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2020年4月に光学とフォトニクスが使用された5つの興味深い方法

科学コミュニティは、古い技術の新しい発見と新しい用途の絶え間なく進化する風景です。

光学およびフォトニクス業界では、科学者たちは、サンゴから人間まで、すべての人の生活をより良くするために必要なテクノロジーを利用する新しい方法を見つけています。

以下は、2020年4月に光学とフォトニクスが使用された5つの興味深い方法です。

超高速カメラ

商用および専用のカメラは、何十年にもわたって表示する画像を使用して、より高速で正確になっています。

ヨウ化銀と光を使用して画像を刻印する古いダゲロタイプから、今日の超強力なデジタルオプションに至るまで、写真は進化し、より小さなアイテムをより豊かで正確に表現できるようになりました。

最近、スイスと日本の研究者が、画像センサーの速度と精度の新たな発展を報告しました。チームが信じているこのセンサーは、産業と科学の両方の研究アプリケーションで広く使用できると考えています。

この新しいカメラは、詳細な3D画像だけでなく、高ダイナミックレンジのシーンの2D画像をすばやくキャプチャして、明るさの違いをさらに大きくすることができます。この技術は、自動運転車のLiDARの精度を高め、ロボット工学、拡張現実、およびセキュリティの詳細をイメージングするのに役立ちます。また、生物医学や量子イメージングにも使用でき、精度とイメージングを向上させます。

赤外線温度計

コロナウイルスパンデミックは、感染した患者を迅速かつ正確に検出する方法として、体温の監視に直接スポットライトを当てています。

ただし、患者の体温を監視するには、医療従事者が患者の近くにいる必要があります。これは、医療従事者が病気にかかるリスクを高めます。

患者の体温の頻繁な監視を可能にするが、密接な接触の必要性を減らすために、臨床医は現在、赤外線ベースの温度計を使用しています。赤外線体温計は、患者と接触することなく使用できますが、患者の中心体温に関する正確で役立つデータを提供します。

統合フォトニックチップ

無線およびマイクロ波信号は、無線ネットワーク、通信、レーダーなど、至る所にあります。これらのアプリケーションの使用を改善するために、多くの企業は、サービスの大幅な遅延を引き起こす可能性がある、より高い周波数帯のキャリアに頼っています。

マイクロ波フォトニクスを使用すると、光周波数コムは数百の等距離のレーザーラインさえ提供できます。これらの超短光パルスは、安定した繰り返し率で放出され、マイクロ波キャリアを生成します。

これらのマイクロ波キャリアのコヒーレントで予測可能な周波数により、これらのマイクロ波のカバレッジと信頼性が向上し、損失が減少します。

これらのマイクロ波は、データセンターのトランシーバーの改善、自動運転車向けのより優れたLiDAR、コンパクトな光学原子時計、分光法などのアプリケーションで使用できます。

分子診断

頻繁で信頼性の高い温度監視と同様に、COVID-19の迅速で正確な診断は、疾患の蔓延を減らすために不可欠です。

科学者は分子診断テストを使用して、患者の鼻腔または咽頭スワブから極めて少量のウイルスの遺伝物質を検出することができ、より正確な診断につながります。この診断を行うために、高感度分光装置は、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）と呼ばれる技術と共に使用されます。

この診断方法では、患者のサンプル内の特定の核酸配列が、ウイルスに存在する特定の分子に結合するプローブを使用してコピーされます。これらのプローブは、蛍光色素の分子でタグ付けされています。

酵素は、プローブに結合した核酸配列をコピーするために使用され、高温と低温の間で循環します。これらの酵素は複製を作成して蛍光分子を放出し、それらの蛍光分子の蓄積を測定してウイルスを検出し、サンプル中に存在するウイルスの量を推定します。

この技術は、利用可能な最も感度の高い分子分析技術の1つであり、科学者や臨床医が患者の病気をより迅速に診断できるようになります。

3Dプリントされたサンゴ

これらの3Dプリントされたサンゴは、光学やフォトニクスを技術として具体的に利用していませんが、サンゴ礁の全体的な生態系に大きく貢献しており、その使用は、科学が新しい興味深い方法で使用されている1つの方法にすぎません。

全体的な海水温の上昇やサンゴへのその他のストレスにより、サンゴ礁は絶滅の危機に瀕しています。ストレスがかかると、サンゴの白化が起こり、サンゴ礁を完全に殺してしまい、他の多くの生物の生活に混乱を引き起こします。

サンゴ礁の死の速度を低下させるのを助けるために、研究者たちは3D印刷されたサンゴ風の構造物を絶滅危惧種のサンゴ礁に設置しました。これらの構造は、光を媒介するインキュベーターとして機能し、サンゴが過酷な条件でよりよく生き残ることを可能にし、サンゴ礁生態系の全体的な健康を改善するのに役立ちます。

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