Сегодня 02 июня 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → массачусетский технологический институт

В MIT создали притягивающий луч рекордной силы — он нужен для манипуляций биоматериалами

Дальность захвата образцов классическим оптическим пинцетом ограничена микрометрами. Учёные из Массачусетского технологического института смогли на порядки увеличить это значение, что навсегда изменит работу с биоматериалами. Более того, устройство с лучом захвата устроено на чипе, а это путь к массовому и недорогому производству портативных биолабораторий.

 Источник изображения: MIT

Источник изображения: MIT

«Эта работа открывает новые возможности для оптических пинцетов на основе чипов, позволяя захватывать и выделять клетки на гораздо больших расстояниях, чем демонстрировалось ранее. Интересно подумать о различных приложениях, которые могут быть реализованы с помощью этой технологии», — сказала Елена Нотарос (Jelena Notaros), профессор MIT в области электротехники и компьютерных наук (EECS).

Благодаря новой разработке дальность действия «притягивающего луча» возросла до 5 мм. Кажется, какая малость? Но по сравнению с микрометрами — это колоссальный прогресс и улучшение. Раньше для манипулирования биоматериалами — фрагментами ДНК или клетками (на большие объекты оптические пинцеты не рассчитаны) — образцы требовалось выкладывать на предметные стёкла, что нарушало стерильность и грозило риском загрязнения. Устройство инженеров MIT бьёт так далеко, что способно работать с образцами не вынимая их из стерильных контейнеров. Надо ли говорить, что это ускорит работу и исследования? Ведь больше не нужно тратить время на мероприятия по обеспечению стерильности.

Добиться настолько выдающегося результата исследователи смогли, когда представили оптический излучатель на чипе в виде фазированной оптической решётки. Это обеспечило точную фокусировку и усиление луча на большей дальности, чем в случае намного более громоздких и дорогих традиционных лазерных оптических пинцетов.

«С помощью кремниевой фотоники мы можем взять эту большую, типично лабораторную систему [оптического пинцета] и интегрировать её в чип. Это отличное решение для биологов, поскольку оно предоставляет им функции оптического улавливания и выщипывания [биоматериалов] без дополнительных затрат на сложную установку объёмной оптики», — поясняют авторы работы, опубликованной в журнале Nature Communications.

В США открыли лучшую комбинацию материалов для нового поколения аккумуляторных катодов

Будущее аккумуляторов за соединениями марганца, уверены учёные из Массачусетского технологического института, что сделает их дешевле и ёмче. Чтобы доказать это, исследователи создали катодный материал с высоким содержанием этого минерала, который в 30 раз дешевле кобальта. Но дело не только в цене. Потенциально катоды с высоким содержанием марганца обеспечат более высокую плотность запасаемой энергии и ряд других преимуществ.

 Источник изображения: MIT

Источник изображения: MIT

В своей работе над более совершенными электродами аккумуляторов исследователи изучали так называемые материалы с разупорядоченной структурой каменной соли (disordered rock salt, DRX). Это не та каменная соль, которая называется ещё поваренной. Как правило, DRX — это оксиды, например, оксид лития, но не обязательно. Учёные уже подтвердили необычно высокий потенциал DRX-материалов для изготовления анодов и катодов аккумуляторов. Но у них обнаружился существенный недостаток — низкий уровень циклирования. Они быстро истощались — приходили в негодность как накопители и проводники ионов.

«В катодных материалах обычно существует компромисс между плотностью энергии и стабильностью циклирования ... и в этой работе мы стремимся выйти за рамки, разработав новую химию катодов, — поясняют изобретатели. — (Представленное) семейство материалов обладает высокой плотностью энергии и хорошей стабильностью при циклировании, поскольку в нём используются два основных типа катодных материалов — каменная соль и полианионный оливин, поэтому оно обладает преимуществами обоих».

Иными словами, учёные подобрали такое соотношение DRX и полианионов (это большой спектр соединений с избытком отрицательно заряженных групп), при котором сохранялась бы высокая плотность энергии и возможность множественного перезаряда. Некоторой проблемой стала высокая подвижность кислорода в катоде при заряде аккумуляторов высоким напряжением — ещё одна изюминка новых аккумуляторов, однако она была решена введением связывающего кислород вещества — фосфора.

В идеальном случае электроды на основе DRX-материалов могут обеспечить до 350 мА·ч/г, тогда как традиционные катоды обеспечивают плотность хранения энергии не выше 200 мА·ч/г. Добавка полианионов обеспечит им стабильность множества циклов заряда и разряда, а использование марганца вместо никеля и, особенно, кобальта, сделает производство аккумуляторов дешевле. Но всё это в будущем. Еще предстоит много исследовательской работы, чтобы коммерческое производство электродов из DRX-материалов стало реальностью.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Valorant получит долгожданный просмотр сыгранных матчей и переедет на Unreal Engine 5 до конца 2025 года 9 ч.
На долю взлома аккаунтов на «Госуслугах» приходится 90 % от общего числа преступлений с неправомерным доступом к данным 01-06 07:04
Старые устройства Apple получают обновления безопасности спустя годы, вопреки официальным срокам поддержки 01-06 06:14
Новая статья: RoadCraft — восстановление разрушенного. Рецензия 01-06 00:08
Новая статья: Gamesblender № 728: SteamOS против Windows, анонсы Warhammer Skulls и вторая жизнь WRC 31-05 23:35
В Twitch появятся перемотка, вертикальные трансляции и не только 31-05 15:25
Суд склоняется к мягким мерам по устранению монополии Google в онлайн-поиске, но окончательное решение придётся подождать 31-05 13:35
Google запустила ИИ-генератор видео Veo 3 для мобильных устройств на Android и iOS 31-05 08:11
Microsoft добавила в «Блокнот» возможности форматирования текста почти как в Word 31-05 07:06
OpenAI хочет, чтобы ChatGPT стал личным секретарём для каждого 31-05 07:03
Nintendo решила дать японским продавцам заработать на Switch 2 больше обычного 20 мин.
Новая статья: Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2025): Apple iPhone 16 Pro Max, HONOR Magic 7 Pro, HUAWEI Mate 70 Pro, Samsung Galaxy S25 Ultra, vivo X200 Pro, Xiaomi 15 Ultra 7 ч.
Новая статья: Тест-драйв российского электромобиля «Атом»: гибрид «Оки» и Tesla 8 ч.
Трамп отозвал кандидатуру Джареда Айзекмана на пост главы NASA — в этом замешан Илон Маск 15 ч.
SpaceX вывела на орбиту очередную партию спутников Starlink и снова посадила первую ступень носителя 24 ч.
Intel и SoftBank намерены разработать более экономичную альтернативу памяти HBM 01-06 07:48
В Huawei случайно «засветили» новый флагман Pura 80 Ultra до анонса 01-06 06:10
Петабайтные E2 SSD готовы со временем потеснить HDD в ЦОД 01-06 02:06
Intel представила EMIB-T — технологию упаковки многокристальных чипов с поддержкой HBM4 и UCIe 01-06 01:48
Sharp представила прочный флагманский смартфон Aquos R10 с 240-Гц экраном и более доступный Wish 5 31-05 18:35