Nanotecnologia

Especial Microscópios: LEDs ampliam resolução de microscópio óptico

Especial Microscópios: LEDs ampliam resolução de microscópio óptico
Adaptar um microscópio óptico comum para usar a nova técnica custa pouco mais de US$100.[Imagem: Guoan Zheng]

Contornando as limitações da óptica

A tecnologia dos microscópios ópticos atingiu um nível tal que conseguir uma melhoria é como conseguir um recorde mundial em algum esporte - é cada vez mais difícil melhorar, e os incrementos são cada vez menores.

A maior limitação da microscopia óptica está nas objetivas.

Os fabricantes de microscópios têm enfrentado essas limitações usando pilhas cada vez mais complicadas de lentes para tentar minimizar os efeitos das aberrações ópticas.

Mesmo com esses esforços, contudo, essas limitações físicas forçam os engenheiros a decidir entre uma alta resolução com um pequeno campo de visão, por um lado, ou uma baixa resolução com um amplo campo de visão, por outro.

"Nós encontramos uma maneira de realmente ter o melhor desses dois mundos," garante Guoan Zheng, do Instituto de Tecnologia da Califórnia. "Nós usamos uma abordagem computacional para contornar as limitações da óptica. O desempenho óptico da lente objetiva torna-se quase irrelevante, já que podemos melhorar a resolução e corrigir as aberrações computacionalmente."

De fato, usando a nova abordagem, Zheng conseguiu em seu protótipo melhorar a resolução de uma lente objetiva convencional 2X ao nível de uma lente objetiva de 20X.

Isso significa que as imagens produzidas pelo novo microscópio contêm 100 vezes mais informações do que aquelas produzidas por microscópios convencionais.

E não é necessário construir um microscópio novo: basta acrescentar uma matriz de LEDs a um microscópio comum. "Nenhuma outra modificação de hardware é necessária. O resto do trabalho é feito pelo computador," explica Zheng.

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O novo sistema captura cerca de 150 imagens de baixa resolução de uma amostra. Cada imagem corresponde a um LED na matriz de LEDs. Assim, nas várias imagens, a luz vem de direções diferentes, mas conhecidas.

A nova abordagem computacional, que os pesquisadores batizaram de Microscopia Pticográfica Fourier, é então usada para costurar estas imagens de baixa resolução, retirando delas as informações de intensidade e fase, e criando uma imagem muito mais completa de todo o campo visual da amostra.

Bibliografia:

Wide-field, high-resolution Fourier ptychographic microscopy
Guoan Zheng, Roarke Horstmeyer, Changhuei Yang
Nature Photonics
Vol.: 7, 739-745
DOI: 10.1038/nphoton.2013.187




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