Wetenschappers maken microscopisch kleine lasers van bolletjes

Wetenschappers van Berkeley hebben een manier gevonden om microscopisch kleine bolletjes in te zetten als laser. De techniek moet het onder andere mogelijk maken om de lasers in het lichaam te spuiten en daar te dienen als een soort medicijn.

In een nieuwspost legt de universiteit uit hoe de lasers zijn gemaakt. Het gaat om bolletjes gemaakt van een polymeer die niet groter in doorsnee zijn dan 5 micron. Daarmee zijn ze kleiner dan een rode bloedcel, aldus de wetenschappers. Om de bolletjes licht uit te laten zenden werden nanodeeltjes gebruikt, opgebouwd uit natriumyttriumfluoride samen met thulium. Laatstgenoemde wordt vaker gebruikt om lasers mee te bouwen.

De wetenschappers ontdekten dat als zij de bolletjes van energie voorzien door er met infrarood licht op te schijnen, er licht kan worden uitgezonden. Dat deden zij ook nog als ze jaren later uit de vriezer gehaald worden, waardoor het geheel dus vrij stabiel is. Ook hebben de bolletjes geen moeite met het uitzenden van licht in vloeistoffen, zoals in het bloed.

Berkeley bead lasers

Het voordeel van de door Berkeley ontwikkelde techniek is niet alleen dat de lasers microscopisch klein zijn, maar ook dat ze uren achter elkaar kunnen werken en aanzienlijk minder energie nodig hebben om licht uit te zenden dan andere minilasers. Vooralsnog hebben de wetenschappers echter nog geen toepassingen, al hebben zij wel een aantal mogelijkheden bedacht. Zo willen ze de bolletjes inzetten als medicijnen, bijvoorbeeld door deze in te spuiten in het lichaam om het gedrag van zenuwcellen te manipuleren. Dit zou kunnen helpen bij het aanpakken van neurologische ziektes. Ook het aansturen van optische chips behoort tot de mogelijkheid.

Volgens de wetenschappers waren de resultaten van het onderzoek onverwacht; zij waren namelijk op zoek naar bolletjes voor gebruik in imaging voor de hersenen. In toekomstige studies willen ze nog kijken of het geproduceerde licht nauwkeuriger kan worden voorspeld, zodat de lasers gemakkelijker zijn aan te sturen. Wanneer er dan daadwerkelijk praktische toepassingen komen, is echter niet bekend. De bevindingen van het huidige onderzoek zijn gepubliceerd in Nature Nanotechnology.

Berkeley bead lasers

IT-banen

Reacties (48)

the_stickie 24 juni 2018 16:27

Voor dit ingezet kan worden ín het lichaam zijn er imho nog wel wat hordes te nemen. Thulium is behoorlijk zeldzaam (en dus héél duur), waardoor er bijvoorbeeld nog maar zeer weinig onderzoek is gedaan naar de toxicologie.
Bovendien is het introduceren van zulke nanopartikels een riskante onderneming. Het is een illusie dat zoiets op z'n plaats blijft aangezien deze bolletjes door de fijnste haarvaten kunnen. Er zijn zelfs grotere moleculen die door de verschillende halfdoorlaatbare membranen in ons lichaam kunnen migreren.

Molybdenum @the_stickie • 24 juni 2018 21:21

Ongeveer 1100-1500 dollar per kg. Eeste hit op Google. Ter vergelijking: zilver zit op ongeveer €500 euro per kg en goud op ongeveer €50000 euro per kg. Valt wel mee dus. ;-)

jqv @Molybdenum • 24 juni 2018 21:51

De prijs valt dan wel mee, maar ik vraag we wel of wat de hoeveelheid beschikbaar materiaal is.

Als de vraag coor technologie toeneemt, maar de beschikbaarheid niet, dan zal de prijs flink kunnen oplopen.

the_stickie @Molybdenum • 24 juni 2018 22:34

Alles is relatief natuurlijk. Bovendien is de prijs afhankelijk van de vraag en het aanbod. Vooralsnog is het aanbod (zeer) klein, maar de vraag ook. Wereldwijd wordt zo'n 50 ton thuliumoxide per jaar geproduceerd.
De prijs vergelijken met goud is niet helemaal eerlijk. Tenslotte heeft dat een nogal bijzondere positie op de internationale markten. In vergelijking met andere elementen is thulium best duur

Edit: mijn google hits zijn 8$ voor 0,5g (zijnde 16000$/kg) voor een sample van 99% (voor je verzameling) of 496$ voor 10g 99,7% als labomateriaal (zijnde 49600$/kg)

Mijn supplier voor labomateriaal heeft het niet in assortiment.

[Reactie gewijzigd door the_stickie op 23 juli 2024 02:48]

mikesmit @the_stickie • 24 juni 2018 18:17

Mag ik als suggestie geven dat de Engelse Wikipedia pagina veel meer informatie bevat over dit metaal. Inclusief onderzoeken naar de toxicologie van het metaal en zijn zouten

the_stickie @mikesmit • 24 juni 2018 22:15

Niet meer dan "mildly toxic" en dat het je lever en milt kan beīnvloeden en dat inhalatie gevaarlijk kan zijn. Dat is nog iets heel anders dan de mogelijke gevolgen als je zoiets gaat injecteren. Ik kan je ook aanraden op zoek te gaan naar andere bronnen. Enkele gerenommeerde bronnen geven de toxiciteit en dodelijke dosis op als "unknown"

poktor @the_stickie • 25 juni 2018 17:27

Waarom in het menselijk lichaam? Lijkt mij dat deze bolletjes prima in te zetten zijn op chips voor fotonica.

teacup 25 juni 2018 07:33

Imaging voor de hersenen... Tweakers schrijft dat mogelijk zenuwcellen met deze particles zijn te manipuleren (gebruik nadrukkelijk niet de term bolletjes of kralen, het is nog helemaal niet zeker dat dit de definitieve verschijningsvorm gaat worden). Toch had ik wat moeite met het begrip imaging.

Uit de bron:

The researchers also noted that there are many potential applications for the microlasers, such as in controlling the activity of neurons or optical microchips, sensing chemicals, and detecting environmental and temperature changes.

“At first these microlasers only worked in air, which was frustrating because we wanted to introduce them into living systems,” Cohen said. “But we found a simple trick of dipping them in blood serum, which coats the beads with proteins that allow them to lase in water. We’ve now seen that these beads can be trapped along with cells in laser beams and steered with the same lasers we use to excite them.

Hieruit leid ik af dat als ze op een of andere wijze gekoppeld kunnen worden met de imageverwekende neuronen (?) in onze hersenen dat een kunstmatige vervanging kan worden gemaakt van de lichtgevoelige binnenzijde van onze ogen. Erg prematuur allemaal nog, maar de stabiliteit van de oplossing is wel beloftevol.

zonoskar 24 juni 2018 21:16

Ik dacht eigenlijk meteen aan een TV toepassing, niet meteen medisch. Maar misschien komt dat (de TV toepassing) nog.

hahaha2223 @zonoskar • 24 juni 2018 22:20

Daar heb je niks aan lazers, zoveel precisie kan je oog toch niet zien

laptopleon @hahaha2223 • 25 juni 2018 10:54

Het zijn bolletjes. Er staat niets over lenzen, spiegels of dat het laser-licht een bepaalde focus of zelfs maar specifieke richting heeft.

Kortom ze schijnen alle kanten op, in tegenstelling tot de 'grote' lasers waar we aan gewend zijn. Dit zijn meer oplichtende pigmentdeeltjes. Zou op zich prima kunnen werken in een TV-scherm al lijkt dat niet voor de hand te liggen aangezien er veel goedkopere en vooral: bewezen en beschikbare technieken voor zijn.

OruBLMsFrl @hahaha2223 • 25 juni 2018 00:40

Extra optie in het calibratie menu van de TV: oog laseren

habbekrats 24 juni 2018 15:20

Deze dingen kunnen ze ongemerkt naar binnen brengen denk ik. En je dan op commando aanvallen.

Choek @habbekrats • 24 juni 2018 15:56

De techniek om met licht zenuwcellen en hersenactiviteit te beïnvloeden is niet nieuw en wordt al meer dan tien jaar gebruikt door wetenschappers om onderzoek te doen naar het brein.

Hoewel je gelijk hebt dat dit kan worden gebruikt door kwaadwillenden, hoe ver dit ook van de werkelijkheid afstaat, moet je toch echt kijken naar de wat meer realistische en praktische mogelijkheden. Als wetenschappers door toepassing hiervan begrijpen hoe het brein werkt dan zou het bijvoorbeeld mogelijk worden om hersenletsel en uiteindelijk zelfs psychiatrische aandoeningen te genezen.

[Reactie gewijzigd door Choek op 23 juli 2024 02:48]

Cergorach @habbekrats • 24 juni 2018 18:16

Deze dingen kunnen ze ongemerkt naar binnen brengen denk ik. En je dan op commando aanvallen.

Er bestaan al veel langer stoffen die zonder probleem door de huid gaan en verschillende 'payloads' kunnen meenemen. Die zijn een stuk goedkoper en effectiever dan deze oplossing. Verder zijn exotische methodes van mensen 'omleggen' over het algemeen niet de moeite waard want er zijn veel effectievere en economischere oplossingen die over het algemeen ook niet te traceren zijn. Overval, ongeluk, allergische reactie, etc.

Nee, ik zie dit eerder in daadwerkelijk medische toepassingen toegepast worden, ik vraag me echter af hoe je zo iets 'bestuurd' en wat het daadwerkelijke effect ervan is. Zou je hiermee specifieke cellen kunnen 'aanvallen', zoals bv. kankercellen?

Verwijderd @habbekrats • 24 juni 2018 19:29

Alles is te misbruiken. We doen het al jaren de andere kant op; Militaire toepassingen inzetten voor generiek gebruik.

Kalief 24 juni 2018 14:49

Maar hoe kunnen ze worden gericht?

psyclonfire @Kalief • 24 juni 2018 15:37

Hoeft niet, als je de bolletjes energie geeft op 1 punt zijn ze alleen daar actief. Lijkt een beetje op lasertherapie met kanker daar laat je bolletjes op 1 punt in je lichaam uitzetten en dus schade aan de kankercellen te doen door er met een laser op een punt gericht te schijnen, de bolletjes zelf zitten overal in het lichaam maar doen daar niks. Alleen nu geven de bolletjes licht ipv uit te zetten.

Cergorach @psyclonfire • 24 juni 2018 18:18

Ik zie het voor me als: een bolletje is rond, de laser komt er maar aan een kant uit. Hoe zorg je dat dit de juiste kant is en hoe zorg je er voor dat je weet dat het de juiste kant is?

laptopleon @Cergorach • 25 juni 2018 11:00

LASER betekent: Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation - als ik het me goed herinner. We kennen het allemaal als gerichte stralen maar ook zonder het te richten met spiegels en lenzen is het nog steeds een LASER.

Shark.Bait @Cergorach • 25 juni 2018 11:32

Alles met een coating afdekken behalve die ene kant. Als die coating magnetisch is kunnen ze misschien met een magnetisch veld de bolletjes richten?

robvanwijk

Wetenschap

@AmigaWolf • 24 juni 2018 17:06

Hoe had je dat precies in gedachte? Ze werken alleen als je er met een infrarode laser op schijnt. Als je een slachtoffer toch al met een infrarode laser kunt raken, dan heb je dit niet nodig om kwaad te doen. Daarnaast werkt het alleen bij mensen die deze deeltjes in hun bloed hebben. Dat is dus een zeer beperkte doelgroep (en als je ongemerkt deze deeltjes in hun bloed kunt krijgen, dan kun je ook een heleboel andere stoffen in hun bloed krijgen).

Kun je dit voor slechte doeleinden gebruiken? Ja, strikt genomen vast wel. Maar kun je dit voor slechte doeleinden gebruiken die je niet veel makkelijker op een andere manier voor elkaar kunt krijgen? Nee sorry, ik zou niet weten hoe.

Shark.Bait @robvanwijk • 25 juni 2018 11:40

Je denkt te ver. Ik denk eerder aan dat jij de code van je bankpas, telefoon of kluis doorgeeft. Of dat je dingen zegt die je niet wil zeggen, of dat je een soort van Manchurian Candidate wordt. (ja, vergezocht, maar naar de maan reizen is ook vergezocht als je in het stenen tijdperk bent en je hebt net ontdekt hoe je vuur kan maken)

robvanwijk

Wetenschap

@Shark.Bait • 25 juni 2018 19:52

Er is net een nieuwe techniek in ontwikkeling (nog niet eens klaar voor gebruik in klinische tests, om het over alledaags gebruik nog helemaal maar niet te hebben), die medicijnen op de goede plek kan activeren. Ik zie echt werkelijk nul-komma-nul reden om aan te nemen dat extreem krachtige en geavanceerde vormen van mind control daar ook maar iets mee te maken zou hebben.

naar de maan reizen is ook vergezocht als je in het stenen tijdperk bent en je hebt net ontdekt hoe je vuur kan maken

En jij zou die holenmensen vertellen dat ze vooral geen vuur uit moeten vinden, want daarmee kun je de raket van een ICBM ontsteken en we weten allemaal wat voor rotdingen dat zijn...!? Maar daarmee ga je wel volledig voorbij aan alle voordelen die die uitvinding óók met zich meebrengt.

Je denkt te ver.

Ehm nee, jijzelf denkt veel, heel veel te ver. Toon eerst maar eens aan dat iemands gedrag überhaupt te beïnvloeden is met deze techniek (dat lijkt mij toch wel de eerste stap op weg naar "vertel me al je geheimen!" / "ok!"), dan praten we daarna verder. En in de tussentijd, we hebben al "technologie" waarmee je iemand zover kunt krijgen om zijn codes af te geven...

Shark.Bait @robvanwijk • 25 juni 2018 21:46

En jij zou die holenmensen vertellen dat ze vooral geen vuur uit moeten vinden, want daarmee kun je de raket van een ICBM ontsteken en we weten allemaal wat voor rotdingen dat zijn...!? Maar daarmee ga je wel volledig voorbij aan alle voordelen die die uitvinding óók met zich meebrengt.

Je mensenkennis is slecht. Ik denk een typisch gevalletje projectie. Wel apart dat je over anti wapens begint. Ik zou holemensen niks vertellen daar ik geen tijdmachine bezit, hun taal niet spreek, de tijdlijn niet wil aanpassen zodat ik niet besta, en die gedachte nooit in mij op zou komen.

Ehm nee, jijzelf denkt veel, heel veel te ver. Toon eerst maar eens aan dat iemands gedrag überhaupt te beïnvloeden is met deze techniek (dat lijkt mij toch wel de eerste stap op weg naar "vertel me al je geheimen!" / "ok!"), dan praten we daarna verder. En in de tussentijd, we hebben al "technologie" waarmee je iemand zover kunt krijgen om zijn codes af te geven...

Ik hoef niks te bewijzen. Mijn voorbeeld laat zien dat je nooit weet wat de (verre) toekomst onze soort biedt. Hertz dacht dat radiogolven nooit nuttig konden zijn, in de klassieke oudheid had men een soort van stoommachine die niet verder kwam dan een speeltje.
En de anti diefstal technologie is ook een wapenwedloop. Wellicht dat in de toekomst je biometrische sleutels nodig hebt van een levend wezen, en dan zijn die laserbolletjes een mooie uitkomst.

robvanwijk

Wetenschap

@Shark.Bait • 26 juni 2018 03:43

Ik zou holemensen niks vertellen daar ik geen tijdmachine bezit, hun taal niet spreek, de tijdlijn niet wil aanpassen zodat ik niet besta, en die gedachte nooit in mij op zou komen.

Google anders even wat "hypothetisch" betekent!? Jij begint zelf over het stenen tijdperk en vuur maken, geef dan niet dit soort onzin-antwoord als ik doorga op die vergelijking.

Mijn voorbeeld laat zien dat je nooit weet wat de (verre) toekomst onze soort biedt.

Goed, dus voor hetzelfde geldt zijn deze laserbolletjes de sleutel tot wereldvrede en onsterfelijkheid. Is dat vergezocht? Ja, net zo vergezocht als jouw scenario dat ze het mogelijk maken om mind control te ontwikkelen. Als we niet kunnen voorspellen welk van de twee (of allebei, of geen van beide) scenario's uiteindelijk waarheid zal worden, waarom zouden we er dan tegen (of juist voor) zijn? In dat geval nemen we namelijk hoe dan ook een enorm risico met onze toekomst en is het sowieso een onmogelijk dilemma. Maar goed, dan kun je nergens voor zijn en nergens tegen, dus dan kun je helemaal geen beslissingen meer nemen, dus dat is geen bruikbaar uitgangspunt.

Shark.Bait @robvanwijk • 28 juni 2018 12:58

Google anders even wat "hypothetisch" betekent!? Jij begint zelf over het stenen tijdperk en vuur maken, geef dan niet dit soort onzin-antwoord als ik doorga op die vergelijking.

Jij begint onzin te spuien over wat ik aan holemensen ga vertellen, en ik spreek het tegen omdat ik mezelf beter ken dan jij mij kent.

Goed, dus voor hetzelfde geldt zijn deze laserbolletjes de sleutel tot wereldvrede en onsterfelijkheid.

Ja, misschien wel, maar gezien hoe opertunistische individuen zaken misbruiken voor eigen gewin, zou ik toch heel raar kijken als dit zou gebeuren.

Misha Engel 24 juni 2018 15:15

"Het gaat om bolletjes gemaakt van een polymeer die niet groter in doorsnee zijn dan 5 micron."

Onmogelijk.

Doorsnede is oppervlakte (micron^2).

Een blikje cola heeft toch ook geen inhoud van 0,33 meter.

the_stickie @Misha Engel • 24 juni 2018 17:19

Wél mogelijk:
door·sne·de (de; v(m); meervoud: doorsneden, doorsnedes)
1 vlak waarlangs iets is doorgesneden
2 middellijn, diameter
3 gemiddelde: in doorsnede gemiddeld

Bron

Een doorsnee (syn. doorsnede) kan dus zowel een vlak (met oppervlakte) zijn, als een lijnstuk (met lengte).

klonic @the_stickie • 24 juni 2018 22:15

Als je een bol hebt en je snijdt hem een keer door, waarna je het snijvlak bekijkt, dan zie je een cirkel.
Pas als je die cirkel doorsnijd en dan weer naar de snede kijkt, heb je een lijn.

Voor een bol (3D) zul je dus de dubbele doorsnede moeten beschouwen alvorens je een diameter hebt. Omdat het in het artikel steeds over een bol gaat kopt het woord doorsnede dus niet, omdat je daarna een vlak hebt (2D) en geen lijn (1D). Van Dale is ook niet echt de autoriteit op het gebeid van meetkunde.

the_stickie @klonic • 25 juni 2018 01:23

Het gaat wat mij betreft dan ook over taal (een middel om iets duidelijk te maken), en niet over meetkunde (een tak van de wiskunde die zich bezig houdt met figuren).
Ik denk dat bijna iedereen zich een bol met doorsnede 10cm kan voorstellen

Dat ligt moeilijker voor een bol met doorsnee 78.54cm², denk ik...

Dan doet het feit dat dit laatste wiskundig misschien beter uitgedrukt is er eigenlijk niet meer toe. Dit is een nieuwsartikel, geen wiskundeles.

[Reactie gewijzigd door the_stickie op 23 juli 2024 02:48]

laptopleon @klonic • 25 juni 2018 11:15

Ik hou ook van correcte notatie, maar ik begrijp niet wat hier het probleem is.

Er word gesproken over bolletjes met een bepaalde doorsnede. Doorsnede en diameter zijn synoniemen.

Van Dale is niet meer of minder dan een afspraak over wat de norm is. Misschien was het ooit anders, maar in tegenstelling tot bij exacte wetenschap, wordt de consensus nu eenmaal niet bereikt op basis van onderzoek naar natuurkundige feiten maar meestal aan de hand van hoe een duidelijke meerderheid een woord schrijft. Kortom dit kan veranderen. Behoorlijk irritant

maar overheid etc steunen dit omdat er dan tenminste één standaard is.

Origin64 @klonic • 24 juni 2018 23:47

Ik vind je gemierenneuk zeer vermakelijk

Cergorach @Misha Engel • 24 juni 2018 18:25

Ik weet niet beter dan doorsnee = diameter, zo heb ik dat 30+ jaar geleden geleerd op school. Wie heeft jou anders geleerd?

Misha Engel @Cergorach • 24 juni 2018 18:50

Ik had waarschijnlijk een Beta juf in de eerste klas.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Diameter

laptopleon @Misha Engel • 25 juni 2018 11:33

Het gelinkte artikel spreekt over de doorsnee van een circel / bol / cilinder, maar meestal heb je te maken met andere vormen dan perfecte cirkels. Ook dit bolletje zal niet perfect bol zijn. Dus qua definitie van bol niet voldoen aan de wiskundige definitie.

Kortom, als je puur vanuit de wiskunde naar de taal gaat kijken, klopt er sowieso weinig van.

Zoals bij de definitie van doorsnede in wikipedia staat;

Het woord doorsnede wordt ook gebruikt om de middellijn of diameter van een cirkel aan te duiden.[1] Dit is wiskundig geen correct woordgebruik, maar het is buiten de meetkunde algemeen ingeburgerd.