​Физики из России и Китая создали миниатюрную линзу, которая позволяет увеличить разрешение уже существующих наноскопов в 10 раз и поможет увидеть мелкие вирусы и другие объекты размером до пяти нанометров, сообщает РИА Новости. Результаты расчетов ученых были представлены в журнале Nanomaterials.

"Такие микросферы с углублением представляют интерес не только для оптической микроскопии, но и для нанолитографии, синтеза новых материалов, оптических ловушек, наномодификации поверхности и других областей", — рассказывает Игорь Минин из Томского политехнического университета.

На сегодняшний день существует несколько видов микроскопов, позволяющих наблюдать и изучать устройство объектов микромира. Первые оптические микроскопы появились в конце XVI века и на несколько столетий стали основным инструментом биологов, изучающих живые организмы.

Их разрешающая способность ограничена половиной длины самой короткой волны видимого света, примерно 200-300 нанометров. Этот предел препятствует изучению внутриклеточных процессов, так как большинство электронных микроскопов не способно работать с живыми клетками.

В последние несколько десятилетий физики и биологи научились обходить этот предел, используя различные трюки, позволяющие им "нарушать" законы физики и фокусировать свет. К примеру, ученые вводят в клетки и другие образцы различные вещества, светящиеся при облучении лазером, и анализируют то, как и где они вырабатывают свет для улучшения качества картинки.

Нечто похожего, как передает пресс-служба "Проекта 5-100", можно добиться, вставив в обычный оптический микроскоп миниатюрную сферу из высококачественного кварца. Если поместить ее в "правильную" точку, возникнет особый оптический феномен, так называемая "фотонная струя", которая позволяет дополнительно увеличить качество изображения.

Проблема, как отмечает Минин, заключается в том, что ученые достаточно быстро поняли, что толщину этой "струи" нельзя сделать меньше, чем треть от длины самой короткой волны видимого света. Это мешает наноскопам видеть объекты, чьи размеры не превышают пятидесяти нанометров, что не позволяет применять их для изучения вирусов и мелких архей.

"Мы из этого положения вышли следующим образом: в этой сфере мы сделали углубление по размеру меньше длины волны, и электромагнитное поле стало локализоваться в нем. Поэтому в данном случае вблизи поверхности сферы разрешение будет определяться диаметром углубления", — продолжает ученый.

Просчитывая свойства лунок разных форм, ученые подобрали такую конфигурацию этого отверстия, при которой оно превращалось в еще одну микролинзу, чья разрешающая способность зависела от размеров дыры. Чем она была меньше, тем выше было разрешение.

По словам Минина, добавление подобного "дефекта" в микросферу повысит разрешение наноскопов примерно в десять раз, что позволит им рассматривать отдельные структурные элементы вирусов и мелких одноклеточных организмов. Остается лишь проверить, совпадет ли это предсказание с практическими результатами.

Похожие новости

  • 09/08/2016

    В ТПУ разрабатывают систему автоматического обнаружения сбоев в работе организма

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета (ТПУ) работает над системой автоматического контроля состояния здоровья с помощью фитнес-трекеров. После обнаружения сбоя система будет самостоятельно запускать электромагнитную терапию, которая будет способствовать нормализации работы организма  Система, разрабатываемая экспертом Полигона инженерного предпринимательства ТПУ Иваном Зерниным, состоит из двух элементов: фитнес-трекера и физиотерапевтического браслета.
    1621
  • 27/06/2018

    Томский УМНИК поможет больным с рассеянным склерозом

    ​Победитель конкурса УМНИК Фонда содействия инновациям (Фонд Бортника), аспирант кафедры неврологии и нейрохирургии СибГМУ Анастасия Семкина, разрабатывает алгоритм реабилитации пациентов с рассеянным склерозом с использованием очков дополненной реальности и смартфона.
    785
  • 03/09/2018

    Сверхтонкий аппарат для эндоскопии появился в клиниках СибГМУ

    ​Способ осмотра некоторых внутренних органов при помощи эндоскопа является малоприятной процедурой для пациентов. Но в клиниках Сибирского государственного медицинского университета появился новый аппарат, позволяющий проводить эндоскопию даже трехлетним детям.
    593
  • 11/04/2019

    Ученые ТПУ изучают, чем загрязнена река в промышленном районе Индии

    ​Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) привезли пробы воды из Дамодара – одной из самых грязных рек Индии; изучив состав и миграцию вредных веществ, политехники вместе с коллегами из России, Китая и Индии намерены предложить меры по очистке и предотвращению дальнейшего загрязнения реки, сообщила пресс-служба вуза.
    545
  • 06/05/2019

    Биологи ТГУ создадут стартап на территории Евросоюза

    ​Технология «Аэрощуп», разработанная БИ ТГУ для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, готова к выходу на европейский рынок.  В апреле 2019 года Биологический институт принял участие в конференции Deep Tech Atelier в Риге (Латвия), где состоялись переговоры с руководством реактора коммерциализации.
    432
  • 17/02/2017

    В ТУСУРе разработали сервис для владельцев комнатных растений

    Студенты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники создают систему для удаленного наблюдения и ухода за комнатными растениями.С ее помощью возможно будет ухаживать за любимым растением, находясь в командировке или отпуске: наблюдать в онлайн-режиме и при необходимости корректировать "параметры ухода" из любой точки земного шара через веб-сервер.
    1471
  • 22/11/2016

    По итогам конкурса ВИК.Нано: наносито для крови

    Nanonewsnet.ru продолжает публиковать интервью о решении непростых инженерных задач. На вопросы о конкурсе ВИК.Нано и о своем проекте по очистке крови с помощью композитных сит из керамики и цеолитов ответил аспирант Томского государственного университета, один из трех финалистов, получивших главный приз конкурса, Александр Бузимов.
    2309
  • 16/04/2018

    Томские ученые приступили к реализациипроекта в области биоинженерии кости

    ​Исследователи ТГУ приступили к реализации крупного междисциплинарного проекта в области биоинженерии кости. Соисполнителями по проекту являются биологи, химики, медики, фармакологи и другие специалисты из научных центров России и зарубежья.
    712
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    258
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    2239