13:39 2024-03-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oamenii de știință descoperă super senzor pentru cele mai mici scale
_ Oamenii de știință descoperă super senzor pentru cele mai mici scale
O echipă care a inclus cercetători de la Laboratorul Național Oak Ridge al Departamentului de Energie a folosit o nouă variantă a unei metode vechi pentru a detecta materiale în unele dintre cele mai mici cantități înregistrate până acum.
Rezultatele ar putea duce la îmbunătățiri ale tehnologiei de securitate și ar putea ajuta la dezvoltarea senzorilor cuantici.
Studiul, publicat în Nano Letters, a folosit efectul Seebeck, un fenomen termoelectric descoperit în urmă cu două secole, pentru a identifica căldura și semnăturile luminoase ale moleculelor măsurate prin attogramă - o cincimilionime dintr-un gram sau de 1018 ori mai ușoară decât o bancnotă de un dolar. Cea mai grea cantitate cântărea în jur de 52 de atograme, iar cea mai ușoară în jur de 40 de attograme.
„Este în esență prima dată când cineva raportează o detectare a semnalului spectroscopic la acele nivele pentru acel material mic în condiții obișnuite.” a spus Ali Passian, om de știință ORNL și coautor al studiului.
„Tehnica în sine nu este nouă. Dar explorarea fizicii de detectare și adresarea întrebării corecte sunt cheia. Această descoperire ar putea deschide calea pentru implementarea pe scară largă a senzorilor ieftini, fiabili și precisi pentru o mare varietate de utilizări.”
Passian a colaborat la studiu cu colegii de știință Yaoli Zhao, Patatri Chakraborty și Thomas Thundat, toți de la Universitatea din Buffalo .
Efectul Seebeck, denumit după fizicianul german Thomas Seebeck, descrie tensiunea care rezultă dintr-o diferență de temperatură într-un circuit format din doi conductori electrici diferiți, cum ar fi două fire din metale diferite, atunci când sunt expuse. să se încălzească.
Echipa de cercetare s-a bazat pe o sondă cu microconsole din silicon, similară unei versiuni microscopice a acului de pe un recorder de modă veche, care a valorificat efectul Seebeck prin crearea unui astfel de circuit și folosind lumină infraroșie. de la un laser pentru a stimula moleculele materialelor studiate și a crea căldură.
Prin punerea sondei în contact cu cantități minuscule de material, echipa a lucrat înapoi de la semnalele spectroscopice și modificările diferenței de temperatură la identificați și calculați cu precizie cantitățile de material prezent: trinitrotoluen, mai bine cunoscut sub numele de exploziv TNT și dimetil metilfosfonat, un compus folosit în retardanții de flacără și în armele chimice.
„Este un sistem foarte simplu care funcționează surprinzător. bine”, a spus Passian. „Sonda are un vârf ascuțit pe care îl aducem aproape de suprafață și apoi strălucim lumina infraroșie pe ea. Am generat doar o cantitate mică de căldură și această sondă a reușit să o citească. Am fost destul de încântați să descoperim că putem detecta atât de puțin material atât de fiabil într-un mod atât de neinvaziv.”
Sonda a fost folosită pentru imagistica la nivel nanoscal – cu aproximativ nouă ordine de mărime mai mare decât o attogramă – dar Passian și echipa au fost primii care au folosește abordarea pentru spectroscopie la o scară atât de mică.
„Gândește-te la o monedă mică”, a spus Passian. „Acum micșorați acea monedă de un milion de ori sau cam așa ceva. Aceasta este comparabilă cu dimensiunea sondei. Am folosit sonda într-un mod nou - pentru a măsura căldura și lumina, mai degrabă decât pentru a captura o imagine - și s-a dovedit a fi chiar mai utilă decât ne așteptam. Sunt sigur că putem depăși limitele de detecție și mai mult.”
Sensibilitatea sondei și costul relativ scăzut – mii ar putea fi fabricate pentru câteva sute de dolari – deschid posibilități pentru o gamă largă de aplicații.
„Toată lumea își dorește senzori ieftini, mici, rapidi și ușori, dar și foarte precisi”, a spus Passian. „Acest sistem se potrivește tuturor acestor criterii. Deoarece este atât de mic, nu necesită o mulțime de utilaje voluminoase și am putea monta sute sau mii de aceste sonde pe o singură suprafață. Acest lucru face ca sistemul să fie ideal pentru spații compacte, cum ar fi puncte de control de securitate din aeroporturi sau aplicații subterane, cum ar fi minerit.”
Echipa intenționează să testeze sonda pentru a detecta cantități și mai mici. Rezultatele ar putea sprijini construirea de senzori cuantici, care ar folosi legile fizicii cuantice pentru detectarea la nivelul atomilor individuali.
„La un moment dat, cantitatea de material va fi prea mică chiar și pentru acest senzor. ”, a spus Passian. „Atunci următorul pas va fi măsurătorile cuantice. Sperăm că această tehnică ne poate ajuta să ne conducă acolo.”
Comentarii:
Adauga Comentariu