Visualisering af mikroskopiske 3D-forskydninger over store områder

Et team af forskere fra PSL University, Harvard University og China University of Petroleum, har udviklet en måde at visualisere mikroskopiske 3D-forskydninger af bevægelige objekter eller begivenheder over store områder. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen skitserer deres teknik og foreslår mulige anvendelser for den.

Den typiske måde at fange bevægelsen af ​​en lille bevægelig partikel på er at tage successive snapshots af den og derefter køre dem en efter en som en video. En ulempe ved denne tilgang er tabet af opløsning, når man forsøger at få et nærmere overblik over handlingen. I denne nye indsats, forskerne har udviklet en måde at omgå dette problem ved at indfange information om den pletter, der opstår, når et objekt bevæger sig. Spættet, i dette scenarie, refererer til forskydning af partikler i det omkringliggende område.

Teknikken udviklet af teamet indebærer at affyre en laser mod en prøve og derefter fange den plet, der opstår, når lyset hopper af de bevægelige partikler omkring et objekt og derefter går igennem en membran og derefter videre til et kamera. For at demonstrere deres ideer, forskerne fyldte et lille dobbeltglasvindue med kolloidt materiale. Det kolloide materiale mellem de to glasruder fik derefter lov til at tørre, hvilket fik det til at hærde. Næste, forskerne sprøjtede luft ind for at skabe tryk i det hærdede kolloid. Dette resulterede i dannelse af revner, der ligner dem, der ses, når mudderpytter tørrer.

Tidligere forskning har vist, at når der dannes revner i sådanne materialer, deres handlinger påvirker hinanden - en revne kan producere pres, for eksempel, skubbe en anden revne for at ændre dens retning, mens den fortsætter med at dannes. Fordi disse revner er vigtige i virkelige applikationer, videnskabsmænd og ingeniører vil gerne vide mere om de interaktioner, der opstår. Til det formål, forskerne affyrede en laser gennem kolloidet i en vinkel, resulterer i både spredt og tilbagespredt lys. For at fange den resulterende pletter, de placerede membraner både foran og bagved vinduet med linser lige bagved. Lyset fra linserne tog derefter vej til kameraer placeret på hver side af apparatet. Ved at analysere det lys, der kom til kameraerne, forskerne kunne fange spættet, som afslørede mere om interaktionerne mellem revnerne, mens de udviklede sig.

© 2021 Science X Network