Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, могут иметь серьезные последствия для медицинской науки, поскольку предлагают доступное и эффективное решение для анализа крошечных объектов, которые слишком малы для микроскопа, не говоря уже о человеческом глазу. Эта работа также могла бы принести пользу полупроводниковой промышленности и улучшить контроль качества изготовления компьютерных чипов.

Технология ANU использует тщательно сконструированные наночастицы для увеличения частоты света, который видят камеры и другие технологии, до семи раз. Исследователи говорят, что “нет предела” тому, насколько высоко можно увеличить частоту света. Чем выше частота, тем меньше объект, который мы можем увидеть с помощью этого источника света.

Технология, для работы которой требуется всего одна наночастица, может быть внедрена в микроскопы, чтобы помочь ученым приблизить мир сверхмалых объектов с разрешением, в 10 раз превышающим разрешение обычных микроскопов. Это позволило бы исследователям изучать объекты, которые в противном случае были бы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, такие как внутренние структуры клеток и отдельные вирусы.

Возможность анализировать такие маленькие объекты могла бы помочь ученым лучше понимать определенные болезни и состояния здоровья и бороться с ними.

“Обычные микроскопы способны изучать объекты размером более одной десятимиллионной доли метра. Однако в целом ряде секторов, включая медицину, растет спрос на возможность анализа гораздо меньших объектов размером до одной миллиардной доли метра”, - сказала ведущий автор доктор Анастасия Залогина из Исследовательской школы физики ANU и Университета Аделаиды.

“Наша технология могла бы помочь удовлетворить этот спрос”.

Исследователи говорят, что нанотехнология, разработанная ANU, может помочь в создании микроскопов нового поколения, способных получать гораздо более детализированные изображения.

“Ученые, которые хотят получить сильно увеличенное изображение чрезвычайно маленького наноразмерного объекта, не могут использовать обычный оптический микроскоп. Вместо этого они должны полагаться либо на методы микроскопии со сверхразрешением, либо использовать электронный микроскоп для изучения этих крошечных объектов”, - сказала доктор Залогина.

“Но такие методы являются медленными, а сама технология очень дорогая, часто стоимостью более миллиона долларов.

“Еще одним недостатком электронной микроскопии является то, что она может повредить анализируемые деликатные образцы, в то время как световые микроскопы смягчают эту проблему”.

Лучи света, которые мы воспринимаем как разные цвета радуги, - это электромагнитные волны, которые колеблются с разными частотами.

То, что мы видим как красный цвет, - это самая низкая частота, которую могут уловить наши глаза. Еще более низкие частоты, невидимые человеческому глазу, называются инфракрасными. Фиолетовый цвет обладает самой высокой частотой излучения, которую мы можем видеть. Ультрафиолет, который имеет еще более высокую частоту, невидим для человеческого глаза.

Хотя наши глаза не могут улавливать инфракрасный и ультрафиолетовый свет, мы можем "видеть" его с помощью камер и других технологий.

Соавтор исследования доктор Сергей Крук, также из ANU, сказал, что исследователи заинтересованы в достижении очень высоких частот света, также известных как ‘экстремальный ультрафиолет’.

“При фиолетовом свете мы можем видеть гораздо меньшие объекты по сравнению с использованием красного света. А с помощью источников экстремального ультрафиолетового излучения мы можем видеть вещи, выходящие за рамки того, что возможно с помощью обычных современных микроскопов”, - сказал доктор Крук.

Доктор Крук сказал, что технология ANU также может быть использована в полупроводниковой промышленности в качестве меры контроля качества для обеспечения оптимизированного производственного процесса.

“Компьютерные чипы состоят из очень крошечных компонентов с размерами элементов почти до одной миллиардной доли метра. В процессе производства чипов производителям было бы выгодно использовать крошечные источники ультрафиолетового излучения для мониторинга этого процесса в режиме реального времени, чтобы диагностировать любые проблемы на ранней стадии”, - сказал он.

“Таким образом, производители могли бы экономить ресурсы и время на некачественных партиях чипов, тем самым повышая производительность производства чипов. Подсчитано, что увеличение производительности производства компьютерных чипов на один процент приводит к экономии в два миллиарда долларов.

“Быстро развивающаяся индустрия оптики и фотоники в Австралии представлена почти 500 компаниями, на ее долю приходится около 4,3 миллиарда долларов экономической деятельности, что делает нашу высокотехнологичную экосистему хорошо подготовленной для внедрения новых типов источников света с целью выхода на новые глобальные рынки в области нанотехнологий и исследований”.

Эта работа была проведена в сотрудничестве с исследователями из Университета Брешии, Университета Аризоны и Корейского университета.