Фантомные изображения молекул

19.12.2020

Инженеры и ученые из Национальной лаборатории Брукхейвена спроектировали и создали новый рентгеновский микроскоп, который использует в своих интересах странные особенности таинственного мира квантовой физики. Благодаря этому новый микроскоп позволяет получать "фантомные изображения" биомолекул в высочайшей разрешающей способности, подвергая их более низкой дозе губительного излучения.

Рентгеновские микроскопы являются весьма полезными инструментами, когда дело касается получения снимков в высоком разрешении различных молекул, материалов и т.п. Однако, достаточно высокий уровень жесткого рентгеновского излучения обычно наносит ущерб и является губительным для исследуемых образцов, если этими образцами являются вирусы, бактерии и клетки живых тканей. Уменьшение дозы излучения является одним из путей решения данной проблемы, но нежелательным побочным эффектом от этого является снижение разрешающей способности снимков.

В традиционных рентгеновских микроскопах используется один луч фотонов, который проходит сквозь исследуемый образец и попадает на расположенный ниже датчик. В новом квантовом микроскопе луч рентгена разделается на два луча и через образец проходит ровно половина дозы излучения. И, тем не менее, в измерениях и в процессе формирования изображения принимают участие оба луча, связанные при помощи "призрачного" явления квантовой запутанности, которое в свое время поразило даже Альберта Эйнштейна.

Квантовая запутанность заключается в создании квантовой связи между двумя частицами. При этом, невидимая сила этой связи столь сильна, что изменение состояния одной из частиц моментально приведет к аналогичному изменению состояния второй связанной частицы, несмотря на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Этот эффект подразумевает, что квантовая информация может передаваться со скоростью, превышающей во много раз скорость света, и это было причиной, почему Эйнштейн достаточно долго не мог поверить и принять явление квантовой запутанности.

В расщепителе луча одновременно производятся пары запутанных фотонов. Один из лучей, как обычно, проходит через образец и доставляет информацию к первому датчику. Но квантовая запутанность заставляет фотоны второго луча также изменить свое состояние не входя в контакт с образцом, таким образом, второй луч также становится носителем дополнительной информации об образце, которая извлекается при помощи второго датчика.

Процесс такой съемки называется "фантомной съемкой" и до последнего времени он был реализован только при помощи фотонов видимого света. Некоторые инженерные и научные решения позволили адаптировать этот метод к рентгеновскому излучению и теперь при помощи нового микроскопа можно делать снимки биологических образцов, размерами менее 10 нанометров, не разрушая их хрупкой структуры.

<< Назад: Роботы-собаки полетят на Марс 20.12.2020

>> Вперед: Новый метод наблюдений за Солнцем 19.12.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Серия светодиодов с голубым цветом свечения 12.01.2003 Компания FAIRCHILD SEMICONDUCTOR выпустила новую серию светодиодов с голубым цветом свечения для поверхностного монтажа QTLP610C, QTLP611C (прямоугольные) и QTLP601C (низкопрофильные). Светодиоды имеют прямое падение напряжения в диапазоне от 2,75 до 3,15 В и предназначены для подсветки в ЖК-индикаторах. Потребление тока 5 мА, угол свечения от 100 до 130 град. Размеры светодиодов 1,6x0,8x0,6 мм.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025