В феврале 2021 года ученые из НГУ опубликовали в журнале Laser and Photonics Reviews обзор, посвященный характеризации одиночных частиц с использованием методов на основе светорассеяния. Работа охватывает обширную область исследования самых разных микрочастиц, начиная от атмосферной пыли и заканчивая клетками крови, а ее задача — объединить разрозненные наработки различных групп по всему миру. 

 
Авторами статьи выступили сотрудники лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского: Андрей Романов и Максим Юркин.

Авторы в своей статье рассказывают о методах измерения и характеризации одиночных частиц, делая основной акцент на последнем аспекте.
 
— Работая в этой области, мы заметили, что другие ученые не уделяют должного внимания методам исследования, так как в основном фокусируются на объекте и часто в некотором смысле изобретают велосипед, повторяя путь, уже пройденный другими. Наша лаборатория цитометрии и биокинетики в ИХКГ СО РАН со своей стороны тоже сталкивались с подобной проблемой, поэтому мы решили разобраться в этом вопросе. После первоначального ознакомления с литературой по этой теме стало очевидно, что количество статей очень большое (несколько сотен), а общее понимание отсутствует. Отсюда и родилась идея написать подробный обзор для всего мирового сообщества. Существующих методов характеризации много, но их простое перечисление несет мало ценности. Основной трудностью является осмысленное сравнение методов между собой при том, что каждый из них опирается на конкретную экспериментальную установку, а это определяет количество и качество получаемой информации светорассеяния. Систематизировав и проанализировав инструментальные подходы к выделению одиночных частиц и их измерению, мы смогли разделить методы характеризации на три больших класса: методы на основе данных, реконструкция и модельные методы. Первый из этих классов использует в основном методы машинного обучения для задач классификации по ранее измеренным данным (т. е. насколько новые сигналы близки одному из ранее измеренных). Второй близок к томографии, т. е. потенциально восстанавливает всю форму объекта. Это, конечно, наилучший вариант, «святой Грааль» в области характеризации, однако возможности существующих подходов сильно ограниченны для не очень больших частиц (по сравнению с длиной волны). Последнему классу в обзоре посвящено наибольшее внимание. С одной стороны, эти методы ограничены использованием заранее известной параметрической модели, с другой — именно эти методы можно в полной мере назвать количественными: они определяют не только характеристики объекта, но и погрешность этих величин. При этом именно такие модельные методы мы ранее применяли для характеризации клеток крови. Собственно, описанная классификация и является главным результатом обзора. Можно утверждать, что с его появлением эта область исследований впервые обрела явные очертания. В частности, мы смогли четко отделить ее от намного большей, но качественной области микроскопии (в общем случае методы получения изображений — imaging), — рассказал об исследовании аспирант Физического факультета НГУ, сотрудник ИХКГ СО РАН Андрей Романов. 
​​
Об актуальности статьи свидетельствует уровень журнала с импакт-фактором 10. Работа призвана помочь мировому сообществу использовать идеи и наработки друг друга в этой области, а также развивать новые пути в методологии характеризации. Один из таких перспективных путей, связанный с применением нейронных сетей, авторы наметили реализовать уже в ближайшем будущем.

 

Источники

Статья ученых НГУ вошла в выпуск Laser and Photonics Reviews
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 10/02/2021

Похожие новости

  • 18/10/2019

    L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

    Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.
    1969
  • 20/04/2021

    К звёздам и обратно

    ​​​Оптимизацией ракетного топлива, а также решением экологических проблем, связанных с падением ступеней ракет и скоплением космического мусора на орбите, успешно занимается Институт химической кинетики и горения имени В.
    330
  • 11/10/2018

    Новый способ получения наноразмерных порошков и суспензий с помощью терагерцового излучения

    Специалисты Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН провели серию экспериментов, в ходе которых образцы различных твердых материалов с тонким слоем воды на поверхности — среди них, например, латунь, свинец, а также углерод — облучали сфокусированным терагерцовым излучением.
    1067
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    4810
  • 05/09/2020

    Молодые новосибирские учёные - о своих зарплатах, открытиях и планах

    Кто такие молодые учёные — скучные зануды-отличники или люди с сумасшедшим блеском в глазах, сутками напролёт пропадающие в лабораториях? Или не те и не другие? Представления об учёных, тем более начинающих, часто смешаны с большим количеством стереотипов и клише.
    1125
  • 26/05/2020

    Наука будущего: беспилотник на солнечных батареях, обрывы проволоки и молекулярные ножницы

    Как совмещать открытия в медицине и в космической сфере, чем бактериальная целлюлоза поможет экологии планеты и можно ли излечить от болезни, отредактировав ДНК, — в материале портала "Будущее России.
    1464
  • 16/12/2020

    Новосибирские ученые первыми в мире получили данные о механизме прохождения ценных промышленных газов через перспективный пористый материал ZIF-8

    ​​Ученые из лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем НГУ, сотрудники Института катализа СО РАН Даниил Колоколов, Александр Художитков и Александр Степанов совместно с другими исследователями провели работу по экспериментальному измерению диффузии легких углеводородов.
    858
  • 13/07/2020

    Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов

    ​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН исследовали молекулярный механизм процесса получения чистых изомеров ксилола.
    1524
  • 24/09/2018

    Журнал Mendeleev Communications опубликовал Focus Article сибирских учёных

    Журнал Mendeleev Communications опубликовал Focus Article сибирских учёных, посвященную новому научному направлению, созданному в ННЦ СО РАН и получившему международное признание. Авторы – сотрудники НИОХ, ИНХ и ИХКГ СО РАН, связанные также с ФЕН и ФФ НГУ.
    1490
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    2197