Инфракрасная камера фотографирует содержащийся в воздухе метан


Гиперспектральная инфракрасная камера
Гиперспектральная инфракрасная камера.

Учёные из университетов Швеции разработали цифровую камеру, способную производить съёмку метана, находящегося в воздухе. Предполагается, что новая технология будет востребована для мониторинга уровня парниковых газов в атмосфере Земли.

В работе исследователей из Стокгольмского университета и Линчёпингского университета, опубликованной в журнале Nature, раскрываются подробности того, как удалось создать гиперспектральную камеру, достаточно эффективную для детектирования метана в окружающей среде.

Камера производит съёмку в инфракрасном диапазоне, получая информацию о присутствующих в воздухе газах с высоким разрешением. «Камера очень чувствительна, это означает, что может быть измерено содержание метана, близкое к нулевому уровню, то есть, со значительно более высоким разрешением, чем раньше, — сообщил профессор Магнус Голфальк (Magnus Gålfalk), эксперт по окружающей среде из Линчёпинга и ведущий автор работы. — Эта возможность измерять на малых масштабах — ключевая в нашей разработке». (далее…)

Сверхточные часы помогут в измерении гравитационного поля Земли


Стронциевые часы в лаборатории
Атомы стронция, охлаждённые и удерживаемые в магнитооптической ловушке.

Японские учёные разработали атомные часы, точность которых в 1000 раз выше, чем у современных цезиевых часов, используемых на практике для измерения времени. Погрешность хода у созданной модели составляет 1 секунду за 16 млрд лет. С помощью таких точных часов можно измерять замедление хода времени, обусловленное гравитационным полем Земли, причём непосредственно на поверхности планеты.

Современный стандарт времени основан на частоте электромагнитной волны, излучаемой атомом цезия-133 при переходе электрона между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния. Используемые на практике атомные часы тоже основаны на излучении цезия. Максимальная достигнутая точность хода цезиевых часов на сегодняшний день составляет 1 секунду на 100 млн лет. (далее…)

Камера, фиксирующая магнитные поля


Камера визуализирует магнитное поле.
Линейная камера фиксирует и визуализирует изменение магнитного поля в реальном времени.

Учёные из Германии разработали линейную камеру (камеру линейного сканирования) высокого разрешения для измерения магнитных полей в реальном времени. Силовые линии поля в магнитных системах, таких как генераторы или электродвигатели, могут быть визуализированы с помощью данного аппарата. Это найдёт применение на производстве; одной из областей применения станет контроль качества в процессе изготовления магнитов. Прототип будет впервые показан на выставке Electronica 2014, которая пройдёт в Мюнхене с 11 по 14 ноября.

Мы сталкиваемся с работой датчиков магнитного поля ежедневно, не замечая этого. Эти датчики стоят в стиральных машинах и автомобилях, где контролируют правильный угол наклона фар и сигнализируют о плохо пристёгнутом ремне безопасности. Когда механическое перемещение преобразуется во вращение, магнитный датчик обнаруживает это и передаёт информацию по схеме.

Важно, чтобы магниты работали надёжно. Обеспечение качества в процессе изготовления было дорогой и трудоёмкой задачей до сих пор. Но исследователи из Института интегральных схем общества Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Integrated Circuits, FIIS) в Эрлангене, Германия, разработали линейную камеру, при помощи которой можно измерять магнитные поля в режиме реального времени и таким образом быстро находить неисправные магниты. Это даёт возможность интегрировать этот вид магнитных испытаний в промышленные процессы. (далее…)

Эрик Бетциг продемонстрировал новый флуоресцентный микроскоп


Процесс деления клетки
Процесс деления клетки HeLa. Зелёным цветом выделены гистоны, жёлтым — митохондрии, фиолетовым — эндоплазматический ретикулум.

Спустя всего две недели после объявления о присуждении Нобелевской премии по химии, 24 октября в журнале «Сайенс» (Science) появилась статья лауреата этого года Эрика Бетцига (Eric Betzig) о дальнейшем усовершенствовании флуоресцентного микроскопа, за работу над которым и была вручена почётная награда. Статья описывает технологию наблюдения за протеканием процессов в клетках, в отличие от мгновенных снимков, доступных ранее. Более того, новый микроскоп создаёт объёмное изображение, позволяющее изучить процесс со всех сторон.

Суть технологии флуоресцентной микроскопии, предложенной Бетцигом и удостоенной Нобелевской премии, заключается в активизации молекулы лазером, регистрации возникшего флуоресцентного излучении и последующей обработки сигнала для повышения точности определения координат молекулы. Ограничениями этого метода являются требование к относительной малоподвижности молекул, необходимость сконцентрироваться на малом участке, а также риск повредить образец чрезмерной дозой светового излучения. (далее…)

Разрешение магнитно-резонансной томографии удалось увеличить в миллион раз


Установка для нанометровой магнитно-резонансной томографии
Установка для нанометровой магнитно-резонансной томографии.

Метод магнитно-резонансной томографии, широко применяемый при исследовании органов тела, обеспечивает пространственное разрешение 0,1 мм. Исследователям из Швейцарии и Германии удалось увеличить этот показатель более чем в миллион раз, продемонстрировав наблюдение отдельных молекул. С помощью разработанной технологии учёные рассчитывают изучать структуру молекул белка.

Принцип действия магнитно-резонансной томографии основывается на измерении отклика ядер атомов водорода на возбуждение, осуществляемое электромагнитными волнами в постоянном магнитном поле высокой напряжённости. Технология применяется уже несколько десятилетий и достигла зрелости, разрешение приборов составляет порядка 0,1 мм и не улучшалось в последние годы. Тем удивительнее прорыв, который осуществила научная группа из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Лейпцигского университета во главе с профессором Кристианом Дегеном (Christian Degen). (далее…)

Датчик колебаний размером с молекулу как самый маленький в мире микрофон


Спектральный график
a — Схема установки: кристалл антрацена с молекулами дибензотеррилена прикреплён к кристаллу кварца. b — график для единичной молекулы сдвигается при деформации окружающего её кристалла, как показано на илл. c и d. В действительности деформации являются трёхмерными и намного более сложными, поскольку молекулы также вращаются и деформируются.

Научная группа из Нидерландов создала сверхчувствительный датчик колебаний, который представляет собой крохотный микрофон. Технология может быть использована для разработки сверхчувствительного акустического микроскопа для мониторинга малых перемещений в химических или нанотехнологических системах.

Одна-единственная молекула может быть использована для того, чтобы засечь сверхмалые перемещения или механические колебания. Это предположение выдвинул Фабио Пистолези (Fabio Pistolesi) с коллегами из Университета Бордо. Суть идеи заключается в том, что электронные состояния молекулы-гостя, внедрённой в кристаллическую решётку — «хозяина», изменяются под воздействием последней. Если молекулы решётки становятся ближе друг к другу, например, вследствие её механической деформации, то взаимодействие между электронными облаками молекулы-гостя и решётки слегка изменяет электронные энергетические уровни молекулы. Этот сдвиг может быть зарегистрирован в виде изменений в частоте излучаемого света, когда электрон совершает переход из возбуждённого в основное состояние. (далее…)

|

В России запретят ртутные термометры


Постепенный переход с ртутных термометров на электронные  происходит во всём мире уже сейчас.
Постепенный переход с ртутных термометров на электронные происходит во всём мире уже сейчас.

С 2020 года Россия полностью откажется от применения ртути. Это означает, что ртутные градусники уйдут в прошлое и присоединятся к телефонным аппаратам, пишущим машинкам, керосинкам, самоварам и другим когда-то неотъемлемым атрибутам быта. Пока не поздно, стоит вспомнить, как появился и почему уходит этот полезный, но потенциально опасный медицинский прибор.

История градусника

Считается, что идея измерения температуры внешней среды при помощи приспособления, представляющего собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой, принадлежит Галилео Галилею. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось, и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту. С помощью этого прибора, термоскопа, можно было лишь судить об относительном изменении температуры воздуха, так как шкалы он не имел. Впоследствии термоскоп был усовершенствован: появилась шкала, шарик повернули вниз и заполнили вместо воды спиртом, так же как и трубку. Так появился термометр.

Современную форму термометру в 1714 году придал физик Даниэль Габриэль Фаренгейт, которого называют «отцом» ртутного градусника. Первоначально он также наполнял стеклянную трубку и шарик спиртом, но затем заменил его на ртуть, чем добился большей точности. Ртуть оказалась практически идеальным наполнителем: этот металл остается в жидком состоянии при комнатной температуре, имеет постоянный коэффициент теплового расширения и относительно малую теплоемкость. На то, что тяжелая серебристо-белая жидкость, ее пары и соединения сильно ядовиты, тогда внимания не обращали. (далее…)

Сверхчувствительный детектор для обнаружения гравитационных волн


Расположение атомов в линейном массиве бозе-конденсатов
Расположение атомов в линейном массиве областей бозе-конденсата. Центральные области содержат больше атомов, так как массив создавался путём разделения одной большой области с конденсатом.

Исследовательская группа из Германии задействовала около 12 000 ультрахолодных атомов для прототипа высокочувствительного детектора, основанного на квантовых свойствах атомов. Учёные смогли измерить с высокой точностью магнитное поле, однако та же методика может применяться для проверки положений общей теории относительности или для уточнения точности атомных часов.

Атомная интерферометрия позволяет производить прецизионные измерения всего, что способно возмущать атомные квантовые волны, например, гравитационного или магнитного поля. Методика даёт особенно точные результаты, если атомы представляют собой конденсат Бозе — Эйнштейна (бозе-конденсат) — состояние вещества при сверхнизких температурах, в котором все атомы находится в одном квантовом состоянии и действуют как единая квантовая сущность. (далее…)

Имплантируемый барометр для больных глаукомой


Изображения, иллюстрирующие расположение и работу устройства.
Изображения, иллюстрирующие расположение и работу устройства.

Команда специалистов из Стэнфордского университета (США) разработала имплантируемое сенсорное устройство, позволяющее больным глаукомой с помощью специального приложения на смартфоне самостоятельно проводить мониторинг внутриглазного давления, резкое повышение которого при этом заболевании может привести к потере зрения.

Описание разработки опубликовано в журнале Nature Medicine.

Глаукома — группа хронических глазных заболеваний, характеризующихся нарушением оттока внутриглазной жидкости, что ведёт к повышению внутриглазного давления, последующей атрофии глазного нерва и полной слепоте. Глаукома стоит в мире на втором месте после катаракты среди причин потери зрения и затрагивает, по приблизительным оценкам, порядка 65 миллионов человек. Единые представления о причинах возникновения и механизме развития заболевания, равно как и эффективные методы его лечения, в настоящее время отсутствуют. (далее…)

Самый чувствительный в мире термометр


Световой термометр
Компьютерное изображение светового термометра. Разница в прохождении красного и зеленого света позволяет измерять температуру с недостижимой ранее точностью.

Физики из университета Аделаиды (Австралия) изготовили самый чувствительный в мире термометр — он в три раза точнее, чем лучшие термометры, существовавшие до сих пор.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи из University’s Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) сообщают, что при помощи их изобретения можно измерять температуру с точностью до 30 миллиардных долей градуса.

«Мы считаем, что это лучшее из когда-либо сделанных измерений температуры при комнатной температуре», — говорит руководитель проекта профессор Андре Луитьен с кафедры экспериментальной физики IPAS, указывая на то, что теперь можно сделать и более тонкие измерения температуры в криогенных средах (при температурах около абсолютного нуля).

«Мы в состоянии измерять перепады температур с точностью до 30 миллиардных долей градуса, — говорит профессор Луитьен. — Чтобы подчеркнуть, насколько это точно: когда мы измеряем температуру объекта, мы видим, что она всегда колеблется. Известно, что все атомы любых материалов всегда в движении, но теперь мы видим это непрестанные колебания с помощью нашего термометра, показывающего, что микромир всегда в движении». (далее…)