iperlente

iperlente

iperlènte s. f. – Dispositivo (in ingl. hyperlens) che consente il superamento dei limiti diffrattivi nell’ingrandimento delle immagini ottiche. Il limite diffrattivo, previsto nella teoria dell’ottica ondulatoria, consiste nell’impossibilità di ottenere immagini di oggetti di dimensioni minori della lunghezza d’onda della luce impiegata. Ciò è strutturalmente collegato al fenomeno della diffrazione, comune a tutti i fenomeni ondulatori (compreso il suono), per cui un’onda che attraversi un foro o incontri un ostacolo di dimensioni confrontabili con λ cessa di propagarsi in linea retta e si diffrange in varie direzioni mescolando in modo irreversibile le informazioni sulla geometria dell’oggetto incontrato; non si ottiene più quindi un’ombra o un profilo netto, come invece avviene per dimensioni macroscopiche. Per tale motivo, immagini di oggetti con risoluzione minore di 200 nm possono essere ottenute soltanto con radiazioni di lunghezza d’onda molto minore, per es. con i raggi X, oppure sfruttando la natura ondulatoria di particelle accelerate quali gli elettroni (microscopio elettronico). Tuttavia, con tali apparati e radiazioni non è possibile visualizzare materiali biologici acquosi o cellule vive, né ottenere filmati di processi dinamici. Nanostrutture adeguate vengono pertanto costruite depositando, su appositi substrati e su scala nanometrica, sottilissimi strati alternati di ossidi oppure reti di fili metallici o anche anelli concentrici di polimeri organici. Alcuni notevoli risultati ottenuti in questo campo, di cui si intravedono le enormi potenzialità, riguardano configurazioni adottate a livello ancora preliminare e di laboratorio. Il gruppo di ricerca di Xiang Zhang dell'università di Berkeley ha dimostrato il funzionamento di una i. costruita depositando strati di argento alternati a ossido di alluminio, mediante evaporazione a fascio elettronico e deposizione atomica controllata (sputtering), nella superficie interna di una cavità semicilindrica con raggio inferiore a 1 μm e ricavata in un sottile film di quarzo. Uno strato di cromo, spesso 50 nm, è depositato per ultimo (a contatto con l’aria) e costituisce la superficie su cui viene posto l’oggetto da ingrandire. In una tale particolare struttura le risposte al campo elettrico nelle direzioni radiale e tangente alla superficie semicilindrica sono di segno opposto. In questo modo l’onda evanescente emessa dall’oggetto che penetra nella struttura si propaga attraverso gli strati alternati con ridotti effetti di diffrazione. La luce viene quindi raccolta in uscita dal film di quarzo e focalizzata su una matrice di sensori ottici mediante una lente convenzionale. Con questo metodo sono state ottenute immagini con un ingrandimento di circa 30.000 volte (i normali microscopi ottici arrivano a 2000) e con una risoluzione di 130 nm. Nel laboratorio di ricerca di Christopher Davis e Igor Smolyaninov della University of Maryland è stato realizzato un vetrino da microscopio a i. basato su una struttura ad anelli concentrici del polimero polimetilmetacrilato (PMMA), commercialmente noto come plexiglass®, spessi circa 200 nm e separati di circa 100 nm, deposti su un film di oro. Questo prototipo ha permesso di ottenere una risoluzione di circa 70 nm, ben al di sotto del limite diffrattivo, ma in teoria dovrebbe consentire di scendere fino a 10 nm. I progressi in questo campo potrebbero fornire immagini ottiche in vivo di oggetti come i virus o il DNA.