تنها دانشمند زن در زمینه طراحی لنز عینک

دکتر استل گلنسی در تمام دوران کاری خود تنها دانشمند زن در زمینه طراحی لنز عینک بود.

اکنون، چهل سال پس از مرگش، گلنسی شروع به شناسایی برای کارهای نوآورانه خود کرده است، که برای مثال شامل طراحی لنزهای پیشرفته در اوایل دهه 1920 است.

زنان در بسیاری از زمینه‌ها با سقف شیشه‌ای روبرو بوده‌اند، اما سقف شیشه‌ای شیشه‌ها ممکن است سخت‌ترین سقف شیشه‌ای بوده باشد. در نیمه اول قرن بیستم، تنها یک زن موفق شد بر موانع غلبه کند و در زمینه طراحی لنز عینک به اوج برسد، دکتر استل گلنسی (1883-1975). درخشش گلنسی در ریاضیات و مهارت های آزمایشگاهی به ایجاد برخی از پیشرفت های چشمگیر در اصلاح بینایی در دهه 1920 کمک کرد.

میلیون‌ها مشتری از اپتیک واضح و بهبود یافته فناوری تغییر بازی او بهره بردند.

آنها ممکن است نام گلنسی را ندانند، اما لنزهای خلاقانه او را در محل کار، بازی یا پشت فرمان ماشین با خود حمل می کردند. اما نوآوری های گلنسی فراتر از عینک بود. او یک لنز دوربین ابداع کرد - پروژه‌ای که به 200 صفحه محاسبات دست‌نویس نیاز داشت - که به عکاسان کمک کرد عکس‌های واضح‌تر و واضح‌تری بگیرند. کارشناسان در زمینه تلویزیون از تحقیقات او برای ایجاد صفحه نمایش بزرگتر استفاده کردند. کار او همچنین به پیشرفت در تلسکوپ، تجهیزات معاینه چشم و اپتیک نظامی کمک کرد.

با این حال، امروزه، افراد بسیار کمی در مورد Estelle Glancy، حتی در زمینه اپتیک مصرف کننده، می دانند. او در هیچ مجسمه یا بنای یادبودی به یادگار نمی ماند. با این حال، فیبی واترمن هاس، هم اتاقی او در دانشگاه، که چند ماه پس از اخذ مدرک برای ازدواج، علم را رها کرد، رصدخانه ای را در موزه ملی هوا و فضای اسمیتسونیان به افتخار او داشت.

هاس و گلانسی در همان روز دکترای خود را دریافت کردند، اولین زنانی که در تاریخ برکلی موفق به کسب مدرک دکترا در نجوم شدند، اما تنها گلنسی به عنوان یک دانشمند شغل طولانی مدتی را دنبال کرد. هم اتاقی او هاس به جای آن روی خانواده و فرزند تمرکز کرد، اما پسرش میلیاردر شد و کمک مالی خانواده باعث شد مادرش حق نامگذاری را در رصدخانه اسمیتسونیان به دست آورد.

استل گلنسی: پیشگام اپتیک

استل گلنسی

استل گلنسی در طول زندگی حرفه ای خود تنها دانشمند زن در طراحی لنز عینک بود. چهل سال پس از مرگش، او سرانجام به خاطر نوآوری هایش شناخته می شود.

یک میکروسکوپ جدید امکان تصویربرداری اپتیکال تطبیقی سه بعدی با توان بالا را فراهم می کند

میکروسکوپ ها ابزار مهمی در تحقیقات زیست پزشکی هستند زیرا امکان مشاهده و تصویربرداری دقیق از بافت ها را فراهم می کنند. از آنجایی که مواد بیولوژیکی ذاتاً مات هستند، پراکندگی شدید نور هنگام عبور نور از بافت‌ها رخ می‌دهد که باعث ایجاد سطح بالایی از نویز پس‌زمینه و انحراف نوری پیچیده می‌شود. بنابراین، میکروسکوپ‌های نوری معمولی عمدتاً به ما امکان دیدن سطح بافت‌ها را می‌دهند و جزئیاتی که لایه‌های سلولی متعددی در اعماق آنها قرار دارند برای بسیاری از میکروسکوپ‌ها دور از دسترس هستند. این باعث می شود که گرفتن تصاویر نوری با وضوح بالا از ریزساختارها در عمق بافت ها بسیار چالش برانگیز باشد.

حدود یک سال پیش، یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور چوی وونشیک از مرکز طیف‌سنجی و دینامیک مولکولی (CMSD) در موسسه علوم پایه (IBS) یک تکنیک تصویربرداری به نام «میکروسکوپ ماتریس بازتاب» را به نمایش گذاشتند که ترکیبی از قدرت‌های اپتیک تطبیقی ​​پیشرفته سخت افزاری و محاسباتی. برخلاف تصویربرداری معمولی، یک ماتریس بازتابی را اندازه گیری می کند که حاوی تمام اطلاعات قابل دسترس در مورد رابطه بین فیلدهای ورودی و خروجی یک سیستم تصویربرداری، از جمله اشیاء مورد علاقه است. سپس می‌توان یک تصویر واضح و بدون تحریف از شی را از ماتریس اندازه‌گیری شده با پردازش تصویر پس از دیجیتال استخراج کرد.

به این ترتیب، این فناوری به عنوان یک کاندید مناسب برای تصویربرداری نوری غیرتهاجمی بدون برچسب در عمق بافت‌های بیولوژیکی ظاهر شد. تصویربرداری ماتریسی مطمئناً از اکثر AO های معمولی بهتر عمل می کند. به عنوان مثال، محققان نشان دادند که این فناوری به اندازه کافی قدرتمند است تا جمجمه دست نخورده موش را ببیند و امکان تصویربرداری دقیق از نورون‌های زیر را فراهم کند.

صدای نور: فوتوآکوستیک برای کاربردهای زیست پزشکی

تکنیک‌های تصویربرداری پزشکی نمای منحصربه‌فردی را در داخل بدن ارائه می‌کنند و برای تشخیص و پایش بیماری بسیار ارزشمند هستند. از اشعه ایکس، MRI گرفته تا اولتراسوند، این زمینه وسیع و متنوع است. هنگام تصویربرداری از بافت بیولوژیکی، انتخاب روش به کنتراست مورد استفاده برای تصویربرداری و مبادله بین وضوح و عمق بستگی دارد. امواج نور، به عنوان مثال. که در آندوسکوپی یا میکروسکوپی استفاده می شود، می تواند تصاویری با وضوح بالا ایجاد کند، اما بدون مزاحمت زیاد سفر نمی کند. در عمق بافت، نور پراکنده می شود و در نتیجه تصاویر تار ایجاد می شود. پرتوهای پرانرژی ایکس با نفوذ به اعماق بافت و ایجاد تصاویری با وضوح بالا، حالت خاصی را تشکیل می دهند، اما این پرتوهای یونیزان استفاده از آنها را محدود می کند.

برای دور زدن این اشکالات، گزینه‌های دیگری که بر انتشار نور بدون مزاحمت تکیه نمی‌کنند نیز بررسی شده‌اند. امواج صوتی یا صوتی برای نظارت ایمن جنین در رحم با استفاده از تصویربرداری اولتراسوند به خوبی شناخته شده است. این امواج مکانیکی کمتر از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس ها یا طول موج های مشابه پراکنده می شوند، بنابراین می توانند به اجسام عمیق تر در بافت برسند. با این حال، تصاویر اولتراسوند معمولا از وضوح پایین رنج می برند. MRI (تصویربرداری تشدید مغناطیسی)، بر اساس امواج رادیویی که با هسته‌های هیدروژن در تعامل هستند، ویژگی‌های مشابهی را با کاوش در عمق خوب اما وضوح محدود نشان می‌دهد. تصاویر MRI دارای جزئیات بیشتری نسبت به تصاویر اولتراسوند هستند، اما آنها معمولاً بلادرنگ و ایستا نیستند. علاوه بر این، MRI یک تکنیک دست و پا گیر است که اغلب به مواد حاجب برای افزایش وضوح نیاز دارد.

در نقطه نرم بین این روش های تصویربرداری ایجاد شده، یک تکنیک جدید با وضوح تصویربرداری مبتنی بر نور و نفوذ عمق خوب تصویربرداری مبتنی بر صدا ظاهر می شود که فوتوآکوستیک (PA) نامیده می شود. این می تواند بدون نیاز به مواد حاجب یا قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس (تصویربرداری فوتوآکوستیک، PAI) از رگ های خونی ظریف تر نسبت به سایر تکنیک ها تصویربرداری کند. فوتوآکوستیک همچنین می‌تواند برای طیف‌سنجی استفاده شود که ویژگی‌های طیفی یک جسم را هنگام برهمکنش نور با آن توصیف می‌کند (طیف‌سنجی فوتوآکوستیک، PAS)، به عنوان مثال، برای شناسایی مولکول‌های زیستی و نظارت بر غلظت آنها بر اساس یک امضای طیفی منحصربه‌فرد (شکل 1). Imec در حال حاضر روی فناوری کار می کند تا پتانسیل کامل فوتوآکوستیک را برای کاربردهای زیست پزشکی باز کند. هیلد جانس، دانشمند ارشد و مدیر پروژه برای فعالیت‌های فوتوآکوستیک در imec، و خاویر روتنبرگ، حسگرها و محرک‌های مبتنی بر موج در imec، در مورد اینکه چگونه فن‌آوری‌های نیمه‌رسانا می‌توانند PA را به جلو ببرند، بحث می‌کنند.

جایزه نوبل فیزیک 2018

اطلاعیه آکادمی سلطنتی علوم سوئد:

جایزه نوبل فیزیک 2018

آکادمی سلطنتی علوم سوئد تصمیم گرفت جایزه نوبل فیزیک 2018 را اعطا کند

"برای اختراعات پیشگامانه در زمینه فیزیک لیزر"

با یک نیمه به

آرتور اشکین، آزمایشگاه بل، هلمدل، ایالات متحده، "برای موچین های نوری و کاربرد آنها در سیستم های بیولوژیکی"

و نیمی دیگر به طور مشترک به

جرارد مورو، اکول پلی تکنیک، کاخ، فرانسه، دانشگاه میشیگان، آن آربور، ایالات متحده آمریکا

دونا استریکلند، دانشگاه واترلو، کانادا

"به دلیل روش تولید پالس های نوری با شدت بالا و فوق کوتاه"

ابزار ساخته شده از نور

اختراعاتی که امسال مورد تقدیر قرار گرفتند، فیزیک لیزر را متحول کردند. اجسام بسیار کوچک و فرآیندهای فوق العاده سریع اکنون در نور جدیدی دیده می شوند. ابزار دقیق پیشرفته زمینه های تحقیقاتی ناشناخته و بسیاری از کاربردهای صنعتی و پزشکی را باز می کند. آرتور اشکین موچین های نوری را اختراع کرد که ذرات، اتم ها، ویروس ها و سایر سلول های زنده را با انگشتان پرتو لیزر خود می گیرند. این ابزار جدید به اشکین اجازه داد تا یک رویای قدیمی از داستان های علمی تخیلی را تحقق بخشد - استفاده از فشار تابش نور برای حرکت دادن اجسام فیزیکی. او موفق شد نور لیزر را برای فشار دادن ذرات کوچک به سمت مرکز پرتو و نگه داشتن آنها در آنجا بدست آورد. موچین های نوری اختراع شده بود. یک پیشرفت بزرگ در سال 1987 رخ داد، زمانی که اشکین از موچین برای گرفتن باکتری های زنده بدون آسیب رساندن به آنها استفاده کرد. او بلافاصله شروع به مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی کرد و موچین‌های نوری اکنون به طور گسترده برای بررسی ماشین‌های زندگی استفاده می‌شوند. جرارد مورو و دونا استریکلند راه را برای کوتاه‌ترین و شدیدترین پالس‌های لیزری که تا به حال توسط بشر ایجاد شده است هموار کردند. مقاله انقلابی آنها در سال 1985 منتشر شد و پایه تز دکترای استریکلند بود. آنها با استفاده از روشی مبتکرانه موفق به ایجاد پالس های لیزری فوق کوتاه با شدت بالا بدون تخریب شدند.

مواد تقویت کننده ابتدا پالس های لیزر را به موقع کشاندند تا حداکثر توان آنها را کاهش دهند، سپس آنها را تقویت کردند و در نهایت آنها را فشرده کردند. اگر یک پالس در زمان فشرده شود و کوتاه‌تر شود، نور بیشتری در همان فضای کوچک جمع می‌شود - شدت پالس به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. تکنیک تازه اختراع شده استریکلند و مورو، به نام تقویت پالس چیرپ، CPA، به زودی برای لیزرهای با شدت بالا بعدی استاندارد شد. کاربردهای آن شامل میلیون ها عمل جراحی اصلاحی چشم است که هر ساله با استفاده از تیزترین پرتوهای لیزر انجام می شود. حوزه های بی شماری از کاربرد هنوز به طور کامل کشف نشده اند. با این حال، حتی اکنون نیز این اختراعات مشهور به ما اجازه می‌دهند تا با بهترین روحیه آلفرد نوبل در جهان خرد بگردیم - برای بیشترین سود برای نوع بشر.

سومین زن برنده جایزه نوبل فیزیک

دونا استریکلند، تنها سومین زن برنده جایزه نوبل فیزیک، گفت: "ما باید از زنان فیزیکدان تجلیل کنیم زیرا آنها آنجا هستند."

پیشگامان لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک شدند

آرتور اشکین از ایالات متحده جایزه نوبل فیزیک 2018 را با جرارد مورو از فرانسه و دونا استریکلند از کانادا تقسیم کرد.

سه دانشمند روز سه‌شنبه برنده جایزه نوبل فیزیک شدند، از جمله اولین زنی که این جایزه معتبر را در ۵۵ سال گذشته دریافت کرد، زیرا لیزرهای نوری را اختراع کرد که راه را برای ابزارهای دقیق پیشرفته مورد استفاده در جراحی اصلاحی چشم هموار کرده است.

آرتور اشکین از ایالات متحده نیمی از جایزه 9 میلیون کرون سوئدی (حدود 1.01 میلیون دلار یا 870000 یورو) را برنده شد، در حالی که جرارد مورو از فرانسه و دونا استریکلند از کانادا نیمی دیگر را به اشتراک گذاشتند.

استریکلند تنها سومین زنی است که جایزه نوبل فیزیک را از زمان دریافت جایزه نوبل در سال 1901 دریافت کرده است، در حالی که اشکین 96 ساله مسن ترین فردی است که برنده جایزه نوبل شده است و لئونید هورویکز آمریکایی را که در زمان دریافت جایزه اقتصاد 2007 90 ساله بود، پشت سر گذاشت.

اشکین به دلیل اختراع "موچین های نوری" که ذرات، اتم ها، ویروس ها و سایر سلول های زنده را با انگشتان پرتو لیزر خود می گیرد مورد تجلیل قرار گرفت.

آکادمی سلطنتی علوم سوئد گفت که با این کار او توانست از فشار تابش نور برای حرکت اجسام کوچک استفاده کند، "رویایی قدیمی علمی تخیلی".

آکادمی خاطرنشان کرد: یک پیشرفت بزرگ در سال 1987 زمانی که اشکین از موچین برای گرفتن باکتری های زنده بدون آسیب رساندن به آنها استفاده کرد.

به گفته ایان ماسگریو از مرکز لیزر مرکزی بریتانیا، موچین های نوری امکان استفاده از لیزر را برای دستکاری اشیاء بسیار کوچک، مانند دانه های شیشه یا قطرات روغن، برای قرار دادن دقیق آنها یا کنترل محیط اطرافشان فراهم می کند.

او گفت که برای مثال می توان از این موچین برای "به دام انداختن قطرات از دستگاه های تنفسی آسم برای بهبود کارایی زایمان از طریق ریه ها استفاده کرد."

اشکین کشف خود را در حین کار در آزمایشگاه AT&T Bell از سال 1952 تا 1991 انجام داد.

"شدیدترین پالس های لیزری تا کنون"

در همین حال، مورو 74 ساله و استریکلند 59 ساله به دلیل کمک به توسعه روشی برای تولید پالس های نوری فوق کوتاه، "کوتاه ترین و شدیدترین پالس های لیزری که تاکنون توسط بشر ساخته شده است" برنده شدند.

تکنیک آنها در حال حاضر در جراحی اصلاحی چشم و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

جایزه نوبل فیزیک 2018

پالس های نوری چیست؟

دانشمندان همیشه برای ایجاد لیزرهای قوی‌تر تلاش می‌کردند، اما در اواسط دهه 1980 به دیوار برخورد کردند: آنها نمی‌توانستند بدون از بین بردن چیزی که پرتو را تقویت می‌کرد، قدرت را افزایش دهند.

سپس دونا استریکلند از کانادا و جرارد مورو فرانسوی، که جایزه نوبل روز سه‌شنبه را نیز به اشتراک گذاشتند، تکنیکی به نام تقویت پالس صدای جیک را ابداع کردند که به دانشمندان اجازه می‌دهد در عین حفظ شدت شدت، به تقویت قدرت ادامه دهند.

این کار با کشش یک پالس لیزر فوق کوتاه در زمان، تقویت آن و فشرده کردن مجدد آن به هم کار می‌کند و کوتاه‌ترین و شدیدترین پالس‌های لیزری را ایجاد می‌کند که جهان تاکنون دیده است.

متداول ترین استفاده ای که از این پیشرفت حاصل شده است - تا کنون - جراحی اصلاحی چشم است.

ماسگریو گفت، اما همچنین راه را برای دانشمندان باز کرد تا مرزهای قدرت لیزر را ادامه دهند و به آنها اجازه داد تا شرایط شدیدی را برای درک چگونگی تولید میدان های مغناطیسی در فضا و چگونگی آن در هسته یک سیاره ایجاد کنند.

پالس ها نیز اکنون بسیار سریع هستند - به سرعت صد آتوثانیه، یک میلیاردم یک میلیاردم ثانیه - آنها اسرار الکترون ها را فاش کرده اند.

بعدش چی؟

Mourou برنده نوبل قدرت لیزر را تقویت نکرده است. او توسعه زیرساخت نور شدید را آغاز کرده و رهبری کرده است، که دارای سه سایت در سراسر اروپا است و انتظار می‌رود تا چند سال دیگر تکمیل شود.

حداکثر توان لیزر آن 10 پتاوات است که معادل یک فلاش بسیار کوتاه از صد هزار میلیارد لامپ است.

پالس ها چقدر قوی و چقدر کوتاه می شوند؟ برخی لیزر آینده 100 پتاوات یا بیشتر، یا به سرعت زپتوثانیه - یک تریلیونم یک میلیاردم ثانیه را پیش بینی می کنند.

پیش‌بینی اینکه چگونه می‌توان از چنین لیزرهایی استفاده کرد دشوار است، اما دانشمندان امیدوارند که آنها به نابودی زباله‌های هسته‌ای، از بین بردن سلول‌های سرطانی، کشف فیزیک کوانتومی، پاکسازی زباله‌های فضا و حتی تبدیل شدن به یک منبع انرژی پاک جدید کمک کنند.

ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018

ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018.

موچین های نوری چیست؟

موچین های نوری چیست؟

آرتور اشکین از ایالات متحده برای اختراع موچین های نوری که از فشار تابش یک پرتو متمرکز نور کوچک برای به دام انداختن اجسام بسیار کوچک استفاده می کند، جایزه نوبل را دریافت کرد.

موچین های او به محققان اجازه می دهد اشیا را بدون تماس با آنها بگیرند، برش دهند و در اطراف حرکت کنند، که منجر به کاربردهای بی شماری در بسیاری از زمینه های علم و پزشکی شده است.

ماسگریو گفت، برای مثال، از آنها برای به دام انداختن یک قطره آب برای مطالعه نحوه رفتار آنها در هنگام قرار گرفتن در ابر استفاده شده است، یا قطرات را از دستگاه تنفسی آسم می گیرند تا بفهمند که چگونه می تواند بهتر در داخل ریه ها پراکنده شود.