بهنوش خرم‌روز: ساخت عدسی‌های کوچک، جنجال بزرگی بین فیزیکدانان به راه انداخته است. از نظر تئوری، این عدسی‌های کروی کوچک می‌توانند بر آن‌چه اصطلاحا محدودیت تفکیک خوانده می‌شود، فائق آیند؛ کاری که هیچ عدسی دیگری قادر به انجام آن نیست. اما مسئله بر سر این است که آیا در عمل هم واقعا چنین است؟
به گزارش نیچر، این محدودیت که اولین بار در سال 1873/ 1250 توسط فیزیکدان آلمانی، ارنست اوب تعریف شد، می‌گوید حتی با یک عدسی عالی هم نمی‌توان جزئیاتی کوچک‌تر از نصف طول‌موج نور را تفکیک کرد. برای نور مرئی، این محدودیت سبب می‌شود اجسام کوچک‌تر از چند صد نانومتر هرگز دیده نشوند.
به تازگی، گروهی به سرپرستی کوانگ کیم، فیزیکدان دانشگاه علوم و فناوری پوهانگ در کره جنوبی، توانسته است عدسی‌های بسیار کوچک کروی‌شکلی بسازد که می‌تواند خطوطی به پهنای تنها 250 نانومتر را تفکیک کند. این یافته در حدی است که بتواند در مورد نور مرئی هم امکان‌پذیر باشد. کیم می‌گوید: «بنابراین ما می‌توانیم عدسی‌ای فراتر از محدودیت تفکیک داشته باشیم.»
اما مخالفانی هم وجود دارند. برای مثال، زیانگ زانگ، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا که در زمینه تصویربرداری زیر توان تفکیک تخصص دارد، هنوز متقاعد نشده است. وی و سایرین معتقدند که این گروه سهوا نوعی عدسی ساخته‌اند که گاهی به نظر می‌رسد بتواند محدودیت تفکیک را بشکند.
اگر عدسی‌های مطمئنی ساخته شوند که بتوانند تصاویری زیر توان تفکیک بگیرند، راه جدیدی به سوی تصویربرداری نوری از اجسامی مثل ویروس‌ها، دی.ان.ای و مولکول‌ها گشوده خواهد شد. بدین ترتیب دانشمندان می‌توانند در زمان واقعی، مستقیما عملکرد آن‌ها را ببینند. از سوی دیگر می‌توان از چنین عدسی‌هایی برای ساخت مدارهایی در ابعاد نانو استفاده کرد.
دید مضاعف
هیچ کس در مورد کیفیت خود عدسی‌ها بحثی ندارد. آن‌ها از ماده‌ای پلاستیک‌مانند به نام کالیکس‌هیدروکینون(CHQ) ساخته شده‌اند. گروه کره‌ای برای تهیه عدسی‌ها، ابتدا این ماده را در آب و استون حل می‌کنند، سپس آن را سرد می‌کنند تا بلورهای لوله‌ایCHQ در اندازه نانو تشکیل شوند. در مرحله بعد، این لوله‌ها را گرم می‌کنند که باعث می‌شود به شکل یک توپ درآیند. پژوهشگران با تنظیم دما و زمان گرم کردن لوله‌ها، می‌توانند عدسی‌های کروی و نیم‌کروی به قطر چند صد نانومتر بسازند. وقتی این عدسی‌ها روی سطح شیشه‌ای که خطوطی به پهنای تنها 250 نانومتر روی آن حک شده بودند، قرار داده شدند، عدسی‌ها توانستند تصویر واضح و بزرگی از خطوط فراهم کنند.
فیزیکدانان دیگری نیز راه‌هایی برای شکستن محدودیت تفکیک توسط گرفتن امواج ناپایدار پیشنهاد کرده‌اند. این امواج حامل اطلاعات زیر توان تفکیک هستند، اما تنها در چند نانومتری بالای سطح اجسام ناپدید می‌شوند. کیم معتقد است عدسی‌های کوچک گروهش می‌تواند این امواج ناپایدار را گیر بیاندازد.
مدل این گروه نشان می‌دهد که این امواج با نورهای دارای طول‌موج عادی تعامل دارند و از این طریق برخی جزییات زیر توان تفکیک به سمت دیگر عدسی بازتاب می‌شود. با این حال، طبیعت دقیق این تعامل هنوز ناشناخته است. کیم می‌گوید: »ما با شبیه‌سازی می‌توانیم این امر را ثابت کنیم، اما در واقع نمی‌دانیم که این پدیده چیست.»
سایرین بر این باورند که برای اثر ظاهر شده باید توضیح دیگری وجود داشته باشد. آن‌ها می‌گویند که عدسی این گروه ممکن است در واقع همان عدسی سخت شناور باشد. عدسی‌های سخت شناور درست مانند عدسی‌های این گروه کروی هستند، اما وقتی در فاصله کم‌تر از یک طول‌موج از سطح جسم قرار بگیرند، می‌توانند جزییاتی کوچک‌تر از محدودیت تفکیک را در هوا بگیرند. به گفته جان اشلیپن، فیزیکدان آزمایشگاه‌های پژوهشی فیلیپس در هلند، این عدسی‌ها که هم‌اکنون در مرحله تولید انبوه هستند، می‌توانند جزییات را در ابعادی نزدیک به عدسی‌های گروه کیم تفکیک کنند. وی می‌گوید: »روشن است که عدسی گروه کیم یک عدسی سخت شناور است و نه بیشتر.»
فیلیپ کیم، پژوهشگر دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک، می‌پذیرد که عملکرد این عدسی‌های کوچک بسیار به عدسی‌های سخت شناور شبیه است؛ اما حتی اگر این عدسی‌های جدید را چیزی بیشتر از همان عدسی‌های سخت شناور ندانیم، آن‌ها 60 درصد بهتر از آن چه انتظار می‌رفت عمل می‌کنند. وی باور دارد که اندازه کوچک کره‌ها که با طول‌موج نور تصویربرداری قابل مقایسه است، می‌تواند قابلیت آن را افزایش دهد. با این حال تصدیق می‌کند که تنها راه اطمینان، فهمیدن دقیق نحوه عملکرد عدسی‌هاست. وی می‌افزاید: «تنها با مطالعات دقیق نزدیک میدانی می‌توان به اثبات تجربی رسید». گروه امیدوار است بتواند به زودی چنین مطالعاتی را ترتیب دهد.
نظر شما