Ett foto av experimentet med en glasskiva med den nya beläggningen. Kredit:University at Buffalo
Det ödmjuka mikroskopglaset av glas kan förberedas för en makeover.
En studie publicerad online idag (2 maj, 2018) i tidskriften Naturkommunikation beskriver hur en uppdaterad version av detta månghundraåriga verktyg nu kan göra det möjligt för forskare att se små föremål samtidigt som de mäter deras temperatur.
Framstegen, möjliggjort av en ny transparent beläggning i framkanten av optikteorin, har potential att effektivisera och förbättra vetenskaplig forskning över hela världen, från hemliga statliga biologiska laboratorier till gymnasiekurser i kemi.
Det kan också få konsekvenser i andra branscher, som datorer och elektronik, vars produkter kräver mätning och kontroll av värme i mycket trånga utrymmen.
"Vi har instrument som förstorar otroligt små föremål. Och vi har verktyg som mäter värme, som infraröda termometrar. Men vi har inte kunnat kombinera dem på ett billigt och tillförlitligt sätt. Denna nya beläggning tar ett stort steg i den riktningen, " säger studiens medförfattare Ruogang Zhao, Ph.D., biträdande professor vid universitetet vid Buffalo Institutionen för biomedicinsk teknik.
Institutionen är en multidisciplinär enhet som bildas av UB:s högskola för teknik och yrkeshögskola och Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences vid UB.
Illustrationen visar treskiktsbeläggningen, där akrylglas är inklämt mellan extremt tunna lager av guld. Kredit:University at Buffalo
Zhao samarbetade med forskare vid University of Pennsylvania, inklusive huvudförfattaren Liang Feng, Ph.D., biträdande professor i materialvetenskap och teknik, och el- och systemteknik.
I årtionden, forskare har försökt kombinera värmeavbildning och mikroskopi. Bilder som produceras från system som använder termoelement saknar upplösning och är ofta för grova för modern vetenskap. Terahertz och infraröd termisk kartläggningsteknik stör mikroskopets linser. Andra tekniker är dyra och tidskrävande.
Den nya beläggningen är gjord av ett lager av akrylglas (samma material som används i de flesta glasögon) som är inklämt mellan två lager av transparent guld. Guldet är genomskinligt eftersom det bara är 20 nanometer tjockt; ett typiskt pappersark är 100, 000 nanometer tjock.
Ingenjörer tillverkade beläggningen så att "exceptionella punkter" - de söta fläckarna där ovanligt ljusbeteende inträffar - kan utvecklas inom den treskiktiga strukturen. Beläggningen, vilket avsevärt förbättrar objektglasets känslighet för ljusdetektering, skulle läggas till objektglas under tillverkningsprocessen. Antingen objektglaset eller täckglaset kan ta emot beläggningen.
För att använda den nya beläggningen, en laser behövs. Zhao säger att en vanlig helium-neonlaser, som sömlöst kan integreras med de flesta mikroskop, kommer att göra jobbet.
Vanliga bilder, som ofta köps i lösvikt, kostar vanligtvis runt 5 cent. Den nya beläggningen skulle sannolikt lägga några ören till kostnaden, säger Zhao.
