Углеродные «наногусли» помогут в настройке оптоакустических приборов

Оптоакустический эффект относительно недавно получил «зеленый свет» для использования в медицине, например в специальных микроскопах и томографах. Суть работы таких устройств заключается в том, что образец облучают светом лазера видимого или инфракрасного диапазонов, в результате чего в нем возникают ультразвуковые волны — их прибор считывает и преобразовывает в изображение. В результате обнаруживают злокачественные опухоли молочной железы, а еще есть предпосылки для раннего выявления рака кожи и определения типа атеросклеротических бляшек. Оптоакустическое оборудование можно настроить на определенные молекулы: выставить диапазон, в котором они сильнее всего поглощают свет, тогда и ультразвуковой сигнал будет достаточно хорошо различимым. Так, например, можно заставить «звучат» эритроциты и увидеть, где они задерживаются бляшками на внутренней поверхности сосудов.

Задачи, которые могут решить такие установки, очень важны и требуют высокой точности, однако нет достаточно эффективного способа, чтобы проверить, насколько хорошо работает оптоакустический томограф или микроскоп. Исследователи Сколтеха вместе с коллегами из Саратовского государственного университета и финской компании «Канату Лимитед» предложили тестовый объект, который позволит решить эту проблему и в медицинских, и в лабораторных оптоакустических системах. 

Разработка представляет собой нечто вроде «гуслей»: на рамку на тянуты струны-волокна из однослойных углеродных нанотрубок. Изменяя их, например, скручивая два волокна, авторы смогли оценить нижний предел пространственного разрешения прибора, который или сможет различить структуру жгута, или же «увидит» такую струну как одинарную. Таким образом удается откалибровать оптоакустический томограф или микроскоп с довольно высоким разрешением. Поскольку струн натянуто несколько и на разной высоте, проверить работу прибора можно в трех измерениях сразу.

«Важное преимущество углеродных нанотрубок над материалами, использованными в ранее описанных калибровочных системах, — трубки поглощают свет в широком диапазоне, а значит, такая проверка подходит для мультиспектральных устройств, которые облучают ткань сразу на нескольких длинах волн», — добавила автор исследования, аспирант Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Юлияна Цветинович.