Das Academy-Research Integration Research Team, darunter Jae-dong Lee, Professor an der Fakultät für Physik und Chemie, und Hyun-min Kim, Direktor der Abteilung für Biotechnologie am Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), hat super entwickelt -Auflösende nichtlineare hyperspektrale Bildgebungstechnologie.
Diese Methode ist das Ergebnis einer gemeinsamen Forschung der Abteilungen Akademie und Forschung, und ein Forschungsbericht dazu wurde in veröffentlicht PhotoniX.
Bestehende optische Mikroskope weisen eine physikalische Beugungsbeschränkung auf. Optische Mikroskope, die mit Lichtquellen ausgestattet sind, die einfallende Wellen nutzen, können die Größe von Objekten, die weniger als die halbe Lichtwellenlänge haben, oder den Abstand zwischen ihnen nicht unterscheiden. Um diese Probleme zu überwinden, wurden Untersuchungen zur Verwendung fluoreszierender Materialien als Alternative zu einfallenden Wellen durchgeführt. Allerdings haben sich durch die Verwendung fluoreszierender Materialien verursachte Herausforderungen wie Phototoxizität und biologische Interferenzen als Herausforderungen herausgestellt.
Um diese Herausforderungen zu meistern, führte das DGIST-Academy-Research-Integration-Forschungsteam Untersuchungen zur Verwendung einer Fokuskontrollmethode durch, um die Lösung optischer Mikroskope auf den Bereich unterhalb der Beugungsgrenze zu reduzieren. Insbesondere Hyun-min Kim, Direktor der Abteilung für Biotechnologie, spielte eine entscheidende Rolle bei der Leitung der entsprechenden Forschung und stützte sich dabei auf seine kontinuierliche Untersuchung einer Technik, die die Fokusgröße reduziert, um die Auflösung eines Anti-Stokes-Raman-Mikroskops zu verbessern.
Darüber hinaus nutzte das Forschungsteam die Ergebnisse der Studie des National Institute of Standards and Technology zur Lösung von Fokuskontrollproblemen auf Basis der konfokalen Technologie, was maßgeblich zur Entwicklung der neuen Methode beitrug.
Bei der Entwicklung einer Methode zur Verbesserung der Auflösung eines Anti-Strokes-Raman-Mikroskops durch Fokussteuerung führte Kim eine gemeinsame Forschung mit Professor Varun Ragunathan am Indian Institute of Science (IISc) durch.
In dieser Forschung bestätigten sie, dass Techniken zur Anwendung verschiedener nichtlinearer optischer Phänomene, wie z. B. Summenfrequenzerzeugung und kleine Pinholes, verwendet werden können, um Fokusunschärfeprobleme von Fokuskontrollmethoden zu beseitigen und eine laterale Auflösung von unter 100 nm auf einem zu erreichen Flugzeug. Basierend auf diesen Forschungsergebnissen veröffentlichten sie eine Forschungsarbeit in Optik und Laser im Ingenieurwesen.
Das Academy-Research Integration Research Team führte auf der Grundlage von Kims Forschungsergebnissen weitere Untersuchungen durch, die zur Entwicklung einer neuen Technologie führten, die auch auf die Querschnittsbildgebung von Proben angewendet werden kann. Bei Anwendung auf Nanoschichten aus hexagonalem Bornitrid (hBN) kann die entwickelte Technologie die Auflösung in Querschnittsrichtung um fast die Hälfte reduzieren.
Dadurch wird die Analyse der Dynamik von Elektronen- und Molekülschwingungen an der Grenzfläche oder zwischen Grenzflächen basierend auf der Einheit Femtosekunde erleichtert, indem eine bisher unerreichbare Auflösung unterhalb des Standards der Beugungsgrenze erreicht wird. Diese erstmals in diesem Bereich eingeführte Technologie gilt als bahnbrechende Errungenschaft bei der Entwicklung und Analyse niederdimensionaler Materialien auf Quantenebene.
Jae-dong Lee erklärte: „Diese Forschung ist von immenser Bedeutung, da sie zur Entwicklung einer Technologie geführt hat, die mithilfe von hBN-Nanoschichten Hochgeschwindigkeitselektronen in sehr dünnen Komponenten in extremen Umgebungen analysieren kann.“
Er fügte hinzu: „Dieser Erfolg wurde durch die systematische Einrichtung der Academy-Research Mutual Growth-Programme der DGIST ermöglicht, die sowohl auf der Akademie- als auch auf der Forschungsabteilung basieren, wie z. B. UGRP, URP und Praktikumsprogramme für Graduiertenschulen. Wir gehen davon aus, dass weiterhin bedeutende Ergebnisse erzielt werden.“ durch akademisch-wissenschaftliche Integrationsforschung entstehen.“
Diese Forschung wurde mit Unterstützung der National Research Foundation of Korea im Rahmen des Mid-Career Researcher Program durchgeführt. Gwan-jin Lee, ein Student, der derzeit im Integrierten MS & Ph.D. eingeschrieben ist. Der Studiengang des Fachbereichs Physik und Chemie fungierte als Hauptautor der Forschungsarbeit.
Mehr Informationen:
Gwanjin Lee et al., Konfokale nichtlineare optische Bildgebung auf hexagonalen Bornitrid-Nanoblättern, PhotoniX (2023). DOI: 10.1186/s43074-023-00103-6
Bereitgestellt vom Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology