Воспроизвести по одной частице: новый прибор скопирует любой материал
Нередко проблемы с опознанием или воссозданием материала возникают из-за малых размеров образца. Ученые работают над решением данной задачи, стремясь уменьшить требуемый минимальный объем исходного продукта. Российские специалисты, похоже, продвинулись в данном процессе. Был разработан прибор, способный скопировать любой материал по одной частице. Для него пригодны образцы весом от 1 нанограмма, сообщает издание «Известия».
Копирование по одной частице: возможности прибора
К дополнительным возможностям устройства относят возможность безопасного изучение реакций горения и взрыва. Разработкой установки занимались в МИСИС. Представленный приборный комплекс позволяет изучить различные характеристики материала:
- микроструктуру;
- теплоемкость;
- реакцию на быстрый нагрев или охлаждение.
Особенностью разработки является скорость анализа, который происходит практически мгновенно – за несколько миллисекунд. Это позволяет ученым наблюдать изменения в материале при изменении его температуры на тысячи градусов в секунду.
Дмитрий Иванов, один из создателей прибора, сравнил применяемый нагрев со взрывом или вспышкой. При этом эксперименты требуют минимума энергии, приводят журналисты pronedra.ru объяснения ученых. Это делает нановзрывы безопасными для экспериментаторов.
Измерительная ячейка устройства представляет собой тонкую мембрану на кремниевой основе, которая одновременно используется как подложка для образца и как микросхема, на которой собрана необходимая электроника. Этот чип позволяет контролировать нагрев образца и одновременно измерять возникающие тепловые эффекты и структурные параметры.
Согласно мнению ученого, разработанное устройство представляет большой интерес для фундаментальной и прикладной науки. Эксперименты на аналогичных устройствах за рубежом требуют гораздо больше времени, а использование иностранного оборудования вызывает опасения из-за недоступности исходных данных, скрытых в программном коде.
Где будет полезна система
Источник фото РИА Новости
По словам Иванова, новое устройство пригодится в промышленности, включая полимерное производство и фармацевтику. На полимерных предприятиях его можно будет использовать для создания условий, аналогичных условиям производства конечной продукции, просто на чипе и с минимальным количеством вещества. А в фармацевтике оно поможет исследовать фармакологическую активность препаратов и изучать свойства биополимеров.
Еще одним важным направлением применения устройства является изучение процессов горения различных материалов. С его помощью ученые смогут безопасно исследовать механизмы цепных реакций, происходящих во время взрыва. Проект получил поддержку и от экспертов, которые отметили его открытый дизайн, позволяющий комбинировать его с другим научным оборудованием.
Алексей Мельников, главный инженер проекта, указал на потенциал разработки для научных исследований. Недавно опубликованная серия статей продемонстрировала его эффективность и возможности. Оно позволяет проводить комплексные исследования с использованием различных методов анализа, что ранее было невозможно на таком малом объеме вещества.
Эксперты также высказали мнение о значимости разработки для образовательной сферы. Программа и методические материалы уже разработаны для внедрения новых методов в учебный процесс. Это поможет студентам глубже понять сложные разделы физики и химии, а также овладеть современными методами исследования материалов.
Однако для массового внедрения требуется доработка технологических и других характеристик системы. Этот процесс может занять значительное время, но, по мнению экспертов, результат стоит ожидания.
