Добро пожаловать на форум PHP программистов!
За последние 24 часа нас посетили 17847 программистов и 1645 роботов. Сейчас ищут 2045 программистов ...
Последние
Популярные

Разработан инновационный метод определения динамики взаимодействующих частиц

Дата: 2024-10-31 22:23

Группа исследователей разработала инновационный метод определения динамики микроскопических взаимодействующих частиц, используя распознавание изображений для подсчёта количества частиц в «воображаемом ящике». Эта техника, названная «контоскопией», позволяет изучать динамику системы, даже для плотной группы частиц, взвешенных в жидкости. Результаты работы были опубликованы в журнале Physical Review X.

Учёные многих дисциплин, от биологов, изучающих клетки, до химиков, изучающих молекулы, и физиков, давно пытаются использовать подсчёты частиц для характеристики их движения. Традиционно для этого используется «константа диффузии», которая описывает, насколько быстро движется средняя частица в жидкости. Однако отслеживание траекторий и смещений частиц может быть затруднено, если не невозможно, когда частиц много или они неразличимы.

(a) Иллюстрация среды, в которой работает колантоскоп, (b) Двумерная коробка с 54 частицами внутри, (c) График колебаний числа частиц прототипа с течением времени, полученный в результате моделирования. Источник: Physical Review X (2024). DOI: 10.1103/PhysRevX.14.041016

София Марбах из Парижского университета Сорбонна и её коллеги изобрели контоскопию, чтобы обойти это ограничение. Система использует программное обеспечение для распознавания изображений, чтобы подсчитать количество частиц в виртуальном «ящике» в образце, которое может исчисляться тысячами. Пользователь может выбрать желаемый размер «ящика» колонтоскопа, чтобы изучать динамику частиц в больших или меньших масштабах.

Группа разработала уравнение, которое использует флуктуирующее количество частиц в ящиках для расчёта константы диффузии и вывода динамических свойств взаимодействующих суспензий частиц. Они протестировали свою методику на двумерном слое пластиковых сфер диаметром 2,8 микрона в ячейке, заполненной водой. Используя эту искусственную коллоидную систему, учёные выбрали квадратные фрагменты со сторонами от 4 до 32 микрон. Их программное обеспечение подсчитало количество частиц в каждом фрагменте.

Используя эти данные, удалось вычислить среднее изменение числа частиц относительно первого «ящика», которое увеличивалось как квадратный корень времени. Согласно этой методологии, значение для константы диффузии совпало с полученным с помощью более традиционных методов, которые реконструируют траектории частиц.

Когда авторы работы увеличили количество частиц в моделируемом коллоиде, частицы диффундировали от своих исходных точек, как и ожидалось. Метод всё ещЁ работал, но учёные начали видеть образование временных сгустков частиц, около 10, в прототипной установке. Это было то, чего не наблюдалось в традиционных исследованиях, просто потому, что отслеживание только одной частицы за раз не может выявить сгустки.

Хотя частицы не взаимодействовали в своём прототипном коллоиде, эксперименты в реальном мире обычно не могут быть аппроксимированы как невзаимодействующая система. В отличие от менее плотных систем, команда обнаружила, что значительные отклонения от математических выражений имели место при высоких упаковочных долях. Авторы смогли модифицировать свой анализ, когда гидродинамические и / или стерические факторы усложняли систему.

«Мы верим, что наш аналитический подход можно распространить на 3D, на твёрдые тела или кристаллы», — написали они в своей статье. София Марбах добавила: «Многие учёные хотели бы использовать эту структуру для исследования самых разных систем за пределами коллоидов: микроводорослей, бактерий, активных коллоидов, коллоидных стёкол, молекул и т. д.. Мы определённо получили интерес к использованию со стороны других ученых. Это настолько просто сделать, что некоторые коллеги просто попробовали это на своих собственных данных и увидели результаты в зависимости от системы, которую они исследовали». Она также отметила, что существует много направлений для будущих исследований, включая усовершенствование техники колантоскопа и её расширение для исследования различных динамических характеристик за пределами диффузии.



Подробнее на iXBT
 

Предыдущие новости

iXBT, 2024-10-31 22:29
Видеокарты Radeon громят GeForce в новой Call of Duty: Black Ops 6. RX 7700 XT за 390 долларов опережает даже RTX 3090

Вышедшая на днях игра Call of Duty: Black Ops 6 уже успела заполучить множество хвалебных отзывов, а теперь появились большие тесты производительности видеокарт в этом проекте. фото: TechPowerUp   Первое, что нужно отметить, это отличную оптимизацию и невысокие требования. Даже GeForce RTX 3060 хватит, чтобы в Full HD при максимальных настройках получить более 60 к/с. В 4K,...

3Dnews.ru, 2024-10-31 22:31
«Больше, чем у кого-либо»: Цукерберг похвастался системой с более чем 100 тыс. Nvidia H100 — на ней обучается Llama 4

Среди американских IT-гигантов зародилась новая забава — соревнование, у кого больше кластеры и твёрже уверенность в превосходстве своих мощностей для обучения больших языковых моделей ИИ. Лишь недавно глава компании Tesla Илон Маск (Elon Musk) хвастался завершением сборки суперкомпьютера xAI Colossus со 100 тыс. ускорителей Nvidia H100 для обучения ИИ, как об...

iXBT, 2024-10-31 21:28
NASA обновило список потенциальных мест посадки на Луне для миссии Artemis 3

NASA обновило список потенциальных мест посадки вблизи южного полюса Луны для своей миссии Artemis 3, цель которой — доставить астронавтов на поверхность Луны в 2026 году. Девять отобранных объектов, список которых был опубликован 28 октября, отличаются геологическим разнообразием, каждый из них может дать новое представление о лунных ресурсах и истории нашей Солнечной...

iXBT, 2024-10-31 21:47
Фрагментирование спутника Intelsat 33e создало угрозу космического мусора на геостационарной орбите

Ведущая компания по ситуационной осведомленности в космосе, COMSPOC, опубликовала анимацию, демонстрирующую распространение обломков взорвавшегося телекоммуникационного спутника Intelsat 33e по геостационарной орбите. Этот инцидент, произошедший 19 октября, создал более 500 фрагментов космического мусора, которые уже угрожают другим спутникам в этом орбитальном регионе....

© 2024 «PHP.RU — Сообщество PHP-Программистов»
Главная | Форум | Реклама на сайте | Контакты VIP Сувениры
Разработка компании ODware