TechFusion.ruНовостиУченые разработали «невидимые» иглы для биомедицины

Ученые разработали «невидимые» иглы для биомедицины

невидимые

Международная группа специалистов из НИТУ «МИСиС» и Политехнического университета Турина создали модель модель нового метаматериала, который позволит повысить точность работы наносенсоров в оптике и биомедицине за счет маскировки их от внешнего излучения

Разработка модели нового метаматериала, маскирующего наносенсоры, проводится в рамках российско-итальянского проекта ANASTASIA (Advanced Non-radiating Architectures Scattering Tenuously And Sustaining Invisible Anapoles). «Невидимые» наноиглы помогут облегчить решение многих задач в оптике и биомедицине.

«Есть ряд случаев, когда нужно сделать так, чтобы объект не взаимодействовал со светом — например, при доставке лекарств на наноуровне. Наша конечная цель — создать метамолекулу, в которой рассеяние от объекта и его оболочки будут встречаться, нейтрализуя друг друга и делая объект невидимым в соответствующем волновом диапазоне», — рассказал руководитель проекта ANASTASIA со стороны НИТУ «МИСиС», доцент Алексей Башарин.

Общая цель — создать метаматериал, который позволит сделать объекты невидимыми на наноуровне во всех волновых диапазонах. Метамолекула, состоящая из четырех цилиндров-диэлектриков радиусом 5 мкм, образует оболочку для наносенсора. В итоге диэлектрики взаимодействуют с излучением, и возникает так называемое состояние анаполя — неизлучающего рассеивателя.

невидимые

Визуализация метамолекулы, состоящей из наносенсора – металлического цилиндра-проводника (в центре) и четырех цилиндров-диэлектриков (по краям), где P – электрический дипольный момент проводника, T – тороидный момент диэлектрической оболочки. Иллюстрация: НИТУ «МИСиС»

Поэтому объект становится невидимым для внешнего наблюдателя. По отдельности все элементы — наносенсор и диэлектрики — рассеивают излучение и сильно искажают картину электрического и магнитного полей. Подробно метод был описан авторами в статье Multipolar passive cloaking by nonradiating anapole excitation в журнале Nature.

невидимые

Визуализация видимого излучения элементов вне метамолекулы и в форме метамолекулы, где (а) – центральный элемент без оболочки; (b) – элементы оболочки без центрального элемента; (с) – центральный элемент в оболочке.
Иллюстрация: НИТУ «МИСиС»

Как сообщили в пресс-службе НИТУ «МИСиС», в качестве материала метамолекулы ученые использовали LiTaO3 — танталат лития. Также метод прменим и к другим материалам, например к германию и кремнию. Для расчетов был использован металлический проводник радиусом 2.5 мкм, имитирующй наносенсор и обладающий очень высоким волновым рассеиванием. Это позволило провести расчеты для максимально возможного уровня излучения. Моделирование проходило в терагерцовом диапазоне, между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами.

Фото на обложке: НИТУ «МИСиС»