Мы поговорили с Василием Федотовым, профессором Центра фотоники и фотонных технологий, научным консультантом серии «ПинКод 2.0» «Рецепт нано-обеда», экспертом в области нанофотоники и плазмоники.
Вместе с ним мы разобрались, что стоит за идеей наноочков, плаща-невидимки и «наноеды» — и где проходит граница между научной фантастикой и реальными технологиями.
👓 Наноочки помогут увидеть микроба или даже разглядеть молекулу?
В серии Лосяш показывает друзьям очки с нанооптикой, которые позволяют разглядеть мельчайшие частицы грязи и микробы. По словам Василия, его работа связана не только с созданием наноструктур, которые «чувствуют» молекулы газов и паров, но и с исследованиями в области нанооптики — теми самыми, что приближают нас к созданию «чудо-очков».
«И в том и в другом случае мы имеем дело с управлением света на очень маленьких, нанометровых масштабах. Просто задачи стоят разные. В чудо-очках нужно контролировать распространение света, чтобы получить изображение крошечных объектов, а с нашими наноструктурами мы, наоборот, стараемся „запереть“ свет в очень маленьких областях, так что появление там даже небольшого количества молекул приведёт к заметному изменению оптических свойств наноструктур», — объясняет учёный.
🍎 Может ли датчик «почувствовать» свежесть еды?
Оптический датчик на основе наноструктурированной металлической плёнки, разработанный Василием, способен регистрировать присутствие определённых газообразных веществ.
«Если научиться правильно интерпретировать срабатывания датчика в случае появления летучих веществ, характерных для портящейся еды, то в перспективе можно создать систему, которая сможет оценивать свежесть продукта. А насколько точно и эффективно это можно будет делать — уже вопрос совместной работы физиков, химиков и специалистов по пищевым технологиям», — отмечает Василий.
🧥 Плащ-невидимка: научная фантастика или реальный принцип?
Крош и Нюша используют плащ-невидимку на основе метаматериалов, чтобы скрытно подменить нано-очки. По словам Василия, сама идея имеет строгое научное обоснование, а эффект «невидимки» уже не раз подтверждён экспериментально.
«Однако создание метаматериалов для плаща-невидимки, который бы хорошо работал в видимом свете, всё ещё остаётся весьма сложной технической и технологической задачей, требующей дальнейшего развития методов нанофабрикации. В целом же, реализовать „невидимость“ для электромагнитных волн пока гораздо проще в СВЧ и радиочастотном диапазонах», — поясняет эксперт.
🌈 «Неожиданные» свойства наноеды: что реально умеет нанофотоника?
В серии герои сталкиваются с неожиданными свойствами «наноеды». Василий приводит реальные примеры из нанофотоники: металлы можно заставить поменять цвет исключительно путём наноструктурирования их поверхности.
«Нам под силу добавить золоту практически любой оттенок — от голубого до красного. При этом сам металл остаётся тем же золотом — меняется не химический состав, а то, как его поверхность взаимодействует со светом. Но если на такой наноструктурированной поверхности осядут определённые молекулы, то цвет снова изменится», — рассказывает учёный.
💊 Можно ли приготовить «нанообед» уже сегодня?
Технологии доставки витаминов, лекарств и питательных веществ активно разрабатываются, а некоторые даже находят практическое применение.
«Учёные уже научились создавать структуры подобные крошечным пузырькам в качестве „контейнеров“ для адресной доставки лекарственных препаратов. Другой подход, который сейчас разрабатывается моими коллегами, использует в качестве носителя наночастицы ватерита разновидность карбоната кальция. Они представляют собой микроскопические губки, которые легко растворяются в клетках, а их поры служат „кармашками“ для надёжного хранения доставляемых веществ», — отмечает Василий.
И обе эти технологии вполне могут быть использованы для доставки «нанообеда» на клеточном уровне.
🎬 Смотрите «ПинКод 2.0» на «Кинопоиске» и Kion.
#Пинкод_КодНауки