Физики Университета ИТМО предложили новый метод лазерной микроскопии, основанный на эффекте комбинационного рассеяния. Он позволит ускорить и упростить изучение состава различных веществ в наномасштабе. Статья опубликована в новом журнале Advanced Photonics Research международного издательства John Wiley & Sons.

Различные методики оптической микроскопии позволяют визуализировать наноструктуры и происходящие в них процессы. Например, можно узнать, как разрываются связи в молекулах белка при нагреве или как ведут себя жизненно необходимые компоненты клетки, органеллы, при воздействии света. Для этого мощным лазером светят на исследуемый объект. Он переизлучает свет на новых частотах, который рассеивается и фиксируется специальным прибором — спектрометром.

«Чтобы усилить при микроскопии сигнал вещества с уникальным оптическим спектром, облучение проводится вблизи оптически резонансных наноструктур. Наши коллеги используют металлические зонды для сбора рассеянного сигнала, которые располагаются в нескольких десятках нанометрах от структуры. Однако такая “ближнепольная” методика достаточно затратная по времени. Также она чувствительна к механическим вибрациям, что ограничивает область ее применения», – рассказывает ведущий научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Сергей Макаров.

Ученые ИТМО предложили более удобный способ оптической микроскопии с использованием комбинационного рассеяния. По спектральным особенностям и усилению интенсивности этого эффекта можно проще и быстрее анализировать свойства наноструктур или химический состав соединений.

«Мы взяли три кремниевых нанодиска и расположили их углом, за счет чего электромагнитное поле между обучаемыми частицами внутри “треугольника” заметно усилилось. Благодаря комбинационному рассеянию отпала необходимость держать источник вблизи от кремниевых частиц, как, например, зонд в ближнепольной спектроскопии. И точность исследования не падает. Наблюдая за изменением частоты света, мы можем не только видеть, где именно в пространстве находится искомое соединение, но и определять его состав», – объясняет руководитель проекта, инженер Нового Физтеха Георгий Зограф.

Авторы проекта отметили, что полученные результаты соответствовали теоретическим расчетам лучше, чем стандартная «ближнепольная» оптическая микроскопия. Ученые провели множество измерений от различных наноструктур и поляризаций, чтобы достичь уверенности в эффективности и универсальности нового метода для дальнейшего применения.