В России разрабатывается микроскоп с напечатанными на 3D-принтере нанолинзами

Сотрудники двух российских вузов: Балтийского федерального университета (БФУ) им. Канта и Московского государственного университета (МГУ) им. Ломоносова продолжают работу над рентгеновским микроскопом с 3D-печатными полимерными линзами. С помощью прибора ученые планируют проводить эксперименты в научном центре DESY в Гамбурге.

О необходимости создания такого аппарата впервые объявили сотрудники Европейской молекулярно-биологической лаборатории (EMBL) — межгосударственного научно-исследовательского института. За выполнение сложной задачи решили взяться отечественные ученые.

Работа будет вестись на базе EMBL — только там можно найти мощные источники синхротронного излучения, которые необходимы для функционирования рентгеновских микроскопов. Российский прибор поможет ученым заглянуть в микромир и изучить структуру и состав биологических тканей. Европейские коллеги уже запланировали использовать микроскоп для исследования различных микроорганизмов и насекомых. Размеры этих существ таковы, что воздействие на ткани механическими путем, разрезанием или вскрытием, чревато уничтожением внутренней структуры, тогда как некоторые органы — желудки, глаза — эффективнее изучать неповрежденными. Новая оптика имеет очень высокое разрешение, что повышает шансы на достижение этой цели.

В июле ученые испытали модификацию микроскопа с бериллиевыми и алмазными линзами на синхротроне в Гамбурге и остались довольны результатам. 3D-печатные микрообъективы из полимеров будут подбираться еще целый год. Комбинируя в микроскопе три вида линз, можно будет вести самые разнообразные научные проекты. Алмазная и бериллиевая оптика довольно прочна, но не обеспечивает высокого разрешения, как полимерная — с помощью последней можно разглядеть объект размерами 100 нм.

Сейчас сотрудники БФУ и МГУ тестируют материал, из которого будут изготовлены линзы, и совершенствуют работу 3D-принтера. Технологии лазерной 3D-печати позволяют создать линзы с радиусом кривизны порядка 1 микрона. Для сравнения — механические методы могут добиться радиуса лишь в 50 микрон. Главная проблема заключалась в том, что мощные синхротроны довольно быстро уничтожают линзы. Но решение было найдено.

По словам руководителя лаборатории рентгеновской оптики БФУ им.И.Канта Анатолия Снегирева, последние тесты в Гамбурге подтвердили устойчивость и прочность новых российских линз. Теперь они могут работать 100 часов. А с учетом дешевизны технологии 3D-печати ученые смогут изготовить себе достаточное количество нанолинз для комфортной работы.

ФОТО: БФУ.