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美加研究者开发出迄今最快照相机 美国科学家开发出新型凝胶材料

  • 2018年10月16日 FanTianQing来源:新浪网、新浪新闻 599 34
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加拿大和美国研究人员开发出目前世界上最快的照相机“T-CUP”,其每秒能捕捉十万亿(1013)帧数据。

美加研究者开发出迄今最快照相机。

据美国《每日科学》网站近日报道,加拿大和美国研究人员开发出目前世界上最快的照相机“T-CUP”,其每秒能捕捉十万亿(1013)帧数据。这种新型相机几乎可以让时间“凝固”,有助于科学家观察包括光在内的各种现象,进一步揭示光和物质之间相互作用的秘密。

近年来,非线性光学与成像领域的创新成果互相补充,开发出许多高效新方法,帮助科学家从微观层面分析生物与物理学领域的动力学现象。但为了挖掘这些方法的潜力,还需在单次曝光过程中,以超短的时间分辨率,实时记录图像。

如果采用现有成像技术,用超短激光脉冲进行测量,必须重复多次,且现有方法仅适合某些惰性样本,不适合那些更脆弱的样本。尽管压缩超快摄影(CUP)技术的处理速度接近一千亿帧/秒,却无法满足集成飞秒激光器的具体要求。

(图片与新闻无关)

有鉴于此,加拿大魁北克大学国立科学研究院的超短成像专家梁锦扬(音译)和美国加州理工学院医学与电子工程教授王立宏(音译)领导的团队,在飞秒条纹相机的基础上,开发出了这款新型T-CUP系统。

王立宏解释:“只用飞秒条纹照相机,图像质量将受到限制,为改善这一点,我们增加了另一个相机来获取静态图像。新相机与飞秒条纹相机采集的图像结合,可获取高质量的图像,同时每秒记录十万亿帧数据。”

研究人员表示,T-CUP创造了实时成像速度的世界纪录,可助力新一代显微镜用于生物医学、材料科学与其他领域。而且,这种照相机能以无与伦比的时间分辨率,分析光线与物质之间的相互作用。

在“首秀”中,T-CUP在400飞秒的时间间隔内,拍摄了25帧图像,不仅记录了这一过程,还详细描述了光脉冲的形状、强度和倾斜角度。

该研究负责人梁锦扬表示:“未来,我们有望将照相机的速度增至千万亿(1015)帧/秒,进一步揭示光和物质之间的秘密。”

其他阅读:美国科学家开发出新型凝胶材料

美国研究人员最新开发出一种与大气中二氧化碳发生反应后“生长”的复合材料,未来有望用作建筑材料或修复材料和防护涂料。

近日发表在美国《先进材料》杂志上的研究显示,这种凝胶材料可以像植物一样吸收二氧化碳后生长,因此可用来制成轻质板材,运送到建筑工地,接触空气和阳光后会变得坚硬起来,从而节省了能源和运输成本,同时消耗了大气中的二氧化碳。

论文共同作者、美国麻省理工学院化学工程学教授迈克尔·斯特拉诺说,此前生物界以外的固碳材料还不存在,而新材料只需要太阳光,就可将空气中的二氧化碳转化为固态。

研究团队使用了从菠菜叶中提取的叶绿素,叶绿素可催化二氧化碳转化为葡萄糖的反应,通常叶绿素在植物体外只能在数小时内发挥作用,但研究人员找到了可延长提取的叶绿素催化时间的办法。

研究显示,这种复合材料除叶绿素外,还含有聚合物组成的凝胶基质和葡萄糖氧化酶,它们共同作用下,材料吸碳后会变坚硬,尽管目前还不足以用作建筑材料,但可用作嵌缝或防护材料。

斯特拉诺说,这种材料还有望开发为自修复材料,物体出现裂缝或刮擦后,无须外力,受损区域即可被填补修复。

据悉,研究团队已找到可批量生产这种材料的方法,目前正致力于优化这种材料的性能,近期有望实现商业化。

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