Name: demonstration of a hyperlens-integrated microscope and super-resolution imaging
Uploaded: 2017-09-08T11:45:00
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Este trabalho é apoiado financeiramente pelo programa jovem investigador (NRF-2015R1C1A1A02036464), programa do centro de pesquisa de engenharia (NRF-2015R1A5A1037668) e programa de fronteira Global (CAMM-2014M3A6B3063708), M.K., S.S., I.K. reconhece o pH.d. Global Bolsas (NRF-2017H1A2A1043204,-2017H1A2A1043322, NRF NRF-2016H1A2A1906519), através da concessão de pesquisa nacional Fundação da Coreia (NRF) financiado pelo Ministério da ciência, TIC e futuro planejamento (MSIP) do governo coreano.

1. preparo do substrato <ol><li>obter altamente refinado da bolacha de quartzo. Para a fabricação relatada aqui, use uma bolacha com uma espessura de 500 µm.</li>
	S <li>spin-casaco a bolacha de quartzo com um positivo fotorresiste a 2.000 rpm e asse por 60 a 90 ° C. 
	Nota: A camada de fotorresiste positivo é revestida para evitar danos durante a etapa de corte posterior.</li>
	<li>Usar uma máquina de corte em cubos para cortar pequenos pedaços de 20 x 20 mm 2 no tamanho da pastilha com fotorre...

<ol>
	<li>Abbe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beitr&#228;ge+zur+Theorie+des+Mikroskops+und+der+mikroskopischen+Wahrnehmung.">Beitr&#228;ge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung.</a> Archiv f&#252;r mikroskopische Anatomie. 9 (1), 413-418 (1873).</li><li>D&#252;rig, U., Pohl, D. W., Rohner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-field+optical-scanning+microscopy.">Near-field optical-scanning microscopy.</a> J Appl Phys. 59 (10), 3318-3327 (1986).</li><li>Pendry, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+Refraction+Makes+a+Perfect+Lens.">Negative Refraction Makes a Perfect Lens.</a> Phys Rev Lett. 85 (18), 3966-3969 (2000).</li><li>Fang, N., Liu, Z., Yen, T. -. J., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regenerating+evanescent+waves+from+a+silver+superlens.">Regenerating evanescent waves from a silver superlens.</a> Opt Express. 11 (7), 682-687 (2003).</li><li>Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-Diffraction-Limited+Optical+Imaging+with+a+Silver+Superlens.">Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens.</a> Science. 308 (5721), 534-537 (2005).</li><li>Melville, D. O. S., Blaikie, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-resolution+imaging+through+a+planar+silver+layer.">Super-resolution imaging through a planar silver layer.</a> Opt Express. 13 (6), 2127-2134 (2005).</li><li>Taubner, T., Korobkin, D., Urzhumov, Y., Shvets, G., Hillenbrand, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-Field+Microscopy+Through+a+SiC+Superlens.">Near-Field Microscopy Through a SiC Superlens.</a> Science. 313 (5793), 1595-1595 (2006).</li><li>Jacob, Z., Alekseyev, L. V., Narimanov, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Hyperlens:+Far-field+imaging+beyond+the+diffraction+limit.">Optical Hyperlens: Far-field imaging beyond the diffraction limit.</a> Opt Express. 14 (18), 8247-8256 (2006).</li><li>Lee, H., Liu, Z., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+optical+hyperlens+for+imaging+below+the+diffraction+limit.">Development of optical hyperlens for imaging below the diffraction limit.</a> Opt Express. 15 (24), 15886-15891 (2007).</li><li>Liu, Z., Lee, H., Xiong, Y., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-Field+Optical+Hyperlens+Magnifying+Sub-Diffraction-Limited+Objects.">Far-Field Optical Hyperlens Magnifying Sub-Diffraction-Limited Objects.</a> Science. 315 (5819), 1686-1686 (2007).</li><li>Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterials+and+imaging.">Metamaterials and imaging.</a> Nano Converg. 2 (1), 22 (2015).</li><li>Byun, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+nanoimprinted+hyperlens+array+for+high-throughput+sub-diffraction+imaging.">Demonstration of nanoimprinted hyperlens array for high-throughput sub-diffraction imaging.</a> Sci Rep. 7, 46314 (2017).</li><li>Shekhar, P., Atkinson, J., Jacob, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperbolic+metamaterials:+fundamentals+and+applications.">Hyperbolic metamaterials: fundamentals and applications.</a> Nano Converg. 1 (1), 14 (2014).</li><li>Liu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-diffraction+demagnification+imaging+lithography+by+hyperlens+with+plasmonic+reflector+layer.">Sub-diffraction demagnification imaging lithography by hyperlens with plasmonic reflector layer.</a> RSC Advances. 6 (98), 95973-95978 (2016).</li><li>Sun, J., Xu, T., Litchinitser, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+demagnifying+hyperlens.">Experimental demonstration of demagnifying hyperlens.</a> Nano Lett. 16 (12), 7905-7909 (2016).</li><li>Kim, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+sub-wavelength+nanofocusing+of+UV-visible+light+by+hyperbolic+metamaterials.">Deep sub-wavelength nanofocusing of UV-visible light by hyperbolic metamaterials.</a> Sci Rep. 6, 38645 (2016).</li><li>Rho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spherical+hyperlens+for+two-dimensional+sub-diffractional+imaging+at+visible+frequencies.">Spherical hyperlens for two-dimensional sub-diffractional imaging at visible frequencies.</a> Nat Commun. 1, 143 (2010).</li><li>Chen, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-thin+ultra-smooth+and+low-loss+silver+films+on+a+germanium+wetting+layer.">Ultra-thin ultra-smooth and low-loss silver films on a germanium wetting layer.</a> Opt Express. 18 (5), 5124-5134 (2010).</li></ol>

A fabricação de um hyperlens inclui três etapas principais: definição de geometria hemisférica no substrato de quartzo, através de um processo molhado-gravura, empilhando a metal e dielétrica multicamada usando um sistema de evaporação de feixe de elétrons e inscrever o objeto na camada de Cr. O passo mais importante é o segundo, desde que possa afetar significativamente a qualidade do hyperlens. No processo de deposição de película fina, há duas condições que exigem cuidados especiais para uma imagem c...

Um desejo de observar biomoléculas em células vivas conduziu à invenção da microscopia e o advento da microscopia propagada a revolução de vários campos, tais como a biologia, patologia e ciência de materiais, nos últimos séculos. No entanto, mais avanço da pesquisa foi restringido por difração, o que limita a resolução dos microscópios convencionais, a aproximadamente metade do comprimento de onda1. Portanto, Super resolução de imagem para superar o limite de difração tem sido uma área de pesquisa interessante nas últimas décadas.
Como o limite de difração é atribuído à perda das ondas evanescentes que contêm informações de comprimento de onda secundário em objetos, primeiros estudos foram realizados para impedir ondas evanescentes sumindo ou de recuperá-los de2,3. O esforço para superar o limite de difração foi primeiramente relatado com microscopia óptica, que recolhe o campo evanescente em estreita proximidade com o objeto antes que seja dissipada2perto de campo. No entanto, como a digitalização da região de toda a imagem e reconstruindo o leva um longo tempo, não pode ser aplicada para geração de imagens em tempo real. Embora outra abordagem baseada em "superlenta," que amplifica as ondas evanescentes, fornece a possibilidade de geração de imagens em tempo real, imagem de comprimento de onda sub só é capaz na região de campo próximo e não posso chegar muito além os objetos4, 5 , 6 , 7.
Recentemente, a hyperlens surgiu como uma nova abordagem para tempo real consideravelmente-campo óptico de imagem8,9,10,11,12. O hyperlens, que é feito de metamateriais hiperbólica altamente anisotrópico13, apresenta uma dispersão plana hiperbólica para que suporta alta informação espacial com a mesma velocidade de fase. Além disso, devido a lei de conservação de impulso, o vetor de onda transversal elevada gradualmente é comprimida como a onda atravessa a geometria cilíndrica. Esta informação ampliada, portanto, pode ser detectada por um microscópio convencional na região de campo distante. Isto é de particular importância para a imagem latente de longe-campo em tempo real, como não exige qualquer reconstrução de digitalização ou imagem de ponto-a-ponto. Além disso, o hyperlens pode ser usado para aplicações que não sejam imagens, incluindo Nanolitografia. Luz que passa através do hyperlens na direção inversa será focado em uma área de difração sub devido a simetria do tempo invertido14,15,16.
Aqui, nós relatamos em um hyperlens esférica que amplia a informação bidimensional na frequência visível. Ao contrário de geometria cilíndrica convencional, o esférico hyperlens amplia objetos em duas dimensões laterais, facilitando as aplicações práticas da imagem latente. O método de fabricação e instalação de imagens com o hyperlens são apresentadas em detalhes para a reprodução de um hyperlens de alta qualidade. Um objeto secundário de comprimento de onda está inscrita no hyperlens para o bem provando seu poder de super-resolução. Confirma-se que pequenas características de objetos inscritos são ampliadas pelo hyperlens. Assim, obtêm-se imagens claramente resolvidas, na região de campo distante em tempo real. Este novo tipo de hyperlens esféricas, com sua facilidade de integração com microscopia convencional, oferece a possibilidade de aplicações práticas da imagem latente, levando ao amanhecer de uma nova era em biologia e Patologia geral nanociência.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Focused Ion Beam milling machine</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Helios Nanolab G3 CX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam evaporation system</td>
			<td>Korea Vacuum Tech</td>
			<td>KVE-E4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscopy</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>SU6600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscopy</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Axiovert 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light source</td>
			<td>EXCELITAS Technologies</td>
			<td>X-Cite 110 LED</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Band pass filter</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ET405/30M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective lens</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Plan-Apochromat</td>
			<td>NA=1.3, 100X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>Zyla 4.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz wafer</td>
			<td>CORNING</td>
			<td>Fused Silica Corning 7980</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buffered oxide etchant</td>
			<td>J.T Baker TM</td>
			<td>J.T.Baker 5175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>AZ electronic materials</td>
			<td>GXR-601 PR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium etchant</td>
			<td>SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>651826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aceton</td>
			<td>J.T Baker TM</td>
			<td>UN1090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>J.T Baker TM</td>
			<td>UN1219</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEM simulation tool</td>
			<td>COMSOL 5.1 Multiphysics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

demonstration of a hyperlens-integrated microscope and super-resolution imaging

O uso de super resolução de imagem para superar o limite de difração de microscopia convencional tem atraído o interesse de pesquisadores em biologia e nanotecnologia. Embora superlenses e microscopia de campo próximo melhoraram a resolução na região de campo próximo, distante-campo imagem em tempo real permanece um desafio significativo. Recentemente, o hyperlens, o que amplia e converte ondas evanescentes em ondas de propagação, surgiu como uma nova abordagem para longe-campo de imagem. Aqui, nós relatamos a fabricação de um hyperlens esférica composta alternando camadas finas de titânio óxido (TiO2) e prata (Ag). Ao contrário de um hyperlens cilíndricos convencionais, o esférico hyperlens permite ampliação bidimensional. Assim, a incorporação em microscopia convencional é simples. Propõe-se um novo sistema ótico integrado com o hyperlens, permitindo uma imagem de comprimento de onda sub obtidos na região de campo distante em tempo real. Neste estudo, a fabricação e os métodos de instalação de imagem são explicados em detalhes. Este trabalho também descreve a acessibilidade e a possibilidade do hyperlens, bem como aplicações práticas de geração de imagens em tempo real em células vivas, o que pode levar a uma revolução na biologia e nanotecnologia.

A capacidade do dispositivo hyperlens de resolver características de difração sub baseia-se na sua uniformidade e em uma alta qualidade fabricação. Aqui, um hyperlens é composto por uma multicamadas de Ag e TiO2 depositado alternadamente. Figura 2a mostra a imagem SEM um bem-feito hyperlens17. A imagem transversal mostra que o multicamada de Ti e Ag3O5 filme fino é depositada com uma espessura un...

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Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

O uso de um hyperlens tem sido considerado como uma técnica de imagem de romance Super-resolução devido a suas vantagens na geração de imagens em tempo real e sua implementação simples com fibra óptica convencional. Aqui, apresentamos um protocolo descreve a fabricação e aplicativos de um esférico hyperlens de imagem.

Demonstração de um microscópio integrado Hyperlens e super resolução imagem

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...

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