Mikroskop används konventionellt för att avbilda små detaljer. Dock, deras upplösning är i sig begränsad av ljusets våglängd. Denna begränsning innebär att de bara kan lösa strukturer större än några hundra nanometer. Nu, Leonid Krivitsky och Boris Luk'yanchuk vid A*STAR Data Storage Institute i Singapore och medarbetare har visat ett alternativt optiskt tillvägagångssätt som kan kartlägga ytor vid upplösningar under 100 nanometer.

Diffraktion är tendensen för alla vågor, inklusive ljus, att breda ut sig när de passerar nära ett föremål eller genom en lucka. Denna effekt innebär att optiska bildsystem inte kan lösa föremål som är mindre än ungefär halva våglängden av det upplysande ljuset. Således, för rött ljus med en våglängd på cirka 600 nm, upplösningen blir cirka 300 nanometer.

Luk'yanchuk och hans kollegor har tidigare visat att en genomskinlig pärla i mikrometerskala placerad på en yta kan kringgå denna så kallade diffraktionsgräns. De visade att ljus som passerar genom pärlan, när de samlas in med ett konventionellt mikroskop, kan skapa en bild av ytan under den med en upplösning på 50 nanometer. Dock, att skapa en komplett tvådimensionell karta kräver att pärlan skannas över ytan – inte lätt att utföra på ett kontrollerat sätt när sfären bara är 6 mikrometer tvärs över. "Vi har nu förbättrat denna superupplösningsteknik genom att utveckla en metod för att kontrollerat förflytta avbildningsmikrosfärerna, säger Krivitsky.

Krivitsky och hans team utförde sådan rumslig skanning med en liten pipett med en spets bara 1 eller 2 mikrometer bred. Datorsimuleringar bekräftade att närvaron av pipetten inte negativt skulle påverka mikrosfärernas superupplösningsförmåga. För att fästa pipetten på pärlan, de sög ut luften inifrån dess hålighet (se bild).

Teamet kopplade sedan den andra änden av pipetten till ett mekaniskt steg, som kunde röra sig i steg så små som 20 nanometer. Viktigt, vakuumet inuti pipetten skapade en bindning som var tillräckligt tät för att säkerställa att pärlan inte lossnade när den släpades över en yta. Forskarna visade effektiviteten av deras system genom att framgångsrikt avbilda prover med funktioner så små som 75 nanometer.

Medan andra tekniker, såsom närfältsskanningsmikroskopi, kan utföra sub-diffraktionsgränsavbildning, de kräver mycket dyra system. "De verkliga fördelarna med vår teknik är dess enkelhet och dess pris, " säger Krivitsky. "Idén skulle kunna tillämpas på en mängd olika superupplösningstillämpningar som provinspektion, mikrotillverkning och bioavbildning."