خبر

  • تک بورد - دانشمندان آلمانی از آجرهای لگو میکروسکوپ با وضوح بالا ساختند

    دانشمندان آلمانی از آجرهای لگو میکروسکوپ با وضوح بالا ساختند
    2 روز و 11 ساعت قبل

    تنها اجزای غیر لگو لنزهای موجود در دوربین های گوشی های هوشمند است.
    بر اساس مقاله اخیر منتشر شده در بیوفیزیک ، دانشمندان آلمانی میکروسکوپ با وضوح بالا از قطعات و اجزای لگو نجات یافته از تلفن همراه ساخته اند. آنها دریافتند كه كودكانی كه این پروژه را به عهده گرفته اند - از جمله ساختن میكروسكوپ های خود و انجام چندین آزمایش در خانه - از چگونگی عملكرد میكروسكوپ شناخت كامل یافته اند. این بخشی از رون

    "تیمو بتز" از دانشگاه گوتینگن گفت: "درک علم برای تصمیم گیری بسیار مهم است و در زندگی روزمره فواید زیادی از جمله حل مسئله و خلاقیت به همراه دارد." "با این وجود در می یابیم که بسیاری از افراد ، حتی سیاستمداران ، احساس طرد می شوند یا فرصت تفکر علمی یا انتقادی را ندارند. ما می خواستیم راهی برای پرورش کنجکاوی طبیعی پیدا کنیم ، به مردم کمک کنیم اصول اساسی را درک کنند و پتانسیل علم را ببینند. "

    ReadingNeutron اسرار میکروسکوپ های آنتونی ون لیوانوک را باز می کند

    شاید بهترین ابزار ارزان قیمت DIY شناخته شده تا به امروز Foldscope باشد ، یک میکروسکوپ نوری است که به راحتی از یک صفحه کاغذ و یک لنز جمع می شود. این یک کیت است که شامل آهن ربا است تا کاربران بتوانند گوشی هوشمندی را به Foldscope متصل کنند و از نمونه های بزرگ شده عکس بگیرند. این مقاومت کافی برای زنده ماندن از افتادن یا خیس شدن است و بزرگنمایی آن به حدی قوی است که انگلهای E. coli و مالاریا را در یک نمونه مشاهده می کنید.

    آجرهای لگو منبع مفیدی برای اجزای مقرون به صرفه برای چنین مواردی است. سازهای DIY. به عنوان مثال ، در سال 2014 ، یک تیم بین المللی از دانشجویان با استفاده از آجرهای لگو به عنوان برخی از اجزای سازنده ، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) را ساختند. بر خلاف میکروسکوپ معمولی ، که در آن کاربر یک نمونه را از طریق قطعه چشم مشاهده می کند ، AFM بیشتر شبیه یک دستگاه ضبط مدرسه قدیمی است. یک سوزن کوچک که به یک کانتینر (بازو) متصل شده است ، از طریق نمونه حرکت می کند و در پاسخ به هر گونه برجستگی در سطح نمونه ، بالا و پایین می کند. این ناهمواری ها از طریق تغییر نور لیزر منعکس شده بر روی کانتینر "شناسایی" می شود.

    تبلیغات

    دانش آموزان AFM خود را از روی آجرهای لگو ، قطعات چاپ شده سه بعدی و رایانه های آردوینو ساخته اند. تنها دو م componentsلفه ای که آنها باید سفارش دهند ، ردیاب نوری رباط تقسیم شده و محرک های پیزو بود. مسلم است که AFM حاصل فقط برای تصویربرداری از مناطق بسیار کوچک مناسب بود ، اما هزینه کل هزینه کمی بیش از 400 دلار بود. این یک سرقت در مقایسه با قیمت بالای 100000 دلار برای یک AFM پیشرفته و درجه تحقیق است. و در سال 2015 ، دانشمندان NIST تعادل وات کم هزینه ای را از آجرهای لگو و برخی از وسایل الکترونیکی اساسی ایجاد کردند.

    بتز و همکارانش دریافتند که اصول اساسی کار در پشت میکروسکوپ فقط به اندازه کافی ضد شهودی است برای دانش آموزان (و تعداد معدودی از بزرگسالان) یک چالش باشد. آنها همچنین خاطر نشان كردند كه علی رغم اینکه میكروسكوپ ها یك ابزار ضروری علمی هستند ، به دلیل هزینه و شكنندگی ابزارها ، استفاده از آنها در كلاسها - یا در خانه ، به ویژه در هنگام شیوع همه گیر جهانی - محدود شده است. بنابراین آنها تصمیم گرفتند با الهام از نسخه قبلی میکروسکوپ لگو به نام LegoScope ، نسخه ارزان تری از آجرهای لگو بسازند. تیم تحقیقاتی فکر کردند که می توانند از نظر طراحی بهبود پیدا کنند ، زیرا LegoScope هنوز به قطعات سفارشی چاپ شده 3D نیاز دارد.

    تنها قطعات غیر لگو در طراحی میکروسکوپ نهایی DIY ، دو جز components نوری هستند: یک بزرگنمایی بزرگ هدف و یک هدف با بزرگنمایی کم. بتز و همکاران فهمید که لنزهای دوربین گوشی های هوشمند اکنون از کیفیت کافی بالایی برخوردارند که امکان حل سلولهای منفرد برای آنها وجود دارد - و قیمت آنها از قفسه کمتر از 5 دلار است. آنها برای هدف با بزرگنمایی از لنزهای پلاستیکی ماژول جایگزین دوربین آیفون 5 استفاده کردند. نویسندگان نوشتند: "بعد از اینکه لنزها را با دقت از تراشه جدا کردید ، با استفاده از نوار شفاف و یک لغزش پوشش شیشه ای به آجر لگو متصل می شود." / p> تبلیغات

    آنها برای یک هدف با بزرگنمایی کم از یک لنز شیشه ای استفاده کردند ، در یک نگهدارنده تعبیه شده به همان آجر پیوست هدف بزرگنمایی زیاد متصل شده است. برای روشنایی ، آنها از آجر مخصوص لگو استفاده کردند که یک LED نارنجی را ادغام می کرد ، اگرچه آنها آن را با رنگی متفاوت جایگزین کردند. در صورت روشنایی غیر یکنواخت ، آنها نشان دادند که چگونه می توان از یک ورق کاغذ نازک پخش کرد و آن را بین LED و نمونه قرار داد. یک سطح صاف از آجرهای لگو یک دارنده نمونه عالی را ایجاد کرده است.

    خواندن بیشتر آجرهای لگو در طول آزمایش جدید و بهبود یافته هنوز 30000+ برداشت بالا دارند

    نگهدارنده هدف چالش برانگیزترین م componentلفه ساخت لگو است. در پایان ، بتز و همکارانش یک دنده دنده را با پیچ کرم دنده ای ترکیب کردند که کاربران را قادر به تنظیم کانون می کند. نویسندگان نوشتند: "در حالی که نگهدارنده هدف از همه قسمتهای جداگانه میکروسکوپ کوچکترین است ، اما با توجه به مهارتهای ساختن بیشترین تقاضا را دارد." "از این رو ، ساخت این قسمت یا باید توسط كودكان بزرگتر و باتجربه انجام شود ، یا نظارت بر ساختمان باید توسط یك فرد بالغ صورت گیرد تا در مرحله اولیه ساخت میكروسكوپ ، از سرخوردگی جلوگیری شود."

    بتز و همكارانش همچنین تعدادی آزمایش اساسی در خانه را طراحی کرده است که کاربران می توانند با میکروسکوپ های لگو خود انجام دهند. به عنوان مثال ، یک آزمایش شامل مطالعه تک لایه پیاز قرمز ، مشاهده چگونگی شوک اسمزی اعمال شده (افزودن یک قطره از محلول NaCl) باعث از دست رفتن آب پیاز و جمع شدن آن شد. مورد دیگر شامل مشاهده تشکیل بلورهای نمک بود ، در حالی که مورد سوم مربوط به مشاهده نحوه حرکت میگوهای آرتمیا (میکروسکوترها) در آب بود.

    آنها ابزار DIY و طرح های تجربی خود را با کمک گروهی از کودکان 9 ساله آزمایش کردند. تا 13 سال ، که میکروسکوپ ها را ساخت و برخی از آزمایشات را انجام داد ، به آنها آزادی کافی داد تا همچنین بررسی کنند که چگونه بزرگنمایی به تنهایی کار می کند. محققان پیشرفت کودکان را در تمام مراحل بررسی کردند و سپس از آنها خواستند یک پرسشنامه برای ارزیابی میزان یادگیری آنها تکمیل کنند. آنها دریافتند که این فرآیند به طور قابل توجهی درک کودکان از میکروسکوپ را افزایش می دهد.

    همه برنامه ها و دستورالعمل ها برای میکروسکوپ لگو گروه (از جمله آموزش گام به گام) به صورت رایگان به زبان های انگلیسی ، آلمانی ، هلندی و اسپانیایی اینجا بتز گفت: "ما امیدواریم که این میکروسکوپ مدولار در کلاس ها و خانه های سراسر جهان برای تحریک و الهام بخشیدن به کودکان در مورد علوم مورد استفاده قرار گیرد." "ما نشان داده ایم كه تحقیقات علمی نیازی به جدا بودن از زندگی روزمره ندارد. این می تواند روشنگری ، آموزشی و سرگرم كننده باشد."

    DOI: The Biophysicist، 2021. 10.35459 / tbp.2021.000191 (درباره DOI) .





خبرهای دیگر از علوم پایه