สล็อตออนไลน์ ‘เลนส์เวลา’ ใหม่สามารถเพิ่มเทคนิคการถ่ายภาพแบบโฟตอนเดียวได้

สล็อตออนไลน์ “เลนส์เวลา” ใหม่ที่สามารถขยายความแตกต่างของเวลาที่มาถึงระหว่างโฟตอนแต่ละตัวภายในพัลส์สั้นพิเศษได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยในสหรัฐอเมริกา การใช้การตั้งค่าออปติคัลขั้นสูงShu-Wei Huangและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์แสดงให้เห็นว่าเวลามาถึงของโฟตอนแต่ละตัวภายในพัลส์ความยาวเฟมโตวินาทีสามารถยืดออกได้อย่างไรในขณะที่ยังคงข้อมูลควอนตัมที่พวกเขามีอยู่

การนับโฟตอนเดี่ยวที่สัมพันธ์กับเวลา (TCSPC) 

เป็นเทคนิคที่มีมายาวนานเพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติที่แม่นยำของวัตถุตั้งแต่โมเลกุลจนถึงลักษณะทางธรณีวิทยา มันเกี่ยวข้องกับการวัดเวลาที่ถ่ายสำหรับแต่ละโฟตอนจากเลเซอร์พัลซิ่งเพื่อสะท้อนจากวัตถุและเดินทางไปยังเครื่องตรวจจับ

นักฟิสิกส์ได้ปรับปรุงความละเอียดของเทคนิคนี้อย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมทั้งหลอดโฟโตมัลติพลิเย่ร์และสายนาโนตัวนำยิ่งยวด และขณะนี้สามารถแยกแยะระหว่างโฟตอนที่แยกจากกันด้วยเวลาที่เล็กเพียง 3 ps สิ่งนี้ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการศึกษาโมเลกุล โดยที่พัลส์เลเซอร์ทำให้โมเลกุลปล่อยโฟตอนของแสงฟลูออเรสเซนต์ เพื่อปรับปรุงความละเอียดนี้ ทีมงานของ Huang ได้พัฒนาเลนส์เวลาใหม่ ซึ่งแทนที่จะขยายพื้นที่ทางกายภาพ จะขยายเวลาที่แยกการมาถึงของโฟตอนแต่ละตัว

การตั้งค่าออปติคัลของทีมประกอบด้วยเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่มีจำหน่ายทั่วไป แกนใยแก้วนำแสงแบบไม่เชิงเส้นยาว 30 ม. และเลเซอร์พัลซิ่งสองตัว เมื่อชีพจรเคลื่อนผ่านเลนส์เวลา หวงและเพื่อนร่วมงานพบว่าโฟตอนที่ขอบชั้นนำของชีพจรเร็วขึ้น ในขณะที่โฟตอนที่ขอบด้านท้ายช้าลง เป็นผลให้นักวิจัยสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างโฟตอนที่มาถึงก่อนหน้านี้และภายหลังภายในชีพจรได้อย่างชัดเจนในขณะที่ยังคงข้อมูลควอนตัมที่อยู่ภายในแต่ละโฟตอน

วิธีใหม่ในการมองเห็นมุมโค้งมนมีความละเอียดชั่วขณะ picosecond

โดยรวมแล้ว การตั้งค่าขยายเวลาการแยกโฟตอนขึ้น 130 เท่า จนถึงความแม่นยำประมาณ 20 fs และด้วยประสิทธิภาพการแปลงโฟตอน 97% สิ่งนี้ทำให้ทีมสามารถแก้ไขพัลส์เกินขีดได้เพียง 130 fs ในระยะเวลา: คำสั่งที่มีขนาดสั้นกว่าที่สามารถแก้ไขได้ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่

แม้ว่าการใช้เลนส์บอกเวลาอย่างแพร่หลายใน TCSPC จะยังคงห่างไกล แต่ทีมของ Huang หวังว่า “นาฬิกาจับเวลาควอนตัม” ใหม่ของพวกเขาจะปูทางสำหรับความก้าวหน้าใหม่ๆ ในการถ่ายภาพในห้องแล็บในอนาคต หากทำได้สำเร็จ เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยในการศึกษากระบวนการระดับโมเลกุลที่รวดเร็วเป็นพิเศษ ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาเคมีและกระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นภายในเซลล์

การตรวจสอบด้วยแม่เหล็ก: สนามแม่เหล็กความถี่ต่ำจะไม่ถูกรบกวนโดยวัสดุ เช่น ซิลิโคน คาร์บอนไฟเบอร์ หรือร่างกายมนุษย์ และช่วยให้สามารถติดตามความยาวของกล้ามเนื้อผ่านผิวหนังได้ (มารยาท: MIT Media Lab/Cameron Taylor/Vessel Studios)

วิศวกรของMIT Media Lab ได้ ฝังเม็ดแม่เหล็กเล็กๆ คู่หนึ่งเข้าไปในกล้ามเนื้อขาของไก่งวงสี่ตัว และใช้การกวาดความถี่ทางกลเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวของขา อาร์เรย์ภายนอกของเซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กติดตามการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ในความยาวของกล้ามเนื้อเมื่อไก่งวงเคลื่อนตัว

กลยุทธ์การติดตามด้วยแม่เหล็กแบบเรียลไทม์นี้ เรียกว่าแมกนีโตมิโครเมทรี (magnetomicrometry) แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำในการติดตามระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรที่ 37 µm ซึ่งเทียบได้กับวิธีการมาตรฐานทองคำในปัจจุบันสำหรับการวัดตำแหน่งเนื้อเยื่อ

ขณะนี้เรากำลังศึกษาการใช้สนามแม่เหล็กในบริบท

เคลื่อนที่เพื่อตรวจสอบว่าการเคลื่อนไหวของอาร์เรย์เซ็นเซอร์ (สัมพันธ์กับกรอบของกล้ามเนื้อและกรอบโลก) ไม่ก่อให้เกิดปัญหาที่ไม่คาดคิดกับการติดตาม” คาเมรอน ผู้เขียนนำอธิบาย เทย์เลอร์รองดุษฎีบัณฑิตที่ MIT Media Lab

ภายในร่างกาย – แม่เหล็กที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ ทีมวิจัยได้ฝังลูกปัดแม่เหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ไว้ที่ตำแหน่งต่างๆ ภายในกล้ามเนื้อขาของสัตว์โดยใช้การฉีดเข้าทางผิวหนังที่บุกรุกน้อยที่สุด คู่ลูกปัดถูกวางไว้อย่างมีกลยุทธ์อย่างน้อย 21.5 มม. เพื่อป้องกันการย้ายลูกปัดที่เกิดจากแรงดึงเมื่อแม่เหล็กสองตัวอยู่ใกล้กัน

ระยะตัดขวางนี้สามารถกำหนดได้เชิงประจักษ์สำหรับขนาดลูกปัดที่กำหนดและความแรงของสนามแม่เหล็กเพื่อลดความเสี่ยงในการย้ายถิ่นและเพิ่มความปลอดภัย

ก่อนการฝัง แม่เหล็กทั้งหมดถูกเคลือบด้วยพอลิเมอร์ที่ทนต่อการกัดกร่อนและเข้ากันได้ทางชีวภาพ เพื่อลดความเสี่ยงของการติดเชื้อหรือปฏิกิริยาของร่างกายจากสิ่งแปลกปลอม ยี่สิบเจ็ดสัปดาห์หลังจากการฝัง เนื้อเยื่อที่เก็บเกี่ยวพบว่าไม่มีอาการข้างเคียงใดๆ ต่อการปรากฏตัวของลูกปัดแม่เหล็ก

ภายนอกร่างกาย – อาร์เรย์ติดตาม เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ ทีมงานได้ติดตั้งอาร์เรย์เซ็นเซอร์ 96 แบบพกพาไว้ภายนอกที่ขาของไก่งวง อาร์เรย์จะบันทึกการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ในสนามแม่เหล็กโดยรอบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระยะห่างสัมพัทธ์ระหว่างเม็ดแม่เหล็กระหว่างการเคลื่อนที่ อนุพันธ์เวลาของระยะลูกปัดแม่เหล็กให้ความเร็ว และการแปลงเชิงเส้นทำให้เกิดความเครียดเฉพาะที่ในกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ควบคุมที่สำคัญทั้งคู่ในระหว่างการทำเทียม

ความแม่นยำในการติดตามได้รับอิทธิพลอย่างมากจากจำนวนเซ็นเซอร์ ความลึกของการตรวจจับใต้ผิวหนัง และความแข็งแรงของแม่เหล็กแต่ละตัว นักวิจัยจึงตั้งข้อสังเกตว่าต้องรักษาสมดุลระหว่างขนาดเซ็นเซอร์ซึ่งส่งผลต่อการพกพาและความแม่นยำเพื่อให้การตรวจจับแบบไร้สายประสบความสำเร็จ สล็อตออนไลน์