المجهرية فائقة الدقة

المجهرية فائقة الدقة، في المجهر الضوئي، هو المصطلح الذي يجمع العديد من التقنيات، التي تسمح بالتقاط الصور بدقة أعلى من تلك التي يفرضها حد الحيود.[1][2] نظرًا لانحراف الضوء، فإن الدقة في المجهر الضوئي التقليدي محدودة، كما هو مذكور (بالنسبة للحالة الخاصة للإضاءة الواسعة) بواسطة إرنست آبي في عام 1873.[3] في هذا السياق، يصل المجهر المحدود بالحيود مع الفتحة العددية (اختصارًا: أن إيه) والضوء ذو الطول الموجي لامبدا (λ) إلى الدقة الجانبية البالغة d = λ/(2 N.A.) - a ، يمكن اتباع شكليات مماثلة للدقة المحورية (على طول المحور البصري، الدقة بالنسبة للمحور زيد، دقة العمق). تبلغ دقة المجهر الضوئي القياسي في طيف الضوء المرئي نحو 200 نانومتر أفقيًا و 600 نانومتر محوري.[4] ومن الناحية التجريبية، يمكن قياس الدقة التي حُدّدَت من العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (إف دبليو إتش إم) لدالة التوزيع النقطي (بّي إس إف) باستخدام صور كائنات مماثلة للنقطة.[5] على الرغم من أن قدرة التبيين للمجهر ليست محددة جيدًا، يُعتبر عمومًا أن تقنية الفحص المجهري فائق الدقة يقدم دقة أفضل من تلك التي حددها آبي.

تعتمد تقنيات التصوير فائقة الدقة على الحقل القريب (الفحص المجهري لنفق الفوتون بالإضافة إلى تلك التي تستخدم عدسة بندري الفائقة والفحص المجهري للمسح الضوئي في الحقل القريب) أو على الحقل البعيد.[6] ومن بين التقنيات الأخرى التي تحسن الدقة بشكلٍ متواضع فقط (لغاية عامل من اثنين) يتجاوز حد الحيود مثل المجهر البؤري (مع ثقب صغير مغلق)، أو المجهر البؤري بمساعدة أساليب حسابية مثل إزالة الالتفاف أو إعادة تعيين وحدات البكسل على أساس الكاشف (على سبيل المثال إعادة الفحص المجهري، إعادة تعيين وحدات البكسل)،[7] ومجهر 4 بّي آي، وكذلك تقنيات الإضاءة المجهرية المنظمة مثل إس آي إم وَ إس إم آي.[8][9]

هناك مجموعتان رئيسيتان من طرق الفحص المجهري الفائق الدقة في الحقل البعيد، والتي يمكنها تحسين الدقة باستخدام عامل أكبر بكثير:[10]

1. الدقة الفائقة الحتمية: تُظهر البواعث الأكثر استخدامًا في المجهر البيولوجي، الفلوروفور، استجابة غير خطية للإثارة، ويمكن استغلال هذه الاستجابة غير الخطية لتعزيز الاستبانة. تتضمن هذه الطرق استنفاد الانبعاثات المحفزة (إس تي إي دي) وَ جي إس دي وَ آر إي إس أو إل إف تي وَ إس إس آي إم.
2. العشوائية فائقة الدقة: إن التعقيد الكيميائي للعديد من مصادر الضوء الجزيئي يمنحهم سلوكًا مؤقتًا معقدًا، والذي يمكن استخدامه لجعل عدة فلوروفورات قريبة تبعث الضوء في أوقات منفصلة، وبالتالي تصبح قابلة للتبيين في الوقت المناسب. تتضمن هذه الطرق التصوير بالتردد البصري فائق الدقة (إس أو إف آي) وجميع أساليب تموضع الجزيء المنفرد (إس إم إل إم) مثل إس بّي دي إم و إس بّي دي إم فيمود وَ بّالم وَ إف بّالم وَ ستورم وَ دي ستورم.

في 8 أكتوبر 2014، مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء إلى إيريك بيتزيغ وويليام مورنر وستيفان هيل، من أجل «تطور المجهر الفلوري فائق الدقة»، الذي يجلب «المجهر الضوئي إلى مقياس النانومتر».[11][12]