Исследователи из России разработали микрочастицы-резонаторы, которые испускают свет и самостоятельно усиливают его в сотни раз. Это позволяет использовать их для создания светящихся медицинских сенсоров, способных выявлять биомаркеры разных заболеваний, сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
© ТАСС
"Оптические микрорезонаторы — это миниатюрные устройства, которые можно сравнить с круглой зеркальной комнатой, в которой луч света снова и снова отражается от стен, из-за чего становится гораздо интенсивнее. Пока они широко не используются, так как большинство существующих образцов имеют серьезные недостатки: их приходится "активировать" мощным лазером, иначе они попросту не будут удерживать и усиливать свет", — говорится в сообщении.
Группе российских физиков под руководством научного сотрудника Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Кирилла Богданова удалось решить эту проблему путем создания микрорезонатора, который не просто удерживает и усиливает свет, но и сам его генерирует. Это стало возможным благодаря созданию особых многослойных структур, состоящих из микроскопических сфер из полистирола, покрытых прослойками из светящихся нанокристаллов, изолирующего полимерного материала и золотых наночастиц.
Если подсветить эту структуру при помощи луча лазера, то присутствующие в ней нанокристаллы поглощают его и испускают свет сразу во все стороны. Большая часть этого излучения "вылетает" из микрорезонатора хаотичным образом и поглощается золотыми наночастицами, однако малая, но существенная доля излучения "застревает" внутри микросферы. В результате этого структура "подхватывает" свечение от других нанокристаллов и в сотни раз усиливает его яркость.
Также ученые обнаружили, что перемены в архитектуре слоев и их расположении позволяют гибко манипулировать свойствами излучения, которые вырабатывают нанокристаллы. Это позволяет создавать микрорезонаторы с оптимальными свойствами под разные задачи, в том числе для выявления определенных молекул в образцах биоматериалов, ведения экологического мониторинга водоемов и наблюдений за процессом переработки нефти.
Дополнительным плюсом этой технологии является то, что все компоненты микросфер нетоксичны, а потому разработку можно будет использовать для изучения клеток и тканей, а также проведения широкого ряда экспериментов в области медицины и биологии. Кроме того, подобные структуры будут полезны в качестве миниатюрных меток для защиты от подделок и систем маркировки, в том числе для нужд микроэлектроники, подытожили ученые.
