5 interessante Möglichkeiten, wie Optik und Photonik im April 2020 eingesetzt wurden

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist eine sich ständig weiterentwickelnde Landschaft neuer Entdeckungen und neuer Verwendungen alter Technologien.

In der Optik- und Photonikbranche suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, um die Technologie zu nutzen, die sie benötigen, um das Leben für alle zu verbessern, von Korallen bis hin zu Menschen.

Hier sind 5 coole Möglichkeiten, wie Optik und Photonik im April 2020 verwendet wurden:

Superschnelle Kameras

Sowohl kommerzielle als auch spezialisierte Kameras werden mit den von ihnen angezeigten Bildern seit Jahrzehnten schneller und genauer.

Von den alten Daguerrotypen, bei denen Silberjodid und Licht zum Aufdrucken von Bildern verwendet wurden, bis hin zu den heutigen hochleistungsfähigen digitalen Optionen hat sich die Fotografie dahingehend weiterentwickelt, dass wir immer reichhaltigere und genauere Darstellungen immer kleinerer Objekte sehen können.

Kürzlich berichteten Forscher in der Schweiz und in Japan über eine neue Entwicklung in Bezug auf Geschwindigkeit und Genauigkeit eines Bildsensors. Das Team ist der Ansicht, dass dieser Sensor sowohl in industriellen als auch in wissenschaftlichen Forschungsanwendungen weit verbreitet sein könnte.

Diese neue Kamera kann schnell detaillierte 3D-Bilder sowie 2D-Bilder von Szenen mit hohem Dynamikbereich aufnehmen, um eine größere Differenzierung der Helligkeit zu ermöglichen. Die Technologie kann nützlich sein, um die Genauigkeit von LiDAR für selbstfahrende Autos und Bilddetails in den Bereichen Robotik, Augmented Reality und Sicherheit zu verbessern. Es kann auch in der biomedizinischen und Quantenbildgebung eingesetzt werden, um die Genauigkeit und Bildgebung zu verbessern.

Infrarot-Thermometer

Die Coronavirus-Pandemie hat die Überwachung der Körpertemperatur direkt in den Mittelpunkt gerückt, um infizierte Patienten schnell und genau zu erkennen.

Um jedoch die Körpertemperatur eines Patienten zu überwachen, muss sich ein Mitarbeiter des Gesundheitswesens in unmittelbarer Nähe des Patienten befinden. Dies erhöht das Risiko, dass sich das Gesundheitspersonal mit der Krankheit infiziert.

Um eine häufige Überwachung der Körpertemperatur eines Patienten zu ermöglichen, aber die Notwendigkeit eines engen Kontakts zu verringern, verwenden Ärzte jetzt Infrarot-Thermometer. Infrarot-Thermometer können verwendet werden, ohne mit einem Patienten in Kontakt zu kommen, liefern jedoch genaue und hilfreiche Daten über die Körpertemperatur des Patienten.

Integrierte photonische Chips

Radio- und Mikrowellensignale sind überall, auch in drahtlosen Netzwerken, Telekommunikation und Radar. Um die Verwendung dieser Anwendungen zu verbessern, greifen viele Unternehmen auf Netzbetreiber in höherfrequenten Bändern zurück, was zu erheblichen Verzögerungen beim Betrieb führen kann.

Mit der Mikrowellenphotonik können optische Frequenzkämme Hunderte von äquidistanten, sogar Laserlinien liefern. Diese ultrakurzen optischen Impulse werden mit einer stabilen Wiederholungsrate emittiert, wodurch ein Mikrowellenträger erzeugt wird.

Die kohärente, vorhersagbare Frequenz dieser Mikrowellenträger verbessert die Abdeckung und Zuverlässigkeit dieser Mikrowellen und verringert den Verlust.

Diese Mikrowellen können in Anwendungen wie verbesserten Transceivern in Rechenzentren, besserem LiDAR für autonome Fahrzeuge, kompakten optischen Atomuhren, Spektroskopie und mehr verwendet werden.

Molekulare Diagnose

Wie bei der häufigen und zuverlässigen Temperaturüberwachung ist eine schnelle und genaue Diagnose von COVID-19 wichtig, um die Ausbreitung der Krankheit zu verringern.

Wissenschaftler können mithilfe eines molekulardiagnostischen Tests extrem kleine Mengen viralen genetischen Materials aus dem Nasen- oder Rachenabstrich eines Patienten nachweisen, was zu einer genaueren Diagnose führt. Um diese Diagnose zu stellen, wird ein empfindliches spektroskopisches Gerät mit einer Technik verwendet, die als Echtzeit-Kettenreaktion der reversen Transkriptionspolymerase (RT-PCR) bezeichnet wird.

Bei dieser Diagnosemethode werden bestimmte Nukleinsäuresequenzen innerhalb der Patientenprobe unter Verwendung von Sonden kopiert, die an bestimmte im Virus vorhandene Moleküle binden. Diese Sonden sind mit Molekülen fluoreszierenden Farbstoffs markiert.

Enzyme werden dann verwendet, um die an die Sonden gebundenen Nukleinsäuresequenzen zu kopieren, und sie werden zwischen heißen und kalten Temperaturen gewechselt. Diese Enzyme erzeugen doppelte Kopien und setzen fluoreszierende Moleküle frei, und der Aufbau dieser fluoreszierenden Moleküle wird gemessen, um das Virus nachzuweisen und die in der Probe vorhandene Virusmenge abzuschätzen.

Diese Technologie ist eine der empfindlichsten verfügbaren molekularen Analysetechniken und bietet Wissenschaftlern und Klinikern eine bessere Chance, die Krankheit bei Patienten schneller zu diagnostizieren.

3D-gedruckte Korallen

Während diese 3D-gedruckten Korallen Optik und Photonik nicht speziell als Technologie nutzen, tragen sie erheblich zum gesamten Ökosystem der Korallenriffe bei, und ihre Verwendung ist nur eine Möglichkeit, wie die Wissenschaft auf neue und interessante Weise genutzt wird.

Aufgrund des allgemeinen Anstiegs der Meerestemperaturen und anderer Belastungen für Korallen sterben Korallenriffe in großer Zahl ab. Bei Stress tritt Korallenbleiche auf und kann das Riff vollständig töten, was zu einer Störung des Lebens vieler anderer Organismen führt.

Um die Geschwindigkeit des Todes von Korallenriffen zu verringern, haben Forscher von Korallen inspirierte Strukturen in 3D gedruckt und in gefährdeten Korallenriffen installiert. Diese Strukturen wirken als lichtvermittelnde Inkubatoren, die es den Korallen ermöglichen, unter rauen Bedingungen besser zu überleben und die allgemeine Gesundheit des Korallenriff-Ökosystems zu verbessern.

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