Znajdź zawartość

Miniaturowy peryskop, umożliwiający obserwację komórek mikroorganizmów z wielu stron jednocześnie, został opracowany przez naukowców z Vanderbilt University. To proste urządzenie znacząco obniży koszty wykonywania badań laboratoryjnych i uprości mikroskopowanie. Korzystając ze standardowego mikroskopu laboratoryjnego można oglądać komórki tylko z jednej strony - z góry, tłumaczy dr Chris Janetopoulos, jeden z badaczy pracujących nad miniaturowym peryskopem. Jak wyjaśnia naukowiec, dzięki opracowanemu wynalazkowi możemy oglądać nie tylko wierzch komórek, lecz także ich boki, czyli to, czego biolodzy praktycznie nie dostrzegają. Konstrukcja przyrządu jest niezwykle prosta. Przypomina on standardowe szkiełko podstawowe do mikroskopowania, lecz na jego powierzchnię naniesione są liczne zagłębienia w kształcie odwróconych do góry nogami piramidek. Ich wnętrza są pokrywane, w zależności od wersji, warstewką złota lub platyny, pełniącą funkcję zwierciadła. Wielkość pojedynczego otworu jest porównywalna do średnicy ludzkiego włosa, lecz skonstruowanie modelu o innych wymiarach nie stanowi, oczywiście, większego problemu. Co ciekawe, ten sam zespół wytworzył nieco wcześniej dołki tak małe, że możliwe było ich wykorzystywanie do przechowywania... pojedynczych atomów. Zasada działania peryskopu jest niezwykle prosta. Część światła padającego na komórkę odbija się od jej boków, a następnie, po uprzednim odbiciu się od ścianek "piramidki", trafia do oka obserwatora. Można w ten sposób nie tylko oglądać badany obiekt z wielu stron, lecz także precyzyjnie ustalić jego pozycję w przestrzeni, jeżeli jest to np. komórka pływająca w roztworze. Pierwsze doświadczenia z mikroskopijnymi "piramidkami" pokazały, że umożliwiają one obserwację w czasie rzeczywistym nawet pojedynczych komórek pierwotniaków. Bez trudu można było zauważyć, jak pływają i dzielą się, dostrzeżono także liczne zmiany zachodzące we wnętrzu komórek. Wynalazek wydaje się oczywisty, lecz, choć trudno w to uwierzyć, nikt dotychczas nie opracował podobnego urządzenia. Korzyść z jego opracowania jest tymczasem ogromna, gdyż jego stosowanie umożliwia rezygnację ze standardowych metod mikroskopii trójwymiarowej, wymuszających stosowanie niezwykle drogiego sprzętu oraz złożonego oprogramowania komputerowego. Jak szacuje Ron Reiserer, jeden z badaczy biorących udział w projekcie, opracowane szkiełka z łatwością mogą stać się tak samo powszechne, jak zwykłe szkiełka mikroskopowe, i całkowicie wyeliminować kosztowne metody stosowane obecnie do ustalania pozycji pojedynczych komórek.

Pod koniec lat 90. doktor Eric Mazur z Uniwersytetu Harvarda na zlecenie Army Research Organization pracował nad reakcjami katalitycznymi przebiegającymi na powierzchniach metalowych. Miałem dość metali i martwiłem się, że granty się kończą. Bez większego zastanowienia zaproponowałem więc nowy kierunek badań. Nie wiem, dlaczego to zrobiłem - wspomina dzisiaj Mazur. W ramach nowych badań grupa Mazura zajęła się m.in. bombardowaniem powierzchni krzemowego plastra silnymi impulsami lasera w obecności sześciofluorku siarki. W efekcie uzyskano czarny krzem. Badania mikroskopem elektronowym wykazały, że na powierzchni krzemu pojawiła się bardzo gęsta struktura "trawy" zorientowanej prostopadle do plastra. W nauce najbardziej ekscytującym okrzykiem nie jest 'Eureka", ale 'Co?!' - mówi Michael Hawley z Cambridge. Naukowcy nie mieli pojęcia do czego może przydać się czarny krzem. Kolejne badania wykazały, że charakteryzuje się on nawet 500-krotnie większą czułością na światło niż konwencjonalne plastry krzemowe. Czarny krzem absorbuje dwukrotnie więcej światła widzialnego niż zwykły materiał, potrafi wykrywać też światło podczerwone. Nowy materiał znajdzie bardzo szerokie zastosowanie, od znacznie doskonalszych kamer i aparatów cyfrowych po wydajne ogniwa słoneczne. Większa czułość na światło oznacza lepszy obraz przy gorszych warunkach oświetleniowych. Właściwość ta przyda się np. w obrazowaniu medycznym, systemach laserowego namierzania, czujnikach optycznych. Możliwe będzie też zastosowanie czarnego krzemu w systemach telekomunikacyjnych. Powołano już firmę SiOnyx, która właśnie otrzymała od Uniwersytetu Harvarda licencję na czarny krzem. Jej zadaniem będzie komercjalizacja wynalazku. SiOnyx nie będzie samodzielnie zajmowało się produkcją urządzeń wykorzystujących czarny krzem. Będzie udzielał licencji na wynalazek wszystkim chętnym, a rynek sam znajdzie dla czarnego krzemu odpowiednie zastosowania. Historia doktora Mazura to, jak zauważają akademicy, najlepszy przykład tego, że trzymając się ściśle wytycznych założonych przez instytucję przyznającą grant można przegapić wiele okazji do opracowania interesujących technologii.