Ученые Томского политехнического университете вместе с коллегами предложили использовать в наноскопах — самых мощных из ныне существующих оптических микроскопов — для получения изображения не микролинзы,  как в классической конфигурации, а специальные дифракционные решетки с золотыми пластинками.

Ведь микролинзы передают изображение маленькими «кусочками» (пикселами), а дифракционная решетка позволяет увидеть объект целиком. Такое новшество в перспективе поможет ускорить процесс получения изображения с наноскопа, притом что он ничуть не потеряет в «зоркости». Результаты исследования представлены в журнале Annalen der Physik (IF: 3,039; Q1).

Оптические микроскопы считаются самыми простыми. Однако долгое время считалось, что они не достаточно мощные, по сравнению, например, с электронными микроскопами. Все изменили наноскопы, предложенные в 2011 году. В них изображение получают с помощью маленьких сфер или прямоугольных частиц из кварцевого стекла, это изображение затем увеличивает обычная линза микроскопа. В наноскоп можно разглядеть объекты, размер которых составляет 50 нанометров, что в 20 раз превышает возможности обычного оптического микроскопа. С их помощью можно изучать живые вирусы (в том же электронном микроскопе нельзя — поток электронов просто убивает их) и внутренности клеток. Эта возможность делает наноскопы крайне перспективными устройствами для биологических исследований. Поэтому ученые из разных стран работают над увеличением разрешения наноскопов и их усовершенствованием.

Но изображение в наноскопе формируется «кусочками» — каждая микросфера фиксирует свой участок объекта в одной точке. Поэтому нужно делать или целую матрицу из большого числа сфер, или последовательно передвигать одну сферу, что занимает определенное время.

В качестве решения ученые ТПУ вместе с коллегами предложили использовать прямоугольную мезоразмерную фазовую дифракционную решетку (решетку, у которой период сравним с длиной волны используемого излучения). Это оптический прибор, представляющий собой поверхность с большим числом параллельных микроскопических штрихов или выступов.

«Обычная дифракционная решетка из диэлектрика в наноскопе дает слабое разрешение. Поэтому мы в каждый из штрихов предлагаем добавить маленькую золотую пластинку. Получается парадокс — металл же не пропускает свет, а разрешение тем не менее увеличивается. Почему? Здесь срабатывают одновременно несколько эффектов.

Это эффект аномальной амплитудной аподизации, резонанс Фабри - Перо и резонанс Фано. Вместе они и помогают увеличить разрешение, по сравнению с обычной дифракционной решеткой, до 0,3 λ. Это примерно такое же разрешение, как у наноскопа со сферическими частицами», — говорит руководитель проекта, доктор технических наук, старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

Теперь полученные при моделировании данные исследователям предстоит подтвердить в ходе экспериментов.

Добавим, статья в Annalen der Physik опубликована в соавторстве с учеными из Томского госуниверситета и Института оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН.

Справка:

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из России и других стран уже внесли свой существенный вклад в исследования по увеличению разрешения наноскопов. Так, ранее они нашли способ увеличить его как минимум в 10 раз. Для этого они предложили использовать наносферы с небольшим углублением — по размеру меньше длины волны. 

Источники

Ученые предложили новую конфигурацию наноскопов
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Новости всемирной сети (news-w.com), 18/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Lenta-7day.ru, 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Новости России и Мира (novostidny.ru), 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Mukola.net, 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Индикатор (indicator.ru), 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
SMIonline (so-l.ru), 17/05/2019
Увидеть вирус. Наноскопы станут еще мощнее усилиями российских ученых
Поиск (poisknews.ru), 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Новости@Rambler.ru, 17/05/2019
Российские ученые предложили новую конфигурацию наноскопов
ИА Regnum, 17/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Kyivweekly.com, 18/05/2019
Сибирский наноскоп
Академгородок (academcity.org), 21/05/2019
Предложена новая конфигурация наноскопов
Nanonewsnet.ru, 21/05/2019

Похожие новости

  • 06/12/2019

    Томские радиофизики изучают свойства композитов для устройств поколения 5G

    ​Радиофизики ТГУ формируют базу данных свойств композитных материалов, которая может быть использована при создании устройств с поддержкой 5G и приборов космической связи, работающих в диапазоне терагерцового излучения.
    224
  • 05/01/2017

    Первый наноспутник, напечатанный на 3D-принтере, запустят в 2017 году

    Первый отечественный наноспутник с напечатанными на 3D-принтере элементами корпуса будет запущен с Международной космической станции (МКС) в 2017 году, сообщил руководитель стратегической академической единицы "Космическое материаловедение" в Томском политехническом университете (ТПУ) Евгений Колубаев.
    1181
  • 28/04/2018

    В Томске выпустят серию монографий ученых на английском языке Science TSU

    Томское издательство научно-технической литературы приступило к выпуску серии монографий – «Science TSU». Запуск этого проекта приурочен к 140-летию университета, которое ТГУ отмечает в 2018 году. Первая книга посвящена функциональным материалам со слабоустойчивыми состояниями, таким как материалы с памятью формы, изменяющие структуру и свойства в зависимости от условий среды, в которой они находятся.
    875
  • 21/01/2019

    Разработка томских ученых спасет от износа детали машин и кардионасосы для пациентов

    ​Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) усовершенствовали метод плазмохимического осаждения нового класса алмазоподобных покрытий, эффективных при применении в разных отраслях промышленности и биомедицины, сообщили РИА Новости в пресс-службе ТПУ.
    1116
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    3504
  • 13/02/2019

    Томские ученые нашли способ выращивать полезные культуры в Арктике при помощи радиации

    ​Ученые Томского государственного университета (ТГУ), Томского политеха (ТПУ) и Института сильноточной электроники Сибирского отделения (ИСЭ СО) РАН провели совместные исследования и нашли способ при помощи ультрафиолетового излучения и фотосинтетически активной радиации выращивать полезные культуры в Арктике, сообщила ТАСС пресс-служба ТГУ.
    657
  • 04/12/2019

    Какие задачи ТЭК смогут решить сибирские ученые

    ​В Нижневартовске представители ведущих центров инновационного развития России договорились о сотрудничестве с крупнейшими предприятиями ТЭК Югры. Результатом встречи более 80 специалистов стал не только взаимный интерес к проектам друг друга, но и конкретные договоренности.
    121
  • 06/02/2019

    Ученые ТГУ изготовят детекторы для новосибирского «СКИФа»

    ​В ТГУ прошла рабочая встреча с сотрудниками Института ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН). Представители научных организаций обсудили сотрудничество в разработке детекторов для новосибирского Центра коллективного пользования «СКИФ», а также совместные образовательные программы по подготовке специалистов для работы на синхротроне.
    749
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    361
  • 05/10/2018

    Физики ТГУ работают в направлении, за которое дали Нобелевскую премию

    Нобелевская премия по физике 2018 года присуждена за исследования в области лазерной физики. Лауреатами стали Артур Эшкин (США) – создатель «оптического пинцета», позволяющего перемещать отдельные молекулы с помощью лазерного излучения, и Жерару Муру (Франция) и Донне Стриклэнд (Канада), предложившие метод получения сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов.
    552