Light and Life

НОВОСТИ БИОФОТОНИКИ: Как известно, большинство тканей человека представляет собой мутные среды, то есть многократно рассеивает свет, проходящий через них, заставляя его забыть о первоначальном направлении распространения. Это делает наши ткани непрозрачными по достижении некоторой толщины. Относится это и к головному мозгу. В ближнем инфракрасном диапазоне свет проникает в ткани относительно глубоко, что позволяет строить на основе спектроскопии диффузно отраженного тканями мозга света системы транскраниального анализа кровоснабжения мозга. Но этот метод также ограничен небольшими областями. Насквозь через весь мозг может пройти лишь очень небольшая доля фотонов. Исследователи из Университета Глазго продемонстрировали то, что ранее считалось невозможным: обнаружение света, прошедшего через всю голову взрослого человека. Их исследование, опубликованное в журнале Neurophotonics, показывает, что при правильной настройке можно измерить фотоны, проходящие с одной стороны головы на другую, даже через её самую широкую точку: https://www.spiedigitallibrary.org/journals/neurophotonics/volume-12/issue-02/025014/Photon-transport-through-the-entire-adult-human-head/10.1117/1.NPh.12.2.025014.full Для этого команда использовала мощные лазеры и высокочувствительные детекторы в тщательно контролируемом эксперименте. Они направили импульсный лазерный луч (1,2 Вт, длина волны 800 нм, длительность импульса 140 фемтосекунд, частота повторения 80 МГц) на одну сторону головы добровольца (пучок диаметром 1 дюйм проецировался на боковую часть головы над ухом), а детектор с фотоумножителем разместили на противоположной стороне. Установка была спроектирована таким образом, чтобы блокировать весь остальной свет и максимально увеличить вероятность обнаружения тех немногих фотонов, которые прошли весь путь через череп и мозг. Исследователи также провели компьютерное моделирование методом Монте-Карло, чтобы предсказать, как свет будет проходить через слои головного мозга. Результаты моделирования хорошо совпали с экспериментальными, подтвердив, что обнаруженные фотоны действительно прошли через всю голову. Интересно, что моделирование показало, что свет имеет тенденцию следовать определённым траекториям, ориентируясь на области мозга с меньшим рассеиванием, такие как спинномозговая жидкость.

НОВОСТИ БИОФОТОНИКИ: В статье https://www.nature.com/articles/s41566-025-01681-6 рассматривается текущий научный и методологический консенсус по применению спектроскопии рассеяния Мандельштама-Бриллюэна в биологических исследованиях. Физический принцип этого явления основан на возникновении в конденсированных средах упругих волн, приводящих к флуктуациям плотности, на которых и рассеивается свет. Это неинвазивный, бесконтактный, безмаркерный оптико-спектральный метод, позволяющий получать информацию о механических свойствах материала в субмикронном масштабе, что имеет значение для многих биологических приложений.

НОВОСТИ ФОТОНИКИ: Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Венского технического университета (TU Wien) изобрели новый тип перестраиваемого полупроводникового лазера. Среди руководителей работы Федерико Капассо, который стал одним из изобретателей квантового каскадного лазера в 1994 году. Новый лазер состоит из нескольких крошечных кольцевых лазеров, каждый из которых немного отличается по размеру и подключен к одному волноводу. Каждое кольцо излучает свет разной длины волны, и, регулируя входной электрический ток, лазер может плавно перестраиваться между разными длинами волн. Регулируя размер кольца, можно эффективно нацеливаться на любую нужную частоту генерации. Перестраиваемые лазеры находят широкое применение в медицинских приложениях, поскольку обеспечивают возможность детекции специфических тканей и молекул на характерных для них длинах волн. https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-12-7-985&id=574056