Дифракционный штрих-код позволит метить клетки и молекулы

Наука
мобильная версия
В университете Саутгемптона (Великобритания) разработана технология нанесения наноструктурированных оптических меток в виде линейных решеток. Они позволяют создать до 109 различных кодов, каждый из которых можно будет легко идентифицировать бесконтактным оптическим способом. Особенность новых штрих-кодов - их сверхмалый размер.

Создание наноматериалов, которые можно легко и быстро идентифицировать, — не новость. Два года назад появились первые технологии наноидентификации с помощью штрих-кодов на основе ДНК. Однако высокая стоимость их производства не позволила этому изобретению выйти на рынок. Группе исследователей из Саутгемптонского университета под руководством Сэма Биртвелла (Sam Birtwell) удалось разработать легко считываемые оптическими методами идентификаторы микроскопических масштабов, с помощью которых можно идентифицировать нужный объект из сотен миллионов других.

Британские ученые, сообщает Optics, предложили использовать в качестве уникального кода дифракционную решетку со строго определенным периодом. Их работа представлена в журнале Optics Express. Для нанесения наноштрихов на стеклянную поверхность подложки использовалась электронно-лучевая литография разрешением 100 нм. С ее помощью была создана дифракционная решетка размером 50х50 мкм, линии которой представляют собой слои атомов хрома толщиной 60 нм. Эта технология, ограниченная разрешением литографической установки, позволила создать 7400 уникальных кодов.

Для считывания дифракционного кода решетка освещается пучком света. Отраженный свет регистрируется декодирующим устройством, определяющим угол отклонения луча, — он для каждой решетки будет различным. Теоретически, можно увеличить количество различных кодов путем комбинирования разных решеток из уже имеющейся библиотеки. Так можно будет получать дифракционные решетки с кодами «высокого уровня». Например, комбинация только трех различных типов решеток позволит получить 68000 вариантов штрих-кодов.

Тем не менее, создание все более сложных дифракционных кодов имеет свой предел из-за ограниченного разрешения литографической установки. «Чем выше будет число решеток в одном штрих-коде, тем труднее их изготовить. Так, штрих-код с четырьмя решетками мы уже не можем изготовить, — говорит д-р Бартвейл. — Но мы работаем над преодолением этой проблемы и в следующих наших работах, возможно, нам удастся увеличить количество решеток так, чтобы получить как можно больше вариантов штрих-кодов».

#gallery#
По мнению д-ра Бартвелла, новые штрих-коды на основе наночастиц с нанесенными на них продольными полосами могут найти применение, например, в комбинаторной химии, где станет возможной идентификация при помощи наночастиц отдельных молекул. Но этим сфера применения ультрамалых штрих-кодов не ограничивается.

«Естественно, мы не исключаем и других возможных сфер их применения — таких, как маркировка птиц, домашних и диких животных, растений, насекомых; идентификация кредитных карт, банкнот, компьютерных чипов, — указывает д-р Бартвелл. — Станет возможной идентификация отдельных живых клеток, что будет очень полезно биотехнологам, медикам и генетикам. Сейчас же мы заняты изготовлением биосовместимых меток для медицины и биотехнологий». Кроме того, группа ведет работу над оптимизацией технологии для конкретных областей применения — таких, как, например, идентификация бриллиантов или борьба с раком.