Лазерный мир

Новый тип микроскопов представляет собой набор из нескольких фотосенсоров и излучателей, при помощи которых прибор подсвечивает изучаемый образец и затем улавливает рассеянный луч лазера

Европейские ученые создали лазерный микроскоп, способный получать сверхчеткие снимки наноструктур и органелл живых клеток и при этом не требующий расходных материалов для своей работы, как другие подобные микроскопы. Результаты первых опытов с данным прибором были опубликованы в статье в журнале Optica.

«Наш подход значительно расширил научный арсенал по изучению наноструктур в самых разных условиях и средах. По сравнению с существующими технологиями микроскопии сверхвысокого разрешения, наша методика не требует внедрения флуоресцентных молекул или других меток в изучаемые образцы, что является очевидным ее плюсом», — отметил профессор университета Граца (Австрия) Петер Банцер, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

Разрешающая способность оптических микроскопов выросла в несколько сотен раз со времен создания первых подобных устройств в середине XVII века. Дальнейший прогресс в «обычной» оптической микроскопии практически невозможен из-за так называемого дифракционного предела. Он проявляется в том, что микроскопы не могут получать четкие изображения объектов размером порядка 200 нанометров и меньше, так как волны света, имеющие схожую длину, начинают огибать эти наноструктуры.

По этой причине ученые перешли на разработку электронных, атомно-силовых и флуоресцентных микроскопов, на которые дифракционный предел не действует. Подобные приборы превосходят оптические микроскопы по многим параметрам, однако их достаточно тяжело эксплуатировать, а также стоимость пока остается высокой. Кроме того, большинство из них нельзя использовать для наблюдений за живыми клетками.

Профессор Банцер и его коллеги разработали новый тип микроскопов, который лишен недостатков и той, и другой групп предшественников. Он представляет собой набор из нескольких фотосенсоров и излучателей, при помощи которых прибор подсвечивает изучаемый образец и затем улавливает рассеянный луч лазера.

В прошлом, как отмечают ученые, подобные приборы ориентировались лишь на изменения в яркости луча света и не учитывали то, как меняются другие свойства фотонов при их взаимодействиях с клетками и наноструктурами. Физики из Европы восполнили этот недостаток и детально просчитали, как меняются все свойства частиц света после рассеивания луча лазера.

Эти расчеты помогли профессору Банцеру и его коллегам создать алгоритм, позволяющий реконструировать изображение объектов, на которых был рассеян луч лазера. Работу этой программы ученые успешно проверили на наборе наночастиц длиной в несколько десятков нанометров, что значительно меньше дифракционного предела.

Сейчас ученые адаптируют алгоритм для работы с более сложно устроенными объектами, в том числе с живыми клетками, а также разрабатывают чип, который сможет обрабатывать изображения с лазерного микроскопа в режиме реального времени. Его создание значительно расширит возможности оптической микроскопии, подытожили австрийские физики.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/14440111