Kerrovská mikroskopie v jasnějším světle

6. května 2020

Vývoj vysoce intenzivních světelných zdrojů je cílem pětiletého projektu, na jehož řešení se podílí MFF UK, AV ČR a turnovská firma Crytur. Nové účinnější osvětlení najde využití především v mikroskopii, kde umožní například jasnější spektrální analýzy nebo přesnější charakteristiku materiálů.

Instalace nového světelného zdroje na MFF UK (foto: KCHFO)

Projekt „Pokročilá řešení světelných zdrojů“ získal podporu z dotačního programu TREND, který je zaštiťován Technologickou agenturou ČR. Hlavním příjemcem grantu je firma Crytur, přední světový výrobce syntetických krystalů, který již několik let patří mezi strategické partnery fakulty. Za MFF UK se projektu účastní Katedra chemické fyziky a optiky, AV ČR zastupuje Ústav fyzikální chemie J.⁠ Heyrovského.

Jedním z cílů společného výzkumu je vytvořit funkční vzorek nového osvětlovacího zdroje s možným uplatněním v tzv. kerrovské mikroskopii, což je pokročilá metoda zobrazování magnetických struktur, například magnetických domén či skyrmionů.

Právě na možnosti využití nového světelného zdroje pro zmíněný druh mikroskopie se zaměří tým z Matfyzu. „Kerrovská mikroskopie je založená na magneto-optických jevech, tedy interakci světla s magnetickým materiálem, která mění jeho polarizační stav. Malé změny polarizace jsou detekovány pomocí polarizační optiky, o kterou je doplněn konvenční mikroskop v širokém poli. Při detekci se však ztrácí značná část intenzity světla, což klade velké požadavky na využitou kameru a způsob zpracování signálu,“ říká dr. Eva Schmoranzerová z Katedry chemické fyziky a optiky MFF UK.

Pracovníci oddělení luminoforů firmy Crytur se zabývají vývojem vysokointenzivních světelných zdrojů na bázi monokrystalických řešení čerpaných LED diodami. „Na základě předchozích zkušeností vznikl modul XtraLIGHT, kde je světlo z mnoha excitačních diod kombinováno v monokrystalické komponentě ve tvaru trámečku. Monokrystal zde plní dvě klíčové role: jednak luminoforu, který přeměňuje světlo z budících LED diod na světlo s delší vlnovou délkou a širším spektrálním pásem, a jednak roli „optického vlákna“, kdy je světlo vyvedeno k jednomu z výstupních čel. Toto výstupní čelo představuje světelný zdroj s nejvyšší mírou jasu, kdy vysoká intenzita světla vychází z poměrně malé apertury, kde je rovnoměrně rozložena,“ přibližuje dr. Jana Preclíková, absolventka Matfyzu, která nyní působí v turnovské firmě jako vědecká pracovnice.

Vysoce výkonné zdroje vytvořené ve firmě Crytur jsou proto ideálním kandidátem na osvětlení kerrovského mikroskopu. „Světelný výkon je soustředěn na malou plochu, což zjednodušuje zavedení osvětlení do mikroskopu. Široké spektrum navíc poskytuje určitou spektrální laditelnost, která současným zdrojům pro kerrovské mikroskopy chybí,“ doplňuje dr. Schmoranzerová.

Pokročilý světelný zdroj bude součástí nového Kerrova mikroskopu, který teď vzniká na MFF UK. Zařízení, jehož stavba se také stala tématem jedné studentské diplomové práce, bude následně sloužit vědcům z Laboratoře optospintroniky. Do budoucna se také počítá se zapojením dalších studentů, od bakalářského až po doktorský stupeň studia.

OFSKP, OPMK