CC BY
9Оптическая микроскопия одиночных наночастиц в водных средах для целей биомедицины
Г.О. Силаев1, Ф.В. Верещагин1, А.Т. Шайдулин2, Е.О. Орловская2, Ю.В. Орловский2,
Ю.Г. Вайнер1
1 Институт спектроскопии РАН, 108840, г.Москва, Троицк, ул. Физическая, д. 5 2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991 ГСП-1, г. Москва, ул. Вавилова, д. 38
E-mail: vainer@isan. troitsk. ru
В подавляющем числе случаев наночастицы изучают в виде порошков или суспензий, что приводит к искажению информации об индивидуальных свойствах частиц. Поэтому разработка методов изучения и визуализации наночастиц на уровне одиночных является одним из актуальных направлений современной нанофотоники. Обычно, для визуализации одиночных наночастиц применяют электронный или зондовые микроскопы (туннельный, атомно-силовой, оптический ближнепольный и др.). Однако такие микроскопы характеризуются сложной процедурой подготовки образца и измерений и дороги. Кроме того, методы электронной микроскопии малопригодны для исследований биологических объектов, особенно в водных средах. Важным ограничением при исследованиях объектов биологической природы является также то, что электронный луч или нанозонд могут оказывать сильное нежелательное воздействие на образец.
Методы оптической дальнеполевой микроскопии свободны от большинства из перечисленных недостатков и характеризуются высокой оперативностью, малым воздействием на образец, существенно более простой процедурой измерений. Однако традиционные приборы не обладают достаточной для указанных целей чувствительностью. Мы разработали высокочувствительный лазерный ультрамикроскоп, работающий по схеме «светового листа» и схеме скользящего падения, который позволяет визуализировать в водных растворах одиночные наночастицы, размерами до 20 и менее нанометров и определять их индивидуальные размеры, по сигналам упругого рассеяния света и путем анализа индивидуальных траекторий броуновского их движения.
Сообщается о результатах оптической диагностики коллоидных растворов одиночных диэлектрических нанокристаллов фторида лантана - LaF3, допированных ионами европия (Eu3+) и неодима (Nd3+), имеющих размеры в пределах 10 - 30 нм, и их конгломератов с применением разработанного микроскопа и развитых методик. Приводятся также результаты сравнительных измерений размеров одних и тех же наночастиц с помощью электронного и разработанных микроскопов, а также ансамблевых измерений наночастиц и их суспензий в воде с применением метода динамического рассеяния света (ДРС).
Исследования были поддержаны в рамках проекта РНФ № 22-22-00998
