Hurtigt 3D-mikroskop med nanopræcision

Et hurtigt 3D-optisk mikroskop, der kan opnå et fuldt billede af overfladerne af objekter ved nanoskalaopløsning, blev for nylig udviklet i laboratoriet af prof. Ibrahim Abdulhalim (billedet til højre) i enheden for elektro-optisk teknik på BGU.

Mikroskopet er baseret på parallel faseskiftinterferometri, som gør det muligt at få trefasebilleder samtidigt og ekstraktion af højde -topografikortet i en simpel algebraisk beregning. Baseret på det samme princip, forskerne demonstrerede vibrationsmålinger med amplituder fra 1 nm til titalls mikrometer med sub-nm opløsning.

Mikroskopet opstod fra doktor- og postdoktorarbejdet hos Dr. Avner Safrani efterfulgt af Dr. Michael Neys post-doktorgradsarbejde.

Resultaterne af forskningen blev for nylig offentliggjort i nogle førende optiktidsskrifter som f.eks Optik bogstaver fra Optical Society of America, og var blandt de mest downloadede papirer i løbet af udgivelsesmåneden.

Baseret på lysbølgernes interferensfænomen, det er i princippet muligt at måle forskydninger med præcision mindre end et atom radius. Et godt eksempel på dette var den historiske begivenhed i februar 2016, hvor det lykkedes forskere, ved hjælp af LIGO interferometer, at måle gravitationsbølger, der stammer fra fjerntliggende objekter i rummet for første gang. Nobelprisen i fysik blev netop tildelt tre forskere, der spillede en central rolle i LIGOs udvikling.

Forskningen blev støttet af Kamin -programmet fra Økonomiministeriet og af industrikonsortiet Metro450, som blev etableret med det formål at udvikle højhastighedsoptisk metrologisk udstyr med nano-præcision til inspektion af fremstillingsprocesserne i nanoelektronikindustrien, når Si wafer -størrelsen bliver 450 mm.

Professor Abdulhalim sagde:"Som svar på anmodningen fra de optiske metrologiselskaber, vi ankom med en hurtigere hastighed med to størrelsesordener, end hvad de bad om, og med sub-nm præcision. Det næste trin i forskningen, som vil være forskningsemne for to ph.d. -studerende Amir Aizen og Andrey Nazarov, er at bygge mikroskopet og vibrometeret kompakt og at udvikle biologiske applikationer, der vil muliggøre billeddannelse af celleprofiler hurtigt med nano-præcision uden behov for fluorescerende farvning. Den høje hastighed og præcision hjælper biologer med at følge dynamiske processer i korte tidsskalaer, mens bestemmelse af celleprofil med nano-præcision vil hjælpe med at diagnosticere sygdomme som kræft på tidlige stadier. "