2154 читателя, 279 постов
Администрация
Модераторы
Попытаемся собрать в одном месте научно-популярное видео, статьи, документальные фильмы, книги и прочие источники информации.
Научно-популярное whois
- индекс
- 232,98
Случайность открывает дорогу инновациям
Научные инциденты порой приносят совершенно неожиданные результаты. Так, во-многом благодаря случайности, появились вулканизированная резина, рентген, пенициллин, местная анестезия и многое другое. А в наше время исследователи из научного центра UCLA, который располагается в славном Лос-Анджелесе, неожиданно наткнулись на материал, благодаря которому цифровые камеры в том виде, в каком мы к ним привыкли, уже скоро могут стать лишь достоянием истории.
Аспирантка Санг-Ю Чен (Hsiang-Yu Chen) работала над новой формулой для солнечных батарей, когда что-то пошло не так. Вместо того, чтобы вырабатывать электричество, при контакте с прямыми солнечными лучами, изменилась проводимость материала, с которым она работала.
«Изначальной целью было создание более эффективной солнечной батареи» — говорит Чен, — «Так или иначе, в ходе исследование мы увидели, что свойства солнечной батареи просто исчезли». Вместо выработки электроэнергии, тестируемый материал стал высоко фоточувствительным, что натолкнуло на мысль об его использовании в качестве сенсора.
Благодаря счастливой случайности, возможно что скоро на горизонте появится новый тип цифровых фото- и видео-камер, внутри которых будут более дешевые и высококачественные матрицы, кроме того, обладающими меньшими показателями шума, нежели сегодня выпускающиеся. Под катом будут фотографии с описаниями.
На фото вверху — пять полосок нового материала на стеклянной подложке, которую Чен держит щипцами в стерильном боксе.
На этой фотографии Санг-Ю Чен берет пробу полимера из пробирки. Исследователи в этой лаборатории тестируют сотни материалов, прежде чем найдется хоть один, чьи свойства подходят для дальнейших экспериментов.
Когда Чен сделала свое открытие, она работала с субстанцией, напоминающей пластик, покрытый квантовыми точками — наночастицами (размером примерно с вирус), чьи свойства схожи со свойствами полупроводников. Квантовые наночастицы, в случае успеха, обеспечили бы новому типу матриц небывалое, даже по сегодняшним меркам, разрешение. А так как этот новый материал является полимерной лентой, он гибок и однажды мог бы стать очень дешевым.
Вверху видно пару емкостей, содержащих концентраты различных полимеров. Позже все они будут протестированы на реакцию солнечному свету.
Сегодняшние матрицы в цифровых камерах, те самые, которые определяют наличие света и позволяют сделать снимок, сделаны из кремния. Это делает их достаточно дорогими и, в то же время, плоскими и твердыми. Казалось бы, что все в порядке, пусть сенсор и плоский, однако так только кажется ровно до того момента, пока мы не задумаемся о том, как работают линзы объективов. Ведь в зависимости от кривизны стекла меняется и изображение, которое получается на выходе. А когда сферическое изображение проецируется на плоскую поверхность, то получается, что около углов уровень шума достаточно высок. Гибкая матрица предотвратила бы подобное явление.
Теперь полимер, нанесенный на подложку, заключен в металлическую оболочку и помещен в электродную клипсу (белая штуковина, часть установки). Ее задача состоит в том, чтобы сенсор «прочитал» информацию, когда будет вынесен на свет. Именно так работают все светочувствительные материалы, однако здесь серьезной задачей является еще и процесс получения информации о том, насколько хорошо полимер воспринимает «картинку».
Теперь пробный экземпляр полимера, находящийся внутри клипсы, помещен в тестовую установку. Провода, хорошо различимые с правой стороны, будут посылать любую электрическую активность материала на компьютер для последующего анализа.
Наверняка вы заметили, что все эти операции проводились в изолированном стерильном боксе. Теперь к нему подключили очень яркий источник света широкого спектра. Причем расстояние от самого источника до тестируемого материала жестко зафиксировано. Несмотря на то, что на фотографии свет кажется синим (это происходит из-за того, что в лаборатории желтый свет), на самом деле он максимально близок к цвету дневного света.
Чен проверяет результаты теста используя компьютер и специальное ПО, разработанное для нужд лаборатории. Графики, в виде которых выводится обработанная информация, отвечают уровню реакции материала на свет.
В изначальном эксперименте юное дарование надеялось увидеть в результате электричество, которое бы неизбежно вырабатывалось при контакте света с полимером, но вместо этого свет останавливает поток электроэнергии. Это явление и говорит о том, что тестируемый материал ведет себя как светочувствительная матрица, а не солнечная батарея.
Несмотря на то, что основным направление работы лаборатории все еще является проблематика эффективности солнечных батарей, полученные Чен результаты уже опубликованы. Теперь вопрос технологии стал лишь вопросом времени, так как многие компании, производящие фото- и видео-оборудование уже обратили внимание на эту находку.
Сканирующий атомно-силовой микроскоп (АСМ) используется для того, чтобы получить изображение профиля полимера и посмотреть на его атомарную структуру. Нано-игла проходит по поверхности практически так же, как и игла проигрывателя виниловых пластинок.
Эта игла прикреплена к кантилеверу, которые отражает лазерный луч, из-за чего на выходе получается трехмерное топографическое изображение поверхности. Оно позволяет исследователям убедится в том, что квантовые точки правильно расположены по всей площади полимера.
А вот сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) используется для того, чтобы определить физическое строение полимера. Уровень детализации картинки, получаемой с помощью СТМ, равен нескольким сотням нанометров. На фото вверху видно микроизображение фоточувствительного (теперь уже без сомнений) полимера.
Письмо Чен, отправленное в Nature с сообщением о случайной, но от этого не перестающей быть инновационной, находке, находится здесь. Осталось пожелать удачи молодой девушке, чей интерес к своей работе вполне может вывести все человечество на качественно новый уровень понимания того, что такое «видео» и «фото».
Спасибо парням из Wired
комментарии (88)
А как же затраты на разработку девайса, рекламу продукта и, конечно, разработку iPhone OS?
Вы же не будете утверждать, что себистоимость диска с Windows равна стоимости DVD на котором он напечатан?
Ага, tell me more. Взять те же профессиональные фотообъективы: раньше их делали из стекла, изготовление было чрезвычайно трудоёмким, а полезный выход — считанные проценты. Остальное — в брак. Отсюда высокая цена. Сейчас их делают из пластика, не уступающего (а то и превосходящего) по оптическим свойствам, но а) менее трудоёмко, б) процент брака ниже на порядки. Вопрос: какого хрена цена ни хера не изменилась?
Разумеется, это не тот же самый пластик, что в кокакольных бутылках, но — пластик. Да, высокотехнологичный, да, охрененно затратный при первоначальном изготовлении, но сейчас — копеечный по себестоимости при штамповке линз.
За что купил — за то продаю.
Переход на пластик — вопрос времени и исследований, пока что, видимо, обрабатывать его для получения хороших оптических показателей не сильно дешевле, чем стекло.
Про «относительно дешёвые камеры» речи не было изначально. Насчёт всего остального — «блаженны верующие» ©
Вопрос лишь в том, кто кому верит: кто-то производителям, которые хотят поиметь денежку, а кто-то совершенно незаинтересованному человеку, отвлечённо рассуждающему о некоторых аспектах своей профессии.
зачем снижать цену если и так берут…
пока не появится (или пока не пустят) на рынке новый игрок, цена не упадет…
Классическая кривая «спрос-потребление» из самых основ экономики :)
…
> На этой фотографии доктор наук по работе с материалами, Санг-Ю Чен, берет пробу
в докторантуре доктора надо думать
Докуторантура примерно соответствует российской аспирантуре. Получение доктора наук — последняя ступень развития, по уровню соотвествует примерно кандидату наук.
В любом случае автор слегка очепятался. :)
Ученым, тем более работающим в научно-исследовательских институтах, еще и приходится проходить аналог российской медицинской интернатуры. Я не уверен, на каком конкретно уровне обучения сейчас находится Чен — этого нет в исходном тексте. Однако там есть слова о том, что она студентка, а также упоминание ее титула: Ph.D.
По-моему все достаточно очевидно.
После получения этого звания люди занимают позицию PostDoc.
А потом существует возможность стать профессором.
Никакого аналога «интернатуры» в Штатах в физике, кстати, нет. Девочка — просто постдок.
А «работа с материалами» это Вы так перевели material science? Надо — «материаловедение».
И вообще в переводе много, как бы так сказать, неряшливости, которые поначалу веселят, а потом вызывают раздражение своим запредельным количеством.
«Феномен солнечной батареи», my ass!
«Новая формула» — это для рекламы шампуня. они работали над «солнечными батареями на основе полимерных неорганических нанокристаллических композитов»
Дальше, честно говоря, не хочется — потому что та или иная лажа в каждой строчке, а переделывать вашу работу некогда (впрочем, далеко не всегда дело в переводе, в материале wired написало тоже поверхностно, то там хотя бы видно, что они более или менее понимали о чем речь).
Спасибо за ссылки, anyways.
www.merriam-webster.com/dictionary/anyways
Вообще, прежде чем писать, имеет смысл погуглить, чтобы в лужу не сесть, ага.
Профессор — другая иерархия, звание преподавателя. Но чтобы стать профессором, требуется звание доктора.
Student — учащийся вообще, а не только учащийся вуза. То есть Санг-Ю Чен это доктор наук, человек, учащийся в докторантуре.
student в словаре
Заимствованным из латинского языка словом студент в России принято обозначать только учащихся вузов.
Но в английском языке этим словом принято обозначать всех учащихся вообще.
©Wiki
Я согласен с первой частью, но не согласен со второй. Да, студент — это не только учащийся ВУЗа, но Санг-Ю Чен таки доктором не является. Ph.D. Student — это наш аспирант. Т.е. учащийся, собирающийся стать Ph.D. Говорю как человек, принимавший участие в международных конференциях и общавшийся с десятками этих самых «Ph.D. students» из разных стран ;)
В случае с цифровой техникой, как мне кажется, ситуация противоположная — сейчас и так почти у каждого фотолюбителя есть зеркальная фотокамера, а HD-видеокамеры набирают обороты. Удешевление технологии производства, возможное в результате перехода на новый тип матрицы, сделает этот рынок еще более массовым и, как следствие, поднимется уровень продаж. Поэтому лобби здесь совершенно не при чем, это, все-таки, не статья национального дохода от деятельности гос.корпораций.
Как известно — вода абсолютный растворитель, только очень медленный. :)
Вот что вода за полтора часа растворяет, то ваша машинка и «отстирывает». Добавьте в воду порошка, эффект от узмашинки резко возрастёт. :)
Спрашиваю: и как?
Ответ: отстирывает отлично
Каково было его удивление, когда я попросил у него нож и нарезал брусок на мелкие резиновые полоски… Мы так и не нашли в резине ни единого радиоэлемента :)
Вообще умиляет меня описание. Вот, к примеру, сколько килограмм тряпок можно зараз загрузить в ёмкость? Каково время стирки? Не написано.
Зато про «волшебство ультразвука» весь забор исписали.
К счастью меня виагра не интересует.
А вот ЛСД попробовал бы
Надо же все таки по теме писать.
Если принять во внимание что на фотке синий, это белый, то реальные цвета (с балансом по дневному свету) получаются примерно такими:
Во первых, в тепличных условиях, баланс ставится таки по 18% серому (посмотри на мой аватар, если хочешь знать как он выглядит ;)
Во вторых, за неимением в кадре эталонного 18% серого листа, приходится ставить по тому что имеем. И никакого «синего свечения мы не имеем». А имеем мы вот что:
«Несмотря на то, что на фотографии свет кажется синим (это происходит из-за того, что в лаборатории желтый свет), на самом деле он максимально близок к цвету дневного света.»
Плюс можно предположить что черная перчатка, справа внизу в кадре, — нейтрально серая (хотя не 18%, но имеем то что имеем). По блику от нашего «максимально близкого к цвету дневного света» источника и был установлен баланс белого.
Именно из-за введених предположений я и написал что цвет получается только лишь «примерно» таким.
На последок отвечу на вопрос «какой еще баланс по дневному свету», если, конечно, это был вопрос. Это выражение означает, что при обработке сигнала с матрицы (неважно, внутрикамерном или в RAW-конвертере), освещение на фотографии считается белым, с температурой дневного света (по стандарту 4800 К либо 6000 К, но чаще всего это 5500 К либо 5600 К).