena 20 nanometri. È importante sottolineare che il vuoto all'interno della pipetta ha creato un legame abbastanza stretto da garantire che il tallone non si staccasse mentre veniva trascinato su una superficie. I ricercatori hanno dimostrato l'efficacia del loro sistema mediante l'imaging di campioni di prova con caratteristiche di appena 75 nanometri.

Mentre altre tecniche, come la microscopia a scansione in campo vicino, può eseguire l'imaging con limite di sub-diffrazione, richiedono sistemi molto costosi. "I veri vantaggi della nostra tecnica sono la sua semplicità e il suo prezzo, " dice Krivitsky. "L'idea potrebbe essere applicata a una varietà di applicazioni di superrisoluzione come l'ispezione di campioni, microfabbricazione e bioimaging".