Jannah Theme License is not validated, Go to the theme options page to validate the license, You need a single license for each domain name.
أخبار التقنية

أخيرًا ، يمكن للكاميرات أحادية الفوتون أن تتعمق في دماغك



الكاميرات القائمة على الموصلات الفائقة التي يمكنها اكتشاف فوتون واحد – أصغر كمية صغيرة من الضوء – موجودة منذ 20 عامًا ، لكنها ظلت محصورة في المعامل بسبب عدم القدرة على قياسها بعد بضع بكسلات. الآن ، قام فريق في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في بولدر ، كولورادو بإنشاء كاميرا بفوتون واحد بدقة 0.4 ميجابكسل – أكبر 400 مرة من أكبر كاميرا سابقة من نوعها. أبلغوا عن نتائجهم في نسخة أولية قدموها إلى arXiv في 15 يونيو.

الكاميرات أحادية الفوتون ، المصنوعة من أسلاك نانوية فائقة التوصيل ، تقيس الضوء بحساسية وسرعة لا مثيل لهما ، وعبر مدى تردد لا مثيل له. مع قفزة في الحجم ، تستعد الكاميرا ذات الفوتون الواحد للانتقال من فضول المختبر إلى تقنية صناعية. يمكن لمثل هذه الكاميرات العثور على منزل يصور الكون على التلسكوب التالي من نوع جيمس ويب ، وقياس الضوء في أجهزة الكمبيوتر والاتصالات الكمومية الضوئية ، والنظر إلى الدماغ بتقنيات تعتمد على الضوء غير الغازية.

يقول ستيفان كارب ، الأستاذ المشارك في الأشعة في كلية الطب بجامعة هارفارد والذي لم يشارك في العمل: “من منظور علمي ، هذا بالتأكيد يفتح طريقًا جديدًا في التصوير البصري للدماغ”. قد يكون للنُهج الأخرى لرسم الخرائط البصرية لتدفق الدماغ القشري تكاليف أقل ، ولكن جميعها بها عيوب تؤثر على جودة الإشارة التي تتطلب غالبًا معالجة إشارات معقدة. لا يوجد حل وسط مع الأسلاك النانوية من منظور الأداء “.

يمكن لأجهزة الكشف عن الأسلاك النانوية فائقة التوصيل التقاط كل فوتون تقريبًا ، ويمكنها العمل في الترددات المرئية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ، ويمكنها إخراج النتائج في مجرد بيكو ثانية لاكتشاف معدل الإطارات المرتفع. تنبع حساسية الكواشف من حقيقة أن تيارًا كهربائيًا عاليًا بما يكفي يمر عبر موصل فائق سوف يدمر خصائص الموصلية الفائقة. كل بكسل في الكاميرا عبارة عن سلك فائق التوصيل مع مجموعة تيار أقل بقليل من العتبة بحيث يؤدي اصطدام فوتون واحد مع السلك إلى كسر الموصلية الفائقة. ينتج عن الكسر مقاومة متزايدة عبر السلك ، والتي يمكن اكتشافها على الفور تقريبًا.

سر توسيع نطاق الكاميرات أحادية الفوتون

أداء البكسل الواحد ممتاز ، لكن وضع العديد منها بالقرب من بعضها البعض على شريحة واحدة كان تحديًا طويل الأمد. لتحقيق الموصلية الفائقة ، يجب تبريد الجهاز إلى درجات حرارة شديدة البرودة ، ويحظر توصيل العديد من وحدات البكسل في نظام التبريد. يقول آدم ماكوجان ، الفيزيائي في المعهد القومي للمعايير والتقنية (NIST) الذي قاد هذا الجهد: “بالتأكيد لا يمكنني وضع مليون سلك في جهاز البرد الخاص بي”. “سيكون قدرًا فاحشًا من الهندسة لتحقيق ذلك ، ناهيك عن قراءته.”

للتغلب على هذه الصعوبات ، استوحى الفريق الإلهام من تقنيات الكاشف الأخرى. لقد استعاروا فكرة ناقل قراءة مشترك يجمع معلومات الكاشف من صف أو عمود كامل من وحدات البكسل في المرة الواحدة. ومع ذلك ، فقد أدخل تطبيق مباشر للحافلة تداخلًا بين وحدات البكسل مما أدى إلى تدمير حساسية الجهاز. يقول مكوجان: “المشكلة في الطريقة المعتادة لصنع حافلات القراءة هي أنها متماثلة – أي شيء يمكن أن يخرج يمكن أن يأتي”. “لذلك فكرنا ،” كيف يمكننا ربط الكاشف بالحافلة بطريقة غير متماثلة؟ “

كان المفتاح هو اكتشاف هذا المخطط غير المتماثل ، حيث سيتم نقل الإشارة من الكاشف إلى الناقل ، ولكن ليس العكس. لهذا الغرض ، صمم الفريق خطوة وسيطة بجوار كل بكسل كشف ، حيث قاموا بتوصيل عنصر تسخين بالتوازي مع الأسلاك النانوية فائقة التوصيل. سيكسر الفوتون الذي يصطدم بالأسلاك النانوية الموصلية الفائقة ويحول التيار إلى عنصر التسخين. بعد ذلك ، يسخن عنصر التسخين بشكل طبيعي وبالتالي يكسر الموصلية الفائقة محليًا على الحافلة ، والتي هي أيضًا مصنوعة من سلك فائق التوصيل. هذا لن يزعج عناصر التسخين المجاورة ، مما يؤدي إلى إنشاء اقتران غير متماثل مرغوب فيه.

قد تؤدي الكاميرات الأكبر حجمًا إلى استخدامات عملية

أثبت هذا التصميم أنه مثمر للغاية. يقول مكوجان ، مشيرًا إلى المؤلف الرئيسي باخروم أوريبوف: “بعد تحسين عملية التصنيع ، أتذكر أن باخروم استمر في القدوم وقال لي ،” مرحبًا ، آدم ، أعتقد أنني عملت بكاميرا 2000 بكسل “، في إشارة إلى المؤلف الرئيسي باخروم أوريبوف. وبعد ذلك بأسبوع عاد وقال لي “لقد عملت بدقة 8000 بكسل.” ثم “حصلت على 40.000 بكسل.” لقد استمر فقط في الصعود والارتفاع والأعلى “.

يفتح التحسن الهائل في الحجم العديد من التطبيقات ، لا سيما في التصوير الطبي الحيوي. على سبيل المثال ، يقوم علماء مثل كارب وروارك هورستماير ، الأستاذ المساعد في التصوير الطبي الحيوي بجامعة ديوك ، بتطوير تقنيات لتصوير الدماغ عن طريق تسليط الضوء عليه واكتشاف الكميات الضئيلة من الضوء التي تتناثر مرة أخرى. يقول Hostmeyer: “الرؤية العظيمة هي صنع جهاز تصوير بالرنين المغناطيسي محمول”.

من أجل تسليط الضوء على الأنسجة البشرية ، تعتبر ترددات الأشعة تحت الحمراء القريبة مثالية. يمكن أن تخترق الأنسجة بشكل أعمق وتكون أقل تدميرًا ، مما يسمح بكثافة أعلى. لا تعمل أجهزة الكشف القائمة على السيليكون المتوفرة تجارياً بشكل جيد عند هذه الترددات. يقول Hostmeyer: “إن تقنية الأسلاك النانوية هذه مناسبة تمامًا للضوء الذي يُفضل استخدامه في الأجهزة الضوئية الحيوية”. إن امتلاك جهاز كبير من هذا النوع يفتح إمكانيات مثل تصوير الدماغ بالكامل في الوقت الفعلي.

يعمل فريق Boulder الآن عن كثب مع العديد من مجموعات التصوير الحيوي لتكييف الجهاز مع احتياجاتهم الخاصة ، مثل تحسين حساسية التوقيت. يعتقد الباحثون أن هذه التحسينات في متناول اليد. يقول كارب: “فيما يتعلق بتطبيقات هذه التكنولوجيا ، فإن السماء هي الحد الأقصى إلى حد ما”.

من مقالات موقعك

مقالات ذات صلة حول الويب

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى

performance male enhancement cbd gummies effectiveness bio science male enhancement gummies an in depth look full body male enhancement cbd gummies health benefits dr oz gummies for ed do they really work truth male enhancement cbd gummies are they effective male enhancement gummies love bites a user guide love bites male enhancement gummies reviews what users say full body male enhancement gummies what to know alpha male enhancement gummies benefits and uses full body cbd gummies for ed user experiences sex drive gummies for woman boost your libido naturally hims sex pills effective solutions for men rhino sex pills powerful solutions for enhanced performance from 400 pounds to a healthier life nikocado avocados weight loss journey this is how khloe kardashian really lost weight the ultimate guide to ozempic vs wegovy for weight loss what you need to know 8 common weight loss mistakes and how to avoid them everything you need to know about the diet kelly clarkson says changed her life stop counting calories how wegovy help busy people lose weight before and after how did chrissy metz lose weight how chrissy metz lost 100 pounds her amazing weight loss story losing 100 pounds chrissy metzs weight loss journey overview 6 fast weight loss myths busted what really works how ben napier lost weight a deep dive into his 90 pound weight loss journey what is the best weight loss gummy try these in 2024 how to lose weight fast 8 expert approved strategies you cant miss how slimming gummies can boost your weight loss journey expert tips and tricks chrissy metzs 100 pound weight loss journey its not what you think 10 simple steps to kickstart your weight loss journey today chrissy metzs weight loss journey revealed how she lost stunning 100 pounds 7 days with apple cider vinegar a weight loss journey diary top 15 exercises for fast weight loss get fit in no time 6 reasons youre not losing belly fat and how to fix it delicious homemade protein shakes for weight loss you cant miss kelly clarkson shares her weight loss story2024 update oprah winfrey says no to weight loss gummies heres what worked for her kevin james weight loss explained the motivation method and mindset nikocado avocado 89 pound weight loss journey secrets uncovered lizzos weight loss journey through 2024 how she did that 10 proven strategies to melt away belly fat in just 4 weeks ozempic wegovy mounjaro reviews do they work for weight loss khloe kardashians weight loss methods approach to rapid weight loss oprah winfrey spills the tea my weight loss journey not gummies top 10 belly fat burning workouts you can do at home finding the best belly fat burning gummies for you a buyers guide the truth behind ozempic unveiling before after weight loss transformations wegovy weight loss results revealed seeing before and after photos what to expect weight loss wow what did kelly clarkson do to lose weight best foods to include in your diet for a flatter stomach do slimming gummies work for weight loss seeing the ingredients benefits reviews gummies vs lifestyle changes a sustainable approach to belly fat loss wegovy success guide 5 ways to maximize weight loss on wegovy oprah winfrey opens up about using ozempic weight loss medication mindy kaling dropped 40 lbs her secret diet finally revealed in 2024 kelly clarkson reveals how she lost a reported 60 lbs the best alternatives to ozempic without the side effects wegovy weight loss before after pictures that shock you kelly clarkson weight loss triumph in 2023 shedding 60 lbs kelly osbourne reveals how she lost 85 lbs not ozempic nikocado avocados shocking 89 pound weight loss journey exposed do keto gummies really work for weight loss seeing the truth exposing shark tank gummies for weight loss do they work can gummy bears help you slim down the truth about lose weight gummies did kelly clarkson lose weight using keto acv gummies details revealed kelly clarkson reveals weight loss was prompted by pre diabetic diagnosis the most talked about shark tank weight loss products do they work top 5 slimming gummies you need to try for fast weight loss blue vibe cbd gummies reviews what you need to know before you buy 2024 update sleep your way to slimmer the truth about nighttime fat burner gummies do nighttime fat burner gummies work what you need to know before buying kelly osbourne talks about her weight loss journey and ozempic dream of shedding pounds like kelly clarkson fast weight loss supplements to consider when to drink apple cider vinegar for stunning weight loss shark tank weight loss gummies exposed do they really work science behind dr ozs weight loss tips fact or fiction saxenda vs wegovy comparison of glp 1s for stunning weight loss 8 myths about belly fat loss debunked by health experts can drinking water really help you lose weight weight loss facts to know wegovy weight loss reviews does it really work for shedding pounds top 3 herbal teas for effective weight loss what works pre workout drinks that maximize weight loss are they safe how apple cider vinegar can help you lose weight 8 science backed tips best weight loss pills for men which ones burn fat fastest insights from experts 7 secrets to fast weight loss you need to know right now wegovy vs liraglutide which is best for weight loss shocking results revealed 10 surprising benefits of apple cider vinegar for weight loss you need to know ingredients exposed whats inside belly fat burning gummies that really work the science behind slimming gummies how they can help lose weight kelly clarksons weight loss secret the plant paradox diet explained keto acv gummies reviews you need to see in 2024 shark tanks miracle weight loss pills do they really work drinking apple cider vinegar for weight loss does it really work semaglutide for weight loss a game changer in obesity management must see truth about dr oz gummies for weight loss before trying them shark tank reviews do acv keto gummies really work dr oz vs keto acv gummies which is the best for weight loss shark tank gummies for weight loss fact or faction a buyers guide to shark tank acv keto gummies official website the shocking truth about dr ozs weight loss gummies 12 foods that promote fast weight loss eat these to slim down fast you wont believe chrissy metzs amazing transformation of losing 100 lbs unmasking the shark tank gummy scam are they real ozempic before and after pictures wegovy other results shark tank cbd gummies exploring the potential and legitimacy shark tank gummies scam or legit 2024 update pure slim keto acv gummies reviews do they really work lainey wilsons weight loss story how she lost 70 pounds chrissy metzs stunning transformation all details of her weight loss journey do weight loss pills really work for men unpacking the science success stories kelly clarkson explains how she dropped weight before and after photos an ultimate guide to shark tank keto gummies where to buy exposing shark tank keto gummies did they really work chrissy metzs weight loss journey the this is us star shared her 100 pound transformation