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韓國(guó)延世大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次在世界上開發(fā)出一種名為“非相干介電張量斷層成像”（iDTT）的新技術(shù)，僅利用普通LED光源，就能讀取材料內(nèi)部復(fù)雜的3D“光學(xué)指紋”，為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和半導(dǎo)體檢測(cè)等領(lǐng)域提供了一種更穩(wěn)定、更低成本的無(wú)損分析方法。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《自然·光子學(xué)》雜志。

一些材料具有一種被稱為“光學(xué)各向異性”的固有特性，即光線沿不同方向傳播時(shí)，材料的折射率會(huì)發(fā)生變化。這種性質(zhì)如同材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分子排列方式的“指紋”，是研究晶體、生物組織及復(fù)雜材料的重要依據(jù)。

此前，團(tuán)隊(duì)曾開發(fā)出“介電張量斷層成像”（DTT）技術(shù)。所謂“介電張量”，是一個(gè)3×3矩陣，用于描述材料在不同方向上對(duì)光的響應(yīng)，包括折射與吸收等特性。此次開發(fā)的iDTT，創(chuàng)新點(diǎn)在于首次利用LED作為非相干光源，實(shí)現(xiàn)介電張量的三維重建，從根本上降低了噪聲問(wèn)題，大幅提升了測(cè)量穩(wěn)定性和實(shí)用性。團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確控制光的偏振方向和入射角，對(duì)樣品進(jìn)行48次獨(dú)立測(cè)量，最終重建出材料內(nèi)部的3D介電張量結(jié)構(gòu)。

在一項(xiàng)直接對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)使用具有微米級(jí)周期性分子排列結(jié)構(gòu)的樣品進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示，iDTT能夠清晰重建傳統(tǒng)激光DTT因噪聲過(guò)大而幾乎無(wú)法識(shí)別的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

利用該技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了液晶顆粒內(nèi)部3D分子排列的可視化，同時(shí)還在無(wú)需額外染色的情況下，精確觀察到放療后結(jié)腸組織發(fā)生纖維化、組織變硬的現(xiàn)象。

iDTT有望廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、半導(dǎo)體、制藥、生物醫(yī)學(xué)和顯示技術(shù)等領(lǐng)域，有望替代部分依賴大型設(shè)備或破壞性分析的方法，為工業(yè)檢測(cè)和醫(yī)學(xué)成像提供一種緊湊型、高精度的新型光學(xué)分析工具。