Due laser sovrapposti stanno aiutando i ricercatori di fisica della Kansas State University a creare immagini olografiche di particelle d'aria a flusso libero, che può aiutare gli scienziati del clima e i cani da guardia delle armi biologiche a monitorare cosa c'è nell'aria. Credito:Kansas State University
Le immagini olografiche di particelle d'aria che scorrono liberamente possono aiutare i cambiamenti climatici e i cani da guardia delle armi biologiche a monitorare meglio l'atmosfera, secondo un recente studio della Kansas State University.
Il principale investigatore Matthew Berg, professore associato di fisica, ha detto lo studio, pubblicato su Nature's Rapporti scientifici , è la chiave per comprendere la composizione dell'aerosol dell'atmosfera terrestre.
"Abbiamo questi piccoli pezzi di particelle che fluttuano nell'aria e la gente vuole sapere di cosa sono fatti, ma se li interrompiamo, potrebbe cambiare la loro forma, " Berg ha detto. "Fino ad ora, non esisteva un modo unico e sicuro per confermare la dimensione delle particelle e le proprietà della forma nella loro forma naturale. Abbiamo risolto il problema inverso".
Facendo riferimento a un problema che viene lavorato a ritroso dai risultati alla causa, Berg ha detto prima di questo studio, il problema inverso con le particelle di aerosol era in gran parte un'ipotesi basata su calcoli matematici. I ricercatori non sono stati in grado di definire oggettivamente particelle di aerosol fluttuanti perché semplicemente catturare una particella e guardarla al microscopio potrebbe cambiarne la forma fisica o le dimensioni. Ora, possono far rimbalzare le onde luminose sulla particella e misurare la deflessione.
Il laser verde è il metodo tradizionale che può essere utilizzato per misurare la deflessione della luce, sinistra. Fornendo il laser rosso, i ricercatori ottengono anche un'immagine 3D che può spiegare soggettivamente una varietà di forme di particelle, mezzo. L'immagine SEM a destra proviene da un microscopio elettronico che è una particella rappresentativa come quella che fornisce l'immagine sinistra e centrale. Credito:Kansas State University
Il metodo spiegato nella pubblicazione acquisisce immagini olografiche di particelle mentre fluttuano nell'aria utilizzando due laser sovrapposti:uno rosso e uno verde. Il laser verde è il metodo tradizionale che può essere utilizzato per misurare la deviazione della luce; fornendo il laser rosso, ottengono anche un'immagine 3D che può spiegare soggettivamente una varietà di forme di particelle.
"Otteniamo le due proprietà, dimensione e forma, che abbiamo sempre desiderato ottenere, " Berg ha detto. "Abbiamo ancora tutti i vantaggi che le persone hanno avuto negli ultimi 50 anni:diffusione della luce, senza contatto e le misurazioni possono essere eseguite rapidamente, quindi possiamo metterlo su uno strumento e farlo volare in aria".
Berg sta lavorando per mettere la configurazione del laser su un aereo senza pilota per misurare le particelle di aerosol a flusso libero nell'atmosfera. La rimozione delle particelle dal loro ambiente naturale può modificare la forma delle particelle, ha detto Berg. Per esempio, se le particelle sono congelate nell'atmosfera e gli scienziati le raccolgono per riportarle a terra per studiarle, le particelle potrebbero fondersi e cambiare forma e dimensione.
"Se pensiamo alla scienza del clima, vogliono conoscere la dimensione e la forma delle particelle che galleggiano nell'atmosfera, " Berg ha detto. "Queste informazioni possono aiutare gli scienziati del clima a spiegare quanta luce solare queste particelle si disperdono nello spazio o assorbono - e se assorbono, di quanto riscalderà l'atmosfera circostante."
