Расширяем горизонты: приборная база Института географии РАН пополнилась лазерным микроскопом

Конфокальный рамановский микроскоп компании Renishaw в модификации inVia Reflex, оборудованный тремя лазерами с длинами волн 405, 532 и 785 нм, станет важным дополнением к устоявшейся в Институте практике электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, помогая уточнить химическую структуру органических и неорганических компонентов образца, идентифицировать некоторые виды химических связей и отдельные молекулы.

«Мы надеемся, что рамановский микроскоп найдет свое применение в исследованиях почвоведов, палеогеографов, гляциологов, гидрологов Института географии, а также наших коллег, с которыми мы активно сотрудничаем, – археологов, биологов, геологов, – говорит заведующая лабораторией радиоуглеродного анализа и электронной микроскопии Института географии РАН Эля Зазовская. – Рамановская микроскопия успешно применяется для идентификации минералов и их полиморфных модификаций как в отдельных зернах, так и шлифах, для определения структуры различных полимеров и биомолекул, идентификации частиц микропластика, в дендрохимических исследованиях, например, для определения соотношения пиков лигнина и целлюлозы в годичных кольцах деревьев и для многих других близких сотрудникам нашего Института целей».

Чтобы охватить максимальное разнообразие объектов, микроскоп оборудован тремя лазерами с различными длинами волн возбуждения. Какой лазер использовать, зависит от природы объекта и задач исследования. В большинстве случаев мощность и время экспонирования лазера подбираются экспериментально. «Лазер с длиной волны в ближней инфракрасной области спектра (785 нм) позволяет уменьшить влияние фотолюминесценции, которая создает серьезные проблемы для получения качественных рамановских спектров, в особенности, – в сложных природных объектах с высоким содержанием органических соединений», – уточняет Эля Зазовская.

Рамановская микроскопия позволяет получать информацию о химическом строении объекта на микроуровне в ненарушенном состоянии и имеет ряд преимуществ:

- минимальная предварительная пробоподготовка

- высокое пространственное разрешение (~1 мкм)

- возможность изучать не только твердофазные образцы, но и жидкости, и газовые включения.

«Мы надеемся, что рамановская микроскопия станет важным дополнением к электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, которые более 10 лет развиваются в Институте географии и позволяют изучать морфологию и элементный состав образца на (суб)микроуровне, – говорит почвовед Института географии РАН Никита Мергелов. – Рамановская спектроскопия поможет уточнить химическую структуру органических и неорганических компонентов образца, идентифицировать некоторые виды химических связей и отдельные молекулы. Прибор позволяет получать гиперспектральные рамановские изображения и создавать карты химических структур для образцов с плоской поверхностью. Его высокая автоматизация позволит в будущем ввести в наши исследования элементы корреляционной микроскопии – проводить визуализацию одного и того же объекта с точной привязкой по координатам и с использованием разных методов (например, световой, электронной и рамановской микроскопии)».

Важно понимать, что при всех достоинствах микроскопа подбор методики и параметров исследования для каждого объекта производится индивидуально. По словам Эли Зазовской, прежде чем выйти на высокопроизводительный анализ, необходимо потратить много сил и времени: «Учитывая сложность и многокомпонентный состав наших объектов, а также саму природу рамановского рассеяния (комбинационного рассеяния света), в ряде случаев добиться качественных спектров не получится. Как и любой другой инструментальный метод, рамановская спектроскопия имеет ограничения, а надежность полученного результата повышается при комбинации различных методов».

Прибор был приобретен на субсидию в рамках Программы обновления приборной базы ведущих организаций, выполняющих научные исследования и разработки, в рамках Федерального проекта «Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров» Национального проекта «Наука и университеты». В настоящее время прибор установлен, запущен и идет его испытание. По гранту Российского научного фонда приобретено дополнительное оборудование (проект 20-17-00212, руководитель – заведующий отделом географии и эволюции почв Сергей Горячкин) – система оптической стабилизации.

«По мере совершенствования навыков работы на микроскопе мы планируем провести ряд совместных сеансов с заинтересованными сотрудниками Института, чтобы продемонстрировать возможности рамановской микроскопии в географических исследованиях и протестировать разные образцы, – отмечает Эля Зазовская. – В будущем мы планируем, что это направление исследований в Институте географии будет обеспечивать новый специально обученный сотрудник».

14/02/2022 - 10:00