-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Obecnie wykrywanie związków chemicznych jest łatwiejsze niż kiedykolwiek wcześniej, lecz prowadzenie analiz w pojedynczej kropli nadal pozostaje wyzwaniem. Naukowcy próbują miniaturyzować urządzenia do wykrywania substancji chemicznych w o wiele mniejszej objętości niż robione jest to w laboratoriach diagnostycznych. Gdyby ktoś powiedział kilka dekad temu, że jedna kropla roztworu wystarczy, aby odkryć, jakie substancje kryją się w jej wnętrzu, z pewnością nikt by w to nie uwierzył. Na szczęście to już nie fikcja, a codzienność.
Wychodząc naprzeciw rosnącemu zapotrzebowaniu na prowadzenie w czasie rzeczywistym analiz w zaledwie kilku mikrolitrach roztworu, naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN pod kierunkiem Martina Jӧnssona-Niedziółki we współpracy z badaczami z Politechniki Warszawskiej udowodnili, że detekcja w tak małej skali jest możliwa.
Nowa koncepcja badaczy łączy kilka rozwiązań opierających się na zminiaturyzowanych elektrodach, unikalnej geometrii płytki do gromadzenia roztworu oraz światłowodu. Naukowcy zaprezentowali połączenie różnych technik badawczych, tworząc narzędzie o wiele czulsze niż klasyczne metody. Taka kombinacja elektrochemii z technikami optycznymi oraz mikroskopijnym zbiornikiem na kroplę opłacała się, pozwalając na o wiele więcej niż pierwotnie zakładano. To niesamowite, że dzięki „zaledwie” i jednocześnie „aż” sygnałom elektrochemicznym i optycznym wyjątkowo czuła analiza chemiczna mikroskopijnych kropel jest możliwa.
Przeprowadziliśmy serię eksperymentów elektrochemicznych równolegle z pomiarami optycznymi dla różnych pozycji mikroelektrod. Dzięki temu mogliśmy wyraźnie zobaczyć zmianę sygnału optycznego w miarę postępu reakcji elektrochemicznej – wspomina dr Martin Jӧnsson-Niedziółka
Naukowcy wykazali, że kontrolując wielkość wgłębień na płytce typu „lab-on-a-chip” oraz indukując sygnał w światłowodzie za pomocą ablacji laserem femtosekundowym, mogą elektrochemicznie badać roztwór w setnych częściach mililitra roztworu. Co ciekawe, tajemnica dużej czułości układu kryje się w zastosowanym światłowodzie, który choć jest ma długą historię i jest powszechnie używany w telekomunikacji, umożliwia detekcję nawet minimalnych zmian w procesach chemicznych. A to za sprawą pomiaru parametru zwanego współczynnikiem załamania światła. W ten sposób zaprojektowany system może precyzyjnie mierzyć ugięcie światła w każdej z badanych kropel. Gdy w próbce zachodzi reakcja chemiczna np. proces redukcji-utlenienia, wartości tego parametru zmieniają się, umożliwiając wykrycie nawet niewielkich różnic w składzie chemicznym w cieczy.
Dr Martin Jӧnsson-Niedziółka twierdzi, że połączenie niezwykłej czułości światłowodów z ich elastycznością i narzędziami elektrochemicznymi daje nowe możliwości w detekcji związków chemicznych, szczególnie w analizie złożonych układów np. próbek biologicznych.
Naukowcy porównali uzyskane wyniki z klasycznymi technikami tj. spektroskopia w bliskiej podczerwieni, celem porównania czułości detekcji na przykładzie reakcji redoks przy użyciu związku na bazie ferrocenu. Co ciekawe, stosując tę metodę, nie zarejestrowali różnicy między sygnałami postaci utlenionej i zredukowanej stosowanego wskaźnika redoks, pokazując, że klasyczne rozwiązania w tak małej skali zawodzą. Tym samym badacze potwierdzili, że mierzenie zmian podczas przebiegu reakcji elektrochemicznych wraz z monitorowaniem właściwości optycznych roztworu umożliwia detekcję związków nawet w objętościach rzędu zaledwie kilku mikrolitrów. Dodatkowo przeprowadzone analizy numeryczne potwierdziły, że detekcja ta jest możliwa nawet w jeszcze mniejszej objętości rzędu pikolitrów. Jest to niezwykle ważne w projektowaniu nowoczesnych urządzeń do przenośnego, wydajnego i czułego wykrywania substancji z roztworu.
Wciąż jest jeszcze wiele do zrobienia, lecz niezmiernie cieszy nas fakt, że zaproponowany przez nas układ w ogóle działa. Już teraz ulepszamy aparaturę, aby system był łatwiejszy w obsłudze i bardziej uniwersalny w użyciu – mówi Jӧnsson-Niedziółka.
Przedstawione dane są obiecujące i mają ogromny potencjał pod kątem prowadzenia w przyszłości badań przesiewowych próbek biologicznych, takich jak metabolity, lub zastosowania w innych dziedzinach, np. do analizy próbek środowiskowych, a nawet materiałów niebezpiecznych. Być może zaproponowane przez naukowców rozwiązanie już niebawem pozwoli na przenośne wykrywanie wielu reakcji chemicznych o wiele szybciej i sprawniej niż przy użyciu klasycznej aparatury laboratoryjnej. Złożoność układu i czułość pomiarów wciąż wymagają prac celem optymalizacji licznych parametrów, lecz już teraz można stwierdzić, że jest to przełom w detekcji w mikroskali i z pewnością przyczyni się do polepszenia skuteczności przyszłego leczenia klinicznego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niedawno informowaliśmy o wystawie, na której ujawniono niezwykle zaawansowane technicznie amerykańskie satelity szpiegowskie. Jednak, jak się okazuje, także w Polsce stosowano bardzo zaawansowane technologie. IPN opublikował właśnie dwustustronicowy album pt. Szpiegowski arsenał bezpieki. Obserwacja, technika operacyjna, kontrola korespondencji jako środki pracy Służby Bezpieczeństwa.
Album opisuje środki techniczne, jakimi posługiwały się trzy piony SB - „B" (obserwacja zewnętrzna), „T" (technika operacyjna) oraz „W" (niejawna kontrola korespondencji). Autorzy pracy przeanalizowali m.in. zachowany kilkudziesięcioletni sprzęt fotograficzny i odkryli, że wykorzystywał on niezwykle jasne obiektywy Carla Zeissa, spełniające współczesne standardy dla fotografowania w pomieszczeniach.
Wśród ciekawostek warto też wymienić bezprzewodowe systemy podsłuchowe umieszczane w długopisach, termosach czy lampkach biurkowych. Jak mówi Robert Ciupa, współautor albumu, bezprzewodowy podsłuch był wykorzystywany w Polsce już w połowie lat 50. ubiegłego wieku. Z kolei pod koniec lat 60. SB przeprowadziła pierwsze próby użycia światłowodów, które zaczęto powszechniej wykorzystywać w latach siedemdziesiątych.
Album prezentuje też np. techniki ukrywania aparatów fotograficznych w parasolkach, walizkach czy kosmetyczkach.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Japońscy naukowcy pobili rekord świata w prędkości transmisji danych. Udało im się przesłać informacje z prędkością 109 Tb/s. Nie tylko pobili rekord świata, ale dowiedli też, że 100 Tb/s nie jest fizyczną granicą przepustowości światłowodów.
Autorzy sukcesu, uczeni z Narodowego Instytutu Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych oraz Sumitomo Electric Industries mówią, że wykorzystana przez nich technologia oraz nowe optyczne techniki przesyłu danych mogą zwiększyć przepustowość światłowodów nawet 1000-krotnie.
W światłowodach informacje przesyłane są za pomocą światła wędrującego we włóknach. Każde z nich ma grubość zaledwie 9 mikronów, a jego gęstość energetyczna jest porównywalna z gęstością na powierzchni Słońca. Jednak włókna ulegają uszkodzeniu wskutek wysokiej temperatury. Ponadto z włókiem "wyciekają" sygnały, jeśli więc w światłowodzie jest ich kilka, to sygnały nawzajem się zakłócają.
Japończykom udało się rozwiązać problem wynikający z sąsiedztwa wielu włókien i przesłali dane na odległość 16,8 kilometrów z prędkością 109 Tb/s.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Profesor John Badding i jego zespół z Penn State University stworzyli pierwszy światłowód wykorzystujący selenek cynku. Materiał ten pozwala na bardziej efektywne i swobodne manipulowanie światłem. Wdrożenie nowej technologii umożliwi udoskonalenie laserów, czujników i światłowodów.
Badding wyjaśnia, że możliwości światłowodów zawsze były ograniczone przez stosowane do ich produkcji szkło krzemionkowe. Szkło ma przypadkowo ułożone atomy. W przeciwieństwie do niego w substancjach krystalicznych, takich jak selenek cynku, atomy są uporządkowane. To pozwala na transport światła o większych długościach fali, szczególnie w średnich zakresach podczerwieni - mówi naukowiec.
Ponadto, w przeciwieństwie do szkła, selenek cynku jest samoistnym półprzewodnikiem. Od dawna wiemy, że to użyteczny półprzewodnik, który umożliwia takie manipulowanie światłem, na jakie nie można sobie pozwolić w przypadku krzemionki. Problemem jednak było uzyskanie z tego półprzewodnika włókien. Nikomu wcześniej się to nie udało - stwierdza Badding. Jego zespół wykorzystał nowatorską metodę osadzania wysokociśnieniowego, opracowaną przez studenta Justina Sparksa z Wydziału Chemii. Naukowcy osadzili selenek cynku w szklanych rdzeniach światłowodu. Osadzanie wysokociśnieniowe to wyjątkowa technologia, która pozwoliła na uformowanie długich, cienkich rdzeni z włókien selenku cynku - podkreślił profesor Badding.
Testy przeprowadzone na nowych światłowodach wykazały, że charakteryzują się one dwiema bardzo interesującymi cechami. Po pierwsze, bardziej efektywnie zamieniają jeden kolor światła w inny. Tradycyjne światłowody nie zawsze pozwalają na uzyskanie wymaganych kolorów. Selenek cynku, dzięki zjawisku nielinearnej konwersji częstotliwości, pozwala na znacznie bardziej swobodne manipulowanie kolorami.
Po drugie, nowe włókno jest bardziej wszechstronne, gdyż umożliwia efektywne transportowanie dłuższej fali elektromagnetycznej. To pozwoli na znaczne udoskonalenie laserów. Na przykład wojsko używa obecnie technologii Lidar wykorzystującej fale o długości od 2 do 2,5 mikrona. Urządzenie działające w średnich wartościach podczerwieni, powyżej 5 mikronów, byłoby bardziej dokładne. Nasze włókna mogą transportować światło o długości fali do 15 mikronów - wyjaśnia Badding. Lidar stosowany jest też do badania zanieczyszczeń powietrza, jego udoskonalenie pozwoli zatem na dokładniejsze określanie jego składu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Australijczycy skonstruowali uprząż, która pozwala na zdalne sterowanie psem, który nie widząc opiekuna, może wykonywać skomplikowane zadania (Personal Ubiquitous Computing).
Z naszym systemem nie trzeba się znajdować w zasięgu wzroku psa – podkreśla prof. David M. Bevly z Auburn University. Kiedyś urządzenia do zdalnego sterowania testowano na innych gatunkach zwierząt, poza tym wymagały one wszczepiania elektrod. Tymczasem zespół z antypodów wpadł na pomysł rozwiązania całkowicie zewnętrznego, które pozwala kierować w czasie rzeczywistym wytrenowanymi psami.
W skład uprzęży wchodzą GPS, czujniki, procesor i modem radiowy, który łączy się bezprzewodowo z komputerem. Plecaczek lekko wibruje po prawej lub lewej stronie i wydaje różne dźwięki. System przetestowano na labradorze o imieniu Major, uczestniku programów wdrażanych przez uczelniany Canine Detection Research Institute. Okazało się, że psu często udawało się dotrzeć do celu oddalonego o kilkaset metrów. Major podążał we właściwym kierunku przez 80% czasu, a komputer wydawał właściwe polecenia w 99% sytuacji. Obecnie zespół prowadzi testy z przeprowadzaniem psa przez bardziej złożone zadania, a także na większe odległości (od 5 do 6,5 km). Bevly widzi wiele zastosowań dla swojego wynalazku. Wspomina o wysyłaniu psów na tereny działania karteli narkotykowych czy z lekami do żołnierzy na polu walki. Dzięki uprzężom jedna osoba mogłaby też na lotnisku, przejściu granicznym itp. zawiadywać działaniami wielu czworonogów.
William Helton z Uniwersytetu w Canterbury, specjalista ds. ergonomii psów, dodaje, że mając wgląd w ruchy psa, opiekun czy trener będzie wiedzieć, czy jego pupil nie jest np. zbyt zdenerwowany lub czy nie stracił z jakiegoś powodu zainteresowania zadaniem.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.