Home
Электронный микроскоп
- Информация о материале
- Категория: Новости
- Просмотров: 56
Физики усовершенствовали электронный микроскоп, чтобы изучить биологию в деталях видимых мелких частиц.
Изикам долго не удалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить поиск приближающегося вещества для фазовой пластины и переключить внимание на лазеры.
Когда оптические микроскопы стали давать достаточное увеличение, чтобы в них были реализованы исследования, исследователи клеток столкнулись с проблемой низкой контрастности. Клетки животных и растений в основном прозрачны для видимого света. Маленькие клеточные структуры, ядра и митохондрии, рассеивают небольшое количество света, что делает их лишь немного темнее остального содержания клетки. Этот низкий контраст обычно улучшает предварительную окраску биологического материала, хотя он сильно меняет клетки.
Проблему низкой контрастности решил Фриц Цернике, предложив фазовую пластину, за что получил Нобелевскую премию. Он понял, что свет, рассеиваясь на камере, не только увеличивает яркость (амплитуду), но и замедляется, меняет его фазу. Человеческому глазу фазовый переход невидим, но можно заставить его умереть, если сдвинуть фазу нерассеянного света на 90 градусов.
Когда рассеянный и нерассеянный свет фокусируется на сетчатке и взаимодействует, световые волны усиливают или гасят друг друга. Такие разработки становятся лучше, обеспечивают контрастность. Чтобы использовать этот эффект, ученый добавил микроскопическую фазовую пластину. Эта деталь поворачивает фазу света, прошедшую через образец без размышления.
Сейчас биологи используют уже электронные микроскопы для исследования мелких структур внутри клетки. Этот прибор направляет на образец не фотоны, а электроны. Но и в этом микроскопии возникла проблема контрастности. Сделать задний взгляд для микроскопа аналогичных фазовых пластинок долго не получалось — когда экспериментаторы меняли фазу, сделали пучку, то попутно слишком сильно уменьшали его, делая настольные лампы или ограничивали его разрешение.
Физики Калифорнийского университета в Беркли (США) нашли способ повысить контрастность изображений настолько, что стали четко видны небольшие солнечные волны, такие как гемоглобин. Для этого потребовалось более 10 лет исследований и мощных излучателей с высокой степенью точности. Статья о разработке опубликована в журнале Science .
Ученые сосредоточились на криоэлектронной микроскопии и криоэлектронной томографии — промышленных методах, при сильном увеличении для охлаждения сильного образца. Большинство белков человека и животных без усиления контраста слишком малы для анализа биологических методов.
Чтобы решить проблему, физики добавили на место пластин лазерное излучение. Они сфокусировали лазер непрерывного луча размером в пять микрон и мощностью 75 киловатт. В месте пересечения с пучком электронов лазерное излучение меняет фазу на 90 градусов благодаря накопленной энергии.
В статье исследователи восстановили восстановленные изображения фермента альдолазы, который сравнительно легко визуализировать, и гемоглобина — белка, переносящего кислород в крови, — который виден на пределе возможностей современных приборов. Лазерная фазовая пластина обеспечивает разрешение структуры белка в обоих случаях, особенно для более мелких молекул — гемоглобина.
Молекулярную массу белка измеряют в дальтонах. Современная криоэлектронная микроскопия с трудом визуализирует белое вещество массой менее 70 килодальтон, а они составляют около 90 процентов всех белков организма человека. Авторы статьи считают, что с лазерной фазовой пластиной можно рассматривать вещество размером до 50 килодальтон, а это уже половина белка человека. Они надеются довести разрешение до размеров миоглобина — около 17 килодальтон.
«Это дополнение к криоэлектронной микроскопии может заполнить огромный пробел в наших знаниях о структурах белков, которые невозможно кристаллизовать или которые слишком малы для современной техники. А для криоэлектронной томографии это будет революция», — рассказал Хольгер Мюллер (Holger Müller ), профессор физики Калифорнийского университета в Беркли (США), который руководил направлением.
Исследователи считают, что такая точность может полностью изменить наше понимание причин возникновения и протекания болезней.
- О сайте: Evgenia Vavilova https://naked-science.ru/user/184323
Распознавание жестов
- Информация о материале
- Категория: Новости
- Просмотров: 189
Российский рынок электроники СВЧ Новости Разработка
Инженеры РТУ МИРЭА создали новый способ генерации сверхширокополосных радиосигналов, намеренно предназначенный для включения обычного усилителя для работы в режиме перегрузки. Специально вызванные воздействия позволяют расширить его спектр более чем в 20 раз и с беспрецедентной силой «видеть» движение легких рук.
«Это путь к созданию невероятно надежных бесконтактных интерфейсов для умной медицины, промышленной автоматизации и реальности реальности, где беспроводные беспроводные камеры из-за дыма, пыли или плохого освещения», — сообщили представители РТУ МИРЭА.
Представьте себе: вы управляете дроном или контролируете реальность устройства легкими движениями кисти, но камера за вами не следует, и никакие перчатки не сковывают пальцы. Вместо этого пространство вокруг сканирует невидимый радиолуч. Именно над таким решением будущего работают научные кафедры радиоволновых технологий и технологий РТУ МИРЭА. И они нашли изящный способ сделать «радар для жестов», одновременно более изысканный, простой и дешевый.
«Мы доказали, что режим переходных преобразований в СШП-усилителе — это не дефект нового метода синтеза радиовизионного сигнала, — сказал Михаил Костин, доктор технических наук, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий РТУ МИРЭА. — При этом каждый экземпляр усилителя ведет себя уникально, как отпечаток пальца, что позволяет создавать каскады с высокими спектральными характеристиками. Мы уже добились повторяемости жестов не менее 94%, что подтвердило соответствие каждого метода для систем управления, где цена ошибки высока».
Обычно для получения сверхширокополосного сигнала используются сложные и дорогие высоковольтные генераторы. Команда РТУ МИРЭА поступила иначе, применив эффект, к которому инженеры обычно прибегают, — нелинейные инвестиции. При подаче на вход стандартного интегрального усилителя SBB5089Z появляется сигнал на поворотной частоте, он начинает «задыхаться» — срезать вершины синусоид и превращать их в импульсы резкими фронтами. Чем резче фронт, тем шире спектр сигнала.
«В нашей работе мы сознательно перегружаем сверхширокополосный усилитель, переводя его в режим насыщения. В этот момент обычный сигнал трансформируется в гармонию по звучанию крутых импульсов. «Мы не боремся с изменениями, используем их как инструмент для синтеза сверхширокого преобразователя», — сказал Кирилл Латышев, старший преподаватель кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА. — Это как если бы вы специально перегрузили гитарный усилитель, чтобы получить максимально «грязное» роковое звучание. Только в нашем случае эта «грязь» несет в себе использование сверхширокополосного сигнала для более точного определения определения рук».
Проверив идею на киберфизическом стенде, ученые могут добиться прогресса от волн от 47 МГц до впечатляющих 900 МГц. Такой сигнал, излучаемый антенной Вивальди, отражается от рук человека, и в виде системы «отклика» безошибочно проявляется в обращении щетки для сжатия или пролистывания страницы. В тестах на точность четырех разных жестов результат достиг более 96% — почти идеальный показатель.
Константин Бойков, доктор технических наук, профессор кафедры радиоволновых технологий и технологий РТУ МИРЭА, добавил, что открывающиеся взгляды уносятся далеко за рамки управления дронами или VR-гарнитурами. «Реабилитация пациентов с нарушениями моторики, бесконтактные интерфейсы в «чистых помещениях» при сборке микроэлектроники или «умный дом», которые понимают нас с полуслова — вернее, с полужеста — вот где действительно потребовались такая надежность и невысокие радиовизорные датчики. Предложенный нами метод низковольтной нелинейной спектральной насыщенности — это шаг к тому, чтобы сделать радиовидение столь же привычным для повседневных гаджетов, как сегодняшняя камера смартфона».
Уникальность разработки в том, что она превращает стандартную микросхему в компактный, энергоэффективный источник сложного сигнала без усложнения схемотехники. Это означает, что технология готова к массовому внедрению в переносную электронику, интерактивные панели или бытовую робототехнику. Особенно важно, что радиоволны не боятся преграда. В отличие от видеокамер или лидаров, такая система работает в темноте, несмотря на задымление и даже через тканевую перегородку. Жесткое сжатие, например, показало стабильность выше 0,9 даже при потере входящих данных.
- О сайте: https://russianelectronics.ru/
Разработан транзистор, объединяющий в себе память, обработку сигналов и излучение света
- Информация о материале
- Категория: Новости
- Просмотров: 54
В результате устройство представляет собой простую структуру с одним активным слоем, обеспечивающим работу при низкой температуре, широкораспределенно-локальное световое излучение, а также нейроморфную функцию обработки сигналов.
Работа опубликована в журнале Nature Materials .
Носимая электроника стремительно развивается, превращаясь из умных часов и смарт-очков в удобные для пользователей платформы нового поколения, которые в будущем будут дополнены наносными и имплантируемыми устройствами. В частности, носимые на коже, а также интегрированные полупроводниковые технологии, объединяющие функции датчиков, обработки сигналов, памяти и видеоадаптеров на одной платформе, важные важные технологии для здравоохранения нового поколения и промышленности будущего. В последнее время переносная электроника для простого обнаружения биосигналов и перешла к их обработке и визуализации в режиме реального времени.
Однако до недавнего времени эти функции обычно реализовывались с помощью отдельных подключенных устройств, что привело к созданию сложных структур с использованием громоздких и жестких компонентов и низким энергопотреблением. Поэтому интеграция многих функций в простую архитектуру устройства стала серьезной проблемой.
Органические светоизлучающие транзисторы привлекают внимание как перспективные кандидаты для портативной электроники следующего поколения, поскольку они могут сочетать в одном устройстве функции транзистора и светодиода. Однако обычные органические транзисторы с латеральным расположением электродов требуют высокого рабочего напряжения от 80 до 180 В из-за большого расстояния между электродами и высокого барьера для инжекции электронов. Даже при использовании электрохимического ионного освещения для снижения напряжения напряжения оно все равно должно составлять более 3,5 В, зона воздействия остается узкой и солнечной, что ограничивает практическое применение таких устройств на внешних видеокартах и интеллектуальных портативных электронных устройствах.
Исследовательская группа разработала сверхнизковольтный электрохимический органический светоизлучающий транзистор, который объединяет в одном органическом транзисторе функции обработки сигналов, хранения данных и светоизлучения. Ведущий активный слой вещества, увеличивающий ионный транспорт, чтобы вызвать образование двойного слоя на границах разделов электродов, мы предложили новый механизм эффективных инъекций электронов, не требующий высокого напряжения или гибкого легирования, как в традиционных методах. Это обеспечивает достижение свечения даже при напряжении менее 3,5 В, которое считалось ранее слишком низким для работы, при сохранении стабильной и стабильной зоны свечения.
Устройство также продемонстрировало способность обрабатывать сигналы и запоминать: клетки накапливались при воздействии стимулов и сохранялись в течение длительного времени. Кроме того, он использовал в гибкой системе портативный монитор, работающий всего от двух батареек по 1,5 В.
Это исследование показывает, что стабильное светоизлучение и интеллектуальные функции могут быть реализованы одновременно даже на простой одноактивной многослойной схеме, что значительно расширяет возможности применения транзисторов в носимых устройствах.
Это важное исследование, в котором объединены обработка сигналов, память и светоизлучение в одном устройстве, что позволяет преодолеть ограничения традиционных портативных электронных систем, для которых требуется конструкция и соединение отдельных компонентов.
В частности, демонстрируя кумулятивные и устойчивые процессы на входных стимулах, он показывает потенциал электроники нового поколения, способ обработки информации и мгновенное отображение результата с помощью света.
В то время как обычные носимые устройства не позволяют пользователям контролировать контрольные показатели в режиме реального времени во время движения, эта технология обеспечивает мониторинг в первую очередь и мгновенную передачу информации устройством.
Ожидается, что эта технология найдет применение в таких областях, как реабилитация, неотложная помощь пациентам, мониторинг физического состояния, носимая электроника и «умное» здравоохранение, и может стать ключевым фактором для соответствующих отраслей.
Страница 5 из 5