Darwin Quiroz, lisans öğrencisiyken optikle ilk çalışmaya başladığında atomik manyetometreler geliştiriyordu. Bu deneyim, ışığın maddeyle nasıl etkileşime girdiğine dair artan bir merakı ateşledi ve bu ilgi onu şimdi optik görüntülemede yeni bir tekniğe yönlendirdi.
Quiroz, Ph.D. Colorado Boulder Üniversitesi Elektrik, Bilgisayar ve Enerji Mühendisliği Bölümü öğrencisi, elektro-ıslatıcı prizma olarak bilinen sıvı bazlı bir optik cihazın, gelişmiş görüntüleme uygulamaları için lazerleri yüksek hızlarda yönlendirmek için nasıl kullanılabileceğini gösteren yeni bir çalışmanın ortak yazarıdır.
Çalışma, şu tarihte yayımlandı: Optik Ekspresmakine mühendisliği doktora derecesi ile birlikte yürütülmüştür. mezunu Eduardo Miscles ve kıdemli araştırma görevlisi Mo Zohrabi, mikroskopi, LiDAR, optik iletişim ve hatta beyin görüntülemede yeni teknolojilerin kapısını açıyor.
Quiroz, “Günümüzde çoğu lazer tarayıcı, ışık ışınlarını yönlendirmek için mekanik aynalar kullanıyor” dedi. “Yaklaşımımız bunu daha küçük, daha düşük güçlü ve minyatür görüntüleme sistemlerine ölçeklendirmesi daha kolay olan, aktarıcı, mekanik olmayan bir cihazla değiştiriyor.”
Geleneksel lazer tarama mikroskobu, odaklanmış bir ışık ışınını bir örnek boyunca bir ızgara gibi her seferinde bir çizgiye yönlendirerek çalışır. Bu yöntem, hücrelerin ve nöronların güçlü, yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlar ancak lazer ışınının hızlı ve hassas bir şekilde yönlendirilmesini gerektirir.
Elektro-ıslatma prizmasının devreye girdiği yer burasıdır. Katı aynalardan farklı olarak prizma, yüzeyi voltajla hassas bir şekilde kontrol edilebilen ince bir sıvı tabakası kullanır. Araştırmacılar, sıvının şeklini değiştirerek, mekanik parçaları hareket ettirmeden ışık ışınlarını bükebilir ve yönlendirebilirler.
Elektro-ıslatma prizmalarıyla yapılan önceki çalışmalar, yavaş tarama hızları veya tek boyutlu ışın yönlendirmeyle sınırlıydı.
Quiroz ve Miscles, 25-75 Hz hızlarda iki boyutlu taramayı göstererek teknolojiyi daha da ileriye taşıdı; bu, cihazları gerçek dünya görüntülemesi için pratik hale getirme yolunda bir kilometre taşı oldu.
Quiroz, “Cihazı bozulma olmadan doğrusal, öngörülebilir tarama sağlayacak şekilde nasıl çalıştıracağımızı öğrenmek büyük bir zorluktu” dedi. “Prizmanın, daha yüksek hızlarda tarama yapmak için gerçekten kullanabileceğimiz duran dalgalar gibi rezonans modlarına sahip olduğunu keşfettik.”
Bu teknolojinin vaadi laboratuvarın çok ötesine uzanıyor. Elektro-ıslatma prizmaları kompakt ve enerji açısından verimli olduğundan, bir farenin kafasının üstüne oturacak kadar küçük minyatür mikroskoplara entegre edilebilirler.
Quiroz, “Bir hayvan labirentte koşarken beyin aktivitesini gerçek zamanlı olarak izleyebildiğinizi hayal edin” dedi. “Bu, bu teknolojinin mümkün kılabileceği türden bir in vivo görüntülemedir ve TSSB veya Alzheimer hastalığı gibi nörolojik durumları çalışma biçimimizi değiştirebilir.”
Proje, eski doktora derecesinin bulunduğu Gopinath ve Bright laboratuvarlarında yapılan daha önceki çalışmalara dayanıyor. Öğrenci Omkar Supekar, tek boyutlu tarama için ilk olarak elektro-ıslatıcı prizmayı mikroskop sistemine entegre etti.
Quiroz ve Miscles, tekniği iki boyuta ve daha yüksek hızlara genişleterek, geniş bir uygulama yelpazesi için elektro-ıslatma tarayıcılarını kalibre etmek ve karakterize etmek için bir çerçeve oluşturdu.
Quiroz, ileriye dönük olarak bu araştırmanın yalnızca görüntüleme sistemlerini geliştirmekle kalmayıp aynı zamanda alanlar arasında gelecekteki işbirliklerine ilham vermesini umuyor.
Quiroz, “Bu çalışma, fizik ve mühendislik yaklaşımlarını birleştirdiğinizde nelerin mümkün olduğunu gösteriyor” dedi. “Nihai hedef, beyni daha önce göremediğimiz şekillerde görmemize ve anlamamıza yardımcı olacak araçlar geliştirmektir.”
