Микроскопические метавтомобили, работающие на свету

01.10.2021

Исследователям из технологического университета Чалмерса (Швеция) удалось создать крошечные транспортные средства, работающие только на свету. Наложив оптическую метаповерхность на микроскопическую частицу, а затем используя источник света для управления ею, им удалось перемещать крошечные транспортные средства множеством сложных и точных способов - и даже использовать их для транспортировки других объектов.

Свету присуща способность перемещать микроскопические объекты - свойство, ранее использовавшееся для разработки получившей Нобелевскую премию исследовательской идеи "оптического пинцета", в котором для управления и маневрирования крошечных частиц с невероятной точностью используется сильно сфокусированный лазерный луч.

Теперь исследовательская группа из Технологического университета Чалмерса и Университета Гетеборга показала, как даже несфокусированный свет можно использовать для управляемого маневрирования микроскопических частиц.

Исследователи производили автомобили размером 10 микрометров в ширину и 1 микрометр в толщину - одну тысячную миллиметра. Транспортные средства состояли из крошечной частицы, покрытой чем-то, известным как "метаповерхность". Метаповерхности - это ультратонкие структуры из тщательно спроектированных и упорядоченных наночастиц, предназначенных для направления света интересными и необычными способами. Они предлагают захватывающие возможности для использования в передовых компонентах для оптических приложений, таких как камеры, микроскопы и электронные дисплеи. Обычно их считают неподвижными объектами, а их использование рассматривается как способность управлять светом и воздействовать на него. Но здесь исследователи посмотрели на это с другой стороны, исследуя, как силы, возникающие в результате изменения импульса света, могут быть использованы для управления метаповерхностью.

Исследователи взяли свои микроскопические транспортные средства, которые они назвали "метавтомобилями", и поместили их на дно емкости с водой, а затем использовали слабо сфокусированный лазер, чтобы направить на них плоскую световую волну. С помощью чисто механического процесса - тепло, выделяемое светом, не играет никакой роли в эффекте - автомобили можно было перемещать по разным схемам. Регулируя интенсивность и поляризацию света, исследователям удается контролировать движение и скорость транспортных средств с высокой точностью, перемещая их в разных направлениях и используя сложные узоры, такие как восьмерки.

Исследователи также экспериментировали с использованием транспортных средств в качестве транспортеров, чтобы перемещать мелкие частицы по резервуару. Метавтомобили оказались способными с легкостью транспортировать предметы, включая микроскопические шарики полистирола и частицы дрожжей, по воде. Им даже удалось столкнуть частицу пыли, в 15 раз превышающую размер самого метавтомобиля.

<< Назад: Мягкая робототехника для сельского хозяйства 02.10.2021

>> Вперед: Потолочная точка доступа TP-Link EAP610 01.10.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Научное объяснение эффекта плацебо 30.07.2024 Эффект плацебо - явление, при котором состояние пациента улучшается при приеме "пустышки" под видом лекарства. Недавно американские нейробиологи сделали важное открытие, выявив ключевой нейронный путь, объясняющий этот феномен. Обнаружение данного пути не только углубляет наше понимание механизмов боли, но и открывает новые горизонты для создания инновационных обезболивающих средств. Углубленное понимание эффекта плацебо не только раскрывает удивительные возможности человеческого мозга, но и открывает путь к созданию новых терапевтических подходов, способных значительно улучшить качество жизни пациентов. Исследователи идентифицировали нейронный путь, связывающий поясную кору передней части мозга с мозжечком через область моста ствола мозга. Этот путь активируется, когда организм ожидает обезболивания, даже если фактически не применяется никакого лекарственного препарата. Анализ на мышах показал, что определенные нейроны и синапсы вдоль этого пути включаются в работу при ожидании облегчения боли, что в итоге приводит к реальному снижению болевых ощущений. В ходе экспериментов ученые сосредоточили внимание на передней поясной коре, которую ранее уже связывали с эффектом плацебо при изучении боли. Для разгадки механизма эффекта плацебо использовался комплексный подход, включающий генетическую маркировку нейронов, визуализацию кальция в нейронах, секвенирование РНК отдельных клеток, электрофизиологические записи и оптогенетику. Результаты показали, что при введении плацебо вместо реального обезболивающего, нейроны передней поясной коры передавали сигнал в ядро моста. Это открытие было особенно важным, так как ранее эту область мозга не связывали с процессами контроля боли или ее облегчения. Продвигаясь по нейронному пути, ученые обнаружили, что крупные, ветвистые клетки Пуркинье в мозжечке воспроизводят активность, наблюдаемую в нейронах передней поясной коры. Это подтвердило ключевую роль мозжечка в передаче и модуляции болевых сигналов. Открытие нейронного пути, ответственного за эффект плацебо, имеет большое значение для медицины. Исследователи полагают, что результаты их работы можно использовать для разработки новых обезболивающих препаратов и методов лечения. Эти средства будут воздействовать на найденный нейронный путь, стимулируя мозг самостоятельно активировать обезболивающий эффект, что может существенно повысить эффективность и безопасность лечения боли.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026