Российские ученые нашли способ увеличить пространственное разрешение флюоресцентной микроскопии. Сегодня эти технологии достигают пространственного разрешения, сопоставимого с разрешением электронной микроскопии. Статья ученых опубликована в журнале Nanoscale.

«Главным преимуществом оптической микроскопии является неразрушающая химическая диагностика одиночных молекул при использовании непрерывного лазерного света малой интенсивности, — отмечает руководитель лаборатории «Нанооптика» Института физики Казанского федерального университета доктор физико-математических наук Сергей Харинцев. — В отличие от электронной микроскопии у нас появляется возможность 3D-визуализации и спектрального анализа внутренней структуры нанообъектов, а также изучения процессов, протекающих в живой клетке».

Существующие сегодня оптические методы сверхвысокого разрешения, позволяющие преодолеть дифракционный предел (он примерно равен l/2, где l — длина волны света), можно условно разделить, отмечает ученый, на два класса: зондовые оптические методы и методы флюоресцентной микроскопии. Первый класс активно используется для изучения объектов неживой природы — одиночных молекул, квантовых точек, квантовых нитей и так далее.

А в биологии и медицине наибольшую популярность получили методы флюоресцентной микроскопии. В этом классе сверхвысокое разрешение достигается за счет пространственного и/или временного модулирования перехода флюорофора из одного энергетического состояния в другое. Главным недостатком этого метода является необходимость использования флюоресцирующих меток, которые должны быть фотостабильными и нетоксичными. Кроме того, использование методов флюоресцентной микроскопии ограничивается трудностями пробоподготовки и дороговизны флюорофоров. В настоящее время продолжается активный поиск альтернативных методов для реализации оптического сверхразрешения.

«Нами была предложена идея использовать перколяционную наноструктурированную пленку металл-диэлектрик с вырожденной диэлектрической проницаемостью, — рассказывает Сергей Харинцев. — В качестве такого материала мы использовали оксинитрид титана (TiON). Такая суперлинза обеспечивает сверхвысокое пространственное разрешение благодаря вынужденному комбинационному рассеянию света. В итоге нам удалось достичь разрешения 8 нм (или l/80) в ближнем и 80 нм (или l/8) в дальнем поле. Важно подчеркнуть, что оптическое изображение формируется с помощью стандартного объектива без использования оптических наноантенн, модуляции лазерных пучков или флюоресцирующих меток».