С тех пор, как в 1654 году Антон ван Левенгук впервые применил изобретенный им микроскоп для наблюдений, перед нами открылся невиданный ранее микромир. Каждый год минимальный размер наблюдаемых объектов сокращался, пока в конечном итоге был достигнут так называемый дифракционный предел - разрешение традиционных оптических микроскопов принципиально недостаточно для изображения объектов, размером менее половины длины волны используемого излучения (630нм для красного света).
Если бактерии мы еще можем разглядеть в оптический микроскоп (и то без детализации), то вирусы - объект недостижимый.
Как сообщает портал Phys.org, 11 декабря команда исследователей из Университета Вандербильта отрапортовала в журнале Nature Minerals о достижении предела наблюдений в 30нм при помощи хитрой “гиперлинзы”. Теоретически, это позволит наблюдать, к примеру, вирусы на поверхности живой клетки в естественной среде.
В качестве материала гиперлинзы используется гексагональный нитрид бора (hBN), который уже применялся для построения оптических систем с разрешением, позволяющим наблюдать объекты в 36 раз меньше длины волны излучения. В этот раз показатели улучшили ещё в 10 раз.
Гексагональный нитрид бора, вернее его кристаллическая решетка (спасибо Википедии)
Физика гиперлинзы состоит в том, что фотоны излучения (инфракрасного, в случае нитрида бора) образуют устойчивые связи с колебаниями решетки - фононами. Получившаяся квазичастица носит название поляритона, её длина волны существенно ниже длины волны ИК-излучения. Грубо говоря, поляритоны в кристалле hBN служат “транспортом” для уплотнения и доставки квантов ИК-излучения до изучаемого объекта.
Излучение в инфракрасном диапазоне удобно так же тем, что позволяет снимать спектры и строить “химические изображения” исследуемых объектов: именно в диапазоне 2-25 мкм находится так называемая “область отпечатков пальцев”, несущая основную информацию о химических связях соединений.
Пример "химического изображения" луковой шелухи. Размер тут не маленький - пара миллиметров, но принцип тот же: полоса поглощения липидного эфира имеет разную интенсивность в разных точках. Спектры сняты в диапазоне 2.5 - 20мкм на "обычном" ИК-микроскопе.
Природный бор содержит 2 изотопа: 10B и 11B, масса которых различается примерно на 10%. Соответственно, если вырастить кристалл нитрида бора из неочищенного сырья, спектр фононов (колебаний кристаллической решетки) будет нерегулярным. Новизна подхода товарищей из Теннесси состояла в использовании изотопно очищенного бора, в результате атомы в узлах решетки hBN стали братьями-близнецами и время жизни поляритонов увеличилось в 3 раза.
Используемые в настоящий момент инструменты для исследований живых систем - электронные и атомно-силовые микроскопы, к сожалению, не совместимы с жизнью этих систем по ряду причин: высокие энергии, необходимость пробоподготовки (сушки или вымораживания) и т.д. Если с гиперлинзированием всё получится, у нас появится замечательный метод неразрушающего исследования биологических микрообъектов с высоким разрешением.
Ваш пост поддержали следующие Инвесторы Сообщества "Добрый кит":
gidlark, spinner, t3ran13, strecoza, sergiy, damm, gildar, andrvik, radomir, kanenakat, oleg257, svetlanaaa, dreamer, harhor, vasyl73, maksina, oksi969, oceanotechnic, vict0r, lira, gryph0n, voltash, tnam0rken, orezaku, zivchakh, ovtretya, retoldname, vika-teplo, igor66, virt, bammbuss, bombo, lomekhuza, lokkie, now, igrinov, varja, liseykina, ksantoprotein, chugoi, amalinavia, kito-boy, vsebudethorosho, konstab, onur1s, cryptovisitor, zelivsky, benken, thekingoffamily, alexko, funt33, siddxa, diabur, maryatekun, lordarhont, makssib, anykeycheg
Поэтому я тоже проголосовал за него!
Узнать подробности о сообществе можно тут:
Разрешите представиться - Кит Добрый
Правила
Инструкция по внесению Инвестиционного взноса
Вы тоже можете стать Инвестором и поддержать проект!!!
Если Вы хотите отказаться от поддержки Доброго Кита, то ответьте на этот комментарий командой "!нехочу"
dobryj.kit теперь стал Делегатом! Ваш голос важен для всего сообщества!!!
Поддержите нас:
Вы получили 50.25 % голосов от @Booster. Работает на @Coinbank
You have received 50.25 % vote from @Booster. Powered by @Coinbank
Вы получили 100.00 % апвоут от @uplift. Проект @whalepunk
You have received a 100.00 % vote from @uplift. Powered by @whalepunk
а как обходится то, что свет просто огибает столь маленькие объекты и не детектирует их? Особенно это касается ИК излучение с большой длиной волны.
Атомно-силовая микроскопия позволяет снимать в жидкости живые образцы, но это весьма сложно :)
В данном случае с объектом взаимодействует не фотон, а поляритон (квазичастица из связанных фотона и фонона), у нее длина волны меньше в десятки раз. На детектор же попадает чистый фотон, из тех, что не поглотились, а отразились от объекта.
АСМ по определению система сканирующая, медленная. Как можно что-то живое снять в жидкости? Там же всё подвижное, картинка меняется постоянно.
То есть поляритон выходит из призмы, проходит по иммерсии (скорее всего) до объекта, а дальше распадается и отражается уже фотон? Ок, но при детекции фотона тоже же будет теряться разрешение. Я не спорю, просто не ясно.
А в АСМ есть методики съёмки живого, но сам я никогда не пробовал - в воде слишком заморочно.
Поляритон не может выйти из кристалла по определению, т.к. он "наполовину" фонон, ему без кристаллической решетки не жить. Но он может дотащить фотон ИК-излучения до локальной области, размером много меньше длины волны этого фотона, что и происходит.
Да, контакт с объектом тут необходим. Ну я не вижу неразрешимых проблем в анализе микрокапли буфера с клетками в нём
Значит я правильно понял про поляритон, но это означает, что для этого линза должна непосредственно упираться в объект, что весьма сложно с живыми объектами, а тем более нереалистично для наблюдение за вирусом на мембране.
Мы все отзывчивые люди
придём и апнем от души
ты главное не сомневайся
пиши.
Твоё заветное желанье
о профите осуществим
ну что ж ты медлишь в самом деле
зови.
Знак доллара пробел и ссылку
и плюс немного золотых
и всем составом апит двинет
на ты.
Не спишь ночами липнешь в бустер
тебя спасёт upit проект
нас позови получишь вау
эффект.
А если силой не обижен
и ап готов отдать постам
то не раздумывая долго
go к нам.
Used MGESTS: 3577.
Изменение pending_payout_value: 26.021.
Investors: vvk, alexko, prettykaty, naminutku, lady-in-red, tarimta, gryph0n, vasyl73, strecoza, sergiy, wealthycat, studychain, vp-cosmos, damm, erikkartmen, php-node-client, t3ran13, med, smotritelmayaka, andrvik, lokkie, gildar, vp-bodyform, pioner777888, katrin, dreamer, alenevaa, maksina, lira, chugoi, rizhaya.vorona, elviento, commodore, jurgan, vpodessa, retoldname, onur1s, goldvoice, golos-zoo-fund, upvote50-50, siberianshamen, mimocrocodil, pavel.didkovsky, wedge, spinner, orezaku, mamasetta, smolalit, filinpaul, irinadob550, elena-singer, bammbuss, varja, gidlark, amalinavia.