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韓國延世大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊首次在世界上開發(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)體檢測等領(lǐng)域提供了一種更穩(wěn)定、更低成本的無損分析方法。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，材料的折射率會發(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，團隊曾開發(fā)出“介電張量斷層成像”（DTT）技術(shù)。所謂“介電張量”，是一個3×3矩陣，用于描述材料在不同方向上對光的響應(yīng)，包括折射與吸收等特性。此次開發(fā)的iDTT，創(chuàng)新點在于首次利用LED作為非相干光源，實現(xiàn)介電張量的三維重建，從根本上降低了噪聲問題，大幅提升了測量穩(wěn)定性和實用性。團隊通過精確控制光的偏振方向和入射角，對樣品進(jìn)行48次獨立測量，最終重建出材料內(nèi)部的3D介電張量結(jié)構(gòu)。

在一項直接對比實驗中，研究團隊使用具有微米級周期性分子排列結(jié)構(gòu)的樣品進(jìn)行測試。結(jié)果顯示，iDTT能夠清晰重建傳統(tǒng)激光DTT因噪聲過大而幾乎無法識別的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

利用該技術(shù)，研究團隊實現(xiàn)了液晶顆粒內(nèi)部3D分子排列的可視化，同時還在無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。