La lente virtuale migliora la microscopia a raggi X
I raggi X offrono una visione unica dell'interno di materiali, tessuti e cellule. I ricercatori dell'Istituto Paul Scherrer PSI hanno sviluppato un nuovo metodo grazie al quale le immagini a raggi X dei materiali sono ancora migliori: La risoluzione è più elevata e consente di trarre conclusioni più precise sulle proprietà dei materiali.
Per farlo, i ricercatori hanno spostato una lente ottica e hanno scattato diverse immagini singole, da cui hanno calcolato l'immagine reale con l'aiuto di algoritmi informatici. È la prima volta che trasferiscono il principio della cosiddetta ptiocografia di Fourier alle misurazioni con luce a raggi X. I risultati del lavoro svolto presso la sorgente di luce di sincrotrone svizzera SLS sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances.
Utilizzando microscopi a raggi X, i ricercatori del PSI nei chip dei computer, nei catalizzatori, nei pezzi di ossa o di tessuto cerebrale. La breve lunghezza d'onda della luce a raggi X rende visibili dettagli un milione di volte più piccoli di un granello di sabbia, ovvero strutture dell'ordine dei nanometri (milionesimi di millimetro). Come in un normale microscopio, la luce colpisce il campione e viene deviata da esso. Una lente raccoglie la luce diffusa e produce un'immagine ingrandita sulla fotocamera. Tuttavia, le strutture più piccole diffondono la luce con angoli molto ampi. Se si desidera risolverle nell'immagine, è necessario un obiettivo di dimensioni corrispondenti. "Ma è estremamente difficile produrre lenti così grandi", spiega Klaus Wakonig, fisico del PSI: "Nel campo del visibile, esistono lenti in grado di catturare angoli di diffusione molto ampi. Nella gamma dei raggi X, invece, la situazione è più complicata a causa della debole interazione con il materiale della lente. Di conseguenza, di solito è possibile catturare solo angoli molto piccoli o le lenti sono molto inefficienti".
Il nuovo metodo sviluppato da Wakonig e dai suoi colleghi aggira questo problema. "Il risultato è come se avessimo misurato con una lente grande", spiega il ricercatore. Il team del PSI utilizza una lente piccola ma efficiente, come quelle comunemente utilizzate nella Microscopia a raggi X viene inserito e spostato su un'area che una lente ideale coprirebbe. In questo modo, viene creata virtualmente una grande lente. "In pratica, andiamo in diversi punti con la lente e scattiamo un'immagine ogni volta", spiega Wakonig. "Poi usiamo algoritmi informatici per combinare tutte le immagini e creare un'immagine ad alta risoluzione".
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