Perowskity zapewnią lepsze kolory i lepszą rozdzielczość zdjęć przy mniejszej ilości światła
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie Stanforda powstała rewolucyjna technika obrazowania struktur wewnątrz organizmu. Polega ona na uczynieniu skóry i innych tkanek... przezroczystymi. Można tego dokonać nakładając na skórę jeden z barwników spożywczych. Testy na zwierzętach wykazały, że proces jest odwracalny. Technika taka taka, jeśli sprawdzi się na ludziach, może mieć bardzo szerokie zastosowanie – od lokalizowania ran, poprzez monitorowanie chorób układu trawienia, po diagnostykę nowotworową.
Technologia ta może uczynić żyły lepiej widocznymi podczas pobierania krwi, ułatwić laserowe usuwanie tatuaży i pomagać we wczesnym wykrywaniu i leczeniu nowotworów, mówi Guosong Hong. Na przykład niektóre terapie wykorzystują lasery do usuwania komórek nowotworowych i przednowotworowych, ale ich działanie ograniczone jest do obszaru znajdującego się blisko powierzchni skóry. Ta technika może poprawić penetrację światła laserowego, dodaje.
Przyczyną, dla której nie możemy zajrzeć do wnętrza organizmu, jest rozpraszanie światła. Tłuszcze, płyny, białka, z których zbudowane są organizmy żywe, rozpraszają światło w różny sposób, powodując, że nie jest ono w stanie penetrować ich wnętrza, więc są dla nas nieprzezroczyste. Naukowcy ze Stanforda stwierdzili, że jeśli chcemy, by materiał biologiczny stał się przezroczysty, musimy spowodować, żeby wszystkie budujące go elementy rozpraszały światło w ten sam sposób. Innymi słowy, by miały taki sam współczynnik załamania. A opierając się na wiedzy z optyki stwierdzili, że barwniki najlepiej absorbują światło i mogą być najlepszym ośrodkiem, który spowoduje ujednolicenie współczynników załamania.
Szczególną uwagę zwrócili na tartrazynę czyli żółcień spożywczą 5, oznaczoną symbolem E102. Okazało się, że mieli rację. Po rozpuszczeniu w wodzie i zaabsorbowaniu przez tkanki, tartrazyna zapobiegała rozpraszaniu światła. Najpierw barwnik przetestowano na cienkich plastrach kurzej piersi. W miarę, jak stężenie tartrazyny rosło, zwiększał się współczynnik załamania światła w płynie znajdującym się w mięśniach. W końcu zwiększył się do tego stopnia, że był taki, jak w białkach budujących mięśnie. Plaster stał się przezroczysty.
Później zaczęto eksperymenty na myszach. Najpierw wtarli roztwór tartrazyny w skórę głowy, co pozwoliło im na obserwowanie naczyń krwionośnych. Później nałożyli go na brzuch, dzięki czemu mogli obserwować kurczenie się jelit i ruchy wywoływane oddychaniem oraz biciem serca. Technika pozwalała na obserwacje struktur wielkości mikrometrów, a nawet polepszyła obserwacje mikroskopowe. Po zmyciu tartrazyny ze skóry tkanki szybko wróciły do standardowego wyglądu. Nie zaobserwowano żadnych długoterminowych skutków nałożenia tartrazyny, a jej nadmiar został wydalony z organizmu w ciągu 48 godzin. Naukowcy podejrzewają, że wstrzyknięcie barwnika do tkanki pozwoli na obserwowanie jeszcze głębiej położonych struktur organizmu.
Badania, w ramach których dokonano tego potencjalnie przełomowego odkrycia, rozpoczęły się jako projekt, którego celem jest sprawdzenie, jak promieniowanie mikrofalowe wpływa na tkanki. Naukowcy przeanalizowali prace z dziedziny optyki z lat 70. i 80. ubiegłego wieku i znaleźli w nich dwa podstawowe narzędzia, które uznali za przydatne w swoich badaniach: matematyczne relacje Kramersa-Kroniga oraz model Lorentza. Te matematyczne narzędzia rozwijane są od dziesięcioleci, jednak nie używano ich w medycynie w taki sposób, jak podczas opisywanych badań.
Jeden z członków grupy badawczej zdał sobie sprawę, że te same zmiany, które czynią badane materiały przezroczystymi dla mikrofal, można zastosować dla światła widzialnego, co mogłyby być użyteczne w medycynie. Uczeni zamówili więc sięc silne barwniki i zaczęli dokładnie je analizować, szukając tego o idealnych właściwościach optycznych.
Nowatorskie podejście do problemu pozwoliło na dokonanie potencjalnie przełomowego odkrycia. O relacjach Kramersa-Kroniga uczy się każdy student optyki, w tym przypadku naukowcy wykorzystali tę wiedzę, do zbadania, jak silne barwniki mogą uczynić skórę przezroczystą. Podążyli więc w zupełnie nowym kierunku i wykorzystali znane od dziesięcioleci podstawy do stworzenia nowatorskiej technologii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Krzem, który jest standardowo wykorzystywany do wytwarzania ogniw słonecznych, jest drogi w pozyskiwaniu i oczyszczaniu. Alternatywną dla niego mogą być znacznie tańsze perowskity, a budowane z nich ogniwa słoneczne już teraz są bardziej wydajne od tych krzemowych. Naukowcy z University of Rochester poinformowali, że ich wydajność można zwiększyć ponad dwukrotnie.
Grupa profesora Chunleia Guo zauważyła, że jeśli w ogniwach perowskitowych w roli substratu użyjemy metalu lub naprzemiennie ułożonych warstw metalu i dielektryka – zamiast standardowo używanego szkła – to wydajność takiego ogniwa wzrośnie aż o 250%. To olbrzymi postęp, gdyż już w tej chwili perowskitowe ogniwa słoneczne charakteryzują się wydajnością przekraczającą 30%.
Nikt dotychczas nie zaobserwował takiego zjawiska. Gdy pod perowskit wsadziliśmy metal nagle doszło do gwałtownej zmiany interakcji elektronów w materiale. Wykorzystaliśmy więc metodę fizyczną do wywołania tej interakcji, mówi Guo. Kawałek metalu może tutaj wykonać tyle roboty, co złożone prace z dziedziny inżynierii chemicznej, cieszy się uczony.
Aby ogniwa słoneczne działały, fotony ze Słońca muszą wzbudzić elektrony w materiale ogniwa fotowoltaicznego, które w wyniku tego opuszczą swoje dotychczasowe miejsca i wygenerują prąd. Idealnie byłoby, gdyby do budowy ogniw użyć materiału, w którym wzbudzone elektrony są bardzo słabo wciągane z powrotem na swoje miejsca. Zespół Guo wykazał, że w perowskitach takiej rekombinacji, powrotu wzbudzonych elektronów na miejsce, można uniknąć łącząc perowskit z metalem lub metamateriałem zbudowanym z naprzemiennych warstw srebra i tlenku aluminium. Wówczas, dzięki wielu zdumiewającym zjawiskom fizycznym ma miejsce znaczna redukcja liczby rekombinacji. Jak wyjaśnia Guo, warstwa metalu działa jak lustro tworzące odwrócone obrazy par dziura-elektron, zmniejszając prawdopodobieństwo rekombinacji elektronów z dziurami. Za pomocą prostego miernika zaobserwowano, że wydajność perowskitowego ogniwa zwiększyła się o 250%.
Perowskity to niezwykle obiecująca grupa materiałów pod względem produkcji energii elektrycznej ze Słońca. Mają jednak poważną wadę. Ulegają szybkiej degradacji pod wpływem wysokiej temperatury i ich wydajność drastycznie spada. Jednak i na tym polu widoczny jest wyraźny postęp. Gdy rozpoczynano badania perowskitów pod kątem ich wykorzystania do pozyskiwania energii elektrycznej, perowskitowe ogniwa pracowały od kilku minut do kilku godzin. W ubiegłym roku w US National Renewable Energy Laboratory powstało perowskitowe ogniwo fotowoltaiczne, które po 2400 godzinach nieprzerwanej pracy w temperaturze 55 stopni Celsjusza zachowało 87% swojej pierwotnej sprawności. Czas pracy ogniw perowskitowych może już teraz sięgać wielu miesięcy. A ich wydajność właśnie zwiększono o 250%.
Solar Energy Technologies Office, działające w ramach amerykańskiego Departamentu Energii, stawia sobie za cel opracowanie perowskitowego ogniwa, które będzie działało przez co najmniej 20, a idealnie ponad 30 lat.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dla większości kupujących aparat fotograficzny to, obok baterii, jeden z najważniejszych elementów smartfona. Jakość uzyskanych zdjęć oraz filmów jest istotna, a na obecnym poziomie zaawansowania technologii, nawet stosunkowo niedrogie telefony oferują bardzo dobre możliwości.
Xiaomi jest marką, która stara się zadowolić swoich klientów, nie tylko tych nabywających smartfony klasy Premium, ale również modele budżetowe. Dlatego użytkownicy urządzeń Xiaomi mogą liczyć na dobrej jakości zdjęcia, wydając na telefon nawet mniej niż 1000 zł.
Redmi Note 9 Pro - świetny aparat w dobrym smartfonie za niewysoką cenę
Xiaomi Redmi Note 9 Pro zaopatrzony został w aż 4 obiektywy na tylnym panelu oraz oczywiście aparat do selfie (16 Mpix ze światłem 2.5) z przodu. Bazowy obiektyw ma 64 Mpix i światło 1.9, natomiast towarzyszący mu szerokokątny ma 8 Mpix i 119 stopniowe pole widzenia oraz światło 2.2. Kolejnym obiektywem jest 5 Mpix macro ze światłem 2.4 pozwalający na wykonywanie zdjęć z bliskiej odległości oraz rejestrator głębi 2 Mpix. Całość uzupełnia pojedyncza dioda doświetlająca ulokowana poniżej wysepki z aparatami na „pleckach” smartfona.
Użytkownicy Redmi Note 9 Pro chwalą aparat główny za naturalnie wyglądające zdjęcia o dobrym odzwierciedleniu kolorów, a także za możliwość rejestrowania filmów w rozdzielczości 4K (z prędkością 30 klatek na sekundę). Nagrywanie „z ręki” daje dobry efekt, dzięki cyfrowej stabilizacji obrazu a szybki auto focus doskonale łapie ostrość.
Dodając do zalet aparatu pozostałe atuty Xiaomi Redmi Note 9 Pro, czyli m.in.:
• ośmiordzeniowy procesor Snapdrgon 720 G od Qualcomma,
• wysoki stopień personalizacji telefonu, dzięki nakładce MIUI 11,
• ciekawy design i świetną jakość wykonania obudowy,
• bardzo dobrze działający czytnik linii papilarnych,
• pojemną baterię, dzięki której telefon może pracować nawet 3 dni bez ładowania,
otrzymujemy smartfon klasy Premium w więcej niż przystępnej cenie.
Niedrogi i dobry smartfon z 4 obiektywami – Redmi Note 8T
W grupie cenowej, w jakiej plasuje się smartfon Redmi Note 8T, 4 obiektywy oferuje tylko marka Xiaomi. Główna matryca ma 48 Mpix i jasność 1.8. Domyślna rozdzielczość to 12 Mpix, ale oczywiście można ją zwiększyć aż do wspomnianych 48 Mpix. Do dyspozycji użytkownika jest tryb nocny, przy pomocy którego można uzyskać naprawdę dobrej jakości zdjęcia.
Poza aparatem głównym użytkownik skorzysta również z 8 Mpix obiektywu szerokokątnego, a także z dwóch dodatkowych. W Redmi Note 8T znajduje się 2 Mpix obiektyw macro, którym można zrobić bardzo wyraźne zdjęcia z niewielkiej odległości. Druga 2 Mpix matryca służy do pomiaru głębi.
Xiaomi Redmi Note 8T wyposażony jest oczywiście również w aparat do selfie. 13 Mpix matryca o jasności 2.0 od razu koryguje naszą cerę, a zdjęcia wypadają naprawdę ładnie. Dobrej jakości są również filmy nakręcone za pomocą Redmi Note 8T. Oczywiście aparat nie jest jedynym atutem tego smartfona. Użytkownicy cenią go również za świetny dźwięk, a także ogólny bardzo dobry stosunek jakości do ceny.
48 Mpix w przystępnym cenowo Xiaiomi Redmi Note 7
Gradientowa budowa Xiaiomi Redmi Note 7 prezentuje się designersko. Z przodu i z tyłu smartfon pokryty jest szkłem Gorilla Glass 5 generacji, a jego ekran wynosi 6,3 cala oraz obsługuje rozdzielczość 2340x1080.
Telefon może zaimponować głównym aparatem 48 Mpix. Dodatkowo jego dużym plusem jest matryca pomocnicza 5 Mpix, sztuczna inteligencja, która pomoże nam w upiększeniu zdjęcia, a także dobieranie ustawień adekwatnych do fotografowanego kadru. Przedni aparat telefonu ma 13 Mpix i robi niezłe zdjęcia selfie.
Każdy z obiektywów działa w trybie HDR. Tylny, wyposażony jest w czujnik głębi, auto focus, a także tryb panoramiczny. Aparat tego smartfonu dorównuje niemałej ilości droższych modeli.
Jak na swoją niewielką cenę, Redmi Note 7 jest zaopatrzony w ciekawe funkcjonalności oraz niezłej klasy podzespoły. Procesor Snapdragon 660 od Qalcomma, jest wykorzystywany w wielu droższych telefonach. Pamięć RAM wynosi 4 GB, natomiast pamięć wewnętrzna to 64 GB. Pojemność baterii w tym telefonie imponuje, podobnie jak aparat. Ogniwo ma aż 4000 mAh, a przy tym obsługuję funkcję szybkiego ładowania.
Xiaomi Redmi Note 7 jest dobrym rozwiązaniem dla osób, które nie chcą wydawać dużej kwoty na smartfon, a oczekują dobrej jakości sprzętu w porównaniu do jego ceny.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Terahercowe lasery to niezwykle obiecujące urządzenia, które mogą znaleźć zastosowanie m.in. w obrazowaniu medycznym. Niestety, wymagają olbrzymich systemów chłodzenia, przez co dotychczas można je było znaleźć jedynie w laboratoriach naukowych. Teraz może się to zmienić, a wszystko dzięki pracy zespołu naukowego kierowanego przez Zbiga Wasilewskiego z kanadyjskiego University of Waterloo oraz Qing Hu z MIT.
Amerykańsko-kanadyjski zespół naukowy stworzył właśnie kaskadowy laser kwantowy o dużej mocy, który działa bez wielkich systemów chłodzenia. Pracuje on już w temperaturze 250 kelwinów (-23,15 stopnia Celsjusza). Dotychczas tego typu systemy wymagały schłodzenia do co najmniej 210 kelwinów (-63,15 stopnia Celsjusza). Nowemu laserowi wystarczy więc niewielki system chłodzący. A naukowcy przekonują, że nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa.
Promieniowanie terahercowe mieści się pomiędzy podczerwienią a mikrofalami. Długość jego fali wynosi od 3 mm do 30 mm. Wiele molekuł absorbuje promieniowanie w tych zakresach, co pozwala np. na identyfikowanie takich molekuł. Olbrzymią zaletą promieniowania THz jest fakt, że przenika ono przez wiele materiałów, takich jak papier, ubrania czy plastik. To oznacza, że promieniowanie takie – podobnie jak promieniowanie rentgenowskie – można wykorzystać do obrazowania wnętrz obiektów.
Jednak w przeciwieństwie do promieniowania rentgenowskiego fotony w zakresie teraherców mają stosunkowo niską energię, jest to więc promieniowanie niejonizujące, zatem bezpieczne do użycia w medycynie czy naukach biologicznych. Kolejną jego zaletą jest fakt, że długość jego fali jest mniejsza niż w przypadku promieniowania mikrofalowego, co pozwala na uzyskanie obrazów o wyższej rozdzielczości.
Wszystko to wygląda dobrze w teorii, jednak gorzej z praktycznym wykorzystaniem. Promieniowanie w zakresie 0,1–10 THz jest rzadko wykorzystywane ze względu na ograniczenia technologiczne. Wyzwaniem jest bowiem wygenerowanie promieniowania THz o odpowiedniej mocy.
Jednym z jego źródeł mogą być kwantowe lasery kaskadowe (QCL), gdyż łatwo można je dostrajać do potrzeb. Problem jednak w tym, że lasery takie wymagają bardzo niskich temperatur do pracy. W 2019 roku naukowcy z EHT Zurich stworzyli QCL generujący światło w zakresie THz, który pracował w temperaturze 210 kelwinów. System taki wciąż wymagał dużych systemów chłodzących. Teraz zaś grupa Wasilewskiego i Hu pochwaliła się tego typu laserem pracującym przy 250 kelwinach. A taki laser można już chłodzić za pomocą niewielkiego systemu.
Wrażliwość kwantowych laserów kaskadowych na temperaturę wynika z ich budowy. QCL korzystają z kwantowych studni i barier składających się z tysięcy cienkich warstw półprzewodnika. Przechodząc przez kolejne warstwy elektron emituje fotony o których częstotliwości decyduje struktura warstw. W zbyt wysokiej temperaturze elektrony mają tendencję do „wyciekania” ze studni kwantowych, co niekorzystnie odbija się na wydajności lasera.
Autorzy najnowszego osiągnięcia udoskonalili laser tworząc nową strukturę półprzewodnikową. Składa się ona z niemal 15 000 interfejsów pomiędzy studniami kwantowymi a barierami, wyjaśnia Wasilewski. Połowa z tych barier ma grubość mniej niż 7 atomów. Jakość wykonania tych interfejsów jest kluczowa dla wydajności lasera.
Hu informuje, że jednym z pierwszych zastosowań, w jakich zostanie przetestowany udoskonalony laser terahercowy będzie obrazowanie w czasie rzeczywistym komórek nowotworu skóry. Komórki nowotworowe są niezwykle wyraźnie widoczne w promieniowaniu terahercowym, gdyż zawierają więcej wody i krwi niż zdrowe komórki, a woda bardzo silnie absorbuje promieniowanie w zakresie THz. Technologię tę można również wykorzystać do wykrywania np. metaamfataminy, heroiny czy materiałów wybuchowych takich jak TNT, gdyż również są one dobrze widoczne w promieniowaniu THz.
To jednak nie wszystko. Na łamach Nature Photonics naukowcy mówią, że powinno być możliwe stworzenie kwantowego lasera kaskadowego pracującego w zakresie THz, który w ogóle nie będzie wymagał chłodzenia. Już teraz planują dalsze prace nad zwiększaniem temperatury, w której może działać taki laser.
Grupa Hu pracuje też nad czujnikami promieniowania w zakresie teraherców. Większość sygnałów w paśmie THz jest dość słabych. Niezależnie od tego, czy pochodzą ze źródeł pozaziemskich (aż 90% fotonów we wszechświecie znajduje się w paśmie THz) czy źródeł ziemskich, zwiększenie możliwości ich wykrycia znakomicie ułatwi badania i przetwarzanie takich sygnałów, dodaje Hu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na brazylijskim Uniwersytecie w Campinas (UNICAMP) powstał światłowód wykonany wyłącznie z agaru. Urządzenie jest nieszkodliwe dla człowieka (jadalne), biokompatybilne i całkowicie biodegradowalne. Nowy światłowód może być wykorzystany przede wszystkim w obrazowaniu medycznym, fototerapii, optogenetyce oraz do precyzyjnego dostarczania leków. Można go też zastosować do wykrywania mikroorganizmów w konkretnych organach, gdzie ulegnie całkowitemu wchłonięciu po spełnieniu zadania.
Agar to naturalna żelatyna występująca w glonach morskich. Składa się z dwóch polisacharydów: agarozy i agaropektyny. Światłowód jest dziełem grupy badawczej, na czele której stali profesorowie Eric Fujiwara i Cristiano Cordeiro.
Nasz światłowód to cylinder agarowy o średnicy 2,5 milimetra. Jest zbudowany z sześciu otworów o średnicy 0,5 mm każdy, rozmieszczonych regularnie wzdłuż rdzenia. Światło jest uwięzione dzięki różnicy współczynnika refrakcji pomiędzy otworami a rdzeniem, mówi profesor Fujiwara.
Uczony wyjaśnia, że światłowód wyprodukowano wlewając agar do formy. Po zastygnięciu był gotowy. Uczony zapewnia, że możliwe jest indywidualne dobieranie współczynnika refrakcji oraz kształtu światłowodu. Wystarczy zmienić skład roztworu agaru oraz kształt formy.
Dodatkową zaletą agarowego światłowodu jest fakt, że on sam może zostać wykorzystany zarówno jako podłoże do hodowli mikroorganizmów, jak i urządzenie do ich próbkowania. W otworach, którymi wędruje światło, można umieścić pożywkę i hodować tam bakterie. A po badaniach całości można łatwo i tanio się pozbyć, nie szkodząc przy tym środowisku naturalnemu.
Nowatorski światłowód opisano na łamach Nature w artykule pt. Agarose-based structured optical fibre.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.