Речь у нас сегодня пойдет о материалах будущего - наноалмазах. Это крошечные кристаллы алмазов диаметром всего лишь несколько десятков нанометров, то есть миллиардных частей миллиметра. В последние годы в передовых научных центрах мира ведутся интенсивные исследования над наноалмазами в связи с их уникальными свойствами.
В этом выпуске вас ждет встреча с польскими учеными, которые работают над наноалмазами и наностеклом - новыми материалами со специфическими магнитными и оптическими свойствами, которые найдут применение в электронике, оптике, а также в медицинской диагностике и позволят, в числе прочего, на обнаружение раковых клеток.
В Польше создан специальный консорциум по разработке новых методов производства наноалмазов и их использованию. В состав консорциума входят: факультет физики Варшавского университета, факультет физики, астрономии и прикладной математики Ягеллонского университета, факультет электроники, телекоммуникации и информатики Гданьской политехники, а таже Институт биотехнологии и молекулярной медицины в Гданьске.
У нас в гостях - глава консорциума, профессор Рышард Бучиньский из Варшавского университета, и профессор Роберт Богданович - декан факультет электроники, телекоммуникации и информатики Гданьской политехники.
- Название проекта, над которым работают польские ученые, называется «Наносенсорика и изображение с использованием квантовых эффектов. Синергия стекла и алмаза для применения в биодиагностике нового поколения». О цели этого проекта говорит профессор Рышард Бучиньский:
Рышард Бучиньский: Целью проекта является проверка возможностей применения наноалмазов. В особенности наноалмазов, которые имеют так называемые цветовые центры, то есть дефекты, которые можно использовать в современной медицинской диагоностике, хотя не только там. Их можно применять также в других областях, например, в нелинейной оптике, поскольку наноалмазы имеют очень интересные нелинейные свойства, а также в области наномагнитных изображений. Наноалмазы, произведенные в консорциуме, обладают уникальными возможностями. Можно получать наноалмазы с контролируемыми свойствами, которые могут применяться как измерители магнитного поля, причем самые точные из всех существующих.
- Ученые, занимающиеся наноалмазами, являются лауреатами конкурса Фонда во имя польской науки Team-Net в поддержку интердисциплинарных иследовательских проектов. Вот что наш второй гость, профессор Роберт Богданович, говорит о специфике работы с этими очень маленькими алмазами:
Роберт Богданович: Они тоньше волоса, и если их высыпать на ладонь, то их просто не видно. Это создает невероятный вызов для каждого инженера и ученого, это работа с практически невидимыми предметами. К тому же мы пытаемся контролировать их создание, чтобы они были такими, какими мы хотим, придать им желаемые свойства. Речь идет не о натуральных камнях, а о производимых в нашей лаборатории. Они производятся из газа, метана, который, как известно, в своей структуре имеет уголь. И этот уголь из метана - ведь алмаз на самом деле не что иное, как уголь, - конвертируется нами таким образом, чтобы родились крошечные алмазные кристаллы. Если рассматривать такие кристаллы под электронным микроскопом, то видно, что каждый из них представляет собой камешек. Электронный микроскоп - это наш основной рабочий инструмент в настоящее время. Потому что когда мы создаем наноалмаз и хотим его проконтролировать, без электронного микроскопа это сделать невозможно.
- Известно, что аламазы имеют определенное строение, по своей структуре кристалл алмаза имеет форму тетраэдра. Однако, по словам профессора Богдановича, здесь есть некоторые нюансы:
Роберт Богданович: Строение не совсем регулярное. Конечно, сама структура кристалла сохраняет регулярность и периодичность. Натуральные камни, когда их выкопают, не такие уж привлекательные, и лишь потом, когда они подвергнутся обработке, проявляются его грани, которые очень красиво преломляют свет. То же самое присходит с нашими синтетическими алмазами. У многих кристаллов получаются случайные формы. Но то, к чему мы стремимся в этом проекте, применяя свои знания, это то, что при использовании определенной матрицы роста, которую можно сравнить с засеянным полем, вырастить алмазы одинаковых или хотя близких форм. Тогда мы собираем с этого поля «урожай», изолируем его с матрицы. А дальше в этом процессе роль играют наши коллеги, которые эти алмазы будут химически модифицировать, чтобы они складывались в нужном порядке, организовывались в требуемые структуры. То есть, создавали цепочки, дающие нам возможность определенного взаимодействия с биологической структурой, которую мы хотели бы исследовать. Это может быть какой-то онкологический маркер или клетка, которая потенциально когда-либо может превратиться в раковую. В биологическом мире такая клетка должна получить своего «брата», который «узнает» первого.
- Наноалмазы можно использовать не только в онкологии, но и для «узнавания» больных клеток мозга.
Роберт Богданович: Все решения можно применять в разных целях, и это самый большой вызов данного проекта, и все они еще перед нами, поскольку срок реализации истекает только через четыре года. Так что все эти интеракции станут возможными благодаря достаточно развитой платформе, к которой одновременно можно гибко добавлять разоличные биологические структуры. Поскольку это уголь, а к углю, который очень активен, легко присоединяются другие структуры. Это дает нам огромные возможности. Такой алмазный «интерфейс» может служить не только диагоностике, но и быть носителем лекарства. Хотя в этом конкретном проекте мы не сосредотачиваемся на наноалмазах как носителях лечебных препаратов, но такие решения также очень активно исследуются в мире.
- Профессор Рышард Бучиньский еще в самом начале встречи отметил, что наноалмазы могут служить очень чуткими датчиками, которые найдут свое примененение в электронике и даже в промышленности. Мы попросили профессора Бучиньского чуть подробнее раскрыть тему:
Рышард Бучиньский: Мы должны вернуться к физическим свойствам, присущим наноалмазам. Огромной ценностью метода, разработанного профессором Богдановичем, является получение огрмного количества - миллионов наноалмазов, близких другу другу по параметрам и свойствам Благодаря этому мы можем химическими методом сделать так называемые «вакансии». Это не что иное, как дыра в структуре алмаза. Однако это не повреждение, а наоборот, достоинство, благодая которому можно создать датчики повышенной сенсорной чувствительности. Метод получения наноалмазов с контролируемыми дефектами позволяет сделать миниатюрные детекторы.
PR1/iza