Услышать молекулы

30.01.2019

Ультразвуковые технологии широко используются людьми в течение нескольких десятилетий, обеспечивая неразрушающий контроль технологических процессов, позволяя медикам увидеть внутренние органы человека без необходимости хирургического вмешательства и т.п. Вполне естественно, что с увеличением общего уровня развития современных технологий, ультразвуковые технологии так же становятся более совершенными, чувствительными и функциональными. И то, чего удалось добиться исследователям из университета Квинсленда, можно охарактеризовать фразой "достижение совершенства", разработанное ими ультразвуковое устройство имеет столь высокую чувствительность, что оно способно "услышать" колебания отдельных молекул воздуха или же перемещения отдельных живых клеток, в том числе и бактерий.

В традиционных ультразвуковых технологиях излучатель и приемник изготовлены из кристаллов пьезоэлектрических материалов. Эти материалы, как известно, начинают вибрировать при подаче на них электрического тока, создавая звуковые колебания, частота которых находится за пределами чувствительности человеческого уха. Ультразвуковые волны, пройдя сквозь воздух или воду, отражаются от более твердых поверхностей и возвращаются к приемнику, где происходит обратное преобразование механических колебаний в электрический сигнал. Вычислительные устройства могут расшифровать информацию, заключенную во времени задержки прибытия отраженных волн, их форме, фазе и построить на основе этой информации достаточно четкое изображение.

Естественно, у ультразвуковых технологий имеются свои пределы возможностей, определенные чувствительностью и другими параметрами используемой техники. Поэтому исследователям из Квинсленда пришлось использовать нетрадиционный подход для получения повышенной чувствительности их устройства. А устройство, собственно, представляет собой кварцевый диск, диаметров 148 микрон и толщиной в 1.8 микрона, помещенный поверх структуры полупроводникового лазера. Поскольку звуковые колебания воздействуют на материал диска в различных точках по-разному, это приводит к возникновению крошечных деформаций, значения которых считываются при помощи лазера и что используется впоследствии для построения более высококачественных изображений.

Этот новый ультразвуковой датчик минимум в сто раз более чувствителен, чем любой существующий из современных высокоточных датчиков. Он позволяет измерять искажения ультразвуковых волн, вызванных воздействием очень слабых сил, таких, как силы гравитации, тянущие вниз одну молекулу. Другими словами, этот датчик может услышать колебания отдельных молекул или "отзвуки" процессов, происходящих внутри отдельных живых клеток.

<< Назад: Убирать за собакой на улице станет проще 30.01.2019

>> Вперед: Умный дверной замок US:E 29.01.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Электровзрыв алюминиевой фольги эффективно соединит металл 13.01.2016 Металлические детали хорошо соединять сваркой. Однако сварной шов - как правило, то самое место, где прочность металла меньше. Кроме того, отнюдь не все металлы можно сварить между собой. Например, нелегко приварить алюминиевый кузов к стальной раме. А многим этого хотелось бы, ведь, скажем, такой автомобиль был бы и легче, и меньше подвержен коррозии. Обычно для сваривания несвариваемого применяют точечную сварку, расплавляя металл в нескольких точках: при этом не образуется протяженного шва, ослабляющего всю конструкцию. Но материаловеды ищут все новые способы. Один из них - сварка взрывом. Вот как она выглядит в интерпретации Гленна Дайена из Огайского университета. Свариваемые детали обертывают алюминиевой фольгой и пропускают через нее мощный импульс электротока, генерируемого суперконденсатором. Ток мгновенно нагревает фольгу, и та испаряется, фактически взрывается. Сила взрыва такова, что куски металла устремляются навстречу друг другу с огромной скоростью и соединяются намертво своеобразными вихрями материи. На такой взрыв расходуется немного энергии, поскольку нет нужды расплавлять большие количества металла; не портится от нагрева и структура материала в районе шва. Сам же шов получается прочнее, чем материал по соседству. Таким способом сталь можно сварить не только со сталью, но и с титаном или алюминием.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025