MIT bilim adamları bir damlacık mikroskobu oluşturuyor
Su damlacıkları doğal dışbükey merceklerdir.Bir damla su ile tüm dünya baş aşağı duracak ve tıpkı bir kristal kürede gördüğünüz gibi gözlerinizin önünde dönecek.
Son zamanlarda, MIT bilim adamları su damlacıklarının bu özelliğinden yararlandılar ve sadece bir saç telinin çapı olan kompozit sıvı damlacıklarından yapılmış minyatür bir lens icat ettiler.Bu sonuç geçen hafta Nature Communications'da yayınlandı.
Bu tür mikromercekler aslında iki karışmayan çözeltiden oluşan bir damlacıktır, bir sıvı diğer sıvının içinde yer alır. Su damlacıklarına batırılmış yağ boncukları gibi. En basit haliyle, damlacık çevredeki nesneleri de büyütebilir.Araştırmacılar, mikroskobun odak uzunluğunu değiştirmeye benzer şekilde damlacığın ışık kırılmasını bile ayarlayabilir. Optik ve kimyayı birleştirerek, yerleşik damlacık ile dış damlacık arasındaki arayüzün eğriliğini hassas bir şekilde kontrol ettiler. Bu arayüz, bu sıvı mikroskobunun "lensidir" .
Mathias Kolle, MIT Makine Mühendisliği Bölümü'nde yardımcı doçenttir. "Sıvılar çeşitli optik özelliklere sahiptir. Çeşitli geometrik şekillerde sıvı lensler haline getirilebilirler. Ayrıca bu lensleri ayarlayabilir, eğriliğini değiştirebilir ve böylece değiştirebiliriz. Odak uzaklığı. Uygulamaları çok geniş olacak. "
Örneğin, ayarlanabilir mikro mercekler, ekranın ışığını belirli bir açıya yönlendirmek için üç boyutlu gösterim için sıvı pikseller olarak kullanılabilir, böylece görüş açısı ile değişen üç boyutlu bir görüntü oluşturulabilir. Ayrıca bir kan örneği almayı ve bunu cep büyüklüğünde içi boş portatif mikrolenslerden geçirmeyi de öngördü.Lens içindeki damlacık matrisi numunenin görüntüsünü farklı açılardan yakalar ve ardından kanayan hücrelerin üç boyutlu görüntüsü geri yüklenebilir. Kolle, "Kompozit sıvı mikromerceklerin görüntüleme ve ayarlanabilir özelliklerini benzeri görülmemiş bir şekilde görüntüleme gerçekleştirmek için kullanmayı umuyoruz" dedi.
Çift lateks damlacık, ışığı birleştiren bir yapıdan ışığı dağıtan bir yapıya dönüşür.
Kolle ekibinin çalışması, Swager'in araştırmasına dayanmaktadır. Swager ekibi, 2015 yılında kompozit damlacıklar yapmak ve modüle etmek için yeni bir yöntem icat etti. Bu yöntemle, suya sarılan ve ardından suya batırılan bir yağ boncuk gibi damlacıkların boyutunu ve bileşimini değiştirebilirler. Kolle'nin sıvı lensi de aynı teknolojiyi kullanıyor.
Farklı kırılma indekslerine sahip iki karışmaz şeffaf sıvı buldular (ışığın yayılma hızı, kırılma temel prensibi olan farklı kırılma indisli ortama girerken değişecektir) ve bunları bir şişede ısıttılar. Sıcaklık belirli bir sıcaklığa ulaştığında, iki sıvı karışmaya başlar ve ardından bir yüzey aktif madde (yüzey gerilimini azaltabilen bir molekül) içeren sulu bir çözelti eklenir. Bu sıvılar hızla karıştırılır ve minik lateks damlacıkları oluşur. Sıvı soğutulduktan sonra, damlacıkların içindeki farklı sıvılar, içinde damlacıkların bulunduğu bir mikro mercek haline gelmek üzere hızla ayrılır.
Damlacıkların optik özelliklerini kontrol etmek için, yüzey aktif maddenin oranı ve konsantrasyonu uygun olmalıdır. Bu deneyde, ışığa çok duyarlı bir yüzey aktif madde seçtiler.Bu molekül ultraviyole ışık altında şeklini değiştirebilir, böylece damlacık ile sarılı damlacık arasındaki gerilimi değiştirerek damlacıklar arasındaki mesafeyi değiştirebilir. Odaklanma yeteneği.
Damlacıktaki iki sıvı 1: 1 oranında karıştırılır ve kırmızı kısım, lense eşdeğer olan biraz daha yüksek kırılma indisine sahiptir. Farklı arayüz eğrileri, ışığı yoğunlaştırabilen (I), ışığın paralel geçmesine (V) izin veren veya ışığı farklılaştıran (VIII) farklı odak uzunluklarına sahiptir.
"Kontrol edebileceğimiz özelliklerin birçok yönü var. Örneğin, damlacığın odak uzunluğunu değiştirebilir, belirli bir gelen ışık açısı seçmek için şeklini değiştirebilir veya bir lazer ışınının belirli bir yönde birleşmesini sağlayabiliriz," dedi. " Işık kılavuzları, ışık dalgası terziliği ve diğer alanlarda becerilerini gösterdi. "
Mikromerceklerin özelliklerini test etmek için Kolle ve meslektaşları birçok deney yaptı. Damlacıkları içi boş bir kaba döktüler ve üzerinde gülümseyen bir yüz olan bir şablon yerleştirdiler. Ardından ultraviyole ışığı açın ve ışık, şablonun gülen yüzünün boşluğundan geçerek aşağıdaki damlacıktaki yüzey aktif maddeyi etkinleştirir. Bu damlacıkların başlangıçta düz olan yüzeyi kavisli hale geldi ve ışık geçtikten sonra başka bir yere dağıldı ve gülümseyen bir yüz şeklinde karanlık bir alan bıraktı. Ultraviyole ışıkla ışınlanmayan diğer alanlar düz bir arayüze sahip olmaya devam eder ve ışık doğrudan geçebilir.
Ultraviyole ışıkla ışınlanan alandaki damlacığın iç arayüzü daha kıvrımlı hale gelir ve ışığı dağıtma yeteneği daha güçlü hale gelir.
Araştırmacılar ayrıca taşınabilir bir mikroskop yapmak için mikro lens kullanma fikrini de açıkladılar. Ekipman üzerinde bir mikro mercek tabakası yerleştirmeyi önerdiler. Her mikrolens, geçen küçük nesneleri (kan hücreleri gibi) yakalayabilir. Membran üzerindeki her mikro mercek, kan hücrelerinin farklı açılardan fotoğraflarını çeker ve son olarak kan hücrelerinin üç boyutluluğunu geri yükler. Fotoğraf.
Her mikro mercek, nesnenin görüntüsünü farklı bir açıyla yakalar ve sonunda nesnenin üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturur.
" Sistemin tamamı yalnızca cüzdanınızın boyutu ", Dedi Kolle." Bazı devrelerle, küçük bir 3 boyutlu mikroskobunuz olabilir, içinden akan kanı kolayca test edebilir ve sonuçları görselleştirebilirsiniz, "
Ayrıca, ışığı belirli bir yönde kırabilen, mikro merceklerle kaplı büyük bir ekran tasarladı. "Belki de büyük ekrandaki bilginin bir kısmını kalabalığın bir kısmına ve bilginin bir kısmını da insanların başka bir kısmına yansıtabiliriz?"
Kolle, "Fikir çılgınca, ama imkansız değil" dedi.
