La física Funky de convertir un Animal transparente | Descubra la revista


Hace unas semanas perdí medio día de trabajo, recelosas por lo que parecía dos Osos Gummi claro en mi pantalla de ordenador. No fue un accidente de media tarde azúcar en la sangre; Estaba contemplando la fotos de un cerebro de ratón y embrión volvió transparente después del remojo en escala — una barata “agente de compensación” que puede utilizarse para pares en tejido biológico normalmente opaco.


Descubierto el año pasado por los investigadores del Instituto de ciencia de cerebro de Riken de Japón, escala está hecho de compuestos comúnmente encontrados en el laboratorio de biología, como la urea y el detergente Triton X. escala medios de bajo costos puede ser utilizan mucho más ampliamente que previamente desarrollados agentes de remoción de la muestra y permite a los científicos ver más profunda en el tejido que nunca antes. El descubrimiento permitió al equipo de Riken producir algunos de los mapas más detallados de las neuronas del cerebro jamás publicados.


Y es todo posible por transparencia, que increíble pero literalmente olvidada propiedad compartida por botellas de jugo, líneas de fibra óptica y el aire alrededor. La transparencia es importante para todo, desde las telecomunicaciones modernas a la biología de los animales marinos, pero como Miró mi pantalla me di cuenta que no tenía ni idea de cómo funciona. ¿Por qué puedo ver a través de vidrio, pero no la arena de sílice de que está hecha? ¿Por qué córneas de mi esposa transparentes pero sus Iris azules grandes no ¿? Y ¿por qué un cerebro de ratón Rosa hace claro cuando usted la Plof en un recipiente de escala?

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Resulta que la física detrás de la ventana de una dormitorio y un ratón monstruosa, transparente es el mismo. Cuando un paquete de energía de la luz, o fotones, golpea un objeto sólido, tres cosas pueden suceder. Luz puede desaparecer: Si el fotón tiene la misma frecuencia vibracional de los electrones en el material parece, esos electrones absorben su energía, cambiando el fotón de luz en calor. También puede esparcirse la luz: los electrones de la superficies pueden agarrar la energía del fotón y luego expulsar un fotón de la misma longitud de onda, que es cómo ves prácticamente todo lo que no emite luz propia. Pero si el fotón no tiene la energía vibracional derecho de absorción, y los átomos del material se organizan en patrones que desalientan la reflexión (como el revoltijo aleatorio de las moléculas de cristal o aire), entonces la energía del fotón pasa de un átomo a otro, salen por el otro lado todavía y brillante. Luego tienes transparencia.


Al menos esos son los básicos. Una vez escalar hacia arriba desde el nivel subatómico, otros factores interrumpen la transparencia, como defectos en un material uniforme — piensa en burbujas en una pieza de vidrio. Tejido biológico complica las cosas aún más. Criaturas como las medusas tienen tan poca estructura interna que son naturalmente transparentes, pero cuando se trata de algo tan complejo como un embrión de ratón, toma trabajo extra para atravesar los fotones.


“Transparencia, hay que deshacerse de dispersión,” dice el biólogo de la Universidad de Duke Sönke Johnsen. Después de 15 años de estudiar criaturas marinas transparentes, confiesa que los científicos aún no saben exactamente cómo ciertos animales permiten viajar a través de ellos la luz. Pero él sabe qué ruinas transparencia: “observamos a luz cuando pasa de un índice de refracción a otro. Los índices más se mueve a través de, la dispersión más allí.” Los diferentes índices de refracción de la piel, músculos y huesos que animales más opaco. Obras de escala por remojo en las células y la creación de un índice de refracción uniforme que fotones atraviesan.


Escala representa sólo una de muchas maneras que un dominio creciente de transparencia está cambiando la ciencia. Investigadores pueden golpear electrones fuera de aluminio y hierro con láseres, haciéndolos transparentes a ciertas frecuencias de luz — un avance que podría ser importante en los sistemas informáticos basados en la luz. Revolucionaria nueva cerámica transparente da a ingenieros una alternativa más dura a los amplificadores de cristal sintético en los láseres de alta potencia utilizados en la investigación de la física nuclear. Y escala sin duda conducirá a más extraordinarias vistas dentro de otro modo opacas criaturas.


Pero por favor no enviar imágenes — no tengo más tiempo para gawk.


Jason Daley es un escritor independiente basado en Madison, Wisconsin.




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