Аспирант факультета Фотоники и оптоинформатики Евгений Одляницкий — о создании лазерной установки для задач биофотоники

 

10 марта 2020

Евгений Одляницкий
  В прошлом году аспирант факультета фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, сотрудник лаборатории фемтомедицины Евгений Одляницкий получил приглашение на полугодовую стажировку в Университете Бордо (Франция). За шесть месяцев российско-французская научная группа должна была создать лазерную установку, способную получать качественные изображения объектов в терагерцовом диапазоне частот с субволновым разрешением. Пока аналогичная система есть только в Японии. Евгений должен был разработать свой вариант установки для применения в области биофотоники. О том, как складывалась исследовательская работа аспиранта и каких результатов он успел достичь, — в материале ITMO.NEWS.
 

  Первый в Европе и второй в мире


 Евгений, расскажи, почему эту установку собирали именно во Франции?
 Ученые университета Бордо несколько лет заняты разработками в этой области. У лаборатории уже было необходимое оборудование, детали, наработки, но не хватало специалиста, который бы взялся за сборку. А в силу того, что мой научный руководитель Ольга Смолянская, руководитель лаборатории фемтомедицины, уже около трех лет сотрудничает со специалистами из Университета Бордо и у нас есть ряд совместных проектов, исследований, то французская сторона предложила кому-нибудь из наших сотрудников взять на себя сборку. Собственно, так я оказался на стажировке.
 
  В чем основной принцип работы установки?
 Это оптическая установка на базе фемтосекундного лазера. Длина волны терагерцового излучения достаточно большая, соответственно, проблематично получать изображения в терагерцовом диапазоне в таком качестве, чтобы можно было рассмотреть мелкие детали исследуемого объекта. Для достижения высокого разрешения изображения необходимо сфокусировать лазерный пучок таким образом, чтобы диаметр пятна в фокусе был минимален. Так как в Европе таких установок пока нет, а в мире есть одна — японская, то для своей работы я использовал метод LTEM (Laser Terahertz Emission Microscope), предложенный профессором Таначи (M.Tonouchi).


Лазерная система


 То есть в России подобные системы пока не созданы?
 Насколько мне известно, установок с принципом, предложенным Таначи, нет. Но в Институте общей физики им А.М. Прохорова РАН в Москве лаборатория ИОФ РАН под руководством Кирилла Зайцева проводит похожие исследования, но схема используется другая. Однако я уверен, что многие исследователи, работающие в терагерцовой области, хотели бы получать изображения в высоком разрешении, а значит, стремятся к созданию подобной технологии.
 Просто пока это достаточно новая тема, она стала развиваться после публикаций японского ученого Таначи. Думаю, что аналогичную систему можно собрать и на базе ИТМО. Сейчас мы активно сотрудничаем с Валерием Трухиным, научным сотрудником факультета фотоники и оптоинформатики нашего университета, который разрабатывает терагерцовый микроскоп. Уверен, что объединив наши наработки и опыт, мы смогли бы получить хороший результат.


Лазерная система

 Во Франции ты один собирал установку или в научной группе?
 Научный руководитель курировал процесс сборки, сотрудник лаборатории Фредерик Фоке (Frederic Fauquet) помогал мне с организационными моментами: заказ оборудования, деталей, а всю остальную работу выполнял я сам.
 

  Прерванное исследование и дальнейшие планы

 
 Твоя стажировка закончилась на полтора месяца раньше из-за распространения вируса. Расскажи, на каком этапе вы остановились?
 Работа сделана на 80-85%. Нам удалось получить терагерцовый сигнал, собрать необходимые элементы установки. Осталось только решить проблему, связанную с дисперсионными искажениями в оптическом волокне, которое является частью детектора и отвечает за проведение зондирующего пучка в зону детектирования терагерцового сигнала. Я надеюсь, что смогу продолжить работу с установкой после снятия карантина. Перед отъездом мы обсуждали эту возможность с руководителем данного проекта Жан-Полем Гийе.


Университет Бордо

 Как-то продолжаешь вести проект удаленно?
 Эту паузу я использую для написания различных текстов по проекту: описание работы, отчеты. Делаю то, что можно сделать из дома, потому что в большей степени это практическая задача, которая требует моего присутствия в лаборатории.
 
 Это твой первый опыт научной деятельности за границей?
 Да, и он был крайне полезным. Я многому научился как в бытовом плане, так и в исследовательском; узнал, что значит жить и заниматься наукой во Франции. Возникали какие-то трудности, но мы с ними справлялись. Зато эти знания дали большой опыт, теперь я чувствую себя намного увереннее в сборке сложных оптических установок.
 
 Какие исследования ты планируешь проводить в дальнейшем?
 В своей диссертации я хочу показать возможность получения изображения раковых клеток в терагерцовом диапазоне частот с высоким пространственным и продольным разрешением. В работе будут предложены физико-математические модели взаимодействия ТГц излучения с биологическими объектами и разработаны новые методы импульсной терагерцовой спектроскопии и микроскопии с повышенными техническими характеристиками.
 Наша лаборатория сотрудничает с коллегами из российского Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Петрова и медицинским центром им. В. А. Алмазова в Петербурге. Коллеги предоставляют мне биомедицинские объекты и консультируют по теоретическому обоснованию обнаруженных эффектов, а также практическому использованию научных результатов для клинической практики. Полученные мной результаты смогут стать основой для нового метода мониторинга патологических изменений в тканях организма.


Антонина Никулина ITMO.NEWS

Научная деятельность – работа мечты!

 

3 апреля 2020

  Евгения Пономарева, магистрантка факультета Фотоники и оптоинформатики, победитель вузовского конкурса «Студент года -2019» в номинации - лучший в научном и техническом творчестве, рассказала о своей научной работе и поделилась опытом учёбы в Финляндии.
  В январе 2020 года Евгения приступила к занятиям в Университете Аалто (Финляндия) по программе семестрового обмена. К сожалению, из-за эпидемии коронавируса в марте Жене пришлось вернуться в Санкт-Петербург, где её с радостью встретили коллеги по лаборатории Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий, и загрузили новым заданием по научному проекту. Но и учёбу в Аалто никто не отменял, и Женя продолжает учиться по программе финского университета, но уже дистанционно. В мае необходимо будет сдать четыре экзамена и два проекта. Поэтому сейчас, несмотря на не простые времена, ей приходиться трудиться, как это ни парадоксально, в два раза усерднее, чем раньше. Но Женю трудности не пугают, поскольку однажды она сделала свой важнейший профессиональный выбор: «научная деятельность – это работа моей мечты»!
  Посмотрите видеоролик, который сделала Женя, и Вы также влюбитесь в науку.
 

Учёные факультета Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО разработали самоочищающиеся покрытия для смартфонов.

 

5 марта 2020

  Всего два компонента, смешанные в строгой пропорции, вмиг расправляются и с красителем, и с множеством микробов.
 Учёные из Университета ИТМО разработали уникальные покрытия для смартфонов, которые могут совершить настоящую революцию в мире мобильных гаджетов. Покрытие способно убивать разных микробов, которые попадают на экран. Подобные исследования делают и крупные мировые производители смартфонов, но отечественная разработка обладает явным преимуществом.

— В одной из кювет — это просто водный раствор этого органического красителя, в другой кювете такая же концентрация органического красителя, но с добавками части компонентов нашего плёнкообразующего раствора, — объясняет доктор химических наук, ведущий научный сотрудник НИЦ оптического материаловедения Университета ИТМО Сергей Евстропьев.
 
  Учёные из Университета ИТМО демонстрируют настоящее чудо. Всего два компонента, смешанные в строгой пропорции, вмиг расправляются и с красителем, и с множеством микробов. Уникальные свойства жидкому составу придают соль цинка и специальный полимер. Не меньше пользы и от твёрдого покрытия, которое образовано из этих же химических веществ. Его можно, например, наносить на экран для смартфонов. В этом случае, говорят учёные, он будет на 100% свободен от бактерий. Теперь научной находкой осталось заинтересовать потенциального бизнесмена.
  — У нас нет дорогостоящего оборудования, мы должны на всём экономить. Для того, чтобы наш метод был инвестиционно привлекательным, он должен быть дёшев, прост, не использовать никаких сложных исходных материалов, примитивное технологическое оборудование, — говорит Сергей Евстропьев.

  Покрытию не страшны никакие царапины, а ещё оно способно самоочищаться. При попадании света на нём выделяется кислород, который и убивает бактерии. В лаборатории чудо-плёнку получают в три этапа. Нужные компоненты сначала взвешивают. После растворяют в спирте и тщательно перемешивают.
  Во время эксперимента образец опускают в готовый раствор и отправляют в муфельную печь. При температуре более 550 градусов Цельсия происходит термообработка, занимающая около двух часов. После этого на поверхность стекла наносят то самое покрытие с антибактериальным эффектом.
  Эффективность такой плёнки уже доказали, опустив его в жидкость с микроорганизмами — от кишечной палочки до стафилококков. Ни одна бактерия так и не смогла осесть на плёнке. Такие результаты дают широкий простор для научной мысли.
— Создание покрытий на линзах, на объективах для фотоаппаратов, которые могут использоваться в агрессивных средах, например, под водой, в тропиках всегда вырастают грибы при длительном использовании таких оптических инструментов, и это покрытие будет очищать объектив, — отмечает профессор, доктор физико-математических наук, директор НИЦ оптического материаловедения, заместитель декана по науке факультета Фотоники и оптоинформатики Николай Никоноров.

  Покрытию пророчат большое будущее и в борьбе с тяжёлыми болезнями.
— Мы наносим покрытие на торец нашего эндоскопа, и подсвечивают уже ультрафиолетовым источником света. На конце этого эндоскопа выделяется активный кислород, синглетный кислород, который начинает убивать те бактерии, которые видим в этой картине — прежде всего, это борьба с раковыми заболеваниями, — подчёркивает Николай Никоноров.
  По словам исследователей, покрытие будет служить не менее пяти лет. Осталось лишь проверить устойчивость плёнки при высоком перепаде температур — например, при переходе из тёплого помещения на мороз. А сразу после запатентовать уникальную разработку.
 
 Источник
 Автор: Михаил Колокольцев, Телеканал 78.