Отзыв ведущей организации (1105148)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

"утверждаю" Директор ИСАИ член-корр. РАН :,;~~рф~' - ' ".т Е,А, Виноградов ОТЗЫВ~'~,-::: — „'-";.;."юФ' ведущей организации о диссертациоииой работе ЛНЗБИНА Евгения Валерьевича отонно-силовАИ микроскопия мАгнитных чАстиц, клеток крови и волноводных мод фотонных кристАллов», ставлеииой иа соискание ученой степени кандидата физико-математических по специальиости 01.04.21 — лазерная физика «Ф Диссертация Е,В, Любина в основном посвящеиа развитию лазерной методики оптического пинцета для измерения величины силы взаимодействия микрочастиц с точиостью вплоть до едиииц фемтоиьютоиов.

С помощью даииой методики исследуются три вида объектов. для которых подобные силовые измерения представляют фундаментальный и прикладиой интерес. Во-первых, проведены измерения взаимодействия магнитных частиц„которые имеют практическое значение в медицине и технике: оии используются для магнитных сепараторов, в амортизаторах, в качестве магиитоуправляемых смазок в узлах трения.

Кроме этого, их применение перспективио для адресной доставки лекарственных веществ. Вовторых, представлены результаты исследований захвата оптическим пинцетом, динамики и взаимодействия человеческих зритроцитов, механические свойства и сила агрегации которых во многом определяют кровоснабжеиие. В-третьих, измерено силовое воздействие со стороны поля волиоводиой моды одномерного фотонного кристалла иа пробную диэлектрическую частицу, находящуюся вблизи поверхиости этого кристалла. Исследоваиие этой силы перспективио для развития методов оптического управления, как массивов микрообъектов, так и индивидуальных микрочастиц, основанных на применении ближнего злектромагиитиого поля, Эти методы могут позволить преодолеть дифракциоииый предел в оптической локализации, а также открывают новые возможности в оптйческой сортйровке мйкрооб ьектов й стр~ктур.

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена: 11) необходимостью развития методик определения характеристик магнитных жидкостей, свойства которых во многом определяются силовыми взаимодействиями между составляющими их микрочастицами, ~2) необходимостью развития средств диагностики вязко-упругих и агрегационных характеристик клеток крови для нужд медицины и биофизики, а также 13) фундаментальным интересом к проблемам, связанным с управлением одиночными микрообъектами с использованием неоднородного оптического излучения и применением для атой цели фотонно-кристаллических структур.

Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем. Впервые зкспериментально методОМ фОтоннО силовой микроскопии измерены силы отталкивания и притяжения магнитных микрочастиц, Ранее, для магнитных микрочастиц, было реализовано измерение только сил отталкивания, прн атом, в отличие от представленных в диссертации результатов„в данных работах не было исключено влияние подложки. Предложен новый метод определения величины и градиента силы взаимодействия между магнитными микрочастицами на основе корреляционного анализа смещений зтих частиц из оптическихловушек. Предложен новый метод дйагностйкн вязкоупругих свойств зрйтроцитйв, Метод основан на анализе фазового сдвига в осцилляциях краев клетки захваченных одновременно в две лазерные ловушки.

Положение одной из ловушек периодически меняется со временем с частотами в диапазоне от 50 Гц до 1 кГц. Впервые измерена средняя сила, необходимая для сдвиговой дезагрегации зритроцитов из парного агрегата в аутологичной плазме крови на заданное расстояние между центрами клеток. Данная характеристика может быть аффективным показателем состояния крови.

Впервые с помощью лазерной методики оптического пинцета зкспериментально обнаружено силовое воздействие на пробную микрочастицу, расположенную в воде вблизи границы раздела с одномерным фотонным кристаллом, злектромагнитное поле в котором соответствует первой полноводной В работе представлены следующие Основные научные результаты. Показано, что с помощью двухлучевого оптического пинцета возможно измерение сил магнитного взаимодействия мехсду микрочастнцами. Для двух магнитных частиц, локализованных в две лазерные ловушки оптического пинцета, измерены корреляционные функции броуновских смещений этих частиц вдоль оси, проходящей через центры ловушек.

Экспериментально показано и теоретически обосновано, что притяжение между магнитными микрочастицами приводит к уменьшению значений этой корреляционной функции, а отталкивание - к возрастанию. На основе этого наблюдения предложен метод определения градиента силы взаимодействия ~а~~~тных микрочастнц с ~сп~л~зован~~м аппроксимации измеренной корреляционной функции полученным в работе аналитическим выражением.

Измерена сила магнитного взаимодействия двух частиц диаметром 3 мкм иэ полистирола с вкраплениями наночастиц магнетита ~2% по массе), расположенных на расстоянии от 4 до 9 мкм друг от друга, во внешнем магнитном поле н~пр~женно~т~ю до 62 Э. Величина этой силы ~оруд~~ 0,1 пН н монотонно растет при увеличении напряженности внешнего поля и сближении микрочастиц. Магнитный момент микрочастиц определен в днпольном приближении, а также измерен независимым методом ~с помощью вибрационного магнетометра). Получено полное согласие результатов, полученных обоими методами. Найдено выражение для зависимости отношения амплитуды смещений частицы в неподвижной ловушке к амплитуде смещений частицы в осциллнрующей ловушке от градиента силы магнитного взаимодействия частиц.

Эта зависимость подтвержденаэкспериментально. Показано, что сила сдвнговой дезагрегации краси~~ кровяных ~елец,мо~~~ быть измерена с помощью метода двухлучевого лазерного пинцета. Расстояние между центрами клеток в парном агрегате возрастает с увеличением снл, приложенных со стороны оптических ловушек и направленных на разъединение клеток. Измерен коэффициент пропорциональности между приложенной силой и растяжением человеческого эритроцита в аутологичной плазме крови, захваченного за противоположные края в две оптические ловушки.

Для растягивающнх сил величиной менее 15 пН этот модуль равен 13~3 пН/мкм. Предложен метод диагностики вязка-упругих свойств эритроцитов, основанный на анализе фазового сдвига в осцилляциях краев клетки, захваченных одновременно в две оптические ловушки, положение одной из которых периодически меняется со временем, В этом методе определяется тангенс угла фазовой задержки колебаний края клетки в неподвижной ловушке относительно колебаний края в осциллирующей ловушке, Оказалось, что зтот тангенс пропорционален частоте в диапазоне от 0,1 до 1 кГц, а козффициент пропорциональности определяется вязко-упругими свойствами Методом фотонно-силовой микроскопии обнаружено силовое воздействие на пробную дизлектрическую микрочастицу, расположенную в воде вблизи границы раздела с одномерным фотонным кристаллом, со стороны злектромагнитного поля первой волноводной моды фотонного кристалла. Максимальное силовое воздействие на частицу наблюдается вблизи резонанса возбуждения волноводной моды фотонного кристалла в схеме Кречманна, С уменьшением расстояния между пробной частицей и фотонным кристаллом наблюдается рост силового воздействия.

Значимость для науки связана с развитием новых лазерных методик для измерения механических и силовых характеристик объектов на микромасштабах. Рассмотренную а~да~у о броу~о~~~ом дан~~и~и двух взаимодействующих ~~~тип посредством сил магнитной природы во внешнем потенциале лазерных ловушек ножн~ обобщить для слу~ая взаимодействи~ микрочастиц по~ред~~вом любых других сил, Предложенная методика измерения сил агрегации зритроцитов может быть использована для изучения механизмов их взаимодействия и лучшего понимания физиологических изменений в патологических состояниях. Часть работы, относящаяся к обнаружению силового воздействия злектромагиитного поля полноводной моды фотонного кристалла на дизлектрическую частицу, может быть использована для получения новых данных о свойствах поверхностных электромагнитных волн, Практическое значение работы состоит в возможном использовании полученных результатов в задачах, связанных с определением свойств магнитных частиц, которые активно применяются в науке и технике, Часть работы, посвященная развитию методики лазерного пинцета для диагностики микромеханических и агрегационных свойств зритроцитов может быть использована В медицине для диагностики заболеваний, связанных с изменением реологических свойств крови.

Результаты, относящиеся к обнаружению силового воздействия поля волноводной моды фотонного кристалла на пробную диэлектрическую частицу вблизи поверхности этого кристалла, могут быть использованы в задачах, связанных с разработкой сенсоров на основе фотонных кристаллов, а также развитием методов управления движением микрочастиц посредством электромагнитного поля вблизи границ раздела сред и сортировки микрообъектов. Достоверность представленных в работе экспериментальных результатов определяется использованием современного измерительного оборудования и многократным повторением экспериментов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации