Fizičari sa Australijskog nacionalnog univerziteta (ANU) koriste nanočestice da bi razvili nove izvore svetlosti koji će nam omogućiti da „odbacimo zavesu“ u svet izuzetno malih objekata — hiljadama puta manjih od ljudske kose — uz velike dobitke za medicinske i druge tehnologije.
Nalazi, objavljeni u Science Advances, mogli bi imati velike implikacije na medicinsku nauku nudeći pristupačno i efikasno rešenje za analizu sićušnih objekata koji su premali da bi ih mikroskop mogao videti, a kamoli ljudsko oko. Rad bi takođe mogao biti od koristi za industriju poluprovodnika i poboljšanje kontrole kvaliteta proizvodnje kompjuterskih čipova. ANU tehnologija koristi pažljivo projektovane nanočestice da poveća frekvenciju svetlosti koju vide kamere i druge tehnologije do sedam puta. Istraživači kažu da „nema ograničenja“ koliko visoko se frekvencija svetlosti može povećati. Što je frekvencija veća, manji objekat možemo da vidimo koristeći taj izvor svetlosti.
Tehnologija, kojoj je potrebna samo jedna nanočestica za rad, mogla bi da se implementira u mikroskope kako bi pomogla naučnicima da zumiraju svet super malih stvari sa 10 puta većom rezolucijom od konvencionalnih mikroskopa. Ovo bi omogućilo istraživačima da proučavaju objekte koji bi inače bili premali da bi ih videli, kao što su unutrašnje strukture ćelija i pojedinačni virusi.
Mogućnost analize tako malih objekata mogla bi pomoći naučnicima da bolje razumeju i bore se protiv određenih bolesti i zdravstvenih stanja.
„Konvencionalni mikroskopi su u stanju da proučavaju samo objekte veće od oko desetmilionitog dela metra. Međutim, postoji rastuća potražnja u čitavom nizu sektora, uključujući i medicinsku oblast, da bi mogli da analiziraju mnogo manje objekte do jedne milijarde metar“, rekla je glavni autor dr Anastasiia Zalogina, sa Istraživačke škole fizike ANU i Univerziteta u Adelaidi.
„Naša tehnologija bi mogla da pomogne u ispunjavanju te potražnje.
Istraživači kažu da bi nanotehnologija koju je razvio ANU mogla pomoći u stvaranju nove generacije mikroskopa koji mogu proizvesti mnogo detaljnije slike.
„Naučnici koji žele da generišu veoma uvećanu sliku izuzetno malog objekta nanorazmera ne mogu da koriste konvencionalni optički mikroskop. Umesto toga, moraju da se oslone ili na tehnike mikroskopije super-rezolucije ili da koriste elektronski mikroskop za proučavanje ovih sićušnih objekata, “, rekla je dr Zalogina.
„Ali takve tehnike su spore i tehnologija je veoma skupa, često košta više od milion dolara.
„Još jedan nedostatak elektronske mikroskopije je to što može oštetiti delikatne uzorke koji se analiziraju, dok mikroskopi zasnovani na svetlosti ublažavaju ovaj problem.
Snopovi svetlosti koje doživljavamo kao različite boje duge su elektromagnetni talasi koji osciluju različitim frekvencijama.
Ono što vidimo kao crveno je najniža frekvencija koju naše oči mogu da otkriju. Čak i niže frekvencije koje nisu vidljive ljudskom oku nazivaju se infracrvenim. Ljubičasta ima najveću frekvenciju svetlosti koju možemo da vidimo. Ultraljubičasta, koja ima još veću frekvenciju, nevidljiva je ljudskom oku.
Iako naše oči ne mogu da otkriju infracrveno i ultraljubičasto svetlo, moguće je da ga „vidimo“ pomoću kamera i drugih tehnologija.
Koautor dr Sergej Kruk, takođe sa ANU, rekao je da su istraživači zainteresovani za postizanje veoma visokih frekvencija svetlosti, takođe poznatih kao „ekstremno ultraljubičasto“.
„Sa ljubičastom svetlošću možemo da vidimo mnogo manje stvari u poređenju sa korišćenjem crvenog svetla. A sa ekstremnim ultraljubičastim izvorima svetlosti možemo da vidimo stvari izvan onoga što je moguće korišćenjem konvencionalnih mikroskopa današnjice“, rekao je dr Kruk.
Dr Kruk je rekao da bi ANU tehnologija takođe mogla da se koristi u industriji poluprovodnika kao mera kontrole kvaliteta kako bi se obezbedio pojednostavljen proizvodni proces.
„Kompjuterski čipovi se sastoje od veoma sićušnih komponenti sa veličinom karakteristika koja je skoro jedna milijarditi deo metra. Tokom procesa proizvodnje čipova, za proizvođače bi bilo korisno da koriste sićušne izvore ekstremno ultraljubičastog svetla kako bi nadgledali ovaj proces u realnom vremenu da rano dijagnostikuje probleme“, rekao je on.
„Na taj način bi proizvođači mogli da uštede resurse i vreme na lošim serijama čipova, čime bi povećali prinose proizvodnje čipova. Procenjuje se da povećanje prinosa od jednog procenta u proizvodnji kompjuterskih čipova znači dve milijarde dolara uštede.
„Australsku industriju optike i fotonike u procvatu predstavlja skoro 500 kompanija i čini oko 4,3 milijarde dolara ekonomske aktivnosti, što naš visokotehnološki ekosistem čini dobro pozicioniranim da usvoji nove tipove izvora svetlosti kako bi dosegao nova globalna tržišta u nanotehnološkim industrijama i istraživanju .“
