Эксперты по нанофотонике из Университета Райса создали уникальный датчик, который усиливает оптическую идентификацию молекул в 100 миллиардов раз. Новые тесты показали, что устройство может точно определить состав и структуру отдельных молекул, содержащих менее 20 атомов.
Автор разработки Наоми Халас говорит: «Новый подход дает преимущества над любыми, ранее описанными, способами. Датчик идеально подходит для определения одной молекулы. Он сможет определить неизвестный молекулу, даже очень маленькую, без какой-либо предварительной информации о ее структуре или композиции. Это невозможно с учетом современных технологий, но этот новый метод имеет такой потенциал».
Уникальное устройство использует спектроскопию комбинационного рассеяния света. Когда свет падает на молекулу, большинство его фотонов отскакивают, но небольшая часть, менее одной триллионной, поглощается и повторно излучается на другом энергетическом уровне, который отличается от начального. Измеряя и анализируя эти, повторно излучаемые, фотоны через спектроскопию комбинационного рассеяния света, ученые могут расшифровать типы атомов в молекуле, а также их структурную организацию.
Ученые из Райса использовали несколько методов для усиления комбинационного сигнала: применение двух когерентных лазеров и оптический усилитель из четырех миниатюрных золотых нанодиска с точным ромбовидным расположением.
Компания Google подписала соглашение с Novartis по производству новаторских интеллектуальных контактных линз.
Как заявил Сергей Брин, представитель Google: «Наша мечта заключается в использовании новейших технологий для миниатюризации электроники, чтобы помочь улучшить качество жизни миллионов людей. Мы очень рады работать с Novartis, чтобы сделать эту мечту реальностью». В свою очередь, глава швейцарской корпорации Джозеф Хименес сказал: «Мы с нетерпением ожидаем совместной работы с Google, чтобы собрать вместе их передовые технологии и наши знания в биологии для удовлетворения важных медицинских потребностей».
Технология смарт-линз включает неинвазивные датчики, микросхемы и другие миниатюрные электронные устройства, встроенные в контактные линзы. Такой продукт поможет больным сахарным диабетом управлять своим заболеванием, предоставляя непрерывное минимально инвазивное измерение уровня глюкозы в организме в слезной жидкости и беспроводное подключение к мобильному устройству.
Другая технология полезна для людей с дальнозоркостью. Как пояснил представитель компании, «умные линзы имеет потенциал, чтобы обеспечить адаптивную коррекцию зрения, помочь восстановить естественный автофокус глаза на близких объектах».
Исследователи из Университета Райса, с помощью компьютерного моделирования, увидели достоинства 3Dнитрида бора.
Согласно расчетам инженеров, трехмерная пористая наноструктура имеет необходимый баланс прочности, жесткости и способности для передачи тепла, что позволит эффективно применить его для наноэлектроники, в хранении газа и производстве композиционных материалов.
Ученые создали 3Д прототипы из одномерных нанотрубок нитрида бора и двухмерных листов этого материала. Соавтор исследования Rouzbeh Shahsavari поясняет: «Мы объединили трубы и листы вместе, чтобы сделать материал трехмерным, таким образом, предлагая более широкую функциональность. В 3-D наноструктуре очень тонкие листы нитрида бора укладываются в параллельные слои, а трубчатые формы укладываются между ними, для разделения».
Полученная структура имеет гораздо более эффективные свойства. Так, если одномерные нанотрубки могут быть растянуты на 20 процентов своей длины, то 3-D прототип нитрида бора может быть растянут до 45 процентов, не повреждаясь. Кроме того, когда одно-или двумерные материалы растягиваются в одном направлении, они имеют тенденцию к усадке в других перпендикулярных направлениях. В 3-D прототипе этого не происходит. Shahsavari говорит: «На стыке между трубами и листами имеется уникальная кривая, известная как ауксетичный эффект».
Также повышаются тепловые свойства нового нитрида бора. Одномерные трубки и двумерные листы могут нести тепло в одном или двух направлениях. 3-D прототип переносит тепло сравнительно быстро во всех направлениях. Shahsavari поясняет: «Эта функция идеально подходит для приложений, которые требуют материалов или покрытий с возможностью очень быстрой термодиффузии в среде. Например, автомобильные двигатели или компьютерные процессоров, где быстрая передача тепла имеет решающее значение для функционирования».
Ко всем прочим достоинствам, 3-D нитрид бора имеет очень пористую и легкую структуру. Каждый грамм этого нового материала имеет площадь поверхности, эквивалентную трем теннисным кортам. Это обеспечивает эффективное хранение и разделение газа, например, в транспортных средствах, работающих на водороде.
В отличие от графеновых наноструктур, нитрид бора представляет собой электрически изолирующий материал. Благодаря этому, он имеет потенциал для наноэлектроники, в том числе для следующего поколения 3-D полупроводников и 3-D тепловых транспортных устройств, которые могли бы быть использованы в наноразмерных калориметрах, микроэлектронных процессорах и макроскопических холодильниках.
Хотя 3-D нитрид бора еще предстоит создать в лаборатории, ученые уверены, «наши компьютерные симуляции показывают, какие свойства можно ожидать от этих структур и какие ключевые факторы контролируют их функциональность».