Ученые увеличили панцирь микроводоросли в тысячи раз и увидели ценный для медицинской визуализации оптический эффект

Дата публикации: 27-07-2026 10:32:00

Ученые из «Сколтеха» (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Курчатовского института, ИОФ РАН и ИФТТ РАН изготовили увеличенную...

Основное содержимое страницы с новостью.

Ученые увеличили панцирь микроводоросли в тысячи раз и увидели ценный для медицинской визуализации оптический эффект

Ученые из «Сколтеха» (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Курчатовского института, ИОФ РАН и ИФТТ РАН изготовили увеличенную в тысячи раз копию узорчатого панциря одноклеточной диатомовой водоросли и подтвердили с ее помощью предсказанный годом ранее оптический эффект в эксперименте с терагерцовыми волнами. Этот вид излучения перспективен для развития методов неразрушающего контроля качества материалов в промышленности и систем визуализации в биологии и медицине. А структура панциря диатомовой водоросли может подсказать новые подходы к созданию компактных элементов для фокусировки и управления волновым фронтом в ТГц-устройствах. Исследование опубликовано в журнале Light: Advanced Manufacturing при поддержке гранта РНФ. Об этом CNews сообщили представители «Сколтеха».

Панцирь диатомеи можно рассматривать как природную фотонную структуру: его сложная трёхмерная архитектура работает подобно дифракционной решётке и способна перераспределять проходящее через неё излучение. Оптимизированная миллионами лет эволюции структура панциря позволяет водоросли фокусировать доходящий до неё сквозь толщу воды солнечный свет, формируя определённое распределение излучения внутри панциря — так называемый эффект Тальбота.

В случае с реальной водорослью этот эффект распространяется на видимый свет. Исследователи же увеличили масштаб структуры примерно в 2 тыс. раз. Это позволило упростить эксперимент, но эффект наблюдался в терагерцовом спектре, ведь вместе с размерами решётки сдвигается и диапазон излучения, которое будет с этой решёткой взаимодействовать.

Хотя наблюдать эффект в масштабе 2000:1 оказалось проще, в то же самое время появилась другая сложность: как изготовить столь изощрённую 3D-структуру? Чтобы воспроизвести многослойную сеть отверстий методом LCD-печати (3D-печать фотополимерной смолой), потребовалось большое количество снимков под разными углами со сканирующего электронного и атомно-силового микроскопов. Воспроизведение такой сложной трехмерной архитектуры потребовало детальной реконструкции геометрии панциря и оптимизации параметров LCD-печати.

Ранее эффект Тальбота в ТГц-диапазоне преимущественно изучался на более простых, плоских решётках. Что касается структур с геометрией панциря диатомовой водоросли, то этот эффект для них был предсказан в другом исследовании той же научной группы, но экспериментальное подтверждение появилось только теперь.

ТГц-диапазон подходит для технологий биомедицинской визуализации и неразрушающего контроля качества материалов. С точки зрения безопасности воздействия на организм ТГц выгодно отличается от рентгеновского и гамма-излучения. В то же время такая «просветка» чувствительна к содержащимся в биологических тканях молекулам воды. Все это делает ТГц-инструменты перспективными, например, для диагностики рака кожи. А методы контроля качества материалов выиграют за счет того, что такое излучение может проникать в материалы-диэлектрики, выявляя внутренние дефекты.

Китайский ИТ-рынок в 2026 году: гид для российского экспортера бизнес

Проблема в том, что пока в арсенале инженеров довольно мало подходящих для работы с ТГц-излучением линз, зеркал, дифракционных элементов и прочих деталей, которые нужны для развития соответствующих медицинских, научных и промышленных устройств. Увеличенная копия панциря водоросли — прообраз одного из таких элементов.

«Следующим шагом может стать переход от демонстрационной масштабированной модели к целенаправленному проектированию диатомоподобных структур: подбор материалов с низкими оптическими потерями и оптимизация их геометрии под конкретные задачи. При этом работа с оптимизированным природой дизайном существенно упростит расчёты по сравнению с проектированием компонентов с нуля, а 3D-печать сделает производство дешевле, чем при использовании дорогостоящей литографии», — сказала один из его авторов и руководитель грантового проекта, старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий «Сколтеха» Юлияна Цветинович.

«Эта работа — хороший пример взаимодействия ученых из вузов с одной стороны и НИИ в системе академии наук и за ее пределами с другой, — сказал научный руководитель исследования профессор Дмитрий Горин, заведующий Лабораторией биофотоники Центра фотоники и фотонных технологий «Сколтеха». — Кроме того, примечательно, что иногда — и это как раз тот случай! — масштабирования объекта, позволяет упростить эксперимент, не теряя в качестве получаемой физической картины явления».

• Подобрать оптимальный тариф на IaaS с GPU-ускорителями на ИТ-маркетплейсе CNewsMarket

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	Ученые увеличили панцирь микроводоросли в тысячи раз и увидели ценный для медицинской визуализации оптический эффект	0	7.2	27-07-2026
2	Российские физики создали первый микролазер размером с бактерию	5	7	03-07-2026
3	Российские ученые предложили производить топливо из микроводорослей	0	5	20-07-2026
4	В России нашли новый способ применения углеродных нанотрубок	0	7	21-07-2026
5	В России испытали фотобиореактор для получения кислорода из микроводорослей	0	5	04-07-2026
6	Ученые Пермского Политеха нашли способ улучшить качество бумаги и картона	5	7	17-07-2026
7	Ученые Пермского Политеха нашли способ улучшить качество бумаги и картона	5	7	17-07-2026
8	В МФТИ нашли способ экономично выращивать свежую зелень для Крайнего Севера	0	0	24-03-2025
9	Новый шаг к углеродной электронике	0	10	24-07-2026
10	Новый шаг к углеродной электронике	0	10	24-07-2026

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 10. Тональность: 0. Информативность: 7.2. Источник: cioguru.cnews.ru.