Znajdź zawartość

Zespół naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, we współpracy z przedstawicielami instytucji zagranicznych, opracował mikroskopijne soczewki polimerowe, pozwalające na optyczne badanie obiektów dziesięć razy mniejszych niż cząstka wirusa SARS-CoV-2 bez wykorzystania mikroskopu. Soczewki te wytworzono dzięki ultraprecyzyjnej technologii laserowego druku 3D. Technologia druku 3D, której dynamiczny rozwój już okrzyknięto trzecią rewolucją przemysłową, polega na wytworzeniu (wydrukowaniu) warstwa po warstwie trójwymiarowego obiektu na podstawie modelu komputerowego. W ostatnich latach oferta drukarek 3D oraz tworzyw, z których można drukować, niezwykle się poszerzyła. Wzrosły też możliwości samych urządzeń. Można, na przykład, z niespotykaną dotąd precyzją drukować obiekty z tworzyw przezroczystych o wysokiej jakości optycznej. Rozwój druku 3D otwiera nowe perspektywy dla wielu dziedzin nauki i technologii, np. dla biologii, medycyny, robotyki, mikrooptyki czy badań nad optycznym przetwarzaniem informacji. Naukowcy z Wydziału Fizyki UW zaprojektowali i wytworzyli za pomocą unikalnej w skali kraju ultrarozdzielczej laserowej drukarki 3D maleńkie soczewki. Mają one wymiary wielokrotnie mniejsze od średnicy ludzkiego włosa i mogą stać się nieocenioną pomocą w optycznych pomiarach struktur półprzewodnikowych. Soczewki te zwiększają ilość możliwego do zaobserwowania światła pochodzącego z próbek zawierających np. kropki kwantowe czy, niezwykle popularne ostatnio, atomowo cienkie materiały dwuwymiarowe. Do tych ostatnich należą m.in. diselenek molibdenu i diselenek wolframu, które mają strukturę podobną do grafenu. Wydrukowana mikrosoczewka ma tak zaprojektowaną powierzchnię, żeby światło emitowane z próbki formować w wiązkę fotonów o niskiej rozbieżności, którą to wiązkę można łatwo przesłać do aparatury badawczej i pomiarowej. W ten sposób mikrosoczewka może zastąpić drogi i nieporęczny rozmiarowo obiektyw mikroskopowy. Typowe obiektywy mikroskopowe wysokiej klasy mają w przybliżeniu rozmiar ogórka gruntowego i ważą do pół kilograma. Muszą być precyzyjnie umieszczane w odpowiedniej odległości (mniejszej niż kilka milimetrów) od analizowanej próbki. To nakłada istotne ograniczenia na wykonanie wielu eksperymentów z dziedziny fizyki półprzewodników, takich jak pomiary w wysokich (impulsowych) polach magnetycznych, w bardzo niskich temperaturach czy z udziałem promieniowania mikrofalowego. Z kolei opracowane mikrosoczewki można, bez dodatkowych modyfikacji, wykorzystać w wymienionych technikach badań. Działają zarówno w ekstremalnie niskich temperaturach (bliskich zeru bezwzględnemu), jak i w gigantycznych polach magnetycznych, niewystępujących naturalnie na naszej planecie. Druk 3D jest bardzo wydajny, dzięki czemu można w krótkim czasie wyprodukować setki mikrosoczewek na jednym podłożu. Ułożone w regularną sieć, podobnie jak figury na szachownicy, tworzą na próbce układ współrzędnych. Pozwala on dokładnie określić lokalizację wybranego emitera światła w próbce półprzewodnikowej. To z kolei umożliwia wielokrotne pomiary tego samego emitera w różnych laboratoriach na świecie. Do tej pory ponowne odnalezienie danego obiektu świecącego w próbce było bardzo czasochłonne. Możliwość powrotu do tego samego emitera jest, z punktu widzenia badań podstawowych, bezcenna, ponieważ znacznie zwiększa efektywność pomiarów i ułatwia testowanie nowych hipotez. Niewielka modyfikacja kształtu proponowanych mikrosoczewek pozwala produkować je wielkoskalowymi, przemysłowymi technikami powielania, np. odciskaniem matrycy. Kolejnym krokiem badaczy będzie dostosowanie projektu soczewek do wymogów technologii światłowodowej, która jest przyszłością urządzeń opartych na wykorzystaniu światła. Publikacja na ten temat znalazła się w piśmie Nature. « powrót do artykułu

Nanocząstki pozyskane z liści herbaty hamują wzrost komórek raka płuc i niszczą nawet 80% z nich. Brytyjsko-indyjski zespół dokonał tego odkrycia, szukając nowych metod produkcji kropek kwantowych. Naukowcy podkreślają, że choć nanocząstki są już wykorzystywane w medycynie, to kropki kwantowe dopiero od niedawna przyciągają uwagę "biobadaczy". Autorzy publikacji z pisma Applied Nano Materials dodają, że kropki kwantowe można co prawda uzyskiwać chemicznie, ale jest to złożony i drogi proces z toksycznymi efektami ubocznymi. Nic więc dziwnego, że akademicy postanowili przetestować roślinną metodę, bazującą na ekstrakcie z liści herbaty. Ekipa dr. Sudhagara Pitchaimuthu z Uniwersytetu w Swansea wyjaśnia, że liście herbaty zawierają wiele różnych składników, w tym polifenole, aminokwasy, witaminy czy przeciwutleniacze. Podczas eksperymentów wyciąg z liści herbaty mieszano z siarczanem kadmu(II) - CdSO4 - oraz siarczkiem sodu (Na2S). Roztwór pozostawiono do inkubacji. Uzyskanymi kropkami kwantowymi potraktowano komórki raka płuc. Okazało się, że kropki kwantowe z liści herbaty hamowały wzrost komórek rakowych. Penetrowały ich nanopory i niszczyły do 80% z nich. Nasze badania potwierdziły, że ekstrakt z liści herbaty może być nietoksyczną alternatywą dla chemicznej produkcji kropek kwantowych - zaznacza Pitchaimuthu. Prawdziwym zaskoczeniem było jednak to, że kropki aktywnie hamowały wzrost komórek raka płuc. Nie spodziewaliśmy się czegoś takiego. Kropki kwantowe CdS pozyskane z wyciągu z liści herbaty wykazywały podczas bioobrazowania komórek rakowych lepszą emisję fluorescencyjną (były lepszymi znacznikami fluorescencyjnymi) niż tradycyjne nanocząstki CdS. Zachęceni uzyskanymi wynikami naukowcy zamierzają przeskalować proces. Chcielibyśmy założyć "fabrykę" kropek kwantowych, która pozwoliłaby nam w pełni zbadać sposoby ich wykorzystania. « powrót do artykułu