Парадоксален оптичен феномен ще помогне в медицинската визуализация

Изследователи от САЩ откриха парадоксален оптичен феномен в оптичната физика: при определени условия хаотичен лазерен лъч може да се самоорганизира във високоскоростен и стабилен „лъч молив“. Това може да се използва за заснемане на медицински изображения много по-бързо и без загуба на качество. Освен това технологията позволява проследяване в реално време на усвояването на лекарства от отделните клетки, което може да ускори тестването на медикаментите за невродегенеративните заболявания.

Откритието е направено случайно, когато аспирантът Цао Хунхао от Масачузетския технологичен институт проверявал здравината на многомодово оптично влакно. Противно на очакванията, когато мощността била увеличена почти до точката, в която влакното можело да изгори, светлината не станала по-разсеяна, а спонтанно се компресирала в един сноп, подобен на игла. Обикновено, колкото по-голяма е мощността, толкова по-неподреден става лъчът поради дефекти във влакното, но тук случаят не е такъв.

За да се възпроизведе ефектът, са необходими две прости, но точни условия: лазерът трябва да влезе във влакното под точно определен ъгъл и мощността трябва да се увеличи до ниво, при което светлината започва да взаимодейства със стъклото на самото влакно. При тази критична мощност нелинейността компенсира случайната нехомогенност, създавайки баланс и формирайки самоорганизиран лъч без сложни инженерни решения, пише MIT News.

Установено е, че полученият лъч е по-стабилен и по-чист от много други подобни лъчи. Приложена към модел на кръвно-мозъчната бариера на тялото, технологията позволява динамично проследяване в реално време на усвояването на протеини от клетките.

„Обикновено трябва да избирате между разделителната способност на изображението и дълбочината на полето – можете да изследвате само определено разстояние в даден момент. Но с нашия метод можем да преодолеем този компромис, като създадем тесен лъч, който има едновременно висока разделителна способност и голяма дълбочина на рязкост“,

казва Ю Лию, един от изследователите.

Въпреки че технологията вече е демонстрирала своите предимства, пълният механизъм за създаване на новите лъчи все още не е изяснен. Екипът планира да разбере по-задълбочено физиката на самоорганизацията на лъчите, за да може по-късно да приложи техниката за изобразяване на мозъчните неврони. Учените работят и върху приложението ѝ за тестване на лекарства за рак и инфекциозни заболявания.