ENGINEERINGNET -- Veel materialen zoals verf, huid, papier en matglas, zijn ondoorzichtig omdat ze licht verstrooien.
Lichtstralen gaan in dit soort materialen niet rechtdoor, maar volgen een onvoorspelbaar pad, waardoor het niet mogelijk is voorwerpen die erachter verborgen liggen scherp te zien.
Er bestaan al wel krachtige methoden om door materialen te kijken die nog een klein beetje licht onverstrooid, in rechte lijn doorlaten. Tot dusver werd het echter onmogelijk geacht om een beeld te maken als werkelijk al het licht verstrooid is.
Toch is het Nederlandse team onder leiding van Allard Mosk juist dit gelukt. De onderzoekers lieten een laserstraal onder verschillende hoeken op een verstrooiend oppervlak van matglas vallen.
Tegelijk registreerde een computer nauwkeurig hoeveel licht daarbij terugkwam van het verborgen voorwerp.
Mosk: “De gemeten lichtintensiteit vormt geen beeld van het verborgen voorwerp, maar bevat - in een soort versleuteling - wel bijna alle informatie die daarvoor nodig is. De twee jonge wetenschappers die nu eerste auteurs van het artikel zijn, kwamen op het briljante idee uit te zoeken of die informatie genoeg kan zijn en dat bleek het geval.”
Het team heeft vervolgens een methode ontwikkeld waarbij de resterende informatie met een computer in eerste instantie gegokt wordt, en vervolgens getest en verbeterd.
Het is ze op deze manier gelukt om een scherp beeld te maken van een verborgen fluorescerend voorwerp van 50 micrometer groot, ongeveer de grootte van een menselijke cel.
De onderzoekers verwachten dat deze ontdekking nieuwe microscopiemethoden zal opleveren, waarmee het mogelijk wordt om ondanks verstrooiing een haarscherp beeld te vormen. Met deze methode kan door alle verstrooiende lagen gekeken worden, zolang er maar een beetje verstrooid licht door komt.
Mosk: "Dit kan handig zijn in de nanotechnologie: We zouden graag licht werpen op componenten die zich binnenin een complexe omgeving bevinden, zoals op een computerchip of een DNA-chip."
Een verdere toekomstdroom is dat het onderzoek zal leiden tot nieuwe methodes om onder de huid te kunnen kijken. Omdat de huidige techniek nog te langzaam werkt, worden dergelijke toepassingen pas op een termijn van tien jaar verwacht.
(GL)
ACHTERGROND
Dit onderzoek is ondersteund door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek NWO, de stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie FOM, Technologiestichting STW, de European Research Council (ERC) en het Italiaanse Ministerie voor Wetenschap.
Op de illustratie:
(a) Een testobject is gemaakt door de letter ‘π’ te schrijven met fluorescerende inkt, 100x kleiner dan op deze regel. Het object wordt afgedekt met een wit matglas dat licht verstrooit, waardoor er niets meer van te zien is.
(b) Een laser scant over het matglas. Het enige wat zichtbaar is, is een vage gloed van fluorescentie.
(c) De hoeveelheid fluorescent licht wordt tijdens de scan nauwkeurig gemeten en doorgegeven aan een computer. Op het eerste gezicht levert dit een onvoorspelbaar patroon op, dat totaal niet lijkt op het object.
(d) De computer zoekt verbanden tussen het gemeten signaal voor verschillende invalhoeken van de laser en berekent aan de hand daarvan hoe het object eruit ziet.
