อุปกรณ์สร้างภาพอัลตราซาวนด์เครื่องแรกที่แปลงสัญญาณเสียงเป็นแสงโดยตรง ถูกสร้างขึ้นโดยHyeonggeun Yuและเพื่อนร่วมงานที่ North Carolina State University ในสหรัฐอเมริกา อุปกรณ์นี้ประดิษฐ์ขึ้นโดยการนำหลอด LED อินทรีย์ไปวางบนคริสตัลเพียโซอิเล็กทริก และสามารถสร้างภาพแบบเรียลไทม์ได้โดยไม่ต้องใช้การประมวลผลสัญญาณ
วิธีการนี้สามารถลดค่าใช้จ่ายของเทคนิคการถ่ายภาพ
อัลตราซาวนด์ขั้นสูงได้อย่างมาก ทำให้สามารถเข้าถึงได้มากขึ้นในการใช้งานต่างๆ รวมทั้งด้านวิศวกรรมและการแพทย์ อัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่นิยมมากขึ้นสำหรับการถ่ายภาพภายในของวัตถุ – เคลื่อนไหวและไม่มีชีวิต มันทำงานโดยส่งคลื่นเสียงไปยังวัตถุโดยใช้ทรานสดิวเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริก จากนั้นใช้ทรานสดิวเซอร์เดียวกันเพื่อรับเสียงที่สะท้อนจากโครงสร้างภายในวัตถุ แรงดันไฟฟ้าที่เป็นผลลัพธ์ในทรานสดิวเซอร์จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งคอมพิวเตอร์สามารถสร้างภาพขึ้นใหม่ได้ เนื่องจากอัลตราซาวนด์สามารถถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ได้ในราคาประหยัดโดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กอันทรงพลังหรือการแผ่รังสีไอออไนซ์ จึงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าวิธีการต่างๆ เช่น การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กและการสแกนด้วยเอ็กซ์เรย์
เมื่อเร็ว ๆ นี้ การปรับปรุงเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์ได้เข้ามาแทนที่ทรานสดิวเซอร์แบบเคลื่อนย้ายได้ตัวเดียวด้วยอาร์เรย์ขนาดใหญ่ของอุปกรณ์มากกว่า 10,000 เครื่อง ทำให้สามารถสแกนด้วยความละเอียดและความเร็วในการผลิตภาพที่สูงกว่ามาก อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่ใหม่กว่าเหล่านี้เกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนกว่ามาก และต้องการวิธีการประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อนกว่ามากเมื่อเทียบกับวิธีก่อนหน้า ซึ่งทำให้ต้นทุนของการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์เพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้หลายกลุ่มไม่สามารถเข้าถึงเทคโนโลยีนี้ได้
OLED คือ PZT ในการศึกษาของพวกเขา
ทีมของ Yu ได้ค้นพบวิธีหลีกเลี่ยงการประมวลผลสัญญาณด้วยการสร้าง LED แบบออร์แกนิก (OLED) แบบเลเยอร์บนคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกแบบลีดเซอร์โคเนตไททาเนต (PZT) ในผลลัพธ์ “p-OLED” แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกจะถูกแปลงเป็นแสงโดยตรง ซึ่งจะแสดงบนหน้าจอที่สร้างขึ้นในตัวแปลงสัญญาณเอง ทำให้ไม่จำเป็นต้องประมวลผลสัญญาณ
อัลตราซาวนด์ออปติคอลทั้งหมดให้ภาพเนื้อเยื่ออัตราวิดีโอ
Yu และเพื่อนร่วมงานได้สาธิตแนวคิดนี้ด้วยทรานสดิวเซอร์ p-OLED ขนาด 8 × 8 ที่แช่อยู่ในน้ำ ซึ่งแต่ละตัวสร้างพิกเซลขนาด 1 × 1 ซม. ในภาพอัลตราซาวนด์สุดท้าย ด้วยความหนารวมเพียง 120 นาโนเมตร หน้าจอ LED ออร์แกนิกมีการเรืองแสงสูงและแรงดันไฟเปิดต่ำ ในขณะที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการแปลงที่สูงระหว่างพลังงานกลและพลังงานแสง
ทีมงานหวังว่าด้วยการปรับปรุงการตั้งค่าที่ค่อนข้างง่าย พวกเขาจะสามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงถึง 500×500 พิกเซลได้ พวกเขายังเชื่อด้วยว่าในไม่ช้าพวกเขาจะสามารถผลิต p-OLED ได้ในราคาเพียงประมาณ 100 ดอลลาร์ ซึ่งเป็นการปรับปรุงอย่างน่าทึ่งบนป้ายราคาของอาร์เรย์ทรานสดิวเซอร์รุ่นก่อน ซึ่งอาจเกิน 100,000 ดอลลาร์ ในที่สุด
การปรับปรุงเหล่านี้สามารถทำให้การถ่ายภาพ
อัลตราซาวนด์ขั้นสูงสามารถเข้าถึงได้สำหรับผู้ที่ให้บริการทางการแพทย์ที่มีความต้องการสูง เช่น การถ่ายภาพทารกในครรภ์ การส่งยา และการตรวจหามะเร็งในระยะเริ่มแรก ในที่อื่นๆ อาจนำไปสู่วิธีที่คุ้มค่ากว่ามากสำหรับวิศวกรในการตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างของอาคารและโครงสร้างพื้นฐาน
ตอนนี้ นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้แสดงวิธีการผลิตกราฟีนนาโนริบบอนด้วยคุณสมบัติของโลหะที่ทนทานตามสั่ง โดยให้ลิงก์ที่ขาดหายไปสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คาร์บอนทั้งหมด งานนี้นำโดย Daniel Rizzo, Gregory Veber และ Jingwei Jiang ซึ่งเป็นนักวิจัยในห้องทดลองของMichael Crommie , Felix FischerและSteven Louieที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์
การสังเคราะห์ทฤษฎีและการทดลอง”การค้นหา GNR ที่เป็นโลหะเป็นคำถามที่มีมายาวนานในด้านนี้” นักฟิสิกส์ทดลอง Crommie กล่าว ไม่เพียงมีความต้องการสูงสำหรับ GNR ที่เป็นโลหะเท่านั้น แต่ในขณะนี้ผู้คนได้ทราบแล้วว่าต้องทำอย่างไร ยังไงก็ตาม นาโนริบบอนจะต้องตกแต่งด้วยคุณสมบัติที่มีสถานะอิเล็กทรอนิกส์อยู่ตรงกลางของแถบคาด ซึ่งเรียกว่าสถานะโหมดศูนย์ จากนั้น จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสถานะโหมดศูนย์เหล่านี้อยู่ห่างกันอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถกระโดดได้อย่างง่ายดายเท่ากันระหว่างสถานะเหล่านี้ตามความยาวของนาโนริบบอน
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Louie กล่าวเสริมว่า “แนวคิดดังกล่าวมีมานานนับศตวรรษแล้ว” และเสริมว่าผู้บุกเบิกในช่วงเริ่มต้นของกลศาสตร์ควอนตัมกำลังพิจารณาแนวคิดที่คล้ายคลึงกัน สิ่งที่จับได้ดังที่ Louie ชี้ให้เห็นคือสิ่งนี้ยากมากที่จะทำในทางปฏิบัติ การได้รับสถานะโหมดเป็นศูนย์นั้นห่างไกลจากเรื่องเล็กน้อย ไม่เพียงแต่การออกแบบตั้งแต่แรกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสังเคราะห์ด้วย สิ่งที่มักเกิดขึ้นคือสถานะจะจับคู่กันเพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถกระโดดได้ภายในแต่ละคู่ได้ง่ายกว่าที่พวกเขาสามารถกระโดดไปยังคู่ที่อยู่ติดกันทำให้วัสดุเป็นเซมิคอนดักเตอร์ ในทางกลับกัน เมื่อหน่วยการสร้างมีระยะห่างเท่าๆ กัน โดยทั่วไปจะไม่มีโหมดศูนย์
แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ ความเป็นไปได้ในการผลิต GNR ที่เป็นโลหะยังคงมีเสน่ห์อยู่เนื่องจากคุณลักษณะเฉพาะของอะตอมของ GNR ที่สามารถผลิตได้อย่างน่าเชื่อถือและเลือกสรรเมื่อต่อ GNR เข้าด้วยกันจากโมเลกุลสารตั้งต้นที่เฉพาะเจาะจง นี่คือสิ่งที่เป็นไปไม่ได้สำหรับท่อนาโนคาร์บอน การไล่ล่าไม่เพียงแต่สำหรับสารตั้งต้นที่ถูกต้องเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาวะของปฏิกิริยาเพื่อให้พวกมันรวมตัวกันเป็นนาโนริบบอนด้วยสถานะโหมดศูนย์ที่เท่ากัน
Credit : fashionliability.com fiestasdesanjuan.org fiksius.com foliumzuurb11.com fpclouisville.com
