Kvanttikuvauksella näkymätön näkyväksi

Vaikka optiset analyysitekniikat, kuten mikroskopia ja spektroskopia, ovat jo erittäin tehokkaita näkyvällä aallonpituusalueella, ne saavuttavat nopeasti rajansa äärimmäisillä aallonpituusalueilla, kuten ultravioletti-, infrapuna- tai terahertseissä.

Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF:n tutkijaryhmä otti haasteen vastaan ja kehitti lupaavan kvanttikuvausratkaisun, joka voi helpottaa erittäin yksityiskohtaista näkemystä kudosnäytteistä käyttämällä äärimmäisiä spektrialueita ja vähemmän valoa.

Nyt tutkijat käyttävät fotonien lomittumisen kvanttimekaanista vaikutusta saadakseen olennaisen tiedon näkyväksi äärimmäisillä aallonpituusalueilla.

Interferometrisessa kokoonpanossa lasersäde lähetetään epälineaarisen kiteen läpi, jossa se tuottaa kaksi lomittunutta valonsädettä. Vaikka molemmilla säteillä on hyvin erilaiset aallonpituudet - riippuen kiteen ominaisuuksista - ne ovat silti liittyneet toisiinsa lomittumisensa vuoksi.

Joten nyt, kun yksi näkymättömällä spektrialueella oleva fotonisäde lähetetään esineeseen valaisemaan ja vuorovaikutukseen, sen näkyvässä spektrissä oleva kaksoissäde vangitaan kameralla. "Koska lomittuvat valohiukkaset kuljettavat samaa informaatiota, kuva syntyy, vaikka kameraan saapuva valo ei koskaan ollut vuorovaikutuksessa todellisen kohteen kanssa", selittää kvanttitutkija Dr. Markus Gräfe Fraunhofer IOF:sta.

Yksi mahdollinen sovellusalue, joka voisi hyötyä tästä innovatiivisesta prosessista, on lääketiede. Esimerkiksi kvanttikuvausratkaisu mahdollistaa aiemmin piilossa olevien bioaineiden erottamisen niille ominaisen molekyylivärähtelyn perusteella.

Menetelmä lupaa suurta edistystä joidenkin syöpien havaitsemisessa ja hoidossa visualisoimalla tiettyjen proteiinien tyypillinen pitoisuus tai ilmeneminen. Menetelmää voidaan käyttää myös lääketutkimuksessa laajan tiedon saamiseksi bioaineiden jakautumisesta.

Tiimi työskentelee parhaillaan kutistaakseen järjestelmää entistä kompaktimmaksi kenkälaatikon kokoiseksi ja parantaakseen sen resoluutiota entisestään. Alan käyttäjien esteiden vähentämiseksi pitkän aikavälin tavoitteena on integroida kvanttikuvaus perusteknologiana olemassa oleviin mikroskopiajärjestelmiin.

Aiheesta aiemmin:

Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi

Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa