بصمة الجزيئات أسرع 100 مرة
تاريخ النشر: 25th, October 2024 GMT
المناطق_متابعات
ابتكر باحثون في جامعة طوكيو تقدماً كبيراً لزيادة قياس البصمة الاهتزازية الخاصة بالجزيئات، بزيادة سرعتها بـ 100 مرة ضعف الطرق التقليدية، والتي كانت أحد تحدياتها مدى بطء إجراء هذه القياسات.
وفقاً للدراسة المنشورة في مجلة «العلوم فائقة السرعة»، فإن هذا التقدم كان ممكناً بفضل نظام ليزر جديد طوره الباحثون في السنوات الأخيرة.
ونجح العلماء في زيادة معدل قياس مطيافية رامان، وهي تقنية مستخدمة على نطاق واسع لتحديد الجزيئات.
تُعد تقنية قياس طيف رامان واحدة من أكثر الأساليب المستخدمة شيوعًا لهذا الغرض. عندما يتم تسليط شعاع ليزر على الجزيئات، يتفاعل الضوء مع اهتزازات ودورانات الروابط الجزيئية، مما يؤدي إلى تغير في تردد الضوء المتناثر. ويُعد الطيف المتناثر الذي يتم قياسه بمثابة “بصمة اهتزازية” فريدة للجزيء.
يقول إيديغوتشي، الباحث الرئيسي في هذه الدراسة: “القياس هو أساس العلم، ولهذا فإننا نسعى جاهدين لتحقيق أفضل أداء في أنظمة القياس لدينا. نحن ملتزمون بشكل خاص بدفع حدود القياسات الضوئية”.
نظرًا لكون طيف رامان تقنية قياس مستخدمة على نطاق واسع، كانت هناك محاولات عديدة لتحسينها. أحد العوامل الرئيسية التي تحد من أدائها هو معدل القياس، مما يجعلها غير قادرة على مواكبة سرعة التغيرات في بعض التفاعلات الكيميائية والفيزيائية. وقد سعى الفريق إلى تحسين معدل القياس من خلال بناء نظام جديد بالكامل.
يقول إيديغوتشي: “لقد كنت أفكر في هذه الفكرة لأكثر من عشر سنوات دون القدرة على بدء المشروع. كان النظام الليزري الجديد والمثالي الذي طورناه قبل بضع سنوات هو ما جعل التقدم ممكنًا أخيرًا”.
من خلال استغلال خبرتهم في البصريات والفوتونيات، جمع الباحثون بين ثلاثة مكونات: طيف رامان المتماسك، وهو نسخة من طيف رامان تنتج إشارات أقوى مقارنةً بالطيف التقليدي العفوي، ونظام ليزر نابض فائق القصر مصمم خصيصًا، وتقنية تمديد الزمن باستخدام الألياف الضوئية. ونتيجة لذلك، حققوا معدل قياس يبلغ 50 مليون طيف في الثانية، وهو ما يمثل زيادة بمقدار 100 ضعف مقارنةً بأسرع قياس سابق بلغ 50 ألف طيف في الثانية.
وأضاف إيديغوتشي : “نهدف إلى تطبيق جهاز التحليل الطيفي الخاص بنا في المجهرية، مما يتيح التقاط صور ثنائية أو ثلاثية الأبعاد باستخدام طيف رامان المتناثر. بالإضافة إلى ذلك، نتطلع إلى استخدامه في التحليل الخلوي عبر التدفق من خلال دمج هذه التكنولوجيا مع الأنظمة الميكروية. ستتيح هذه الأنظمة تصويرًا كيميائيًا وتحليلًا طيفيًا لجزيئات حيوية داخل الخلايا أو الأنسجة بشكل سريع وبدون الحاجة إلى وضع علامات”.
المصدر: صحيفة المناطق السعودية
إقرأ أيضاً:
في ساعة ونصف.. الصين تختبر طائرة أسرع من الصوت تنقلك من لندن لنيويورك
تقوم الصين حاليا باختبار طائرة أسرع من الصوت، حتى أنها أسرع من طائرة الكونكورد الأسطورية، وذلك لأن لها القدرة على نقل الركاب من بكين إلى نيويورك في أقل من ساعتين.
الصين تختبر طائرة تنقل الركاب من لندن إلى نيويورك في ساعة ونصفأعلنت الصين أنها على وشك أن تقدم طائرة أسرع من طائرة كونكورد الأسطورية، والتي مر أكثر من 20 عاما منذ أن حلقت آخر مرة.
وتعمل شركة “سبيس ترانسبورتيشن”، ومقرها في بكين، على طائرة أسرع من الصوت وأسرع من "ابن كونكورد" التي تعمل على تطويرها وكالة ناسا.
وخلال الاختبارات، وصلت سرعة محرك الطائرة إلى 4 ماخ أو 4900 كيلومتر في الساعة، أي 4 أضعاف سرعة الصوت، على ارتفاعات تزيد على 20 كيلومترا، وفقا لتقارير صحيفة "ساوث تشاينا مورنينغ بوست".
وهذا أسرع مرتين من أقصى سرعة لطائرة كونكورد (2 ماخ أو 2153 كيلومترا في الساعة) و3 أضعاف سرعة "ابن كونكورد" التابعة لوكالة ناسا (1508 كيلومترات في الساعة).
وقالت شركة سبيس ترانسبورتيشن في بيان لها: “يتمتع هذا المحرك بإمكانات تجارية كبيرة في مجال الطيران عالي السرعة في بيئات الفضاء القريب”.
إن رحلة الاختبار الناجحة هي معلم رئيسي لتطوير طائرة "يونكسينغ" المدنية الأسرع من الصوت، والتي ستنقل الركاب من بكين إلى نيويورك في أقل من ساعتين.
وتهدف سبيس ترانسبورتيشن إلى تجهيز الطائرة لأول رحلة لها بحلول عام 2027 وأول رحلة نقل تجارية عالية السرعة من نقطة إلى نقطة بحلول عام 2030.
وسيكون ركاب يونكسينغ على ارتفاع كافٍ لرؤية انحناء الأرض، حيث يكون الأفق منحنى طفيفا بدلا من خط مستقيم، يُرى عادة من ارتفاع نحو 15.5 كيلومترا.
وأجرت الشركة صينية لتصنيع الطائرات التجارية أول رحلة تجريبية لمحرك نفاث "رام جيت"، وهو نوع من المحركات النفاثة "التي تتنفس الهواء" والتي تستخدم الحركة الأمامية للمحرك لضغط الهواء القادم، يوم الثلاثاء الماضي (17 ديسمبر)، وهو مصمم لطائرة تقول إنها ستتمكن من نقل الركاب من بكين إلى نيويورك في ساعتين.
وتحرق محركات رام جيت الأكسجين مباشرة من الغلاف الجوي، بدلا من الحاجة إلى حمل إمداداتها الخاصة، ما يجعلها خيارا منخفض التكلفة وعالي الطاقة.
وتمت تسمية "جيندويون"، أو "جيندو 400"، على اسم "سحابة الشقلبة" التي استخدمها "الملك القرد" في الرواية الصينية الكلاسيكية "رحلة إلى الغرب".
وقالت الشركة: "وفرت رحلة الاختبار هذه بيانات أداء رئيسية للمحرك، مما يثبت صحة الأنظمة المهمة بما في ذلك إمدادات الوقود والأنظمة الكهربائية والتحكم".
كما أكدت "استقرار المحرك وموثوقيته، ما يمثل معلما رئيسيا في تطويره من نموذج أولي إلى منتج يعمل بكامل طاقته".
من خلال تشغيل طائرة يونكسينغ، يمكن لمحرك جيندويون أن يبشر بعصر جديد من السفر الفائق السرعة للركاب والسياح على حد سواء.
وبحسب الصور الترويجية فإن طائرة "يونكسينغ" ستكون سفينة أنيقة ومستقبلية، وستكون مصنوعة من مواد مركبة خفيفة الوزن وعالية القوة، ومصممة لتحمل ارتفاعا ديناميكيا هوائيا شديدا أثناء السفر بسرعة 4 ماخ.
وعلى عكس الطائرات التقليدية التي تبني السرعة أفقيا للإقلاع، ستقوم يونكسينغ بالإقلاع والهبوط العمودي، ما يسمح لها بالصعود والنزول في مساحات أضيق.
وهذا يعني أنها لن تضطر إلى استخدام المدرجات التقليدية في مطارات اليوم، وربما تعمل من مرافق مطار حضرية أصغر بدلا من ذلك.
وتعد يونكسينغ الآن منافسا جادا لوكالة ناسا في السباق لنقل الركاب على متن طائرة أسرع من الصوت لأول مرة منذ كونكورد.
وكانت ناسا كشفت أخيرا عن طائرتها الأسرع من الصوت X-59، والتي أطلق عليها بشكل غير رسمي اسم "ابن كونكورد"، في يناير، وهي طائرة أسرع من الصوت قامت بتطويرها شركة لوكهيد مارتن، وهي قادرة على الطيران بسرعة 1508 كيلومترات في الساعة.
ويشار إلى أن طائرة كونكورد، كانت قد انطلقت أولى رحلاتها التجارية في عام 1976، إلا أنها توقفت عن الطيران في أكتوبر 2003 في أعقاب حادث تحطم طائرة الخطوط الجوية الفرنسية رقم 4590.
ومن بين الأسباب الأخرى لانهيار طائرة كونكورد ارتفاع تكاليف الوقود، والقلق بشأن ضجيجها، وتفضيل الأسعار المنخفضة على السرعة.
ولم تتمكن أي حكومة أو شركة مصنعة منذ ذلك الحين من بناء طائرة تجارية يمكنها السفر بسرعة أكبر من سرعة الصوت.
تحذير أصفر لـ13 مدينة وبرتقالي لـ4 مدن من سقوط أمطار وعواصف رعدية