普通LED光源“透视”材料内部3D光学指纹
发布时间: 2026-05-13 12:06:19
科技日报北京5月8日电 （记者张佳欣）韩国延世大学领导的研究团队首次在世界上开发出一种名为“非相干介电张量断层成像”（iDTT）的新技术，仅利用普通LED光源，就能读取材料内部复杂的3D“光学指纹”，为材料科学、生物医学和半导体检测等领域提供了一种更稳定、更低成本的无损分析方法。相关成果发表于最新一期《自然·光子学》杂志。
一些材料具有一种被称为“光学各向异性”的固有特性，即光线沿不同方向传播时，材料的折射率会发生变化。这种性质如同材料内部结构和分子排列方式的“指纹”，是研究晶体、生物组织及复杂材料的重要依据。
此前，团队曾开发出“介电张量断层成像”（DTT）技术。所谓“介电张量”，是一个3×3矩阵，用于描述材料在不同方向上对光的响应，包括折射与吸收等特性。此次开发的iDTT，创新点在于首次利用LED作为非相干光源，实现介电张量的三维重建，从根本上降低了噪声问题，大幅提升了测量稳定性和实用性。团队通过精确控制光的偏振方向和入射角，对样品进行48次独立测量，最终重建出材料内部的3D介电张量结构。
在一项直接对比实验中，研究团队使用具有微米级周期性分子排列结构的样品进行测试。结果显示，iDTT能够清晰重建传统激光DTT因噪声过大而几乎无法识别的精细结构。
利用该技术，研究团队实现了液晶颗粒内部3D分子排列的可视化，同时还在无需额外染色的情况下，精确观察到放疗后结肠组织发生纤维化、组织变硬的现象。
iDTT有望广泛应用于材料科学、半导体、制药、生物医学和显示技术等领域，替代部分依赖大型设备或破坏性分析的方法，为工业检测和医学成像提供一种紧凑型、高精度的新型光学分析工具。
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