Ciencia

Las perlas se han favorecido durante mucho tiempo como objetos de belleza. Ahora, los innovadores de la Universidad de Purdue están utilizando la gema para brindar nuevas oportunidades potenciales para el procesamiento de información espectral que se puede aplicar a la espectroscopia en aplicaciones biomédicas y militares.

El equipo de Purdue demostró el procesamiento de información asistido por transporte ligero mediante la creación de un espectrómetro de perlas .

Los espectrómetros sondean las interacciones de la materia y la luz en función del espectro electromagnético y se utilizan comúnmente en aplicaciones biomédicas y militares . Por ejemplo, se han utilizado para el diagnóstico de varios tipos de cáncer y para detección de gases militares.

“Desafortunadamente, los usos generalizados y las adaptaciones prácticas de la espectroscopia a menudo son limitados debido a la necesidad de espectrómetros convencionales”, dijo Young Kim, profesor asociado de ingeniería biomédica en Purdue. “Los espectrómetros actuales se basan en un complejo ensamblaje de dispositivos, una alineación de alta precisión y un gran tamaño o dimensión física, todo lo cual evita una rápida traducción a aplicaciones prácticas”.

El trabajo, que fue financiado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU., Se publica en Nano Letters .

“Descubrimos que las perlas son un objeto natural ideal para la localización de la luz de Anderson, el nombre del premio Nobel Philip Anderson, cuyo concepto se ha ampliado para describir cómo la luz experimenta resonancias dentro y fuera de los materiales debido a su fuerte dispersión”, dijo Kim.

Yunsang Kwak, un becario postdoctoral en el laboratorio de Purdue, dijo: “La localización de luz de Anderson ofrece una alta aleatoriedad que es extremadamente útil para la detección de compresión, en particular para realizar el procesamiento de información con un factor de forma delgado y plano, simplemente adjuntando una perla matriz de filtros multiespectrales en una cámara convencional “.

Kim dijo: “No creemos que el uso directo de una perla sea una buena opción para la producción en masa de matrices de filtros multiespectrales. En cambio, las perlas nos enseñan cómo diseñar nanoestructuras desordenadas de localización de luz Anderson para desarrollar una nueva clase de información espectral máquina de procesamiento “.

Los investigadores de Purdue esperan que su nuevo descubrimiento proporcione a los científicos una idea de cómo hibridar materiales y propiedades digitales, lo que podría ser útil para innovaciones en aplicaciones biomédicas y de defensa.

Una colaboración de investigación científica entre la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Cambridge y el Instituto de Física de Alta Presión en Troitsk ha descubierto la velocidad del sonido más rápida hasta ahora.

El resultado: aproximadamente 36 km por segundo, esto es casi el doble de rápido que la velocidad del sonido en el diamante, el material más duro conocido en el mundo.

Las ondas, como las ondas de sonido o de luz , son perturbaciones que mueven energía de un lugar a otro. Las ondas sonoras pueden viajar a través de diferentes medios, como el aire o el agua, y se mueven a diferentes velocidades dependiendo de por lo que viajen. Por ejemplo, se mueven a través de sólidos mucho más rápido de lo que lo harían a través de líquidos o gases, por lo que puede escuchar un tren que se acerca mucho más rápido si escucha el sonido que se propaga por las vías del tren en lugar de hacerlo por el aire.

La teoría de la relatividad especial de Einstein establece el límite de velocidad absoluta a la que puede viajar una onda, que es la velocidad de la luz, y es igual a unos 300.000 km por segundo. Sin embargo, hasta ahora no se sabía si las ondas sonoras también tienen un límite de velocidad superior cuando viajan a través de sólidos o líquidos.

El estudio, publicado en la revista Science Advances, muestra que la predicción del límite superior de la velocidad del sonido depende de dos constantes fundamentales adimensionales: la constante de estructura fina y la relación de masa protón-electrón.

Ya se sabe que estos dos números juegan un papel importante en la comprensión de nuestro Universo. Sus valores finamente ajustados gobiernan reacciones nucleares como la desintegración de protones y la síntesis nuclear en las estrellas y el equilibrio entre los dos números proporciona una estrecha ‘zona habitable‘ donde las estrellas y los planetas pueden formarse y pueden emerger estructuras moleculares que sustentan la vida. Sin embargo, los nuevos hallazgos sugieren que estas dos constantes fundamentales también pueden influir en otros campos científicos, como la ciencia de los materiales y la física de la materia condensada, al establecer límites a propiedades específicas de los materiales, como la velocidad del sonido.

Los científicos probaron su predicción teórica en una amplia gama de materiales y abordaron una predicción específica de su teoría de que la velocidad del sonido debería disminuir con la masa del átomo. Esta predicción implica que el sonido es el más rápido en hidrógeno atómico sólido. Sin embargo, el hidrógeno es un sólido atómico a muy alta presión por encima de 1 millón de atmósferas solamente, una presión comparable a la del núcleo de gigantes gaseosos como Júpiter. A esas presiones, el hidrógeno se convierte en un fascinante sólido metálico que conduce electricidad como el cobre y se predice que será un superconductor a temperatura ambiente. Por lo tanto, los investigadores realizaron cálculos de mecánica cuántica de última generación para probar esta predicción y encontraron que la velocidad de sonido en hidrógeno atómico sólido está cerca del límite fundamental teórico.

El profesor Chris Pickard, profesor de ciencia de materiales en la Universidad de Cambridge, dijo: “Las ondas sonoras en sólidos ya son muy importantes en muchos campos científicos. Por ejemplo, los sismólogos usan ondas sonoras iniciadas por terremotos en las profundidades del interior de la Tierra para comprender la naturaleza de los fenómenos sísmicos eventos y las propiedades de la composición de la Tierra. También son de interés para los científicos de materiales porque las ondas sonoras están relacionadas con importantes propiedades elásticas, incluida la capacidad de resistir el estrés “.

Publicado por: @enzodelahoz