загрузка...
загрузка...
На головну

Введення в фізичні явища

| наступна стаття ==>

мета курсу - Познайомити студентів з тими фізичними явищами, які в даний час широко використовуються в інформаційних технологіях, перспективними напрямками розвитку цих технологій, заснованими на досягненнях сучасної фізики. Йдеться про додаткові главах квантової механіки, фізики твердого тіла, напівпровідникової електроніки, лазерної фізики, оптики, які необхідні для розуміння тенденцій розвитку елементної бази експериментальної фізики, метрології, мікроелектроніки, систем отримання, обробки, передачі та зберігання інформації. Відзначимо, що елементна база мікроелектроніки, наноелектроніки та квантових комп'ютерів, розпізнавання образів і аналізу зображень, онто-, радіо- і акустоелектроніка, а так само оптична і СВЧ-зв'язок в рамках пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки відносяться до критичних технологій федерального рівня.

В даний час в вимірювальну техніку широко впроваджуються досягнення в галузі розробки штучного інтелекту. В основу створення таких пристроїв покладені принципи переходу від чіткої програмованість їх поведінки в напрямку наближення до принципів функціонування живих систем. Основна властивість таких «інтелектуальних» вимірювальних пристроїв полягає в здатності адаптації їх характеристик, структур, режимів роботи до постійно змінюваних параметрах об'єкта вимірювання і умов роботи. Розробка таких інтелектуальних систем вимагає відходу від традиційних методів проектування вимірювальних пристроїв. Подібно до природного відбору в природі, в техніці також відбувається поступовий розвиток конструкцій, ускладнення принципів роботи пристроїв. Можна з упевненістю зробити висновок про те, що подальше вдосконалення вимірювальної техніки піде по шляху широкого застосування нейромережевих технологій, які будуть використовуватися для отримання, передачі та обробки вимірювальної інформації. Такі вимірювальні пристрої будуть нелінійними, керованими, зі зворотним зв'язком. Це дозволить не тільки поліпшити їх метрологічні характеристики, а й підвищити інформативність процесів отримання, передачі та обробки вимірювальної інформації.

Для розробки таких вимірювальних пристроїв можуть бути використані нелінійні фізичні ефекти, матеріали, режими роботи пристроїв. Теоретичною базою для розвитку такого напрямку вдосконалення вимірювальних пристроїв є успіхи в розвитку нелінійної динаміки. Використання складних нелінійних динамічних систем для створення пристроїв отримання і обробки вимірювальної інформації відкриває нові можливості для метрології та технічних вимірювань.

Список використовуваних скорочень

АІС - амперометрический иммуносенсор

АПС - амінопропілсілатран

АСМ - атомно-силовий мікроскоп

БСА - бичачий сироватковий альбумін

ДНК - дізоксірібонуклеіновая кислота

ІФА - імуноферментний аналіз

КМВ - кварцове мікрозважування

КМОП - компліментарний метало-оксидно-напівпровідникова технологія

МЕМС - мікроелектромеханічні системи

НЕМС - наноелектромеханічні системи

ПХ - пероксидаза хрону

РІА - радіаційний імунний аналіз

РНК - рибонуклеїнова кислота

РЕМ - растровий електронний мікроскоп

СЗМ - скануючий зондовий мікроскоп

СТМ - скануючий тунельний мікроскоп

ФСБР - фосфатний сольовий буферний розчин

RMS - root mean squared detector (середньоквадратичний детектор)

SAW - surface acustic waves (поверхневі акустичні хвилі)

SPR - surface plasmon resonance (поверхневий плазмонний резонанс)

IgG - гамма-імуноглобулін (клас макромолекул антитіл мають «Y» -форму)

Вступ

Одним з активно розвиваються додатків методу хімічного

модифікування поверхні є розробка хімічних і біосенсорів -

аналітичних пристроїв, що включають взаємодіє з обумовленою речовиною

рецепторний шар, тісно пов'язаний або інтегрований з фізичним

перетворювачем [1]. Кожен з відомих сьогодні типів сенсорів (електрохімічні,

напівпровідникові, оптичні, мас-чутливі і т. д.) має свої

достоїнствами і недоліками, тому представляє інтерес не тільки

вдосконалення рецепторів відомих типів, але і розробка нових селективних

високочутливих сенсорних систем, розкриття їхніх потенційних можливостей і

переваг.

Селективність сенсора визначається наявністю на поверхні перетворювача

міцно зафіксованого шару функціональних груп або молекул, здатних

специфічно і, бажано, оборотно взаємодіяти з обумовленою речовиною -

аналітом. Створення такого рецепторного шару - необхідна, але не достатня умова

ефективності сенсора [2].

В останні десятиліття стався технологічний прорив в області

виготовлення кремнієвих мікроконсолей (консолей) для атомно-силової

мікроскопії, що дозволив створити чутливі теплові, магнітні, мас-сенсори.

Успішне використання консолей для детектування самих різних фізичних

взаємодій відкриває широкі перспективи створення на їх основі принципово

нового класу хімічних сенсорів - так званих мікромеханічних сенсорів, в

яких реєструється зміна поверхневого натягу на межі рецептор -

довкілля.

Це дозволяє припустити, що мікромеханічні пристрої на основі

консолей можуть служити не тільки як засоби інструментального експрес

аналізу, але і в якості інструментів для вивчення щеплених шарів і фізико

хімічних процесів в поверхневому шарі. Тому виявлення того, яку

інформацію про них можна отримати за допомогою мікромеханічних пристроїв на основі

консолей, є, без сумніву, цікавою і актуальною в фундаментальному

аспекті завданням.

Для цього необхідно на прикладі використання різних модифікаторів

поверхні і адсорбатов виявити основні закономірності виникнення

аналітичного сигналу в мікромеханічних сенсорах і встановити ступінь впливу

різних процесів, що протікають в щеплених шарах, на поверхневий натяг.

1. Аналітичний огляд биокаталитических і

біосенсорних систем

В огляді стисло описані основи методів зондової мікроскопії, особливо

атомно-силової мікроскопії (розділ 1.1.1) і силовий спектроскопії (розділ 1.1.2), і їх

застосування при дослідженні властивостей біополімерних систем. У розділі 1.1.3

розглядаються аспекти функціонування сучасних перспективних

мікрокантілеверних пристроїв як високочутливих багатофункціональних

біохімічних датчиків. Проаналізовано ___________ основні чинники, що відповідають за

вироблення аналітичного сигналу мікрокантілеверних сенсорів. представлений спектр

застосувань мікромеханічних систем і схем реєстрації аналітичного сигналу

(Розділ 1.3), при цьому особливу увагу приділено аналізу супрамолекулярних структур

рецепторних шарів силових перетворювачів. Для порівняння в огляді описані основні

характеристики і принципи функціонування поширених перетворювачів

біофізичних реакцій в аналітичний сигнал (розділ 1.2).

| наступна стаття ==>

Читайте також:

пьезокварцевиє иммуносенсор

Квантовий осцилятор на базі електромеханічного резонатора

Фізичні основи колебательной спектроскопії

сенсорне сприйняття

Пристрій і принцип роботи СТМ

Фізична природа тунельного ефекту

ефект Штарка

Вимірювальна частина СКВИДа

квантовий комп'ютер

Глава 11. Макроскопічні квантові ефекти в твердих тілах

Компресори імпульсів

Резонатори на ПАР

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua