Сотрудники лаборатории нанооптики и метаматериалов физического факультета МГУ впервые продемонстрировали возможность создания элементов рентгеновской оптики при помощи аддитивных технологий
Ученые физического факультета МГУ совместно с учеными из лаборатории рентгеновской оптики БФУ им. Канта продемонстрировали результаты работы по созданию и исследованию полимерных линз для фокусировки рентгеновского излучения. Данные линзы представляют собой двояковогнутые параболоиды вращения с рекордно малым радиусом кривизны в 5 мкм. Своё исследование сотрудники факультета описали в статье, которая была опубликована в журнале OPTICS EXPRESS Американского оптического общества (OSA) .
«Для того, 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 нм. 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 из МГУ», – поясняет соавтор статьи, сотрудник физического факультета МГУ и центра функциональных магнитных материалов (FunMagMa) БФУ имени Канта Александр Петров.
Изготовленные полимерные линзы исследовались на установке Synchrotron LIKE в БФУ имени 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 активно применяется в настоящее время. С ее помощью можно изучать строение образцов, непрозрачных для света оптического диапазона. Кроме того, данный метод позволяет добиться высокого разрешения, не требуя вакуума и металлизации образца, как в случае электронной микроскопии. Перечисленные преимущества делают рентгеновскую микроскопию уникальным методом, позволяющим получить структуру образца без его разрушения, что особенно важно для хрупких образцов для задач биологии и медицины. Для фокусировки рентгеновского излучения необходимы эффективные фокусирующие элементы рентгеновской оптики.
«В настоящее время наиболее широко используются поликристаллические бериллиевые линзы, однако они обладают рядом существенных недостатков. Во-первых, использование подобных линз в виду наличия внутренней поликристаллической структуры приводит к диффузному рассеянию и образованию спеклов, 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 мкм, их разрешение ограничено пределом в 100 нм. Новые полимерные линзы, созданные российскими учеными, не только обладают малым радиусом кривизны (что потенциально позволит с их помощью добиться лучшей фокусировки излучения, вплоть до 50 нм), но и являются “рентгено-аморфными”, то есть не дают диффузного рассеяния и не искажают изображение. Помимо этого, созданные линзы являются более дешевыми и простыми в изготовлении», – заключил Александр Петров.