Лазер размером с органеллу экспресс
Свет можно загнать в ловушку размером меньше пылинки. Фотонные кристаллы — это решётки, которые не дают свету рассеиваться, а заставляют его бегать по кругу. Раньше такие структуры выращивали на массивной подложке, и они были слишком громоздкими для живых клеток. Теперь исследователи нашли предел: сколько рядов решётки нужно, чтобы лазер заработал, и сделали частицы, которые отрываются от подложки и свободно плавают.
Каждая частица — шестиугольник со стороной меньше толщины человеческого волоса. Активная зона — всего 30 квадратных микрометров, это как квадрат со стороной 5,5 микрона. Для сравнения: эритроцит человека имеет диаметр около 7 микрон. Частицы производят сразу тысячами, потом аккуратно отделяют и вводят в живые клетки. Внутри клетки лазер продолжает светить.
Учёные настроили лазер так, чтобы он излучал в ближнем инфракрасном диапазоне — этот свет проходит сквозь биологические ткани почти без потерь. Сжатие света в частице в десять раз сильнее, чем в похожих устройствах, которые используют эффект шепчущей галереи (когда свет бежит по внутренней стенке сферы, как звук по куполу собора). Такой крошечный объём сравним с размерами митохондрии или лизосомы внутри клетки.
В перспективе на поверхность лазера можно нанести химические или плазмонные сенсоры. Тогда частица станет датчиком, который сообщает о том, что происходит внутри живой клетки, — без красителей и генетических модификаций. Миниатюрная платформа пригодится и для оптических, и для квантовых измерений в биологии и химии.
Объём света в таком лазере примерно равен объёму одной митохондрии — органеллы, которая снабжает клетку энергией.
В романе Майкла Крайтона «Штамм „Андромеда“» датчики внутри тела передают информацию о состоянии организма — такие лазерные частицы могли бы стать реальным прототипом.