Σύνοψη
Η επιστημονική κοινότητα διαθέτει πλέον ένα νέο, υπερσύγχρονο εργαλείο παρατήρησης της ύλης. Ερευνητές από το East China Normal University ανέπτυξαν μια καινοτόμο τεχνική απεικόνισης που καταγράφει μικροσκοπικές διεργασίες οι οποίες εξελίσσονται σε κλάσματα του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου (femtoseconds).
Η συγκεκριμένη μέθοδος δημοσιεύτηκε επίσημα στο επιστημονικό περιοδικό Optica της Optica Publishing Group και υπόσχεται σημαντική επιτάχυνση στην έρευνα της φυσικής, της χημείας και της επιστήμης των υλικών, προσφέροντας δεδομένα που προηγουμένως παρέμεναν απολύτως αόρατα στον διαθέσιμο ερευνητικό εξοπλισμό.
Η ανάλυση υλικών και μικροβιολογικών φαινομένων απαιτεί εξαιρετικά γρήγορα συστήματα λήψης. Μέχρι σήμερα, τα εργαλεία μιας λήψης αντιμετώπιζαν θεμελιώδεις περιορισμούς, καθώς μπορούσαν να ανιχνεύσουν αποκλειστικά τις αλλαγές στη φωτεινότητα ενός αντικειμένου. Η νέα μέθοδος υπερβαίνει αυτούς τους περιορισμούς, καθώς εξάγει ταυτόχρονα πληροφορίες τόσο για τη δομή όσο και για τη μεταβολή της φάσης του φωτός, παράγοντας μια πλήρη καταγραφή της χημικής ή φυσικής αντίδρασης.
Η τεχνολογία CST-CMFI (Compressed Spectral-Temporal Coherent Modulation Femtosecond Imaging) είναι μια μέθοδος υπερταχείας οπτικής απεικόνισης η οποία συλλαμβάνει και αναλύει ταυτόχρονα τη χωρική ένταση και τη φάση του φωτός σε γεγονότα διάρκειας femtosecond, χρησιμοποιώντας παλμούς laser μεταβαλλόμενης συχνότητας και νευρωνικά δίκτυα για την εξαγωγή πλήρους κινηματογραφικής ακολουθίας από μία μόνο λήψη.
Η συγκεκριμένη υλοποίηση απαιτεί έναν εξαιρετικά εξειδικευμένο συνδυασμό οπτικής φυσικής και προηγμένων αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης. Οι ερευνητές της ομάδας του Extreme Optical Imaging Laboratory ανέπτυξαν ένα σύστημα που ενσωματώνει τρεις ξεχωριστές αρχές: τη χαρτογράφηση χρόνου-φάσματος, τη συμπιεσμένη φασματική απεικόνιση και τη διαμόρφωση συνεκτικής απεικόνισης.
Ιστορικά, οι τεχνικές υπερταχείας οπτικής απεικόνισης μιας λήψης επικεντρώνονταν αποκλειστικά στις διακυμάνσεις της φωτεινότητας (ή αλλιώς, στην ένταση του φωτός). Αν και η ένταση είναι εξαιρετικά χρήσιμη μεταβλητή, τα φωτεινά κύματα μεταφέρουν και μια δεύτερη, εξίσου κρίσιμη πληροφορία: τη φάση. Η φάση του φωτός αναπαριστά τον ακριβή τρόπο με τον οποίο η φωτεινή δέσμη κάμπτεται, επιβραδύνεται ή αλλάζει απρόσμενα πορεία καθώς διαπερνά ένα υλικό ή μια βιολογική δομή.
Η αδυναμία των παλαιότερων οπτικών συστημάτων να καταγράψουν τις διαφοροποιήσεις της φάσης εμπόδιζε τους ερευνητές να αντιληφθούν πλήρως τις μικροσκοπικές μεταβολές στο εσωτερικό των υλικών. Όπως αποδείχθηκε από τις δοκιμές του Πανεπιστημίου, οι μετρήσεις της φάσης είναι συχνά πολλαπλάσια πιο ευαίσθητες από τις αντίστοιχες μετρήσεις έντασης. Κατά συνέπεια, η προσθήκη της φάσης στα δεδομένα μέτρησης επιτρέπει τον άμεσο εντοπισμό ανεπαίσθητων και κρυφών δομικών μεταβολών, ήδη από τα πρώιμα στάδια εξέλιξης ενός φαινομένου.
Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε την πρακτική απόδοση και την αξιοπιστία του συστήματος CST-CMFI παρατηρώντας δύο εξαιρετικά πολύπλοκα, όσο και ταχύτατα, φυσικά φαινόμενα στο εργαστήριο.
Τα αμέσως επόμενα βήματα της έρευνας περιλαμβάνουν την περαιτέρω αναβάθμιση του αλγοριθμικού εξοπλισμού για την απεικόνιση δυναμικών επιφανειακών διεπαφών, καθώς και την πλήρη κατανόηση των αλλαγών φάσης στην ύλη κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων. Επιπρόσθετα, η ομάδα σχεδιάζει να ενσωματώσει τις αρχές του συστήματος CST-CMFI με την καθιερωμένη τεχνική CUP (Compressive Ultrafast Photography). Με αυτόν τον τρόπο, οι φασματικές και οι χρονικές πληροφορίες θα αναλύονται πλέον εντελώς ανεξάρτητα, μειώνοντας τις παρεμβολές και διευρύνοντας εντυπωσιακά τις δυνατότητες εμπορικής χρήσης της τεχνολογίας.
*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!
Σύνοψη Η Ρωσία προχώρησε στην αποκάλυψη του Volna Kupol Garant, ενός νέου συστήματος ηλεκτρονικού πολέμου…
Σύνοψη Αύξηση της τάξεως των 150 έως 200 ευρώ σε όλες τις εκδόσεις των Xbox…
Σύνοψη Διεθνής ερευνητική ομάδα υπό το Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα ταυτοποίησε την ουράνια πηγή LHAASO J1912+1014u…
Σύνοψη Μαθηματικοί από τα Πανεπιστήμια Cambridge και Κοπεγχάγης απέδειξαν ότι δεν υφίσταται εκλογικό σύστημα ικανό…
Σύνοψη Η πρωτεΐνη TRF2, η οποία παραδοσιακά θεωρείτο αποκλειστικά υπεύθυνη για την προστασία των τελομερών…
Η εξέλιξη έχει προκαλέσει συζήτηση επειδή ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο στη σχέση μεταξύ ανθρώπινης δημιουργικότητας…
Αυτό το site χρησιμοποιεί cookies, για την παροχή των υπηρεσιών της, να προσαρμόσετε τις διαφημίσεις και να αναλύσει την επισκεψιμότητα. Με τη χρήση αυτής της ιστοσελίδας, συμφωνείτε με τη πολιτική χρήση των cookies.
Leave a Comment