Běžné LED světlo nově odhaluje složité 3D optické otisky uvnitř materiálů bez nutnosti laserů

Vědci z Korejského pokročilého institutu vědy a technologie (KAIST) dosáhli světového prvenství ve vývoji technologie nazvané nekoherentní dielektrická tenzorová tomografie (iDTT).

Vědci z Korejského pokročilého institutu vědy a technologie (KAIST) dosáhli světového prvenství ve vývoji technologie nazvané nekoherentní dielektrická tenzorová tomografie (iDTT). Tato inovace umožňuje číst složité trojrozměrné optické otisky uvnitř materiálů, a to překvapivě pouze za použití běžného LED osvětlení.

Mnoho materiálů se vyznačuje optickou anizotropií, což je vlastnost, při které se index lomu mění v závislosti na směru průchodu světla. Tato anizotropie představuje zásadní optický otisk, který odhaluje vnitřní strukturu a molekulární uspořádání materiálu. Existují dva typy anizotropie: jednoosá, kde je speciální pouze jeden směr (jako tužka), a dvojosá, složitější případ, kde se všechny tři směry liší (jako cihla).

Výzkumný tým profesora YongKeun Parka již dříve vyvinul dielektrickou tenzorovou tomografii (DTT), která dokázala měřit tento optický otisk ve třech rozměrech a otevřela tak cestu k 3D měření dielektrického tenzoru. Konvenční DTT však vyžadovala přesný laserový interferometr, což vedlo k šumu v obrazech, snižovalo přesnost a činilo systém vysoce citlivým na vnější vibrace. Zvláště problematické bylo rozšíření této metody na vzorky větších ploch, například biologické tkáně.

Jádrem nově vyvinuté iDTT je zavedení LED světelného zdroje. Díky použití LED osvětlení jako nekoherentního zdroje světla iDTT zásadně řeší problémy s šumem a výrazně zlepšuje stabilitu a praktičnost měření. Technologie provádí celkem 48 nezávislých měření přesným řízením polarizace a úhlu světla. Tímto způsobem trojrozměrně rekonstruuje dielektrický tenzor – matici 3x3, která popisuje, jak materiál reaguje na světlo, včetně lomu a absorpce, ve všech směrech. Vědci potvrdili účinnost iDTT přímým srovnáním na vzorku s mikrometrovými periodickými strukturami molekulárního uspořádání, kde iDTT jasně rekonstruovala jemné struktury, které byly u konvenční laserové DTT téměř neviditelné kvůli šumu. Tento průlom otevírá nové možnosti pro přesnější a stabilnější analýzu materiálů v mnoha oblastech, včetně potenciálního využití pro biologické tkáně.