5 façons intéressantes d'utiliser l'optique et la photonique en avril 2020

La communauté scientifique est un paysage en constante évolution de nouvelles découvertes et de nouveaux usages pour les anciennes technologies.

Dans l'industrie de l'optique et de la photonique, les scientifiques découvrent de nouvelles façons d'utiliser la technologie dont ils disposent pour rendre la vie meilleure à tous, du corail à l'homme.

Voici 5 façons intéressantes d'utiliser l'optique et la photonique en avril 2020:

Caméras super rapides

Les caméras, à la fois commerciales et spécialisées, sont devenues plus rapides et plus précises avec les images qu'elles affichent depuis des décennies.

Des anciens daguerrotypes qui utilisaient l'iodure d'argent et la lumière pour imprimer des images aux options numériques ultra-puissantes d'aujourd'hui, la photographie a évolué pour nous permettre de voir des représentations plus riches et plus précises d'objets de plus en plus petits.

Récemment, des chercheurs en Suisse et au Japon ont signalé un nouveau développement en termes de vitesse et de précision pour un capteur d'imagerie. Ce capteur, selon l'équipe, pourrait être largement utilisé dans les applications de recherche industrielle et scientifique.

Cette nouvelle caméra peut capturer rapidement des images 3D détaillées, ainsi que des images 2D de scènes avec une plage dynamique élevée pour permettre une plus grande différenciation de la luminosité. La technologie peut être utile pour améliorer la précision du LiDAR pour les voitures autonomes et l'imagerie des détails en robotique, en réalité augmentée et en sécurité. Il peut également être utilisé en imagerie biomédicale et quantique, améliorant ainsi la précision et l'imagerie.

Thermomètres infrarouges

La pandémie de coronavirus a mis en lumière directement la surveillance de la température corporelle comme moyen de détecter rapidement et avec précision les patients infectés.

Cependant, afin de surveiller la température corporelle d'un patient, un travailleur de la santé doit être à proximité immédiate du patient. Cela augmente le risque que le professionnel de santé contracte la maladie.

Pour permettre une surveillance fréquente de la température corporelle d'un patient mais réduire le besoin de contacts étroits, les cliniciens utilisent désormais des thermomètres infrarouges. Les thermomètres infrarouges peuvent être utilisés sans entrer en contact avec un patient, mais fournissent toujours des données précises et utiles sur la température corporelle centrale de ce patient.

Puces photoniques intégrées

Les signaux radio et micro-ondes sont partout, y compris dans les réseaux sans fil, les télécommunications et les radars. Pour améliorer l'utilisation de ces applications, de nombreuses entreprises ont recours à des porteuses dans des bandes de fréquences plus élevées qui peuvent entraîner des retards de service importants.

Avec la photonique micro-ondes, les peignes de fréquence optique peuvent fournir des centaines de lignes laser équidistantes et uniformes. Ces impulsions optiques ultracourtes sont émises avec un taux de répétition stable, produisant une porteuse micro-ondes.

La fréquence cohérente et prévisible de ces porteuses micro-ondes améliore la couverture et la fiabilité de ces micro-ondes, réduisant ainsi les pertes.

Ces micro-ondes peuvent être utilisées dans des applications telles que des émetteurs-récepteurs améliorés dans les centres de données, un meilleur LiDAR pour les véhicules autonomes, des horloges atomiques optiques compactes, la spectroscopie, etc.

Diagnostic moléculaire

Comme pour la surveillance fréquente et fiable de la température, un diagnostic rapide et précis de COVID-19 est essentiel pour réduire la propagation de la maladie.

Les scientifiques peuvent utiliser un test de diagnostic moléculaire pour détecter des quantités extrêmement faibles de matériel génétique viral à partir d'un écouvillonnage nasal ou de la gorge d'un patient, ce qui conduit à un diagnostic plus précis. Pour faire ce diagnostic, un appareil spectroscopique sensible est utilisé avec une technique appelée réaction en chaîne par polymérase en transcription inverse en temps réel (RT-PCR).

Dans cette méthode de diagnostic, des séquences spécifiques d'acide nucléique dans l'échantillon du patient sont copiées à l'aide de sondes qui se lient à certaines molécules présentes dans le virus. Ces sondes sont marquées avec des molécules de colorant fluorescent.

Les enzymes sont ensuite utilisées pour copier les séquences d'acide nucléique liées aux sondes, et il est cyclé entre les températures chaudes et froides. Ces enzymes créent des copies en double et libèrent des molécules fluorescentes, et l'accumulation de ces molécules fluorescentes est mesurée pour détecter le virus et estimer la quantité de virus présente dans l'échantillon.

Cette technologie est l'une des techniques d'analyse moléculaire les plus sensibles disponibles, offrant aux scientifiques et aux cliniciens une meilleure chance de diagnostiquer plus rapidement la maladie chez les patients.

Coraux imprimés en 3D

Bien que ces coraux imprimés en 3D n'utilisent pas spécifiquement l'optique et la photonique en tant que technologie, ils contribuent grandement à l'écosystème global des récifs coralliens et leur utilisation n'est qu'une des façons dont la science est utilisée de manière nouvelle et intéressante.

En raison de l'augmentation globale des températures de la mer et d'autres contraintes sur les coraux, les récifs coralliens meurent en grand nombre. Lorsqu'il est stressé, le blanchissement des coraux se produit et peut tuer le récif entièrement, provoquant une perturbation de la vie de nombreux autres organismes.

Pour aider à réduire la vitesse de mort des récifs coralliens, les chercheurs ont imprimé des structures inspirées des coraux en 3D et les ont installées dans des récifs coralliens menacés. Ces structures agissent comme des incubateurs à médiation lumineuse, permettant au corail de mieux survivre dans les conditions difficiles et contribuant à améliorer la santé globale de l'écosystème des récifs coralliens.

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