Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Naukowcy z University of Rochester informują, że dzięki wykorzystaniu lasera w procesie produkcyjnym, tradycyjne żarówki mogą dawać światło tak jasne, jakby zużywały 100 watów mocy, zużywając w rzeczywistości mniej niż 60 watów. Żarówki są przy tym tańsze niż świetlówki, a ich światło jest znacznie bardziej przyjemne dla oka. Jak pamiętamy, Unia Europejska wymaga stopniowej rezygnacji z tradycyjnych żarówek na rzecz świetlówek, pomimo tego, że są one droższe, zawierają rtęć oraz są szkodliwe dla zdrowia.

Tymczasem za pomocą lasera można stworzyć na wolframowym żarniku specjalne mikro- i nanostruktury, które powodują, że żarnik daje znacznie więcej światła i zużywa znacznie mniej prądu.

Badaliśmy, jak bardzo szybkie impulsy światła zmieniają metal i zaczęliśmy zastanawiać się, co się stanie, gdy potraktujemy laserem żarnik. Skierowaliśmy promień przez szklaną bańkę i zmieniliśmy niewielki fragment żarnika. Po zapaleniu żarówki zobaczyliśmy, że ten fragment świeci znacznie jaśniej, a jednocześnie zużycie energii nie wzrosło - mówi Chunlei Guo, profesor optyki z University of Rochester.

Kluczem do produkcji wydajnych żarników jest użycie bardzo silnego femtosekundowego lasera. Femtosekunda to jedna biliardowa część sekundy. Laser oświetla żarnik przez niezwykle krótką chwilę, ale w tym czasie na powierzchni czubka igły wyzwala tyle energii ile wynosi cała produkcja USA. To z kolei powoduje, że na metalu tworzą się mikro- i nanostruktury znacznie zwiększające jasność żarnika. Mimo tak olbrzymiej mocy laser femtosekundowy może być zasilany ze zwykłego gniazdka elektrycznego, a więc technikę taką będzie można bez przeszkód stosować podczas produkcji żarówek.

Jednak Guo nie powiedział na temat żarówek jeszcze ostatniego słowa. Wraz z Anatoliyem Vorobeyvem udowodnili, że czarny żarnik świeci lepiej od tradycyjnego. Ponadto okazało się, że za pomocą lasera można zmieniać kolor niemal każdego metalu w niebieski, złoty i szary. Odpowiednio manipulując kolorami żarnika można nie tylko uzyskać oszczędności energii i lepszą intensywność światła, ale również zmienić spektrum światła w tradycyjnej żarówce tak, by było ono przyjemniejsze dla oczu, bardziej białe, czy też by dawało barwę przydatną do specyficznych zastosowań. Zespół Guo osiągnął nawet to, co dotychczas było niemożliwe - spowodował, by żarnik świecił światłem częściowo spolaryzowanym. Dotychczas taki efekt można było uzyskać stosując specjalne filtry, które jednak zmniejszały wydajność żarówki.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

To ciekawe, że udało się tak znacznie ulepszyć ponad wiekowy już patent. Niestety od września 2010 żarówki mają przestać być oznaczane mocą w watach, na koszt oznaczenia w lumenach, co może wprowadzić niezłe zamieszanie (obecne 100 W to ok. 1700 lm, a nowe mniej niż 60 W).

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Czekaj, jak to? Mają być podawane TYLKO lumeny, bez mocy w watach? Przecież to idiotyczne.

 

Co do odkrycia - ciekawe, ale raczej tylko z punktu widzenia samej nauki. Przyszłością i tak są LED-y ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

No dokładnie, usuwałoby to bardzo istotne informacje i chyba jednak dałem się zmanipulować artykułem: http://www.dailymail.co.uk/news/article-1186957/Sheer-lumenacy-EU-replace-watts-continental-lumens.html

 

Bo wrzuciłem teraz frazy w wyszukiwarkę dyrektyw UE i znalazłem m.in. to: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:076:0003:01:EN:HTML gdzie nie ma ani słowa o zastąpieniu informacji o mocy.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Aaa, czyli jednocześnie waty i lumeny - to już ma większy sens ;) Być może liczby przemówią ludziom do rozsądku :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Wg mnie super pomysł ;) W końcu jakieś przemysłowe zastosowanie dla lasera femtosekundowego.. z tego co wiem do tej pory był on używany jedynie do badań - np reakcji chemicznych zachodzących właśnie w czasie femto-nanosekund..

 

A z tymi LEDami, to też nie wiem czy tak łatwo przejdzie.. W światłach samochodowych owszem, w latarce - też mogę mieć.. ale mam wrażenie, że w mieszkaniu, gdzie się dłuższe okresy przebywa niż na ulicy czy przy świetle latarki, to wolałbym jednak żarówkę. Chyba że za pomocą LEDów uda się uzyskać tak dobrą jakość światła, która nie będzie męczyć oczu (po doświadczeniach ze świetlówkami kompaktowymi mnie bolały i oczy i głowa :/)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

"ale w tym czasie na powierzchni czubka igły wyzwala tyle energii ile wynosi cała produkcja USA." Ktoś może mi to wytłumaczyć ?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A z tymi LEDami, to też nie wiem czy tak łatwo przejdzie.. [...] Chyba że za pomocą LEDów uda się uzyskać tak dobrą jakość światła, która nie będzie męczyć oczu (po doświadczeniach ze świetlówkami kompaktowymi mnie bolały i oczy i głowa :/)

 

Żarówki mają to do siebie, że promieniują bardzo szeroką gamą barw (z czego większość jest niewidzialna dla człowieka). LEDy promieniują falą pojedynczej częstotliwości *(jeżeli się mylę, to mnie poprawcie), dlatego są dużo oszczędniejsze.

Dobra jakość światła, o której piszesz, to barwa (częstotliwość promieniowania) odpowiednio dopasowana do wymagań (np. do biura inna niż do domu). Można próbować budować LEDy o konkretnej częstotliwości, ale prościej jest chyba zasymulować to, poprzez użycie diod o różnych kolorach w jednej lampie.

I pozostaje jeszcze kwestia stabilizacji napięcia w takiej lampie, żeby diody nie mrugały tak jak świetlówki. ..żeby oczy i głowa nie bolały.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

LED-y białe i "ciepłobiałe" (a to takich chyba mówimy, skoro rozmawiamy o oświetlaniu wnętrz) nie są jednokolorowe - przecież nie ma czegoś takiego, jak światło białe ;) zawsze jest mieszanką co najmniej trzech fal. Chociaż bez wątpienia faktem jest, że i tak jest to wąski wycinek całego spektrum :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Thibris, już Ci tłumaczę ;)

 

Faktycznie jest to sprytna maniana, i trochę mało dokładnie zostało opisane.

 

Chodzi o to, że laser ten pobiera powiedzmy tyle prądu co latarka albo lampka, ale następnie emituje tą energię w postaci pulsu trwającego femtosekundy (n x 10^-15s). Więc jeśli taka lampa emituje w ciągu sekundy powiedzmy 1J energii, to  laser femtosekundowy w pulsie emituje 1J/ 10^-15= 10^15J - po prostu koncentruje energię w bardzo krótkim czasie. Dlatego jego moc szczytowa jest ogromna. Natomiast moc średnia tak jak pisałem - nie przekracza kilku-kilkudziesięciu Watów (dlatego, że puls trwa femtosekundy, a brak aktywności kilka czy kilkanaście rzędów wielkości dłużej - porównując do tej lampki, w ciągu sekundy byłby jeden puls trwający kilka femtosekund, a resztę czasu byłby brak aktywności).

 

<oczywiście dane liczbowe o mocy latarki zostały przeze mnie podane przykładowo - dla zobrazowania zjawiska. Niemniej analogia jest dobra - laser femtosekundowy posiada moc średnią odpowiadającą właśnie latarce czy lampce - a szczytową kilkanaście rzędów wielkości większą>

 

Porównanie do produkcji przez elektrownie w USA było dość luźne.. Ściślej można by powiedzieć, że w ciągu pulsu (czyli np 15fs) ten laser oddaje tyle energii co wszystkie elektrownie USA w tym czasie (15fs).

 

Zauważ że analogicznie jest z naciskiem - nacisk 1 tony (w zasadzie megagrama się powinno używać, ale żeby nie komplikować użyję starej jednostki) na metr kwadratowy będzie miał prostopadłościan o masie jednej tony i powierzchni podstawy 1 m^2. Ale nacisk jednej tony na metr kwadratowy można też uzyskać mając prostopadłościan o masie 1 kg - po prostu wtedy jego powierzchnia podstawy musi wynosić 0,001 m^2 :)

 

Mam nadzieję że już wszystko będzie jasne :P Hehe, aż mi się ciśnie na usta: "Pamiętaj, wszystko jest względne :D"

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Chyba za dużo grałem w szachy na lekcjach fizyki - teraz wszystko wychodzi na jaw ;)

 

Dla mnie to zdanie nadal jest jakieś... niejednoznaczne.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jakby Ci to prościej wyjaśnić.. Załóżmy że chodzisz po parku i zbierasz kamyczki. I znajdujesz 1 na minutę.

 

Po 10 minutach masz 10 kamyczków - rzucasz wszystkimi naraz (całą garścią). Twoja 'moc' w momencie rzutu, wynosi 10 kamyczków - czyli tyle, ile wynosiła by 'moc' 10 ludzi, gdyby szli i za każdym znalezieniem kamyczka, rzucali nim.

 

Ale Twoja moc średnia wynosi tyle co moc jednej osoby - bo przez 9 minut nie rzucasz, a potem oddajesz salwę 10 sztuk w 10 minucie. Czyli średnio rzucasz 1 kamykiem na minutę.

 

Analogicznie z tym laserem jest ;) Gromadzi on w sobie energię przez relatywnie długi czas, a następnie całą tę energię oddaje w bardzo krótkim czasie. Dlatego ma niewielki pobór prądu (kamyków) - bo tak naprawdę przez większość czasu on nie działa, a zbiera energię. Trochę tak jakby ładował sobie powoli akumulator, a potem w jednej chwili go rozładowywał przez 'strzał' wiązką :)

 

Jeśli chodzi o zasadę tych laserów pulsowych, to one były znane już od dość dawna - po prostu od stosunkowo niedawna udaje się uzyskać puls trwający tak krótko (10^-15s).

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

LEDy promieniują falą pojedynczej częstotliwości *(jeżeli się mylę, to mnie poprawcie), dlatego są dużo oszczędniejsze.

Dobra jakość światła, o której piszesz, to barwa (częstotliwość promieniowania) odpowiednio dopasowana do wymagań (np. do biura inna niż do domu). Można próbować budować LEDy o konkretnej częstotliwości, ale prościej jest chyba zasymulować to, poprzez użycie diod o różnych kolorach w jednej lampie.

I pozostaje jeszcze kwestia stabilizacji napięcia w takiej lampie, żeby diody nie mrugały tak jak świetlówki. ..żeby oczy i głowa nie bolały.

 

LEDy nie zawsze promieniują jedną częstotliwością - w takim przypadku świeciły by jednym kolorem np czerwonym... a istnieją LEDy które emitują światło białe które się składa z całego spektrum kolorów (http://www.cree.com/products/pdf/XLamp7090XR-E.pdf str. 5)

Diody nigdy nie będą mrugały ponieważ zasilane są prądem stałym. Co do stabilizacji to wymagają one stabilizacji prądu nie napięcia.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Te sieciowe mrugają, bo są zasilane przetwornicą impulsową.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Te sieciowe mrugają, bo są zasilane przetwornicą impulsową.

To że są zasilane przetwornicą impulsową nie musi oznaczać mrugania, w przetwornicy są montowane kondensatory które wyrównują tętnienia - w połączeniu z szybką stabilizacją prądu poziom tętnień jest minimalny.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nie musisz mi tłumaczyć jak to działa. ;) Chodzi mi tutaj, w przeciwieństwie do świetlówek, których migotanie wyrażnie widać, o efekt stroboskopowy związany z ruchem w polu światła. Efekt ten wynika z niemal zerowej bezwładności półprzewodnika w obliczu nawet znikomych tętnień.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Powiem tak - testowałem i jest ok  ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Thibris, już Ci tłumaczę :P

 

Faktycznie jest to sprytna maniana, i trochę mało dokładnie zostało opisane.

 

Chodzi o to, że laser ten pobiera powiedzmy tyle prądu co latarka albo lampka, ale następnie emituje tą energię w postaci pulsu trwającego femtosekundy (n x 10^-15s). Więc jeśli taka lampa emituje w ciągu sekundy powiedzmy 1J energii, to  laser femtosekundowy w pulsie emituje 1J/ 10^-15= 10^15J - po prostu koncentruje energię w bardzo krótkim czasie. Dlatego jego moc szczytowa jest ogromna. Natomiast moc średnia tak jak pisałem - nie przekracza kilku-kilkudziesięciu Watów (dlatego, że puls trwa femtosekundy, a brak aktywności kilka czy kilkanaście rzędów wielkości dłużej - porównując do tej lampki, w ciągu sekundy byłby jeden puls trwający kilka femtosekund, a resztę czasu byłby brak aktywności).

 

<oczywiście dane liczbowe o mocy latarki zostały przeze mnie podane przykładowo - dla zobrazowania zjawiska. Niemniej analogia jest dobra - laser femtosekundowy posiada moc średnią odpowiadającą właśnie latarce czy lampce - a szczytową kilkanaście rzędów wielkości większą>

 

Porównanie do produkcji przez elektrownie w USA było dość luźne.. Ściślej można by powiedzieć, że w ciągu pulsu (czyli np 15fs) ten laser oddaje tyle energii co wszystkie elektrownie USA w tym czasie (15fs).

 

Zauważ że analogicznie jest z naciskiem - nacisk 1 tony (w zasadzie megagrama się powinno używać, ale żeby nie komplikować użyję starej jednostki) na metr kwadratowy będzie miał prostopadłościan o masie jednej tony i powierzchni podstawy 1 m^2. Ale nacisk jednej tony na metr kwadratowy można też uzyskać mając prostopadłościan o masie 1 kg - po prostu wtedy jego powierzchnia podstawy musi wynosić 0,001 m^2 :D

 

Mam nadzieję że już wszystko będzie jasne :D Hehe, aż mi się ciśnie na usta: "Pamiętaj, wszystko jest względne :D"

 

może to nonsens ale skoro ten laser daje radę tak skumulować energię to dzięki niemu możnaby giąć czasoprzestrzeń i tworzyć tunele.....? chociaż malutkie na początku!!

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Myślę, że może być z tym problem - właśnie w tym, że puls jest tak krótki..

 

Jak pisałem, cały trick z mocą tego lasera polega na tym, że jego malutką energię dzieli się przez ułamkową część sekundy czasu jego działania..

 

Energia emitowana na sekundę wydaje się ogromna - ale on takiej energii nie potrafi zmagazynować.. Potrafi zmagazynować malutką (rzędu 10^-15) część tej energii.. Tyle tylko, że potrafi ją bardzo szybko wypromieniować.

 

Ale nie zajmowałem się tym bliżej, więc trudno mi więcej w tej sprawie powiedzieć - po prostu z laserem femtosekundowym miałem styk w trakcie pewnego cyklu zajęć na uczelni (w jednym z instytutów jest na mojej uczelni taki laser). Używa się go z tego co mówili do badań związanych z określaniem przebiegu reakcji chemicznych zachodzących w bardzo krótkim czasie..

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Dla mnie to zdanie nadal jest jakieś... niejednoznaczne.

Najprościej pisząc. W czasie tej femtosekundy moc lasera jest porównywalna z mocą elektrowni w USA.

Co to znaczy? Że przez femtosekundę na żarnik żarówki zostaje dostarczona taka ilość energii jaką dostarczyłyby te wszystkie elektrownie do tego żarnika (też na femtosekundę).

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Misja Psyche jeszcze nie dotarła do celu, a już zapisała się w historii podboju kosmosu. Głównym jej celem jest zbadanie największej w Układzie Słonecznym asteroidy Psyche. Przy okazji NASA postanowiła przetestować technologię, z którą eksperci nie potrafili poradzić sobie od dziesięcioleci – przesyłanie w przestrzeni kosmicznej danych za pomocą lasera. Agencja poinformowała właśnie, że z Psyche na Ziemię trafił 15-sekudowy materiał wideo przesłany z odległości 31 milionów kilometrów z maksymalną prędkością 267 Mbps. To niemal 2-krotnie szybciej niż średnia prędkość szerokopasmowego internetu w Polsce.
      To, czego właśnie dokonała NASA jest nie zwykle ważnym osiągnięciem. Pozwoli bowiem na znacznie sprawniejsze zbieranie danych z instrumentów pracujących w przestrzeni kosmicznej i zapewni dobrą komunikację z misjami załogowymi odbywającymi się poza orbitą Ziemi.
      Sygnał z Psyche potrzebował około 101 sekund, by dotrzeć do Ziemi. Dane, przesyłane przez laser pracujący w bliskiej podczerwieni trafiły najpierw do Hale Teelscope w Palomar Observatory w Kalifornii. Następnie przesłano je do Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii, gdzie były odtwarzane w czasie rzeczywistym podczas przesyłania. Jak zauważył Ryan Rogalin, odpowiedzialny za elektronikę odbiornika w JPL, wideo odebrane w Palomar zostało przesłane przez internet do JPL, a transfer danych odbywał się wolniej, niż przesyłanie danych z kosmosu. Podziwiając tempo transferu danych nie możemy zapomnieć też o niezwykłej precyzji, osiągniętej przez NASA. Znajdujący się na Psyche laser trafił z odległości 31 milionów kilometrów w 5-metrowe zwierciadło teleskopu. Sam teleskop to również cud techniki. Jego budowę ukończono w 1948 roku i przez 45 lat był najdoskonalszym teleskopem optycznym, a jego zwierciadło główne jest drugim największym zwierciadłem odlanym w całości.
      Po co jednak prowadzić próby z komunikacją laserową, skoro od dziesięcioleci w przestrzeni kosmicznej z powodzeniem przesyła się dane za pomocą fal radiowych? Otóż fale radiowe mają częstotliwość od 3 Hz do 3 Thz. Tymczasem częstotliwość pracy lasera podczerwonego sięga 300 THz. Zatem transmisja z jego użyciem może być nawet 100-krotnie szybsza. Ma to olbrzymie znaczenie. Chcemy bowiem wysyłać w przestrzeń kosmiczną coraz więcej coraz doskonalszych narzędzi. Dość wspomnieć, że Teleskop Webba, który zbiera do 57 GB danych na dobę, wysyła je na Ziemię z prędkością dochodzącą do 28 Mb/s. Zatem jego systemy łączności działają 10-krotnie wolniej, niż testowa komunikacja laserowa.
      Zainstalowany na Psyche Deep Space Optical Communication (DSOC) uruchomiono po raz pierwszy 14 listopada. Przez kolejne dni system sprawdzano i dostrajano, osiągając coraz szybszy transfer danych i coraz większą precyzję ustanawiania łącza z teleskopem. W tym testowym okresie przesłano na Ziemię łącznie 1,3 terabita danych. Dla porównania, misja Magellan, która w latach 1990–1994 badała Wenus, przesłała w tym czasie 1,2 Tb.
      Misja Psyche korzysta ze standardowego systemu komunikacji radiowej. DSOC jest systemem testowym, a jego funkcjonowanie nie będzie wpływało na powodzenie całej misji.


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      „Niemożliwy” unipolarny (jednobiegunowy) laser zbudowany przez fizyków z University of Michigan i Universität Regensburg może posłużyć do manipulowania kwantową informacją, potencjalnie zbliżając nas do powstania komputera kwantowego pracującego w temperaturze pokojowej. Laser taki może też przyspieszyć tradycyjne komputery.
      Światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne, to fala oscylująca pomiędzy grzbietami a dolinami, wartościami dodatnimi a ujemnymi, których suma wynosi zero. Dodatni cykl fali elektromagnetycznej może przesuwać ładunki, jak np. elektrony. Jednak następujący po nim cykl ujemny przesuwa ładunek w tył do pozycji wyjściowej. Do kontrolowania przemieszania informacji kwantowej potrzebna byłaby asymetryczna – jednobiegunowa – fala światła. Optimum byłoby uzyskanie całkowicie kierunkowej, unipolarnej „fali”, w której występowałby tylko centralny grzbiet, bez oscylacji. Jednak światło, jeśli ma się przemieszczać, musi oscylować, więc spróbowaliśmy zminimalizować te oscylacje, mówi profesor Mackillo Kira z Michigan.
      Fale składające się tylko z grzbietów lub tylko z dolin są fizycznie niemożliwe. Dlatego też naukowcy uzyskali falę efektywnie jednobiegunową, która składała się z bardzo stromego grzbietu o bardzo wysokiej amplitudzie, któremu po obu stronach towarzyszyły dwie rozciągnięte doliny o niskiej amplitudzie. Taka konstrukcja powodowała, że grzbiet wywierał silny wpływ na ładunek, przesuwając go w pożądanym kierunku, a doliny były zbyt słabe, by przeciągnąć go na pozycję wyjściową.
      Taką falę udało się uzyskać wykorzystując półprzewodnik z cienkich warstw arsenku galu, w którym dochodzi do terahercowej emisji dzięki ruchowi elektronów i dziur. Półprzewodnik został umieszczony przed laserem. Gdy światło w zakresie bliskiej podczerwieni trafiło w półprzewodnik, doszło do oddzielenia się elektronów od dziur. Elektrony poruszyły się w przód. Następnie zostały z powrotem przyciągnięte przez dziury. Gdy elektrony ponownie łączyły się z dziurami, uwolniły energię, którą uzyskały z impulsu laserowego. Energia ta miała postać silnego dodatniego półcyklu w zakresie teraherców, przed i po którym przebiegał słaby, wydłużony półcykl ujemny.
      Uzyskaliśmy w ten sposób zadziwiającą unipolarną emisję terahercową, w którym pojedynczy dodatni półcykl był czterokrotnie wyższy niż oba cykle ujemne. Od wielu lat pracowaliśmy nad impulsami światła o coraz mniejszej liczbie oscylacji. Jednak możliwość wygenerowania terahercowych impulsów tak krótkich, że efektywnie składały się z mniej niż pojedynczego półcyklu oscylacji była czymś niewyobrażalnym, cieszy się profesor Rupert Hubner z Regensburga.
      Naukowcy planują wykorzystać tak uzyskane impulsy do manipulowania elektronami w materiałach kwantowych w temperaturze pokojowej i badania mechanizmów kwantowego przetwarzania informacji. Teraz, gdy wiemy, jak uzyskać unipolarne terahercowe impulsy, możemy spróbować nadać im jeszcze bardziej asymetryczny kształt i lepiej przystosować je do pracy z kubitami w półprzewodnikach, dodaje doktorant Qiannan Wen.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Krwawienie z naczyń krwionośnych podczas operacji neurochirurgicznych to poważny problem. Krew zasłania pole widzenia i konieczne jest jej usuwanie. Dlatego pole operacyjne, w którym nie pojawiałaby się krew czyniłoby cały zabieg bardziej precyzyjnym i bezpiecznym. Naukowcy z University of Texas w Austin i University of California, Irvine, opracowali właśnie laserową platformę do bezkrwawej resekcji tkanki mózgowej.
      Obecnie podczas zabiegów neurochirurgicznych, by zapewnić dobre pole widzenia, wykorzystuje się ultradźwiękowe aspiratory, po których stosuje się przyżeganie (elektrokauteryzację). Jako jednak, że obie metody stosowane są jedna po drugiej, wydłuża to operację. Ponadto przyżeganie może prowadzić do uszkodzenia części tkanki.
      Specjaliści z Teksasu i Kalifornii wykazali podczas eksperymentów na myszach, że ich nowy laser pozwala na bezkrwawą resekcję tkanki. Ich system składa się z urządzenia do koherencyjnej tomografii optycznej (OCT), które zapewnia obraz w mikroskopowej rozdzielczości, bazującego na iterbie lasera do koagulacji naczyń krwionośnych oraz wykorzystującego tul lasera do cięcia tkanki.
      Maksymalna moc lasera iterbowego wynosi 3000 W, a urządzenie pozwala na dobranie częstotliwości i długości trwania impulsów w zakresie od 50 mikrosekund do 200 milisekund, dzięki czemu możliwa jest skuteczna koagulacja różnych naczyń krwionośnych. Laser ten emituje światło o długości 1,07 mikrometra. Z kolei laser tulowy pracuje ze światłem o długości fali 1,94 mikrometra, a jego średnia moc podczas resekcji tkanki wynosi 15 W. Twórcy nowej platformy połączyli oba lasery w jednym biokompatybilnym włóknie, którym można precyzyjnie sterować dzięki OCT.
      Opracowanie tej platformy możliwe było dzięki postępowi w dwóch kluczowych dziedzinach. Pierwszą jest laserowa dozymetria, wymagana do koagulacji naczyń krwionośnych o różnych rozmiarach. Wcześniej duże naczynia, o średnicy 250 mikrometrów i większej, nie poddawały się laserowej koagulacji z powodu szybkiego wypływu krwi. Mój kolega Nitesh Katta położył podstawy naukowe pod metodę dozymetrii laserowej pozwalającej na koagulowanie naczyń o średnicy do 1,5 milimetra, mówi główny twórca nowej platformy, Thomas Milner.
      Drugie osiągnięcie to odpowiednia metodologia działań, która pozwala na osiągnięcie powtarzalnej i spójnej ablacji różnych typów tkanki dzięki głębiej penetrującym laserom. Jako, że laserowa ablacja jest zależna od właściwości mechanicznych tkanki, cięcia mogą być niespójne, a w niektórych przypadkach mogą skończyć się katastrofalną niestabilnością cieplną. Nasza platforma rozwiązuje oba te problemy i pozwala na powtarzalne spójne cięcie tkanki miękkiej jak i sztywnej, takiej jak tkanka chrzęstna.
      Na łamach Biomedical Optics Express twórcy nowej platformy zapewniają, że w polu operacyjnym nie pojawia się krew, jakość cięcia jest odpowiednia i obserwuje się jedynie niewielkie uszkodzenia termiczne tkanki.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Łazik Perseverance wylądował na Marsie po trwającej ponad pół roku podróży. W tym czasie był narażony na oddziaływanie dużych dawek promieniowania kosmicznego, które dodatkowo mogło zostać gwałtownie zwiększone przez koronalne wyrzuty masy ze Słońca. Na takie właśnie szkodliwe dla zdrowia promieniowanie narażeni będą astronauci podróżujący na Marsa. W przeciwieństwie do załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie będą oni chronieni przez ziemską magnetosferę. Dlatego też wszelkie metody skrócenia podróży są na wagę zdrowia i życia.
      Emmanuel Duplay i jego koledzy z kanadyjskiego McGill University zaprezentowali na łamach Acta Astronautica interesującą koncepcję laserowego systemu napędowy, który mógłby skrócić załogową podróż na Marsa do zaledwie 45 dni.
      Pomysł na napędzanie pojazdów kosmicznych za pomocą laserów nie jest niczym nowym. Jego olbrzymią zaletą jest fakt, że system napędowy... pozostaje na Ziemi. Jedną z rozważanych technologii jest wykorzystanie żagla słonecznego przymocowanego do pojazdu. Żagiel taki wykorzystywałby ciśnienie fotonów wysyłanych w jego kierunku z laserów umieszczonych na Ziemi. W ten sposób można by rozpędzić pojazd do nieosiągalnych obecnie prędkości.
      Jednak system taki może zadziałać wyłącznie w przypadku bardzo małych pojazdów. Dlatego Duplay wraz z zespołem proponują rozwiązanie, w ramach którego naziemny system laserów będzie rozgrzewał paliwo, na przykład wodór, nadając pęd kapsule załogowej.
      Pomysł Kanadyjczyków polega na stworzeniu systemu laserów o mocy 100 MW oraz pojazdu załogowego z odłączanym modułem napędowym. Moduł składałby się z olbrzymiego lustra i komory wypełnionej wodorem. Umieszczone na Ziemi lasery oświetlałby lustro, które skupiałoby światło na komorze z wodorem. Wodór byłby podgrzewany do około 40 000 stopni Celsjusza, gwałtownie by się rozszerzał i uchodził przez dyszę wylotową, nadając pęd kapsule załogowej. W ten sposób, w ciągu kilkunastu godzin ciągłego przyspieszania kapsuła mogłaby osiągnąć prędkość około 14 km/s czyli ok. 50 000 km/h, co pozwoliłoby na dotarcie do Marsa w 45 dni. Sam system napędowy, po osiągnięciu przez kapsułę odpowiedniej prędkości, byłby od niej automatycznie odłączany i wracałby na Ziemię, gdzie można by go powtórnie wykorzystać.
      Drugim problemem, obok stworzenia takiego systemu, jest wyhamowanie pojazdu w pobliżu Marsa. Naukowcy z McGill mówią, że można to zrobić korzystając z oporu stawianego przez atmosferę Czerwonej Planety, jednak tutaj wciąż jest sporo niewiadomych.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Świat zmaga się z rosnącym kryzysem antybiotykooporności. Nadmierne używanie antybiotyków w medycynie, przemyśle spożywczym czy kosmetycznym, prowadzi do pojawiania się bakterii opornych na działanie antybiotyków. Przedostające się do środowiska antybiotyki, a w niektórych rzekach ich stężenie 300-krotnie przekracza bezpieczny poziom, wymuszają na patogenach ciągłą ewolucję w kierunku antybiotykooporności. Nawet w jelitach dzieci odkryto setki bakteryjnych genów antybiotykooporności. Bez nowych antybiotyków lub innych rozwiązań realny staje się scenariusz, w którym ludzie znowu zaczną umierać z powodu zwykłych zakażeń czy niegroźnych obecnie chorób.
      Jedną ze strategii spoza repertuaru środków chemicznych jest wykorzystanie metod fizycznych, jak światło ultrafioletowe, promieniowanie gamma czy ciepło. Metody są skuteczne w dezaktywowaniu patogenów, jednak prowadza do poważnych uszkodzeń tkanek, przez co nie mogą być stosowane w praktyce klinicznej.
      Dlatego też część naukowców zainteresowała się światłem widzialnym. W niskim natężeniu jest ono bezpieczne dla tkanek, a jednocześnie posiada zdolność dezaktywacji bakterii, wirusów i innych patogenów. Zajmujących się tym problemem specjalistów szczególnie interesują lasery femtosekundowe, emitujące ultrakrótkie impulsy światła, których czas trwania liczy się w femtosekundach (1 femtosekunda to 1/1 000 000 000 000 000 sekundy).
      Naukowcy z Washington University School of Medicine wykazali, że ultrakrótkie impulsy w zakresie światła widzialnego – o długości fali 415–425 nm – mogą być efektywną bronią przeciwko antybiotykoopornym bakteriom i ich przetrwalnikom.
      Naukowcy przetestowali laser na na metycylinoopornym gronkowcu złocistym (MRSA) oraz E. coli. Bakterie te są wysoce odporne na działanie licznych środków fizycznych i chemicznych. Laser testowano też na przetrwalnikach Bacillus cereus, które mogą powodować zatrucia pokarmowe i są w stanie przetrwać gotowanie. Testy wykazały, że laser dezaktywuje 99,9% bakterii poddanych jego działaniu.
      Naukowcy wyjaśniają, że przy pewnej mocy ich laser zaczyna dezaktywować wirusy. Po zwiększeniu mocy robi to samo z bakteriami. Jego światło pozostaje jednak bezpieczne dla ludzkich tkanek. Dopiero zwiększenie mocy o cały rząd wielkości zabija komórki. Zatem istnieje pewne okienko terapeutyczne, które pozwala na jego bezpieczne wykorzystanie.
      Ultrakrótkie impulsy laserowe dezaktywują patogeny, nie szkodząc ludzkim białkom i komórkom. Wyobraźmy sobie, że przed zamknięciem rany, operujący chirurg mógłby zdezynfekować ją za pomocą lasera. Myślę, że już wkrótce technologia ta może być wykorzystywana do dezynfekcji produktów biologicznych in vitro, a w niedalekiej przyszłości do dezynfekcji krwioobiegu. Pacjentów można by poddać dializie i jego krew przepuścić przez laserowe urządzenie ją dezynfekujące, mówi główny autor badań Shew-Wei Tsen.
      Tsen wraz z profesorem Samuelem Achilefu od lat badają zdolność ultrakrótkich impulsów laserowych do zabijania patogenów. Już wcześniej wykazali, że dezaktywują one wirusy i „zwykłe” bakterie. Teraz, we współpracy z profesor mikrobiologii Shelley Haydel z Arizona State University, rozszerzyli swoje badania na przetrwalniki oraz antybiotykooporne bakterie.
      Wirusy i bakterie zawierają gęsto upakowane struktury proteinowe. Laser dezaktywuje je wprowadzając te struktury w tak silne wibracje, że niektóre z wiązań w proteinach pękają. Taki pęknięty koniec stara się jak najszybciej z czymś połączyć i najczęściej łączy się z inną strukturą, niż ta, z którą był dotychczas powiązany. W ten sposób wewnątrz patogenu pojawiają się nieprawidłowe połączenia wewnątrz protein i pomiędzy nimi, co powoduje, że białka nie funkcjonują prawidłowo i patogen przestaje funkcjonować.
      Wszystko, co pochodzi od ludzi czy zwierząt może zostać zanieczyszczone patogenami. Wszelkie produkty krwiopochodne, zanim zostaną wprowadzone do organizmu pacjenta, są skanowane pod kątem obecności patogenów. Problem jednak w tym, że musimy wiedzieć, czego szukamy. Jeśli pojawiłby się nowy wirus krążący we krwi, jak np. miało to miejsce w latach 70. i 80. w przypadku wirusa HIV, to mógłby dostać się z takimi preparatami do krwioobiegu. Ultrakrótkie impulsy lasera to metoda, która pozwali upewnić się, że produkty krwiopochodne są wolne od patogenów. Zarówno tych znanych, jak i nieznanych, mówi Tsen.
      Więcej na temat badań grupy Tsena przeczytamy na łamach Journal Biophotonic.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...