Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Reklama1
Strona główna Start

Badania na poziomie jednego mikrometra


Laboratorium Mikro i Nano Tomografii działające od kilku miesięcy na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH posłuży naukowcom i studentom do badania m.in. własności mechanicznych kości. Dzięki rozdzielczości tomografu dochodzącej do pół mikrometra badacze mogą dostrzec detale o wielkości jednej dwusetnej grubości ludzkiego włosa.
 
 
Pomysłodawcy stworzenia laboratorium, dr hab. inż. Jacek Tarasiuk oraz dr inż. Sebastian Wroński, środki na zakup sprzętu i wyposażenia uzyskali z Funduszu Nauki i Technologii Polskiej. Aparatura warta ponad 2 mln zł służy do nieinwazyjnego badania struktur wewnętrznych materiałów . Takie urządzenie ma podobną budowę jak tomograf medyczny z tą różnicą, że cechuje się dużo większą rozdzielczością. 
Uruchomienie laboratorium i umieszczenie w nim sprzętu było skomplikowanym zadaniem. Szczegóły wyjaśnia dr inż. Sebastian Wroński: - Wewnątrz urządzania znajduje się źródło promieniowania rentgenowskiego, dlatego żeby zapewnić bezpieczeństwo użytkownikom, urządzanie posiada solidną obudowę wykonaną z ołowiu. Aparatura waży około dwóch ton, z tego też powodu laboratorium zostało zlokalizowane w piwnicach budynku D-10. 
Głównym wyposażaniem laboratorium jest tomograf. Urządzanie służy do wykonywania pojedynczych projekcji. Aby uzyskać trójwymiarowy obiekt dane muszą być odpowiednio przetworzone. W tym celu laboratorium wyposażone jest także w cztery serwery obliczeniowe, które służą do trójwymiarowej rekonstrukcji, a także stanowisko specjalnie przystosowane do wizualizacji i analizy danych. Dr J. Tarasiuk podkreśla wszechstronne zastosowanie aparatury: - Może służyć do bardzo różnych badań. My oczywiście mamy swoją działkę, nad którą pracujemy i są to badania kości i ich własności mechaniczne.
 
 

Badamy ich strukturę, wytrzymałość oraz obciążenia jakim mogą być poddane. Laboratorium wyposażone jest także w aparaturę pozwalającą zgniatać kość w trakcie pomiarów. - Dzięki temu możemy je obciążać i obserwować jak reagują, lub do którego momentu odkształcają się elastycznie, a kiedy zaczynają się niszczyć. Co ważne, nasze badania koncentrują się na mikroskopowej strukturze kości, a nie kości jako całym organie. Badamy i obserwujemy małe fragmenty kości wielkości ziarnka grochu. Kość w takiej skali wygląda jak mocno porowata gąbka. Od rozmiarów jej porów, grubości beleczek oraz innych parametrów struktury zależą jej wytrzymałość i zdolności regeneracyjne - wyjaśnia badacz z WFiIS.
Urządzenie pozwala mierzyć wszelki struktury trójwymiarowe, z dokładnością pół mikrometra. - W związku z tym badamy np. układy scalone i sieć połączeń w takim układzie, próbki geologiczne i ich strukturę wewnętrzną. Badamy różnego rodzaju polimery, tworzywa sztuczne, materiały kompozytowe czy biomateriały, w których jest połącznie materiałów lekkich i ciężkich - dodaje dr inż. Sebastian Wroński.
 
Dla przemysłu

Badania na żywych tkankach są trudne, kosztowne, wymagają zgody komisji etycznych, a ponadto są dosyć trudno powtarzalne. Wykonując analizy na nanotomografie naukowcy mogą przeprowadzić testy wytrzymałości tkanki kostnej, a tym samym ułatwić tworzenie komputerowych modeli zachowania się kości. - Prowadzimy badania, dzięki którym łatwiejsze będzie projektowanie implantów. Aby stworzyć tego typu modele musimy zweryfikować doświadczalnie jak kość jest zbudowana oraz jak reaguje na obciążenia. W naszym laboratorium próbujemy znaleźć związek między strukturą i budową wewnętrzną kości, a jej reakcją na obciążenia. Następnie tą wiedzę implementujemy w modelach komputerowych - wyjaśniają naukowcy. Dzięki tego typu badaniom projektanci implantów będą mogli wstępne badania wykonywać w komputerze, nie wykonując rzeczywistych doświadczeń na zwierzętach czy ludziach. 
Badania wykonywane nanotomografem przynoszą sporo korzyści także innym dyscyplinom. Zastosowanie precyzuje dr J. Tarasiuk: - Producenci np. telefonów komórkowych mogą dzięki badaniom przeprowadzonym na nanotomografie ocenić, które technologie są najlepsze. Możemy określić jakość i trwałość wykonanych połączeń w zależności od zastosowanych technologii.
 


 
Studenci również skorzystają

W laboratorium będą odbywały się także zajęcia dla studentów, podczas których poznają oni metody badania przy użyciu nanotomografu. - W tej chwili przewidujemy kilka przedmiotów, które będą się tutaj odbywały. Jeden z nich będzie prowadzony wspólnie z wykładowcami z Katedry Fizyki Ciała Stałego i Katedry Fizyki Materii Skondensowanej - mówi naukowiec. W tym module studenci poznają nowoczesne technologie pomiarowe, technikę tomografii, metodę reprezentowania trójwymiarowych obiektów oraz podstawową analizę trójwymiarową. Dzięki tego rodzaju zajęciom studenci, którzy trafią w przyszłości do pracy np. w przemyśle i spotkają się z tego typu urządzeniami, nie będą mieli problemów z obsługą podobnej aparatury. - Zwłaszcza, że mamy w przemyśle dosyć dużo urządzeń tego typu, co prawda o mniejszej rozdzielczości, ale pozwalających mierzyć większe próbki. Są to częste badania wykonywane w ramach inspekcji kontroli jakości - wyjaśnia dr J. Tarasiuk. Inny przedmiot będzie w całości związany z wykorzystaniem pracowni mikro i nanotomografii. Studenci poznają zagadnienia związane z biomechaniką kości, ich własności oraz aspektami mechanicznymi związanymi z konstrukcją implantów. W ramach tego przedmiotu uczestnicy będą badać próbki kości pod kątem ich parametrów morfometrycznych. Będą uczyć się jednocześnie i tomografii i mechaniki. 
Nanotomograf może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie konieczne jest poznanie struktury wewnętrznej w sposób nieinwazyjny, począwszy od badań polimerów i materiałów geologicznych jak skały, poprzez próbki biologiczne jak rośliny i tkanki biologiczne, a skończywszy na elektronice i półprzewodnikach. Naukowcy z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej podkreślają, że oferta badawcza i dydaktyczna laboratorium skierowana jest do wszystkich wydziałów i firm zewnętrznych, które chcą prowadzić badania na nanotomografie. W ciągu kilkunastu tygodniu od uruchomienia laboratorium już kilka wydziałów zgłosiło chęć przeprowadzenia pomiarów. Pojawiły się również pierwsze prace inżynierskie realizowane w laboratorium mikro i nanotomografii oraz zlecenia badań z przemysłu.

Źródło: http://www.agh.edu.pl



Tagi: Laboratorium Mikro i Nano Tomografii, AGH, nanotechnologia, technogia, mikrometr, nanocząstki, badania, rozwój, lab, laboratorium, laboratoria
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab