Присутствие частиц в жидкости или газе заставляет рассеиваться свет, проходящий через эту среду. Именно поэтому свет автомобильных фар не может пробиться далеко через густой туман или снег. Точно так же свет не может распространяться далеко сквозь мутную воду, но Жигэнг Чен (Zhigang Chen), исследователь из университета Сан-Франциско, случайно нашел весьма необычное решение этой проблемы. Во время одних из своих исследований он нацелил луч интенсивного зеленого лазерного света на резервуар с морской водой, в которой находилось большое количество бактерий вида Synechococcus. И неожиданно для ученого свет начал проникать сквозь мутную воду гораздо дальше, чем этого можно было ожидать.
Эффект улучшенного распространения лазерного света в воде является следствием того, что клетки микроорганизмов имеют коэффициент преломления света, отличный от коэффициента преломления морской воды. В данном случае каждая клетка выступает в роли микроскопической линзы, фокусирующей и усиливающей проходящий сквозь нее свет. Помимо этого ученые наблюдали еще один интересный эффект, лазерный луч большой интенсивности в водной среде выполняет роль оптического пинцета, который притягивает клетки и выравнивает их вдоль пути своего распространения. И через непродолжительное время в водной среде формируется бактериальное «оптическое волокно», проводящее свет гораздо лучше мутной морской воды.
Исследователи провели несколько экспериментов, в которых использовалась вода с разным количеством находящихся в ней бактерий. И даже при самой малой их концентрации дальность распространения лазерного света увеличивалась на несколько сантиметров. Несмотря на то, что они освещались достаточно сильным потоком света, большинству бактерий удалось выжить в таких условиях и продолжить нормальное существование после отключения лазера.
В ближайшем времени ученые планируют провести подобные эксперименты, только в них уже будут использоваться не бактерии, а разные типы кровяных клеток, эритроциты и лейкоциты. И если эти клетки также смогут формировать «оптическое волокно», то этот эффект можно будет использовать в медицине для неразрушающей диагностики, съемки внутренних частей органов без необходимости хирургического вмешательства.
«Недостаток данного способа заключается в том, что такой эффект проявляется лишь при достаточно высокой мощности лазерного света» — рассказывает Кристоф Гебхардт (Christof Gebhardt), биофизик из Ульмского университета, Германия, — «Такой уровень энергии смертелен для клеток млекопитающих, поэтому весьма сомнительно, что все это можно будет использовать в практических целях».
Источник:
