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Hören Sie die Moleküle

30.01.2019

Ultraschalltechnologien werden von Menschen seit mehreren Jahrzehnten in großem Umfang eingesetzt und ermöglichen eine zerstörungsfreie Kontrolle technologischer Prozesse, sodass Ärzte die inneren Organe einer Person sehen können, ohne dass ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist usw. Es ist ganz natürlich, dass mit zunehmendem allgemeinen Entwicklungsstand moderner Technologien auch die Ultraschalltechnologien fortschrittlicher, sensibler und funktionaler werden. Und was Forschern der University of Queensland gelungen ist, lässt sich mit dem Begriff „Perfektion erreichen“ charakterisieren: Das von ihnen entwickelte Ultraschallgerät hat eine so hohe Empfindlichkeit, dass es in der Lage ist, die Schwingungen einzelner Luftmoleküle oder deren Bewegung zu „hören“. einzelne lebende Zellen, einschließlich Bakterien .

Bei der konventionellen Ultraschalltechnik bestehen Sender und Empfänger aus Kristallen aus piezoelektrischen Materialien. Es ist bekannt, dass diese Materialien vibrieren, wenn ein elektrischer Strom an sie angelegt wird, wodurch Schallschwingungen erzeugt werden, deren Frequenz die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs übersteigt. Ultraschallwellen, die Luft oder Wasser passieren, werden von härteren Oberflächen reflektiert und zum Empfänger zurückgeworfen, wo die mechanischen Schwingungen wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Computergeräte können die Informationen entschlüsseln, die in der Ankunftsverzögerungszeit reflektierter Wellen, ihrer Form und Phase enthalten sind, und basierend auf diesen Informationen ein ziemlich klares Bild erstellen.

Natürlich haben Ultraschalltechnologien ihre Grenzen, die durch die Empfindlichkeit und andere Parameter der verwendeten Technik bestimmt werden. Die Forscher aus Queensland mussten also einen unkonventionellen Ansatz anwenden, um die erhöhte Empfindlichkeit ihres Geräts zu erreichen. Und das Gerät ist tatsächlich eine Quarzscheibe mit einem Durchmesser von 148 Mikrometern und einer Dicke von 1.8 Mikrometern, die auf einer Halbleiterlaserstruktur platziert ist. Da Schallschwingungen das Disc-Material an verschiedenen Stellen auf unterschiedliche Weise beeinflussen, führt dies zu winzigen Verformungen, die vom Laser gelesen und zum Erstellen hochwertiger Bilder verwendet werden.

Dieser neue Ultraschallwandler ist mindestens hundertmal empfindlicher als jeder aktuelle Hochpräzisionswandler. Es misst die Verzerrung von Ultraschallwellen, die durch sehr schwache Kräfte verursacht wird, wie z. B. Gravitationskräfte, die auf ein einzelnes Molekül einwirken. Mit anderen Worten, dieser Sensor kann Vibrationen einzelner Moleküle oder "Echos" von Prozessen hören, die in einzelnen lebenden Zellen ablaufen.

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Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Eisbären inspirierten den Tarnumhang 22.04.2018

Die besondere Struktur des Fells ermöglicht es Eisbären, in kalten Klimazonen zu überleben: Seine durchscheinenden Haare lassen nur ultraviolette Strahlen durch und reflektieren Infrarot. Dies dient als hervorragende Wärmedämmung und macht den Bären für Infrarotkameras unsichtbar.

Diese Eigenschaften brachten Wissenschaftler der Zhejiang University auf die Idee, eine im Infrarotlicht unsichtbare Tarnung zu schaffen. Das Material wurde auf der Basis von Seide erstellt. Das gewünschte Ergebnis konnte nach der Gefriertrocknung - einer der Gefriermethoden - erzielt werden. Die Fasern wurden spröder, aber es traten Porenketten in ihnen auf, in denen Luft zurückgehalten wird.

Wie Eisbärenwolle verfügt das Material über verbesserte Wärmedämmeigenschaften: Es hält einem Temperaturunterschied von bis zu 4 °C zwischen Außen- und Innenseite stand. Mehrere Materialschichten machen das Produkt noch wärmer. Außerdem bleibt der neue Stoff, wie die Haut von Eisbären, für Infrarotkameras unsichtbar. Wissenschaftler haben dies am Beispiel von Kaninchen gezeigt, für die „Unsichtbarkeitsumhänge“ genäht wurden.

Das Material findet breite praktische Anwendung, vor allem in der Militärindustrie. Daraus können Sie unsichtbare und praktische Tarnkleidung nähen. Bevor das Material auf den Markt gebracht wird, planen die Wissenschaftler zwar, die Technologie zu verfeinern. Die Gefriertrocknung dauert jetzt zu lange, was die Produktion langsam und unwirtschaftlich macht.

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