Физики из США продемонстрировали новый метод микроскопии, позволяющий получать оптические изображения с разрешением меньше длины волны падающего света, и подающий большие надежды для использования в визуализации биологических объектов.

До недавнего времени, из-за так называемого дифракционного предела, считалось невозможным получить оптическое изображение объекта размером меньше длины волны падающего света. Однако с появлением таких методов, как микроскопия ближнего поля, оказалось возможным превзойти этот предел, помещая крошечный источник света на расстояние меньше длины волны к исследуемому объекту. Наблюдая интенсивность отражённого света, возможно определить наличие мелких деталей поверхности образца.

Тем не менее, подобные методы неприменимы к биологическим объектам, которые обычно находятся в жидкой среде при высокой температуре. Новый метод, разработанный в Лоуренсовской Национальной Лаборатории в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), основан на использовании наностержней ниобата калия. После диспергирования наночастиц в воде одна из них захватывалась в инфракрасные «оптические щипцы» – лазерный свет, сфокусированный в одной точке, к которой наночастица притягивается; перемещая фокус, можно менять её положение.

Важной особенностью наностержней ниобата калия является то, что они способны излучать фотон удвоенной частоты при поглощении двух падающих на них фотонов. Таким образом, при освещении инфракрасным светом частица не только рассеивает его, но и излучает свой собственный свет, уже зелёного цвета, который можно легко обнаружить. Этот свет и освещает детали поверхности исследуемого образца. Оптические щипцы при этом являются одновременно и манипулятором, и «источником питания» для этого осветительного прибора, что позволяет использовать его в жидких средах.

Для демонстрации метода авторы просканировали поверхность тонкого листа стекла, покрытого 50-нм полосками золота, измеряя интенсивность отражённого света. При прохождении детектором над очередной золотой полоской интенсивность снижалась, что позволило учёным реконструировать изображение поверхности. В настоящее время они работают над обработкой сигнала, чтобы довести метод до уровня, сравнимого с другими современными методами микроскопии, такими, например, как атомно-силовая.

Василий Артюхов