Как уменьшить Человека-муравья

К выходу в кинотеатрах фильма «Человек-муравей и Оса» сотрудники Российского института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН создали микроскопический постер высотой меньше толщины человеческого волоса. Увидеть его можно только через мощный микроскоп. Indicator.Ru поговорил со старшим научным сотрудником института, кандидатом физико-математических наук Никитой Минаевым о том, как эта технология работает, где ее уже применяют и смогут ли такой постер сделать обычные люди.

Образец создан с помощью технологии микростереолитографии. Ученые используют светочувствительный фотополимер, который затвердевает при взаимодействии с пучками света. Слой за слоем лазер отверждает исходный состав с точностью в несколько нанометров, что позволяет создавать сложные формы и рельефы.

— Почему вы решили сделать такой постер?

— Способность Человека-муравья — уменьшаться до микроскопических размеров, поэтому мы подумали, что было бы интересно попробовать создать копию персонажа размером в несколько десятков микрометров на нашем оборудовании.

— Сколько времени занимает создание одной такой фигурки — от эскиза до итогового варианта?

— Если есть готовая модель, представленная в стандартном формате для трехмерной печати, то процесс занимает, как правило, несколько минут. Все зависит от того, какого размера нужна модель. Если это масштаб до 50 х 50 х 50 мкм, то это занимает несколько десятков секунд. Если до 250 х 250 х 250, то время уже растягивается до нескольких минут. Сложные большие модели собираются из нескольких меньших. Если нужно сделать модели миллиметрового масштаба, то время может увеличиться до часов, так как технология позволяет оперировать объемом не более нескольких кубических микрон. Одновременно это и преимущество (мы получаем модели с высоким разрешением), и недостаток (крупные структуры формируются слишком долго).

— Насколько сложные изображения можно делать при помощи микростереолитографии? Можно, например, сделать копию какой-нибудь картины?

— Технология позволяет формировать любые трехмерные модели с субмикронным разрешением. Если использовать новейшие фотополимерные материалы, можно создавать крупные трехмерные структуры, причем без искажений и деформаций.

— Применение такой технологии в рекламе — дело довольно необычное. В каких еще нестандартных сферах вам или вашим коллегам случалось применять микростереолитографию?

— По большей части мы создаем различные микроустройства, которые нужны в нашей работе. Ничего нестандартного, не относящегося к области научных исследований, мы до сих пор не делали. Но мы считаем, что подобные проекты могут привлечь молодежь к науке, показать, что наука — это интересно и весело, и поэтому будем делать подобные штуки и дальше.

— Кроме этого, у технологии есть и серьезное применение. Насколько я понимаю, с ее помощью, например, можно сращивать нервные волокна. Расскажите, пожалуйста, подробнее, как это происходит.

— Мы разработали фоточувствительную композицию из биосовместимых материалов на основе природных полимеров. Сформированные структуры представляют собой трехмерные конструкции из гидрогеля. Его механические параметры позволяют помещать созданные структуры в область повреждения нервной ткани, например, при травме спинного мозга.

Мы создаем трехмерную конструкцию с большим количеством пор, которые как бы «подсказывают» нервной ткани, куда ей нужно расти. Помещая такой объект в область, где нервная ткань повреждена, мы создаем условия для ее восстановления.

— Какие материалы при этом используются? Позволяют ли они в случае, например, ошибки «откатить» какое-то действие и часть переделать?

— Материалы, которые используем, мы разрабатываем сами. Они основаны на природных полимерах и чувствительны к свету, то есть, если мы облучаем такой материал лазером, от этого он меняет свою форму. При работе с ними ошибаться нельзя: материалы требуют аккуратного обращения и специальных условий хранения.

— Насколько сложное оборудование вы для этого используете? Возможно ли, что в ближайшем будущем эти технологии будут широко доступны для обычных людей?

— Мы работаем на уникальном оборудовании с выдающимися характеристиками, которое стоит достаточно дорого. В настоящее время лазерная техника развивается очень бурно, и вполне возможно, что скоро создадут системы, которые можно будет купить по доступной цене. Сейчас мы разрабатываем прототипы подобных систем, доступных широкому кругу пользователей.

Технология двухфотонной фемтосекундной микростереолитографии сейчас только развивается. В России есть около десяти установок, которые могут формировать подобные структуры, причем наша система — одна из наиболее «продвинутых», так как обладает большим полем печати, разрешением в десятки нанометров и может работать на высоких скоростях (лазерный луч перемещается со скоростями до 1 метра в секунду).

— То есть миниатюрный постер следующего фильма о Человеке-муравье ждать можно пока только от вас, обычный зритель его сделать не сможет?

— Если коллеги из других лабораторий не подключатся, то получается, что так.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.