В Челябинске представили японский супермикроскоп, модернизированный российскими умельцами

7 Марта 2018 Автор: Евгений Аникиенко Фото: Екатерина Ширыкалова
В Челябинске представили японский супермикроскоп, модернизированный российскими умельцами

Ученые-инноваторы из подмосковных Химок придумали, как заглянуть внутрь материи «с помощью пальца». Именно так: на экране сотового телефона достаточно указать «точку изучения»  и электронный прибор исследует ее на атомном уровне!

В чем выгоды оптической навигации по-русски? И что может дать челябинским ученым взгляд в глубь вещества «через окуляр» созданных изобретателями приборов «поколения next»? Это и стало темой разговора с одним из авторов ноу-хау из лаборатории инноваций Interlab Евгением Кремером, с которым мы встретились на прошедшей в Челябинске научно-практической конференции.

Оптонавигация по-русски!

— Как родилась идея «скрестить» электронный микроскоп с мобильником?

— Для этих сложнейших устройств одна из давних проблем — выбор цели. Они видят исследуемый объект только крупным планом — при минимальном 30-кратном увеличении! Если он большой, найти участок изучения очень сложно! Такой объект приходится перемещать вручную, крутить ручку движения. Точность попадания мизерная, на это уходила масса времени. Мы с моими соавторами Игорем Чистяковым и Германом Решетниковым пораскинули мозгами  и нашли оригинальное решение — задействовать мобильный телефон! Главная трудность — обеспечить высочайшую точность перемещения: минимальный «шаг» — 30 нанометров! Для сравнения, толщина человеческого волоса — 60 тысяч нм.

— И все же вы сделали это…

— Написали приложение для «Андроида», внутрь столика встроили Bluetooth, поставили шаговые электродвигатели, управляемые с помощью джойстика и смартфона. Теперь, сфотографировав объект сотовым телефоном, выбираем на его дисплее интересующие места, отмечаем их, и моторизованный столик сам подъезжает к электронному микроскопу. Ничего не надо крутить — «японец» уже знает, куда нужно заглянуть  и увеличить изображение в сотни тысяч раз! Вся атомная структура в заданной точке  как на ладони! Как до этого не додумались создатели микроскопа из компании Hitachi!? Когда мы в конце прошлого года представили нашу разработку, им оставалось лишь кивать да разводить руками…

— А не планируете построить свой электронный микроскоп?

— В одиночку нам эту ношу не потянуть. Сегодня в мире всего пять крупнейших разработчиков и производителей такой техники — два в Японии, по одному в Германии, Нидерландах и Чехии. Раньше была еще одна компания в США, но она свернула производство. Его нет ни в Америке, ни в Китае, ни в России! В советские годы на Украине, в Сумах пытались выпускать электронные микроскопы, но они быстро устарели и после развала СССР были сняты с производства. Зайти с нуля на этот рынок невозможно — это требует огромных вложений.

И все же мы готовы усовершенствовать продукцию «микрогигантов», адаптировать ее к потребностям российской науки. Одна из задумок — «закладывать» исследуемый материал внутрь «электронного глаза»! К примеру, если растянуть атомную решетку, то как изменится структура вещества?

Подняли «оптический предел»

— А что могут дать ваши микроисследования для Челябинской области?

— В челябинских вузах электронные микроскопы, по словам заведующего лаборатории физических исследований ЮУрГУ Дениса Исакова, во многом устарели, не всегда соответствуют современным требованиям. А наши приборы более современны, универсальны, с самым высоким разрешением. Мы даже готовы предложить южноуральским ученым настольный электронный микроскоп, который легко переносить с места на место.

Но и у челябинцев есть чему поучиться! На встрече профессор кафедры оптоинформатики ЮУрГУ, доктор физико-математических наук Юрий Микляев и доцент Сергей Ассельборн рассказали о своих разработках по повышению разрешения оптических микроскопов. В качестве сканера они используют особую суспензию из микрочастиц, которая наносится на образец. И сумели экспериментально поднять разрешение микроскопа в 6 раз  до 96 нанометров!

— Чем еще могут удивить челябинские оптики?

— Творческая группа профессора Юрия Микляева достигла потрясающих результатов в лазерном микроструктурировании оптических элементов. Запись микроструктур, или так называемых бреговских решеток в оптоволокне, — это своего рода канал связи, которому можно найти массу применений. К примеру, эту инновационную технологию можно использовать для исследования качества ремонта дорог, виадуков — сенсорные оптодатчики дадут самую точную информацию о давлении, температуре, деформации проезжей части и конструкций мостовых сооружений. Это новшество может найти применение и в нефтяной отрасли  для «диагностики здоровья» трубопроводов, скважин.

Мы готовы поделиться своими исследованиями и взять для себя лучшее из наработок челябинских ученых.

Экспресс-скрининг

— А можно ли заглянуть внутрь материи без дорогостоящей оптоэлектроники? Есть ли альтернатива?

— Своего рода альтернативой электронно-микроскопному анализу может стать химический метод. И в этом плане мы продвинулись немало! К примеру, сконструировали и изготовили газовый хроматограф «Маэстро‑2ГХ», а также приставку к нему — масс-спектрометр «Маэстро-αМС» (сегодня его аналогов в России нет), оснащенный керамическим источником ионизации, сконструированным нашими инженерами. Этот уникальный прибор удостоен медали на прошедшей в 2017 году в Москве всероссийской выставке «Аналитика-экспо».

— Где он может найти применение?

— Наш хроматограф (он двух видов — газовый и жидкостный) может разделять смесь растительного или биологического происхождения на составляющие, а токсикологический анализатор на базе масс-спектрометра  определять, что это за вещество. Например, наркотик или алкоголь в крови, остатки взрывчатого вещества после теракта! В системе экспресс-скрининга на наркотики применяются наши экстакционные трубки. Капнув кровь в пробирку с разработанным нами запатентованным составом, можно «отделить лишнее», оставив лишь вещество с наркотическими свойствами.

Кроме полиции, силовых структур, судебно-медицинской экспертизы, этот прибор уже применяется в химическом, фармацевтическом, пищевом производстве, где он сразу выявит примеси в некачественном сырье, конечном продукте.

Виртуальный диагноз?

— А какие возможности открываются в медицине?

— Другое наше изобретение — микробиологический анализатор — можно использовать для быстрого выявления возбудителей болезней. Он уже успешно прошел испытания. Классический способ — бакпосев — требует 3-4 дня для его вызревания, а наш универсальный прибор определяет природу бактерий всего за час! На их клеточных стенках имеются вещества — полисахариды: мы их «состригаем» химическим путем, определяем массу молекул и, сравнивая с эталоном, выявляем бактерию.

Этот метод мы разработали вместе с доктором биологических наук, профессором Института академической токсикологии Георгием Осиповым. Сейчас усовершенствуем его, увеличив количество микробных маркеров. Они неповторимы, их можно сравнить с отпечатками пальцев человека! Думаю, наш диагност пригодится и челябинским медикам, которые уже переходят на электронные медицинские карты, из которых наш метод позволит извлечь любые данные о здоровье пациентов. Создаваемая у нас «электронная библиотека» в будущем поможет искусственному интеллекту прийти на помощь врачу, поставить «виртуальный диагноз» и давать советы по излечению.

05.12.2019 | 09:49
Как в челябинских школах тренируют мозги маленьких гениев

С 6 по 18 декабря в Челябинске пройдет 27-й молодежный интеллектуальный форум «Шаг в будущее». Это масштабная национальная программа по выявлению одаренных детей и по внеучебной подготовке молодых ученых и изобретателей.

04.12.2019 | 14:11
Челябинск получил аэропорт, соответствующий амбициям современного мегаполиса

Челябинск наконец-то получил достойный аэропорт, соответствующий масштабу, возможностям и амбициям современного мегаполиса. Достоинства нового терминала воздушной гавани оценил губернатор Челябинской области Алексей Текслер. Здесь же глава региона провел совещание по дальнейшей стратегии ее развития.

Вчера | 16:13
В Челябинске пустили на полуфабрикаты просроченную баранину

Ветврач изменил сроки годности и отправил на переработку более 13,5 тонны некачественного мяса.

Вчера | 15:13
В Челябинской области построят муниципальные приюты для бездомных животных

На эти цели областные власти направили почти 47 млн рублей.

Новости   
Спецпроекты