Увидеть вирус. Наноскопы станут еще мощнее усилиями российских ученых

17.05.19

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами предложили использовать в наноскопах не микролинзы, а специальные дифракционные решетки с золотыми пластинками. Это позволит передавать изображение не маленькими пикселями, а увидеть объект целиком. При этом наноскоп ничуть не потеряет в «зоркости».

Наноскоп — самый мощный из ныне существующих оптических микроскопов, в который можно разглядеть объекты, размером всего 50 нанометров — что в 20 раз превышает возможности обычного оптического микроскопа. То есть, если представить масштабы, то микробы для них это крупный объект. По сути, наноскоп единственная возможность изучать живые вирусы (электронный микроскоп этого сделать не может — поток электронов просто убивает их), а также внутренность клеток. Такая чувствительность делает наноскопы крайне перспективными для биологических исследований. Поэтому ученые из разных стран постоянно работают над усовершенствованием наноскопов.

В ТПУ предложили использовать прямоугольную мезоразмерную фазовую дифракционную решетку (период у нее 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,

— разъясняет руководитель проекта Игорь Минин

Теперь полученные при моделировании данные исследователям предстоит подтвердить в ходе экспериментов. К слову, это уже не первый серьезный вклад ученых из ТПУ. Ранее они нашли способ увеличить разрешение как минимум в 10 раз с помощью наносфер с небольшим углублением — по размеру меньше длины волны.

Андрей Горбачев