la posible solución para lograr una resolución ultra alta en un microscopio óptico tradicional

Una de las primeras cosas que aprendemos en los laboratorios del instituto son las ventajas y desventajas de un microscopio óptico: el aumento es «infinito», pero el cuello de botella es el poder de resolución. Por suerte, con el avance de los microscopios y los diferentes tipos esto ha cambiado mucho en los últimos años y últimamente seguimos viendo más progreso en el aumento de la resolución.

Recientemente vimos cómo el uso de algoritmos puede dar resoluciones récord, incluso diferenciando átomos. Y ahora, en una línea de investigación similar, han encontrado un recubrimiento que permite aumentar la resolución no es necesario cambiar toda la lente del microscopio.

No requiere modificar el microscopio y se puede observar una muestra viva

Aunque en este caso también se utilizan finalmente algoritmos, como hizo el equipo de la Universidad de Cornwell, la clave de este trabajo publicado en Nature es algo relativamente similar a lo que vimos en el caso de la lente que enfocaba por sí misma. No por la función, sino porque se trata de un recubrimiento especial que actúa como lente de alta resolución.

Según el criterio de Rayleigh, un microscopio óptico tradicional está limitado tanto por las propiedades de las lentes como por la difracción de la luz, por lo que existe una limitación de 200 nanómetros. Es decir, si dos objetos están separados entre sí por menos de 200 nanómetros, los veremos juntos.

Ante esta limitación de resolución, aparecieron microscopios electrónicos, con la ventaja de que los electrones no son fotones y permiten obtener imágenes con resoluciones por debajo del nanómetro, incluso mostrando con bastante claridad los componentes del «esqueleto» de las células. Por supuesto, la muestra debe estar al vacío (es decir, inerte) y son microscopios más caros que muchas de las ópticas relativamente avanzadas.

En este punto es donde intervino el algoritmo de Cornwell + sistema de inteligencia artificial y también va el de este equipo de ingenieros de la Universidad de San Diego (California). Lo que han creado es, como describen, un metamaterial hiperbólico Eso le permite manipular la luz y reduce la dispersión de la luz visible, dando algo así como un patrón de puntos de luz, por así decirlo.

Resolución súper artística Representación artística de tecnología de alta resolución basada en recubrimiento de metamaterial hiperbólico. Las células animales (área roja) se montan debajo de este recubrimiento y se crean múltiples imágenes que luego se procesan para obtener una sola imagen de alta resolución. Imagen: Universidad de San Diego (California)

Este «punto de luz» ilumina la muestra desde diferentes ángulos, para que se capture una serie de imágenes de baja resolución. Cada una de estas imágenes resalta una parte, por lo que se utiliza un algoritmo para combinarlas y obtener la imagen final de alta resolución.

La resolución obtenida en este caso no es tan alta como la que mencionamos sobre el sistema desarrollado por los investigadores de Cornwell, pero como se explica en este caso, permitiría aumentar la resolución de un microscopio óptico tradicional a 40 nanómetros, que ya es mucho. Sobre todo porque con ello se podrían observar muestras vivas, con las que se podría no solo visualizar mejor determinadas estructuras, sino también procesos que se llevan a cabo a escala molecular (fagocitosis, división celular, etc.).

Por tanto, es una solución quizás más viable que la de la resolución que permitía ver átomos ya que en este caso no requiere tantos recursos técnicos. Veremos si acaba siendo una posible solución para incrementar el rendimiento de los muchos microscopios ópticos que se utilizan a diario en tantos laboratorios e instituciones.

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