Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2017-06-23
Учёные из Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО создали сверхбыструю голографическую цифровую камеру.
  Учёные из Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО собрали установку, которая с фемтосекундной скоростью регистрирует голограммы с мельчайших объектов – например, живых клеток. Новая камера воссоздает рельеф изучаемого образца по искажению лазерного импульса, прошедшего сквозь него, и способна визуализировать даже прозрачные биоструктуры без введения в них контрастных веществ. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters.



  Каждую секунду в живых клетках происходит до ста миллиардов биохимических реакций и физических процессов. Их регистрация требует высокого временного разрешения. Чтобы заснять настолько быстрые превращения, нужны очень точные и не менее быстрые устройства. Прозрачные биологические ткани можно изучать с помощью микроскопа, но для этого понадобится ввести в них специальный краситель. Он сделает клетки контрастными, хотя может повлиять на их метаболизм. Цифровые голографические микроскопы лишены этого недостатка, но обладают малым пространственным разрешением.
  Новая установка, собранная в лаборатории Цифровой и изобразительной голографии, способна вести съемку быстропротекающих процессов в прозрачных образцах и позволяет увеличивать разрешение снимков в широких пределах. Прибор записывает фазовые деформации сверхкоротких, или фемтосекундных, лазерных импульсов, возникающие, когда свет проходит сквозь исследуемый объект. Это, помогает исследовать клетки, чтобы лучше понимать механизмы аутоиммунных, онкологических, нейродегенеративных заболеваний, а также отслеживать эффективность противораковой терапии.
  «Наша установка позволит проследить за тем, что происходит внутри живой клетки, с временным разрешением порядка 50 фемтосекунд – этого достаточно, чтобы заснять большинство биохимических реакций. Теоретически, такая камера способна запечатлеть даже переход электрона на другую орбиту. Но главное, теперь мы можем изучать жизнедеятельность клеток не пассивно, а инициируя в них определенные процессы. Например, нагревая или перемещая вирусы, отдельные клетки и их структуры в пространстве с помощью фемтосекундных импульсов. Прибор также поможет отслеживать состояние клеток при изменении кислотности среды, внесении и редактировании генетического материала», – комментирует разработку Арсений Чипегин, ведущий автор статьи, аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики и научный сотрудник лаборатории Цифровой и изобразительной голографии Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
Для анализа объекта фемтосекундный лазерный пучок расщепляют на три луча. Первый содержит 95% энергии и запускает процесс, который диагностируется двумя другими. Второй луч, называемый объектным, проходит сквозь исследуемый образец. Третий, опорный пучок, отклоненный зеркалами, огибает предмет. За образцом объектный и опорный лучи снова встречаются и формируют интерференционную картину из ярких полос, возникших там, где гребни световых волн наложились и усилили друг друга.
  Регулируя положение зеркал, ученые задерживают опорный пучок, заставляя его встретиться с объектным в разное время – так опорный пучок сканирует луч, прошедший через образец. Столкновения пучков записываются на субголограммах, которые объединяются в одно изображение компьютерным алгоритмом, отличающимся простотой и быстродействием.
В качестве опытного объекта исследователи использовали искру (филамент), высеченную мощным лазерным импульсом из воздуха, а также специальное стекло с субмикронными включениями. В обоих случаях физики смогли получить снимки с высоким пространственным и временным разрешением.
  Новое устройство снимает один из важнейших вопросов цифровой голографической микроскопии, связанный с повышением разрешающей способности системы еще на стадии записи голограммы.
«Технически мы можем увеличивать изображения исследуемых объектов в десятки раз, устанавливая увеличительные системы между объектом и камерой. Это не просто повышает разрешение – растет точность измерений, поскольку интерференционные полосы визуально становятся тоньше на фоне образца. Таким образом, можно точнее вычислить разность фаз объектного и опорного пучков», – говорит Николай Петров, руководитель лаборатории Цифровой и изобразительной голографии Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
 
2017-06-06
Доклад научного сотрудника Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО признан лучшим на Международной конференции, проходившей в Китае с 29 по 31 мая
  С 29 по 31 мая в городе Ханчжоу (Hangzhou), Китай, проходила работа Международной конференции «14-th International Conference on Education and Training in Optics and Photonics in Hagzhou, Chine. ETOP 2017». Россия на этой конференции была представлена только Университетом ИТМО, делегацию которого возглавлял руководитель Международного института «Фотоники и оптоинформатики» д.ф.-м.н., профессор С.А. Козлов. Эта конференция посвящёна актуальным технологиям обучения в области оптики и фотоники.



  В составе делегации Университета ИТМО в работе конференции принял участие научный сотрудник Международного института «Фотоники и оптоинформатики», Исмагилов Азат. Он рассказал о конференции и своих впечатлениях.
  «Это была первая заграничная конференция в моей жизни, и она была фантастическая.
Конференция проводилась в городе Ханчжоу (Hangzhou), Китай, на территории Чжэцзянского университета (Zhejiang University), в одном из кампусов университета. Территория кампуса огромная, везде очень красиво – много растений, пруды, цветы.
  Мы представляли доклад «Workshops on photonics and optoinformatics for school students at ITMO University» на постерной секции конференции. Доклад был посвящен нашей работе с учащимися старших классов, включающей в себя проведение мастер-классов и летней учебной практики. Также на устной секции выступила моя коллега, преподаватель кафедры Фотоники и оптоинформатики, к.ф.-м.н, Елизавета Буяновская с докладом «Research summer camp in photonics», и была очень хорошо принята научной аудиторией.
  На конференции, которая проходила три дня, с 29 по 31 мая, было представлено большое количество докладов: 140 устных и примерно 140 на секции постеров. Как стало известно позже, на секции постеров проводился конкурс на лучшие доклады, в результате которого было выбрано 6 лучших работ. В число лучших, с вручением дипломов на закрытии конференции, вошли два постерных доклада, представленных Университетом ИТМО: доклад кафедры Фотоники и оптоинформатики, который делали мы, и доклад факультета Лазерной и световой инженерии.

  Так как конференция продолжалась небольшое количество времени для такого числа докладов, послушать удалось далеко не все, и часто передо мной стоял выбор между несколькими докладами с интересными названиями, которые хотелось бы послушать. Больше всего времени я провел на секции «Laboratories for Optics Education» и получил много информации о том, как преподаватели пытаются решить такие важные проблемы, как обустройство лабораторий и разработка новых стендов и различных возможных способов продемонстрировать оптические эффекты.
  Сама конференция – это бесконечные возможности для приобретения опыта не только в области выступлений и ораторства, но и в развитии своих коммуникационных умений и профессиональных знаний. Участие в конференции – это: и приобретение новых знакомств, и улучшение знаний английского языка. Так как конференция «ETOP 2017» является международной, то ты встречаешь и общаешься на ней с коллегами со всего мира. И оказалось, что представители разных стран говорят с различными акцентами и различным уровнем английского, а умение понимать всех этих людей стало для меня достаточно хорошей школой и опытом. Кроме того, конференция такого высокого уровня – это площадка для приобретения профессиональных связей. Здесь можно было встретить профессоров с мировым именем, наладить контакты с перспективными ученными, получить возможность последующего общения с ними через интернет. Так я познакомился с учеными из различных стран: – Колумбия, Англия, Сингапур, Америка, Канада, Япония. И со всеми очень приятно было общаться. Вообще, очень здорово видеть людей, заинтересованных тем же что и ты. Я попросил профессора из Университета Рочестера (США), который занимается долгое время фотоникой в биомедицине поддержки в моих будущих начинаниях, и он с радостью согласился помочь литературой и советами.
  Подводя итоги, хочется сказать, что, занимаясь делом, которое вам действительно нравится, можно добиться небывалых высот и никакие преграды не смогут остановить вас на пути к вашей цели. Занимайтесь наукой, популяризуйте науку, любите её и вам вернется все в стократных размерах».

2017-05-30
Учёные кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО обсудили актуальность и перспективы прикладного применения терагерцового излучения.
   По приглашению руководителя лаборатории Фемтомедицины Международной лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий, к.ф.-м.н., Ольги Смолянской, 22 мая на заседании кафедры Фотоники и оптоинформатики с научным докладом «Terahertz non destructive test applications» выступил Dr. Жан Поль Гийе, associate professor лаборатории IMS Университета Бордо.

  Лаборатория Фемтомедицины Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО и лаборатория IMS Университета Бордо ведут активные работы над совместным проектом по разработке новых методов оптической диагностики, томографии и терапии биологических тканей. Данные методы основаны на использовании биологически активных агентов, вызывающих оптическое просветление тканей, и наночастиц в качестве контрастирующих агентов.
   Dr. Жан Поль Гийе рассказал о направлениях фундаментальных исследований, текущих проектах и достижениях лаборатории IMS. «Основными научными приоритетами нашей лаборатории являются:
  • моделирование и формование материалов для проектирования компонентов и микросистем,
  • автоматическое управление, диагностика систем, обработка сигналов и изображений,
  • биоинженерия, биоэлектроника и др.
   Лаборатория IMS поддерживает фундаментальные исследования, а также междисциплинарные исследования на основе научных проектов. В настоящее время в IMS запущено более сотни исследовательских грантов, предназначенных для таких областей, как транспорт, телекоммуникации, здравоохранение, окружающая среда и энергетика».
   Также Dr. Жан Поль Гийе рассказал о своих научных работах в области терагерцовой спектроскопии и томографии и их применении в различных областях, в том числе для:
  •  неразрушающего контроля композитных материалов,
  •  неразрушающего контроля произведений живописи на холсте перед их реставрацией,
  •  получения изображений раковых опухолей.
   В докладе было подчёркнуто, что терагерцовая визуализация является инновационным методом 2D-исследования полимерных материалов, которые активно применяются в современной промышленности, например, для создания гибких и тонких экранов и электронных компонент.
Перспективным направлением терагерцовой томографии является способность локализовать структурные дефекты на холсте произведения живописи, обнаружить переделку и увидеть скрытые слои (Рис. 1).
 
 Рис. 1
Jean-Paul Guillet, M.Roux, et.al Art Painting Diagnostic Before Restoration with Terahertz
and Millimeter Waves // J Infrared Milli Terahz Waves, V.38 (4), pp 369–379, 2017.
 
  Слева: фотография картины, полученная в видимом диапазоне, на картине можно наблюдать некоторые трещины.
  Справа: изображение той же картины, полученное с помощью терагерцового диапазона частот. На картине хорошо видна локализация      различных дефектов.
  В центре: изображение картины, полученное с помощью комбинации видимого света и терагерцового излучения.
 
   Особое внимание Dr. Жан Поль Гийе уделил такому направлению применения терагерцового излучения, как «терагерцовая томография», которая позволяет проводить высококачественную диагностику рака молочной железы с помощью оценки онкомаркеров. С помощью данного метода можно обнаружить заболевание на ранней стадии, а также контролировать ход проведения проведения операции по удалению опухоли.
   Как сказала Ольга Смолянская, «в настоящее время технологии, использующие терагерцовое излучение в биомедицинской томографии и спектроскопии, выгодно отличаются от существующих методов медицинской диагностики. Это связано с тем, что терагерцовая диагностика биотканей является идеальной неконтактной, неионизирующей, безопасной технологией диагностики различных социально-значимых заболеваний человека и животных». 

 

 
2017-05-16
Международная летняя школа для студентов по фотонике и оптоинформатике 29.05.2017 - 09.06.2017

  29 мая 2017 года в Международном институте "Фотоника и оптоинформатика" Университета ИТМО вновь откроется "Летняя школа для студентов по фотонике и оптоинформатике"




 
  Международный институт «Фотоника и оптоинформатика» Университета ИТМО проводит третью Международную летнюю школу по фотонике и оптоинформатике, которая пройдёт с 29 мая по 9 июня в Санкт-Петербурге. Школа посвящена актуальным фундаментальным и прикладным проблемам фотоники.
 Мы приглашаем принять участие всех студентов, аспирантов и молодых учёных, кому интересны:
  • квантовая криптография,
  • квантовые телекоммуникации,
  • фемтосекундная и ТГц оптика,
  • биофотоника,
  • цифровая голография.
  Все мероприятия в рамках школы проводятся на английском языке.
 Научная программа мероприятия включает доклады и мастер-классы ведущих ученых, специалистов в области фотоники. Участники школы смогут принять участие в обсуждении современных научных проблем, а также представить результаты своих исследований.

  Формат мероприятия включает в себя:
- реальную исследовательскую работу по различным темам, от экспертов высшего уровня. Как результат вы сможете приобрести уникальный опыт исследований в различных областях фотоники, который будет способствовать дальнейшему освоению теоретических исследований в данной области;
- обзорные лекции руководителей лабораторий по тематикам школы, описывающие последние результаты и достижения в различных областях фотоники;
- Презентации участников летней школы по результатам исследований.
 Все участники получат сертификаты с указанием количества заработанных кредитов ECTS.
 
Регистрация открыта до 25 мая, количество мест ограничено.
Желающие принять участие могут оправить заявку координаторам школы:
Буяновская Елизавета Михайловна - lee.buyanovskaya@gmail.com
Мельник Максим Владимирович - maxim.melnick@gmail.com
  Контакты
  тел.: +7 911 960-02-71
  e-mail: maxim.melnick@gmail.com



  Темы:
  • Генерация терагерцового излучения в микроплазме, индуцированной лазерным излучением
  • Передача квантового ключа на большие расстояния (более 300 км)
  • Оптимизация криптографических установок на поднесущих частотах с использованием однофотонных приемников различного типа
  • Анализ ТГц полей, генерируемых плазме, индуцированной лазерным излучением
  • Программное обеспечение для разработки методики автоисправления в квантовых устройствах связи
  • Разработка терагерцовых спектрометров и систем визуализации
  • Терагерцовая визуализация скрытых объектов
  • Распространение терагерцового излучения в биологических тканях. Численное моделирование
  • Спектральные особенности и оптические свойства биологических тканей и биологических клеток в терагерцовом диапазоне частот
  • Голографическая визуализация фазы
  • Передача информации импульсным терагерцовым излучением
  • Голографическая томография в плоскости изображения
  • Голографическая интерферометрия для измерения показателя преломления
  • Алгоритмы адаптивной оптимизации волнового фронта
  • Исследование наводимого двухфотонного поглощения кристаллов для детектирования и генерации ТГц излучения с использованием фемтосекундной pump-probe спектроскопии
  • Исследования нелинейных свойств электрооптических кристаллов, используемых в схемах генерации и детектирования терагерцового излучения
  • Определение концентрации белков, а также свободной и связанной воды в крови людей и животных с онкологическими заболеваниями
  • Исследование нелинейных параметров материалов с использованием схемы z-scan
 
  Программа мероприятия:   https://yadi.sk/i/pMf0Fgsv3JCgCT
 
 The program of the event: https://yadi.sk/i/DmBqatAl3JEk9u
 

Отчеты о Летней школе 2015:
Студенты Университета Рочестера провели свое первое научное исследование в Петербурге (http://news.ifmo.ru/ru/archive/archive2/news/4894/)
Optics students gain research experience in Russia (http://www.hajim.rochester.edu/studyabroad/itmo_petersburg.html)
Отчет о Летней школе 2016:
Американские студенты о плюсах российского образования и терпеливости сотрудников Университета ИТМО (http://news.ifmo.ru/ru/education/students/news/5738/)
2017-05-15
Студенты кафедры Фотоники и оптоинформатики прошли подготовку в Центре Алмазова.
  11 мая года студенты - первокурсники в рамках дисциплины «Современные проблемы оптоинформатики» посетили Институт экспериментальной медицины ФГБУ "СЗФМИЦ им. В.А. Алмазова".
 
 
  Занятие - экскурсию подготовила и провела руководитель лаборатории Фемтомедицины Международной лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий, к.ф.-м.н. Смолянская Ольга Алексеевна.
  В первой части экскурсии заведующий НИЛ нанотехнологий, к.т.н., доцент Королев Дмитрий Владимирович продемонстрировал студентам: методы синтеза наноматериалов различной природы и назначения, а также методы синтеза и изучения токсических свойств ряда магнитных наночастиц. Кроме того, студенты узнали:
- о способе пассивной направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированный миокард;
- об оптических методах исследования магнитных наночастиц в ИК-диапазоне.
  Во второй части экскурсии заведующий НИЛ биопротезирования и кардиопротекции, к.б.н. Торопова Яна Геннадьевна рассказала об основных направлениях работы медицинского центра им. В.А. Алмазова. Она ознакомила студентов с лабораториями, виварием, современными оптическими и биофизическими методами исследования различных биологических органов лабораторных животных. Осветила современные вопросы защиты миокарда от ишемического и реперфузионного повреждения, фармакологического пре- и посткондиционирования, направленной доставки лекарственных препаратов. В ходе встречи Яна Геннадьевна подчеркнула, насколько важно объединение усилий различных специалистов: физиков, медиков, биологов и химиков, для создания современных методов диагностики, терапии и лечения.
Предыдущая    1    2    3    4    5    6    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam