В ЮФУ сделали шаг для усовершенствования приборов УЗИ
Сотрудники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета исследовали влияние материалов на частоту мембран, что позволило выявить новые закономерности, которые могут усовершенствовать приборы для ультразвуковой диагностики.
Ранее в рамках диссертационной работы и проекта «Мембраны для акустических микроэлектромеханических датчиков» по конкурсу РФФИ «Аспиранты» ученые Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ проводили исследование, связанное с разработкой и изготовлением кремниевых мембран в качестве чувствительного элемента (элемент, который воспринимает внешнее физическое воздействие), и успешно их применили в волоконно-оптическом акустическом приемнике, который был разработан Институтом автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН).
Однако, по словам исследователей, в датчиках, работающих на частотах свыше 20 кГц применяются тонкопленочные пьезоэлектрики – это материалы, которые под воздействием электрического поля меняют свои размеры (деформируются), а под действием внешней силы, например, давления, способны генерировать электрический заряд. Исходя из этого, у ученых появилась новая задача – оптимизировать мембраны для применения их в ультразвуковой медицинской диагностике.
«Мы решили, что оценка нескольких комбинаций материалов, а также их геометрических параметров поможет выявить, какие именно материалы подходят для применения в акустических микроэлектромеханических датчиках ультразвукового диапазона частот», — рассказала младший научный сотрудник Научно-образовательного Центра «Нанотехнологии» ИНЭП ЮФУ Софья Малохатко.
Мембраны, их еще называют датчиками, в таких приборах как правило состоят из кремния, изолятора, металла (в качестве электродов) и пьезоэлектрика. Тем не менее, специалисты решили уйти от однослойных мембран (кремниевых) в сторону новых, не использовавшихся ранее в этой сфере, многослойных. Цель работы заключалась в теоретическом исследовании влияния вариации конструкции и материалов пьезоэлектрического материала (ЦТС, ZnO) и металлических электродов (Al, Ti) на резонансную частоту акустических микро-электромеханических датчиков.
«В нашем исследовании мы оценили влияние материалов на частоту мембран. Были проведены аналитические расчеты резонансной частоты для двух пьезоэлектрических материалов (цирконат-титанат свинца и оксид цинка), при которых менялась их толщина и площадь», — рассказала Софья Малохатко.
Исследование проводилось Софьей Малохатко под руководством член-корр. РАН, дотора технических наук профессора ИНЭП Олега Агеева и кандидата технических наук, доцента ИНЭП Евгения Гусева при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта по конкурсу «Аспиранты». Кроме того, данный проект ведется по одному из перспективных направлений федеральной программы «Приоритет 2030», победителем которой является Южный федеральный университет.
Обычно, исследователи, работающие над изучением акустических датчиков, изучают определенную комбинацию материалов. Ученые ЮФУ в своей работе описали подход, позволяющий анализировать широкий диапазон конструкций и комбинаций материалов мембраны и оценивать их влияние на рабочий диапазон частот акустических микроэлектромеханических датчиков.
«Наше исследование носит в первую очередь оценочный характер и его значимость в том, что, изучив массив значений рассчитанных частот можно увидеть закономерности их изменения и подобрать комбинацию материалов, толщину и площадь мембраны для конкретной области применения», — отметила Софья Владимировна. Итогом исследования стало получение массива значений резонансных частот для того, чтобы, выбрав значение частоты, можно было узнать, какие материалы и геометрические параметры позволят ее получить.
По словам специалистов, с помощью результатов проведенного исследования возможна оптимизация конструкций датчиков для медицинской ультразвуковой диагностики, например, в допплерографии (ультразвуковое исследование сосудов, артерий и вен), поскольку в приборах ультразвуковой диагностики используются массивы пьезоэлектрических датчиков (преобразователей). Результаты исследования опубликованы в Journal of Physics: Conference Series. В ближайшем будущем ученые планируют изучить влияние других пьезоэлектрических материалов, таких как ниобат лития (LiNbO3) и титанант бария (BaTiO3).
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно