Ученые создали первый фотоэлектрический пинцет
Некоторые объекты слишком нежны, чтобы передвигать их механическими манипуляторами и мощными оптическими полями. Физики создали фотоэлектрический пинцет, чтобы решить эту проблему.
Оптические пинцеты дают уникальные возможности для исследований в физике, биологии и медицине. Они позволяют манипулировать мельчайшими и очень нежными объектами, которые не стоит в полном смысле этого слова чем-то держать.
Однако такие устройства требуют для работы лазерных лучей высокой интенсивности, сложных электродов и среды с низкой проводимостью. Эти ограничения препятствуют широкому применению оптических пинцетов.
Команда ученых под руководством доктора Ду Сюэминя (Du Xuemin) из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук представила новый фотопироэлектрический пинцет (Photopyroelectric Tweezer, PPT), использующий свойства светового и электрического полей для манипуляции материей. Исследование опубликовано в журнале The Innovation.
Разработанный учеными пинцет состоит из двух ключевых компонентов: источника лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона и системы, включающей жидкую среду и фотопироэлектрический субстрат.
Фотопироэлектрический субстрат состоит из композитов с микрочастицами жидких металлов, галлия и индия. Исследователи встроили их в поли(винилиденфторид-ко-трифторэтилен) (LMPs/P(VDF-TrFE)), и покрыли слоем смазки с низким трением. Полимерный слой генерирует поверхностные заряды в реальном времени за счет фотопироэлектрического эффекта — явления возникновения электрического поля при облучении материала, а слой смазки снижает сопротивление движению и предотвращает экранирование зарядов проводящей средой.
Продуманная конструкция фотоэлектрического пинцета эффективно и надежно создает поверхностные заряды при воздействии инфракрасного излучения низкой интенсивности, до 8,3 милливатта на квадратный миллиметр. С помощью такого излучения ученые добились от пинцета мощного движущее усилие, до 0,46 микроньютона, без необходимости в использовании лазерных лучей высокой интенсивности, сложных конструкций электродов и дополнительных источников питания.
Новый пинцет позволяет дистанционно и точно манипулировать объектами из различных материалов (полимеров, неорганических веществ и металлов), состояний (пузырьки, жидкости и твердые тела) и геометрических форм (сферы, кубоиды и проволоки). Более того, он адаптируется к средам с широким диапазоном проводимостей и подходит для макроскопических платформ и для микроскопических систем. Созданная учеными система обеспечивает перемещения в областях от 5 микрометров до двух с половиной миллиметров, позволяет управлять твердыми объектами, каплями жидкостей и биологическими образцами, от отдельных клеток до их скоплений.
Созданный учеными фотопироэлектрический пинцет открывает новые возможности в робототехнике, коллоидной химии, биологии и медицине, инженерии тканей и нейронауках.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
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
Последние комментарии