Váratlan lézerjelenség: a káoszból rend születik
Eredetileg azt tartották valószínűnek, hogy a lézerteljesítmény növelése minden esetben növekvő rendezetlenséget és szóródást eredményez a fényben. A kutatók azonban mást tapasztaltak: amikor a lézert egy multimódusú optikai szálba vezették, egy bizonyos teljesítményküszöb elérésekor a fény minden előzetes mérnöki beavatkozás nélkül, önmagát szervezve, rendkívül éles sugárrá koncentrálódott. Ez azt is jelenti, hogy bonyolult, drága optikai eszközök nélkül lehet stabil, szupergyors és fókuszált sugárhoz jutni.
A jelenség működtetéséhez két feltétel elengedhetetlen: egyrészt a lézernek tökéletesen, nulla fokos szögben kell belépnie az optikai szálba – ami jóval pontosabb, mint ami a hétköznapi gyakorlatban megszokott –, másrészt a teljesítményt addig kell növelni, amíg a fény közvetlenül is kölcsönhatásba nem lép az üveganyaggal. A fény–anyag kölcsönhatásából születik meg az önszerveződő ceruzasugár.
Élesebb kép, kevesebb zavaró jelenség
A kísérletek során kiderült, hogy ezek a sugárnyalábok nemcsak stabilabbak, de lényegesen részletgazdagabbak is, mint a hagyományos sugárformák. Más lézerekhez képest szinte teljesen hiányoznak azok a zavaró oldalsó fényfoltok, amelyek elmoshatják a képeket. Ez a tiszta, fókuszált sugárzás jelentős előrelépés a képélesség és az orvosi diagnosztika szempontjából.
A tudósok a módszert a vér–agy gát leképezésében próbálták ki. Ez a sejtréteg védi az agyat az ártalmas anyagoktól, de sok hasznos gyógyszert is visszatart. Az új technikával most gyors, precíz, 3D-s képeket sikerült készíteni, miközben valós időben is követni tudták, hogyan szívódnak fel a gyógyszerfehérjék az egyes sejtekben. A jelentőségét mutatja, hogy ezek az eredmények a gyógyszerkutatásokban felhasznált emberi alapú modelleket is forradalmasíthatják, ráadásul a sejtek nem igényelnek fluoreszkáló címkézést.
Villámgyors haladás, új távlatok
Az új rendszer tehát körülbelül huszonötször gyorsabban képes nagy felbontású, sejtszintű térbeli képeket előállítani, mint az eddigi eljárások. A kutatók szerint eddig mindig kompromisszumot kellett kötni a felbontás és az áthatolási mélység között, de ezzel a módszerrel mindkettő egyszerre javul. A történet itt még nem ér véget: a fejlesztők most szeretnék pontosabban feltérképezni az önszerveződő sugár mögött rejlő fizikai mechanizmust, és bővíteni a felhasználási területek listáját, például az idegsejtek leképezésében vagy a gyakorlati alkalmazásokban.
A projektet az MIT, a National Science Foundation, a Silicon Valley Community Foundation és más szervezetek is finanszírozták.
