Сегодня 22 ноября 2024
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 🔥
Apple научит Siri лучше поддерживать диалоги с пользователем 17 мин.
Новая статья: Верные спутники: 20+ полезных Telegram-ботов для путешественников 6 ч.
Итоги Golden Joystick Awards 2024 — Final Fantasy VII Rebirth и Helldivers 2 забрали больше всех наград, а Black Myth: Wukong стала игрой года 8 ч.
В программу сохранения классических игр от GOG вошли S.T.A.L.K.E.R. Shadow of Chernobyl и Call of Pripyat, а Clear Sky — на подходе 9 ч.
Star Wars Outlaws вышла в Steam с крупным обновлением и дополнением про Лэндо Калриссиана 10 ч.
Рекордная скидка и PvP-режим Versus обернулись для Warhammer: Vermintide 2 полумиллионом новых игроков за неделю 12 ч.
Новый трейлер раскрыл дату выхода Mandragora — метроидвании с элементами Dark Souls и нелинейной историей от соавтора Vampire: The Masquerade — Bloodlines 13 ч.
В Японии порекомендовали добавить в завещания свои логины и пароли 14 ч.
Обновления Windows 11 больше не будут перезагружать ПК, но обычных пользователей это не касается 14 ч.
VK похвасталась успехами «VK Видео» на фоне замедления YouTube 16 ч.
Nvidia предупредила о возможном дефиците игровых решений в четвёртом квартале 3 ч.
Представлен внешний SSD SanDisk Extreme на 8 Тбайт за $800 и скоростной SanDisk Extreme PRO с USB4 8 ч.
Представлен безбуферный SSD WD_Black SN7100 со скоростью до 7250 Мбайт/с и внешний SSD WD_Black C50 для Xbox 8 ч.
Новая статья: Обзор ноутбука ASUS Zenbook S 16 (UM5606W): Ryzen AI в естественной среде 8 ч.
Redmi показала флагманский смартфон K80 Pro и объявила дату его премьеры 10 ч.
Астрономы впервые сфотографировали умирающую звезду за пределами нашей галактики — она выглядит не так, как ожидалось 13 ч.
Представлена технология охлаждения чипов светом — секретная и только по предварительной записи 13 ч.
Японская Hokkaido Electric Power намерена перезапустить ядерный реактор для удовлетворения потребности ЦОД в энергии 13 ч.
Грузовик «Прогресс МС-29» улетел к МКС с новогодними подарками и мандаринами для космонавтов 14 ч.
Meta планирует построить за $5 млрд кампус ЦОД в Луизиане 14 ч.