Революция в оптике
Изображения полимерных составных преломляющих линз под растровым электронным микроскопом: верхнее – сечение изготовленной полимерной линзы, нижнее – одиночная линза. Источник: Ксения Абрашитова/МГУ

Изображения полимерных составных преломляющих линз под растровым электронным микроскопом: верхнее – сечение изготовленной полимерной линзы, нижнее – одиночная линза. Источник: Ксения Абрашитова/МГУ

Физики МГУ впервые применили аддитивные технологии для создания полимерных линз

Ученые физического факультета МГУ создали и исследовали полимерные линзы для фокусировки рентгеновского излучения. Работа проводилась в сотрудничестве с учеными Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта (БФУ).

Такие линзы представляют собой двояковогнутые параболоиды вращения с рекордно малым радиусом кривизны в 5 микрометров (0,005 мм). Свое исследование сотрудники факультета опубликовали в журнале OPTICS EXPRESS Американского оптического общества (OSA).

«Чтобы изготовить объект такой сложной формы с высокой точностью, был применен метод двухфотонной лазерной литографии или метод прямой лазерной записи, позволяющий создавать трехмерные структуры с разрешением до 100 нанометров (0,0001 мм). Такая установка работает как 3D принтер на наномасштабах, позволяя создавать сколь угодно сложные структуры для нанооптики, микрофлюидики, а также тканевой инженерии.

На данный момент в России существует всего лишь три установки двухфотонной лазерной литографии, одна из которых была создана учеными МГУ»,  поясняет соавтор статьи, аспирант кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Ксения Абрашитова.

Что же такое двухфотонная лазерная литография? Только представьте: лазерный луч движется сквозь аморфный полимер, и тот затвердевает точно по линии движения его фокальной точки. Дело в том, что реакция «затвердевания» активируется только при поглощении веществом-«инициатором» сразу двух фотонов, что достигается в области наивысшей интенсивности лазерного луча.

«Напечатанные» таким способом полимерные линзы исследовались на установке Synchrotron LIKE в БФУ имени Иммануила Канта, а также проходили проверку на устойчивость к рентгеновскому излучению на одной из станций синхротрона PETRA- III в научном центре DESY в Гамбурге.

Рентгеновская микроскопия в настоящее время активно развивается. С ее помощью можно изучать строение объектов, непрозрачных для света оптического диапазона. Кроме того, она позволяет добиться высокого разрешения, не требуя вакуума и предварительной металлизации образца, как в случае растровой электронной микроскопии.

Перечисленные преимущества делают рентгеновскую микроскопию уникальным методом, позволяющим получить структуру объекта без его разрушения, что особенно важно для хрупких биологических и медицинских образцов. Естественно, для фокусировки рентгеновского излучения нужны эффективные фокусирующие элементы рентгеновской оптики.

«В настоящее время наиболее широко используются поликристаллические бериллиевые линзы, однако они обладают рядом существенных недостатков. Во-первых, использование таких линз в виду наличия у них внутренней поликристаллической структуры приводит к диффузному рассеянию и образованию спеклов (от англ. speckle - пятнышко, случайная интерференционная картина - прим. ред.), что приводит к искажению изображения и ухудшению возможного разрешения.

Во-вторых, в виду того, что для наилучшего разрешения линзы должны обладать как можно меньшим радиусом кривизны, а современные технологии не позволяют создавать бериллиевые линзы с радиусом кривизны менее 50 микрометров (0,05 мм), их разрешение ограничено пределом в 100 нанометров (0,0001 мм).

А линзы из полимера, созданные российскими учеными, не только обладают малым радиусом кривизны (что позволяют с их помощью добиться лучшей фокусировки излучения вплоть до 50 нм (0,00005 мм), но и являются «рентгено-аморфными», то есть не дают диффузного рассеяния и не искажают изображение. Помимо этого, такие линзы дешевле и проще в изготовлении», заключила Ксения Абрашитова.

Наша промышленность ускоряется Далее в рубрике Наша промышленность ускоряетсяНовая научно-техническая программа России и Белоруссии запускает новаторские технологии.

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
80 000 подписчиков уже с нами!
Читайте «Русскую планету» в социальных сетях и участвуйте в дискуссиях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»