211service.com
Nauji lazeriai įsilieja į ląsteles
Harvardo universiteto inžinieriai sukūrė lazerį, kuris leistų tyrėjams pažvelgti į itin didelės skiriamosios gebos ląsteles ir stebėti jų vykstančius įvykius. Pridėję nano antenas prie infraraudonųjų spindulių lazerių, mokslininkai leido daug griežčiau sufokusuoti šviesą. Iš tiesų, lazeriai gali sudaryti bent 100 kartų didesnę skiriamąją gebą.
Ryški vieta: Šie du aukso strypai ant kvantinio kaskadinio lazerio yra 1,2 mikrometro ilgio. Juostos veikia kaip antenos, sufokusuojančios vidutinio infraraudonųjų spindulių šviesą iki taško dydžio, atitinkančio tarpą tarp jų – 100 nanometrų.
Iki šiol audinių cheminei sudėčiai žiūrėti naudojamų mikroskopų skiriamąją gebą ribojo fizinė šviesos savybė, vadinama difrakcijos riba. Naudojant tradicinius lęšius, šviesa gali būti sufokusuota tik į pusės bangos ilgio spindulį; jei mikroskopas naudoja vidutinio infraraudonųjų spindulių šviesą, kurios bangos ilgis yra 24 mikrometrai, ją galima sufokusuoti tik į 12 mikrometrų pločio tašką. Atsižvelgiant į gyvūnų ląstelių (10 mikrometrų), bakterijų (1 mikrometras) ir virusų (dešimties nanometrų) dydį, tai yra gerokai per didelis.
Praėjusiais metais Harvardo mokslininkai pirmieji sukūrė praktinę difrakcijos ribos įveikimo sistemą. Federico Capasso ir Kennethas Crozier pritaikė šią techniką lazeriams, naudojamiems diskams skaityti ir rašyti asmeniniuose kompiuteriuose. Dėl šio darbo gali būti sukurti labai tankūs į DVD panašūs diskai, kuriuose telpa šimtai filmų. (Žr. TR10: Naujas šviesos dėmesys.) Dabar Harvardo mokslininkai ėmėsi kitokio tipo instrumento, vadinamo kvantiniu kaskadiniu lazeriu, ir naują lauką – biologinį vaizdavimą.
Kvantinės kaskados lazerius sukūrė Capasso ir kiti Bell Labs 1994 m. Šie lazeriai yra kompaktiški ir tvirti ir gali būti sukurti taip, kad skleistų šviesą bet kokiu bangos ilgiu visame spektro diapazone, vadinamame vidutiniu infraraudonuoju spinduliu. Ši šviesa nuo 3 iki 24 mikrometrų yra naudinga identifikuojant įvairias chemines medžiagas, nes vidutinio infraraudonųjų spindulių šviesa sukelia molekulių rezonansą identifikuojamais dažniais. Kvantinės kaskados lazeriai naudojami mažiems dujų, ypač teršalų, kiekiams, kurių lygis siekia tik vieną milijardą, aptikti.
Crozier ir Capasso sukūrė ryškesnį jau egzistuojančių kvantinių kaskadinių lazerių fokusą, išraižydami du mažyčius aukso luitus, kur skleidžiama šviesa. Jie padengia ploną aukso sluoksnį, tada jį išskobia, kad liktų dvi stačiakampės antenos, kurių kiekviena yra maždaug vieno mikrometro skersmens. Lazeriui skleidžiant šviesą, tarp auksinių antenų susidaro intensyvus elektrinis laukas, koncentruojantis šviesą į tokio pat pločio, kaip ir tarpas, apie 100 nanometrų spindulį. Mikroskopas, kuriame naudojamas toks lazeris, taip pat turėtų apie 100 nanometrų skiriamąją gebą.
Taikymas, kuriame kvantinės kaskados lazeriai šiuo metu dar nenaudojami, yra didelės raiškos vaizdavimas, sakoma. Claire Gmachl , Prinstono universiteto elektros inžinierius, kuris dalyvavo kuriant kvantinius kaskadinius lazerius „Bell Labs“. Gmachl sako, kad ši technika rodo didžiausią biologinį vaizdą ląstelių lygmeniu. Mikroskopai, naudojantys naujus lazerius, turėtų sugebėti aptikti, pavyzdžiui, atskirų baltymų pokyčius ląstelių paviršiuose.
Naudojant optines antenas, sako Crozier, lazerio šviesos taško dydį riboja tik tarpas tarp aukso strypų. Tobulėjant nanogamybos technologijoms, turėtų būti įmanoma pagaminti dar didesnės skiriamosios gebos optinius mikroskopus.