Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Южной Калифорнии разработали носимое лазерное устройство для оценки риска инсульта. Оно измеряет изменения кровотока в мозге во время задержки дыхания, направляя инфракрасный лазерный луч через череп и анализируя рассеянный свет. Эта технология упрощает диагностику, предоставляя врачам доступный, портативный и неинвазивный инструмент для быстрого выявления сосудистых нарушений. В будущем ученые планируют внедрить машинное обучение для анализа данных и провести долгосрочные клинические исследования.
Устройство надевается на голову и направляет инфракрасный лазерный луч сквозь череп непосредственно в мозг. Параллельно специальная камера фиксирует свет, рассеивающийся от кровотока в мозговых сосудах. Этот метод позволяет измерить скорость кровотока по тому, насколько быстро изменяется характер рассеяния света.
В исследовании участвовало 50 человек. Они заполняли анкету на основе Кливлендского калькулятора риска инсульта. По ее результатам добровольцев разделили на две группы: тех, у кого риск инсульта выше, и тех, у кого ниже. На всех участников надевали специальное устройство. В течение трех минут прибор измерял, как кровь движется в мозге. При этом на первой минуте эксперимента участники должны были задерживать дыхание.
Задержка дыхания создает стресс для мозга из-за нехватки кислорода, что заставляет организм увеличивать приток крови к нему. Когда дыхание восстанавливается, кровоток возвращается к обычному уровню. Анализ с помощью лазерного устройства выявил важные различия между группами с низким и высоким риском в ходе этого процесса.
С возрастом кровеносные сосуды становятся менее эластичными, что повышает риск инсульта. Задержка дыхания позволяет с помощью света измерить степень расширения сосудов и скорость кровотока в ответ на эту нагрузку. Эти показатели позволяют определить жесткость сосудов.
Подобные измерения впервые проводятся неинвазивным способом. Исследователи планируют внедрить методы машинного обучения для анализа полученных данных и провести долгосрочное клиническое исследование, рассчитанное на более чем два года. В перспективе они хотят разработать технологию, способную не только оценивать риск инсульта, но и точно локализовать очаг поражения в головном мозге.
Ежегодно инсульт поражает 15 млн человек во всем мире.
Источник: https://hightech.plus/

Подкожно-жировая клетчатка уменьшилась на 30%
Команда ученых из Южной Кореи под руководством Хеянг Джу Парк оценила эффективность и безопасность лазерного липолиза на передней брюшной стенке минипигов. Для этого использовали диодный лазер с длиной волны 1060 нм. Результаты исследования были опубликованы 20 сентября 2024 года в журнале Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology.
Основной механизм действия лазера с длиной волны 1060 нм при липолизе — нагрев, который увеличивает скорость расщепления адипоцитов. При повышении температуры триглицериды распадаются на свободные жирные кислоты и глицерин, которые выводятся из клетки в кровь. Затем они связываются с альбумином, метаболизируются и выводятся из организма с помощью печени и почек.
Для исследования ученые взяли три годовалых минипига весом 70–80 кг с толщиной подкожно-жировой прослойки 2 см. После общей анестезии команда провела лазерное облучение на четырех случайно выбранных участках размерами 6 х 4 см на брюшной полости у животных. В работе использовали аппарат для коррекции фигуры Slimus (Hironic, Южная Корея), оснащенный диодным лазером InGaAs с длиной волны 1060 нм. Для контроля толщины подкожно-жировой клетчатки ученые делали УЗИ до процедуры и через 1, 7, 14, 30, 60 и 90 дней после нее.
Температура кожи мини-пигов во время обработки диодным лазером была охлаждена до 25 °C с помощью встроенной системы охлаждения. Глубже расположенная жировая ткань нагрелась до 43–46 °C и сохраняла ее в течение 25 минут после процедуры. На 7-й и 14-й дни после лазерного липолиза по УЗИ ученые выявили увеличение толщины подкожно-жировой клетчатки. Через 60 и 90 дней ее толщина уменьшилась в среднем на 40% и 30% соответственно по сравнению с исходным состоянием.
По анализам крови ученые не выявили существенных изменений в функции почек и печени, но обнаружили повышение уровня свободных жирных кислот, что указывает на апоптоз. Гистологическое исследование показало быструю трансформацию жировой ткани в коллаген, мышечные волокна и фиброциты. При этом разрушенные адипоциты постепенно восстанавливались на 30–90-й день.
Процедуру рассматривают как еще один вариант безопасного липолиза для передней брюшной стенки.
Источник: https://www.1nep.ru/news/

Стартап Aetherflux применяет новый подход к космической солнечной энергетике, который призван сделать ее более масштабируемой и доступной, чем предыдущие концепции.
Aetherflux планирует развернуть группировку спутников на низкой околоземной орбите. Они будут собирать солнечную энергию и передавать ее на Землю с помощью инфракрасных лазеров. Такая архитектура обеспечивает возможность итеративной разработки системы, что позволяет оперативно вносить изменения и улучшения. Компания планирует продемонстрировать эту технологию с помощью запуска небольшого спутника к началу 2026 года. Ожидается, что первый аппарат сможет передать несколько киловатт энергии.
Концепция отличается от традиционных подходов к космической солнечной энергетике, которые предлагали разместить крупные солнечные батареи на геостационарной орбите. В таком случае вырабатываемая электроэнергия передавалась бы на Землю через микроволновое излучение, принимаемое специальными наземными антеннами. Несмотря на многолетние исследования, подобные концепции так и не вышли за рамки теоретических разработок. Недавний анализ NASA ставит под сомнение экономическую целесообразность таких систем, поскольку они дороже наземных возобновляемых источников. Однако сторонники космической энергетики оспаривают эти выводы.
Aetherflux предлагает более модульный подход, основанный на использовании созвездия небольших спутников на низкой околоземной орбите. Такая архитектура позволяет проводить итеративную разработку системы. Технология передачи энергии основана на инфракрасном лазерном излучении и может быть реализована даже на очень небольших космических аппаратах
Во время первой миссии космический аппарат, созданный в сотрудничестве с компанией Apex, будет генерировать электрическую мощность порядка нескольких киловатт. Будущие аппараты позволят вырабатывать гораздо больше энергии при снижении себестоимости производства одного киловатт-часа.
Энергия будет передаваться на Землю с помощью инфракрасного лазера, формирующего на поверхности область диаметром 10 м.
У концепции Aetherflux есть некоторые технические проблемы, которых нет у геостационарных космических солнечных электростанций. Для обеспечения непрерывной передачи энергии на Землю потребуется создать созвездие спутников, способных к передаче энергии друг другу. Кроме того, для работы в условиях отсутствия солнечного излучения спутники должны быть оснащены системами накопления энергии. В свою очередь, солнечные электростанции на геостационарной орбите постоянно находятся под воздействием солнечного света и визуально кажутся неподвижными с земной поверхности.
Компания видит основное применение своих разработок в оборонной сфере, в частности, для решения проблемы энергоснабжения передовых оперативных баз, где традиционные методы доставки топлива сопряжены с серьезными логистическими трудностями. Идея использования космической солнечной энергетики для этих целей не нова: еще в 2007 году было проведено исследование, подтверждающее ее эффективность. Тем не менее, дальнейшее развитие этого направления было приостановлено.
Демонстрационный спутник — первый этап реализации плана по созданию системы космической солнечной энергетики. В конечном итоге планируется масштабировать систему до уровня, позволяющего обеспечивать энергией все большее число потребителей по всему миру. Aetherflux финансируется основателем и генеральным директором Байджу Бхаттом. Будучи соучредителем финансовой сервисной компании Robinhood, он вложил $10 млн, что достаточно для проведения первой демонстрационной миссии. Aetherflux насчитывает чуть менее 10 сотрудников.
Источник: https://hightech.plus/

Новые композиты на основе золота и магнитных наночастиц для уничтожения раковых опухолей создали специалисты БФУ в составе международного научного коллектива. По словам ученых, частицы эффективно себя показали, убивая практически половину клеток гепатокарциномы после первого же сеанса облучения их лазером. Результаты представлены в Journal of Biophotonics.
Традиционные методы лечения онкологических заболеваний – лучевая терапия, хирургическое вмешательство и химиотерапия — оказывают негативный эффект на здоровые ткани организма. В настоящее время ученые разрабатывают методы «точечного» воздействия на злокачественные новообразования, рассказали эксперты Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ).
Одним из перспективных методов является фототермическая терапия. Для ее применения в опухолях накапливаются наночастицы, которые можно нагреть лазером с определенными частотой и энергией излучения и вызвать смерть окружающих их раковых клеток, объяснили в вузе.
Ученые БФУ с коллегами из других российских вузов, а также из вузов Италии, Сербии и Словении разработали новые композитные наночастицы с золотым ядром, покрытые наночастицами с выраженными магнитными свойствами для уничтожения клеток рака печени (гепатокарциномы).
«Наши частицы состоят из золотого ядра, окруженного наночастицами феррита кобальта. Для создания связи с аргининовой оболочкой золотых ядер магнитные наночастицы покрыты дигидрокафеиновой кислотой», — уточнила одна из авторов исследования, младший научный сотрудник НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ Анна Моторжина.
Она добавила, что соединение в композит золотых наночастиц с ферритом кобальта в 1,5 раза увеличивает эффективность поглощения светового излучения за счет влияния интерфейса между частицами разного сорта.
«Наши результаты показали, что под воздействием лазера наноцветы снижают жизнеспособность клеток гепатокарциномы на 42%. Это означает, что после одного сеанса фототермической терапии выжило на 42% меньше клеток, чем без воздействия фототермической терапии композитными наночастицами», — пояснила специалист.
Исследование проводилось на клеточных культурах, что является первой ступенью цикла исследований лекарств и материалов для последующего применения в медицине.
Как сообщили в вузе, коллектив продолжает изучать свойства композитных наночастиц для фототермической терапии рака. В данный момент ученые исследуют частицы схожих составов, но других форм (микродиски, нанотрубки, нанозвезды).
Работа, поддержанная Российским научным фондом, выполнена коллективом БФУ, МИСИС, Томского государственного университета и Российской академии наук, а также университета Белграда (Сербия) и Института химии металлоорганических соединений Национального исследовательского совета Италии.
Источник: https://ria.ru/

Китай совершил значительный прорыв в области противовоздушной обороны, разработав новую лазерную радарную систему, способную отслеживать гиперзвуковые ракеты на феноменальных скоростях. Система, о которой объявили исследователи из Университета Цинхуа, представляет собой крупное достижение в обнаружении и отслеживании объектов, движущихся со скоростью более 20 Махов.
Это достижение может иметь далеко идущие последствия для глобальной безопасности и динамики гонки вооружений. Традиционные радиолокационные системы и их ограничения Традиционные радиолокационные системы, которые десятилетиями используются для обнаружения и отслеживания воздушных объектов, работают на основе излучения электромагнитных сигналов, которые отражаются от объектов и возвращаются на радар.
Эти сигналы используются для определения расстояния, скорости и направления движения целей. Однако эффективность этих систем снижается, когда объекты движутся с чрезвычайно высокими скоростями, как, например, гиперзвуковые ракеты. Обычные радары используют радиоволны, но эти волны испытывают значительные трудности при отслеживании объектов, движущихся со скоростью более 5 Махов (около 1,6 км/с). При таких скоростях возникают значительные искажения сигналов, приводящие к ошибкам в обнаружении и определении траектории целей. Чтобы преодолеть эти ограничения, инженеры ищут альтернативные методы, что и привело к китайскому прорыву. Новый технологический скачок
В отличие от традиционных радаров, основанных на радиоволнах, новая система, разработанная исследователями из Университета Цинхуа, использует лазеры для излучения световых сигналов, распространяющихся со скоростью, близкой к скорости света. Эта технология позволяет улавливать и анализировать информацию с высокой точностью и на гораздо более высоких частотах, что критически важно для отслеживания объектов, движущихся со скоростью до 7 км/с. Это значительно превышает возможности стандартных радиолокационных систем.
Для повышения точности слежения и уменьшения ошибок в системе используется комбинация нескольких диапазонов микроволновых сигналов. Такое сочетание обеспечивает более детализированное разрешение и уменьшает вероятность помех и ложных срабатываний. Одновременное использование нескольких диапазонов частот повышает точность обнаружения даже в условиях активных помех. Еще один важный аспект этой инновации — управление тепловыми нагрузками, которые могут возникать в высокоскоростных системах. В традиционных радарах перегрев электронных компонентов, вызванный быстрым движением электронов и высокой интенсивностью сигналов, часто ограничивает их эффективность.
Использование лазерных технологий и оптимизированного распределения микроволновых диапазонов в новой системе снижает выделение тепла, что позволяет избежать перегрева и обеспечивает стабильную работу системы. Последствия для обороны и глобальной безопасности Разработка этой новой системы происходит на фоне усиления международной конкуренции в области гиперзвуковых вооружений. Эти ракеты, способные развивать скорость свыше 5 Махов и маневрировать на траектории, создают значительные трудности для существующих систем ПВО. Их высокая скорость и непредсказуемость траектории делают обнаружение и перехват особенно сложными.
В этом контексте китайская лазерная радарная система может оказаться важным технологическим ответом. Спустя несколько месяцев после того, как Соединенные Штаты испытали гиперзвуковую ракету, эта китайская система обнаружения предлагает потенциально революционное решение. Способность радара отслеживать быстродвижущиеся объекты с непревзойденной точностью может изменить лицо оборонных стратегий.
Источник: https://new-science.ru/

Когда GPS-навигация становится недоступной или небезопасной, может потребоваться альтернативное решение. Однако текущие системы, работающие без GPS, занимают слишком много места. Американские учёные обещают изменить ситуацию, создав компактный «квантовый» компас.
Квантовая навигация использует атомную интерферометрию для измерения движения с высокой точностью. Лазеры фиксируют, как внешние силы, такие как гравитация или ускорение, влияют на атомы. Эти данные позволяют устройству точно определять своё местоположение, обеспечивая навигацию, превосходящую по точности GPS.
Раньше для такой навигации требовались большие системы, но учёные из Sandia National Labs разработали компактные оптические чипы. Эти чипы заменяют громоздкие лазерные установки, уменьшая размеры системы.
Эти новые датчики используют модулятор, который управляет лучами с разными длинами волн, исключая необходимость в нескольких лазерах и уменьшая размеры устройства. Чипы также устойчивы к вибрациям и ударам, что делает их надёжными в сложных условиях.
Кроме того, массовое производство этих чипов на больших подложках позволит снизить их стоимость, делая технологию более доступной.
Квантовые компасы найдут применение не только в навигации. Они могут использоваться для картографирования подземных объектов, в оптической связи, квантовых вычислениях и других областях.
Источник: https://hightech.fm/

В многослойных конструкциях из графена и нитрида бора ток возникает при «нагреве» электронов инфракрасным излучением, что можно использовать для создания нового класса инфракрасных камер
Физики из России, Сингапура и Армении выяснили, что многослойные конструкции из графена и нитрида бора представляют собой квантовый аналог термопары, в которой электрический ток возникает при «нагреве» электронов инфракрасным излучением. Этот эффект можно использовать для создания нового класса инфракрасных камер, сообщает ТАСС со ссылкой на Центр научной коммуникации МФТИ.
«Хотя аналогичные туннельные структуры уже изготавливали за рубежом, мы впервые применили ее в качестве инфракрасного фотодетектора. Мы выяснили, что созданная нами структура представляет собой целый клад для создания различных оптоэлектронных устройств среднего ИК-диапазона. Мы уже готовим следующую публикацию», — заявил научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Дмитрий Мыльников, чьи слова приводит центр научной коммуникации вуза.
Исследователи пришли к такому выводу в ходе экспериментов с многослойными двумерными конструкциями, состоящими из двух слоев графена, разделенных прослойкой из нитрида бора. Подобные структуры, которые физики называют двумерными резонансно-туннельными диодами, длительное время рассматриваются в качестве основы для генераторов сверхвысокочастотных сигналов, а также различных компонентов электроники.
Российские и зарубежные физики обратили внимание на то, что боросодержащая прослойка в этих структурах в теории должна активно поглощать инфракрасное излучение. Это натолкнуло их на мысль, что подобные гетероструктуры можно использовать в качестве основы для датчиков ИК-волн и инфракрасных камер. Руководствуясь этой идеей, исследователи собрали «бутерброд» из листов графена и нитрида бора и всесторонне изучили его взаимодействия с ИК-излучением.
Квантовый аналог термопары
Эти опыты подтвердили гипотезу ученых и неожиданно показали, что облучение созданной ими конструкции при помощи инфракрасного лазера приводило к появлению фототока подобно тому, как он возникает при воздействии видимого света на солнечные батареи. Эта уникальная черта структур из графена и нитрида бора сама по себе позволяет использовать их в качестве датчиков ИК-волн, а также для решения других важных практических задач.
Этот эффект, как показали последующие опыты с гетероструктурами, возникал в результате того, что многослойная конструкция из графена и нитрида бора является квантовым аналогом термопары — структуры из двух разнородных проводников, в которой возникает электрический ток при наличии существенной разницы в температуре контактов. В этом случае подобная разница в температуре возникает в результате того, что ИК-излучение значительно сильнее «прогревает» электроны в верхнем слое гетероструктуры, чем в ее нижних прослойках.
В результате этого меняется вероятность того, что электроны смогут «перепрыгнуть» из одной прослойки графена в другую посредством квантового туннелирования, что и порождает фототок при облучении ИК-лазером структуры из графена и нитрида бора. Необычное свойство гетероструктур из двумерных материалов, как заключают ученые, можно использовать для создания высокочувствительных термометров, инфракрасных камер среднего диапазона и большого числа других приборов.
Источник: https://newsarmenia.am/

Материаловеды из России разработали и запатентовали подход, позволяющий предотвращать появление дефектов в микроструктуре алюминиевых сплавов при изготовлении различных деталей в системах трехмерной печати и при лазерном плавлении. Это значительно расширит применимость этих технологий в космической отрасли и в машиностроении, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.
«Новый метод позволяет предотвратить дефекты, вызванные неравномерным распределением легирующих элементов. С этой проблемой часто сталкиваются специалисты на металлообрабатывающих предприятиях, а также при использовании трехмерной печати, сварки, обработки поверхности и других видах лазерного плавления», — пояснила доцент НИТУ МИСИС Ирина Логинова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отметила Логинова, российские исследователи впервые использовали сочетание циркония, скандия, титана и бора для обработки высокопрочных алюминиевых сплавов. Эти модификаторы способствуют образованию более мелких зерен кристаллов и при этом они мешают формированию столбчатых структур такого рода. Такие кристаллы способствуют образованию дефектов при печати алюминиевых конструкций или при лазерном плавлении различных порошков из этого металла и его сплавов.
Российские материаловеды при этом предложили не просто модифицировать алюминиевые сплавы при помощи циркония, скандия, титана и бора, но также прогревать области плавления до температуры в 350-480 градусов Цельсия. Это позволило учесть разные механизмы работы модификаторов и задействовать их индивидуальные свойства с наибольшей эффективностью. Дополнительная стадия отжига повышает однородность материала и предотвращает растрескивание сплава.
«Мы зафиксировали уменьшение размера зерна в 15-30 раз как в литом состоянии, так и после лазерного плавления. Этот эффект положительно влияет на механические свойства материала. Новая технология позволит изготавливать сложные части двигателей внутреннего сгорания и высокотехнологичные корпусные детали с минимальным количеством дефектов», — подытожил заведующий кафедрой металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Алексей Солонин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Исчерпание конструктивных способов увеличения срока службы деталей привело к созданию новых методов обработки материалов, позволяющих улучшить их свойства. Наряду с традиционными методами поверхностной обработки метод лазерного ударного упрочнения имеет ряд преимуществ: отсутствие глобального термического воздействия, возможность локальной обработки деталей сложной геометрии, малое время обработки.
На базе Института механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук (филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН) была собрана установка для лазерного ударного упрочнения, включающая в себя твердотельный Nd:YAG лазер Beamtech SGR-Extra-10 и роботизированный шестиосевой манипулятор STEP SR50. Важную роль в контексте улучшения усталостных свойств материалов при использовании технологии лазерного ударного упрочнения играют характеристики лазерного воздействия и схема обработки.
Основным итогом первого этапа работы стало определение оптимальных параметров лазерного воздействия и схемы проходов лазерного луча для обработки заготовки из титанового сплава Вт6 с концентратором напряжений в форме круглого выреза.
Усталостные испытания обработанных заготовок показали, что предложенный режим обработки позволяет значительно увеличить количество циклов нагружения до разрушения заготовки данной геометрии. Это связано с оптимальной конфигурацией поля остаточных напряжений, создаваемых лазерным ударом в концентраторе. Численное моделирование процесса лазерной ударной обработки визуализировало поля остаточных напряжений, сдерживающих зарождение и распространение дефектов.
Благодаря полученным результатам ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) вошел в качестве исполнителя вместе с ведущими промышленными предприятиями и исследовательскими институтами авиастроительной отрасли (филиал АО «ОДК», АО «НИИД», ОКБ им. А. М. Люльки — филиал ПАО «ОДК-УМПО», АО «ОДК-Авиадвигатель», ФГБОУ ВО «МАИ», ФАУ «ЦИАМ им. П. И. Баранова», «ЛМЗ» филиал ПАО «ОДК-УМПО», АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ») в дорожную карту АО «Объединённая двигателестроительная компания», направленную на освоение технологии упрочнения авиационных деталей лазерным ударом.
На следующем этапе работы над проектом ученые планируют оценить тепловые и акустико-эмиссионные особенности развития трещины в поле наведенных остаточных напряжений и разработать способ замедления распространения уже существующей трещины («залечивание» детали) с помощью метода лазерного ударного упрочнения.
Источник https://www.permsc.ru/

Ученые создали первого тороидального микроробота, управляемого светом и способного перемещаться в вязких жидкостях, таких как слизь. Это решение имеет перспективы в медицине и мониторинге окружающей среды.
Микроорганизмы передвигаются в вязкой среде с помощью винтообразных согласованных движений, которые кажутся невыполнимыми для микророботов.
Учёные использовали синтетический жидкокристаллический эластомер, реагирующий на лазеры и вращающийся благодаря нулевой упругой энергии, возникающей при взаимодействии статических и динамических сил.
Открытие представляет собой значительный шаг вперед в мягкой робототехнике и открывает путь для разработки микророботов, способных ориентироваться в сложных условиях.
Источник: https://faktom.ru/