Hình ảnh được sử dụng trong mọi lĩnh vực cụ thể của cuộc sống. Ảnh là đại diện hình thức của một đối tượng cụ thể. Những bức ảnh có được từ chụp ảnh, sao chép tài liệu, chẩn đoán y tế, cộng hưởng từ, tái bản anh, quay phim, đo nhiệt độ, in chụp tĩnh điện (xerography) và elastography (kết hợp cộng hưởng từ và siêu âm).

Trong lĩnh vực khoa học, hình ảnh chủ yếu được sử dụng để đo dải quang phổ và tạo ra hình ảnh trực quan các thành phần tế bào của một đối tượng. Trong nhiều năm qua, hình ảnh trực quan thường xuyên nâng cấp triệt để. Phương pháp chụp ảnh thường xuyên đưa ra các giải pháp công nghệ mới, cung cấp hình ảnh chính xác hơn của đối tượng và những thành phần cấu tạo vật thể.

Cách đây không lâu, các nhà khoa học đã tìm ra công nghệ chụp được các bức ảnh chân thực và rõ nét hơn các tế bào đơn lẻ. Công nghệ này không sử dụng kính hiển vi, được thiết kế tích hợp với một thiết bị siêu nhỏ, có tên gọi là dây nano (nanowires).

 

Dây nano o xit thiết (tin-oxide-nanowires)

Trước đây, nhà khoa học Isaac Newton sử dụng lăng kính thủy tinh tạo ra quang phổ, nghiên cứu sự tương tác giữa ánh sáng và các vật thể.

Máy quang phổ hiện đang sử dụng rất cồng kềnh và phức tạp, nhưng những ứng dụng khoa học đời sống đỏi hỏi máy phải có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đồng xu. Bốn trăm năm sau Newton, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Cambridge vượt qua thử thách này, chế tạo được một hệ thống nhỏ hơn hàng nghìn lần so với những máy chụp quang phổ trước đây. Cùng với sự ứng dụng của các dây nano, các công cụ làm tán xạ ánh sáng bị loại bỏ, có thẻ tạo ra những hệ thống có kích thước nhỏ và đơn giản hơn gấp nhiều lần.

Các nhà khoa học phát triển một thiết bị siêu nhỏ từ dây nano - mỏng hơn 1000 lần so với tóc người để chụp ảnh từng tế bào mà không cần kính hiển vi hoặc có thể phân tích dấu hiệu hóa học từ các bức ảnh chụp bằng camera điện thoại thông minh. Thiết bị này là máy quang phổ nhỏ nhất được thiết kế từ trước đến nay.

Các dây nano được sử dụng trong công nghệ chụp quang phổ đối tượng rất đa dạng về thành phần vật liệu và chiều dài. Những đặc điểm thiết kế này khiến dây nano phản ứng với các màu sắc ánh sáng khác nhau trên phổ khả kiến. Các nhà khoa học sau đó sử dụng những kỹ thuật công nghệ, tương tự phương pháp sản xuất chip máy tính và chế tạo hàng loạt các đầu cảm ứng ánh sáng trên dây nano.

Do thiết bị này rất nhỏ, có thể thu được trực tiếp hình ảnh của các tế bào đơn lẻ mà không cần kính hiển vi. Hơn nữa, hơn hẳn các phương pháp sinh học khác, dữ liệu thu được từ máy quang phổ sử dụng dây nano chứa một phân tích chi tiết về dấu vết hóa học đặc trưng trên mỗi pixel.

 

Nhà nghiên cứu đầu tiên của công trình, ông Zongyin Yang, thuộc Trung tâm Cambridge Graphene cho biết: “Bằng giải pháp thiết kế sử dụng dây nano, chúng tôi loại bỏ các yếu tố phân tán khúc xạ như lăng kính, tạo ra một hệ thống thu nhỏ cực kỳ đơn giản hơn nhiều so với máy quang phổ thông thường. Các hạt quang phổ riêng lẻ nhận được từ các phần dây nano sau đó được đưa trực tiếp vào phần mềm, sử dụng thuật toán máy tính để tái tạo phổ ánh sáng tới từ đối tượng".

Đồng tác giả đầu tiên của công trình Tom Albrow-Owen giải thích, khi chụp ảnh, thông tin được lưu trữ bằng pixel thường chỉ giới hạn ở ba thành phần mầu cơ bản - đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Với thiết bị mới, mọi pixel chứa dữ liệu các điểm từ khắp phổ nhìn thấy được, thiết bị có thể thu được nhưng thông tin chi tiết vượt xa màu sắc mà mắt chúng ta có thể cảm nhận được. Điều này có thể cho các nhà phân tích hiểu được, ví dụ như các quá trình hóa học diễn ra trong khung ảnh chụp.

Tiến sĩ Tawfique Hasan, chủ nhiệm nhóm nghiên cứu tuyên bố, giải pháp tiếp cận này cho phép thu nhỏ các thiết bị quang phổ đến mức chưa từng có, có thể được tích hợp trực tiếp vào điện thoại thông minh, đưa các công nghệ phân tích mạnh từ phòng thí nghiệm vào chiếc smart phone nhỏ gọn trong lòng bàn tay.

Theo các nhà khoa học, máy quang phổ dây nano này có thể tạo tiền đề cho một thế hệ máy quang phổ siêu nhỏ mới, làm việc trong dải quang phổ từ tia cực tím đến dải tần số hồng ngoại.

Dây nano là gì? Dây nano (Nanowires) là một cấu trúc nano có độ mỏng hơn 1000 lần so với sợi tóc người, có khả năng cung cấp dữ liệu cần thiết liên quan đến hầu hết các vật thể xung quanh bạn. Ứng dụng dây nano có thể giúp đưa ra nhũng đánh giá chính xác về độ tươi mới của thực phẩm, tính chân thực của các vật thể (hàng thật), có thể bị làm giả (hàng giả), cấu trúc thành phần hóa học của thuốc.

Các thiết bị được trang bị các dây nano sẽ trở thành các máy chụp quang phổ nhỏ nhất được thiết kế, phân tách các thành phần của vật thể. Tương tự như công nghệ mới nhất của sinh trắc học, những dây nano này có thể được cài đặt trong điện thoại di động thông minh.

Sự phát triển của công nghệ nano đã cho phép mọi hoạt động nghiên cứu, kiểm trả đánh giá đều có thể sử dụng bằng điện thoại thông minh (smart phone).

Dựa trên công nghệ nano, mọi công nghệ ứng dụng trong khoa học và đời sống được phát triển bao hàm nhiều lĩnh vực, có chính xác và chi tiết hóa hơn. Những đổi mới khoa học này đã làm cho các hoạt động tìm kiếm và nghiên cứu rõ ràng và cụ thể hơn.

Những dữ liệu sau khi chụp ảnh qua dây nano của thiết bị sẽ được xử lý trực tiếp thông qua các thuật toán máy tính, tạo lên phổ ánh sáng cần thiết, từ đó có được những bức ảnh cấu trúc thực tế của đối tượng.

Một ưu thế tuyệt vời là các dây nano chứa đựng dữ liệu của từng điểm trong mọi pixel trên toàn phổ. Lợi thế này cung cấp thông tin rõ ràng và chi tiết các phổ phức tạp nằm ngoài những gì mắt thường có thể nhìn thấy.

Điều tuyệt vời hơn với các dây nano là nó chứa các điểm dữ liệu trong mỗi và mọi pixel trên toàn phổ. Điều này cung cấp một nhận biết thông rõ ràng và chi tiết những quang phổ phức tạp, nằm ngoài những gì mắt thường có thể nhìn thấy.

Nanowires có thể cung cấp cho mọi người khả năng phân tích rất cao những thành phần cấu trúc vật thể, nhưng gì trước đây chỉ có thể nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nằm gọn trong chiếc smartphone thông thường.

Nanowires có thể mang các thành phần phân tích mạnh mẽ có thể nhìn thấy trong các cơ sở nghiên cứu đến lòng bàn tay của bạn! Đây chính là sức mạnh thần kỳ của nano.

Trịnh Thái Bằng
 
   0   Tổng số:
  Gửi ý kiến phản hồi
642