Спектрометр в кармане

02.06.2016

Современный терагерцовый спектрометр позволяет определять практически все вещества: в часть спектра, который такой прибор фиксирует, попадает излучение, которое дает большинство конденсированных сред - жидкостей, твердых тел, живых тканей - и, конечно, взрывчатых материалов.

Однако сам аппарат довольно громоздкий и медленный: ему нужен источник излучения размером с системный блок, а анализ одного образца занимает до получаса - не самый удобный способ искать взрывчатку в аэропорту.

В традиционных спектрометрах измеряется реакция анализируемого вещества на излучение с определенной частотой, и для каждой частоты делается новый замер - а для этого нужны, в том числе, механические манипуляции с аппаратом. Именно поэтому в традиционных спектрометрах анализ занимает много времени.

Ответ разработчиков из Массачусетского технологического - квантовый каскадный лазер (ККЛ). Размером он с микросхему, а результат выдает за 100 микросекунд.

Как и все электрические лазеры, ККЛ "гоняет" электромагнитную волну в активной среде туда-сюда до тех пор, пока ее энергия не позволит ей выйти наружу. Чтобы упорядочить частоты волн, выдаваемых лазером, инженеры в MIT использовали частотную гребенку. Она генерирует упорядоченные по длине волны серии импульсов.

Метод испытали на материале, спектр которого был просчитан заранее, и результаты оказались очень точными.

Но есть одна проблема: хоть сами квантовые каскадные лазеры очень маленькие, их нужно охлаждать до очень низких температур, а холодильник занимает много места. Разработчики работают над повышением рабочей температуры и над другими способами решить вопрос. Например, можно охлаждать прибор не все время, а только в те доли секунды, когда лазер работает.

Эксперты называют применение ККЛ в спектрографах прорывом - возможно, эта технология позволит создать очень компактные и очень быстрые спектрометры, которые можно будет применять где угодно - в том числе в аэропортах для потокового сканирования багажа. Тогда у тех, кто проходит контроль, не останется ни одного шанса пронести на борт запрещенное вещество.

<< Назад: Металлический клей 02.06.2016

>> Вперед: MSP-EXP430FR6989 - расширенная отладочная плата для MSP430 с FRAM 01.06.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная кожа против наркотиков 30.09.2018 Исследователи из Чикагского университета предлагают своеобразный способ борьбы с наркотической зависимостью - с помощью заплаток генетически модифицированной кожи. Как известно, не так давно у биотехнологов появился весьма эффективный инструмент для того, чтобы вносить в геном нужные поправки - инструмент под названием CRISPR (о котором мы неоднократно писали). С помощью CRISPR можно вставить в ДНК клеток кожи гены, которые кодируют те или иные белки, а потом, дождавшись, когда кожные клетки сформируют нужный кусок кожи, пересадить их на тело. Ранее Сяоян У (Xiaoyang Wu) и его коллеги уже проделывали подобные эксперименты, заставляя клетки кожи синтезировать инсулин, так что пересаженная заплатка помогала поддерживать нормальный уровень сахара в крови мышей с диабетом. Теперь же вместо инсулина в клетки кожи решили внедрить ген бутирилхолинэстеразы - фермента, разрушающего кокаин. Этот фермент у нас есть и так, он работает с разными веществами, а молекула кокаина просто похожа на те молекулы, которыми бутирилхолинэстераза занимается. Однако тот фермент, что есть у нас, не очень активен, по крайней мере, в отношении кокаина. Зато есть его улучшенная лабораторная версия, которая расщепляет наркотик в 4400 раз эффективнее. Бутирилхолинэстераза намного крупнее, чем инсулин, и были сомнения в том, что клетки кожи, которые обычно его не синтезируют (в норме фермент образуется в печени), смогут с ним справиться. Однако, пересаженная антикокаиновая кожа работала, как надо: через две недели после пересадки мыши спокойно переносили ту дозу наркотика, которая раньше их в буквальном смысле убивала.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026