Разработка ученых из Университета Кобе открывает дорогу к голографической видеомикроскопии — и это не просто красивые картинки, как на кредитках или банкнотах.

Раньше голограммы делали только с лазером, но сейчас появились методы, которые работают с обычным светом. Правда, у них есть ограничения:

• FINCH — быстрый, но только для видимого света и прозрачных объектов.
• OSH — видит сквозь рассеивающие среды и в инфракрасном диапазоне, но снимает только статичные сцены.

Исследователь Нару Ёнеда из Кобе решил объединить лучшее из двух подходов. Главная проблема OSH — медленная скорость. Команда использовала цифровое микрозеркальное устройство, которое проецирует световые узоры на объект с частотой 22 000 раз в секунду.

Это как сравнить неторопливую прогулку со скоростью синкансэна, — объясняет Ёнеда.

В журнале Optics Express ученые опубликовали первые результаты. Их система снимает 3D-изображения в движении и даже записывает голографическое видео сквозь рассеивающий материал — например, мышиный череп. Пока частота кадров всего 1 в секунду, но теоретически можно разогнать до 30 кадров с помощью разреженной выборки — когда камера фиксирует не все пиксели каждый раз.

Где это пригодится

Мы рассчитываем на биомедицинские исследования — например, наблюдение за клетками в реальном времени сквозь ткани, — говорит Ёнеда.

Но остаются проблемы: нужно улучшить качество изображения и оптимизировать алгоритмы. Сейчас команда экспериментирует с глубинным обучением для обработки сырых данных.

Этот метод способен преобразить микроскопию:

• Биология и медицина — наблюдение за живыми клетками в 3D без вскрытия тканей.
• Материаловедение — анализ структур, скрытых внутри непрозрачных объектов.
• Астрономия и дистанционное зондирование — съемка в инфракрасном диапазоне через атмосферные помехи.

Главный плюс — универсальность: одна система заменяет несколько сложных устройств.

Пока технология далека от практического применения: низкая частота кадров и необходимость сложной обработки данных делают ее лабораторным инструментом. Кроме того, разрешение уступает классическим методам — возможно, это плата за возможность видеть сквозь рассеивающие среды.

Ранее ученые подглядели за тем, как наночастицы разрушают раковые клетки.