ฟิสิกส์มีบทบาทสำคัญในการแก้ปัญหาการระบาดใหญ่ของ COVID-19 นักฟิสิกส์หลายคนได้มีส่วนร่วมในการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับโควิดแล้ว ในด้านต่างๆ รวมถึงการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ การถ่ายภาพทางการแพทย์ และการพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันและรักษาโรค นักฟิสิกส์หลายคนทำงานอย่างโดดเดี่ยวและมีปฏิสัมพันธ์ในระดับท้องถิ่นเท่านั้น กลุ่มวิจัยและทรัพยากรโควิด ( CRRG )
ที่จัดตั้งขึ้นใหม่มีเป้าหมายที่จะนำนักฟิสิกส์เหล่านี้
และนักวิจัยที่เกี่ยวข้องมารวมกัน เพื่อให้พวกเขาได้รับประโยชน์จากแนวทางที่ประสานกันมากขึ้น โรเบิร์ต เจราจ ผู้นำในการริเริ่มคือRobert Jerajศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์การแพทย์ที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน เขาบอกPhysics Worldว่า CRRG เกิดขึ้นได้อย่างไร: “The American Physical Society [APS] มีกลุ่มเฉพาะด้านฟิสิกส์การแพทย์GMEDและเราได้พูดคุยกันว่าเราจะช่วยรวบรวมนักฟิสิกส์ที่สนใจในการวิจัยเกี่ยวกับโควิดได้อย่างไร ผู้ที่ทำวิจัยอยู่แล้วและผู้ที่ต้องการมีส่วนร่วมและแบ่งปันทรัพยากร ด้วยการร่วมมือกับหน่วยงาน APS อื่น ๆ หลายหน่วย ทำให้กลายเป็นกลุ่มวิจัยและทรัพยากรโควิด”
CRRG มุ่งมั่นที่จะเป็นโครงการระดับโลกที่เชื่อมโยงนักฟิสิกส์ วิศวกร และผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์และชีววิทยาจากกลุ่มและสังคมทั่วโลก เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ บริษัทได้สร้างชุมชนออนไลน์บนแพลตฟอร์ม APS Engageซึ่งสมาชิกสามารถแบ่งปันความคิดและดำเนินการอภิปราย Jeraj ตั้งข้อสังเกตว่ากลุ่มนี้ซึ่งขณะนี้มีสมาชิก 100 คน ไม่ได้จำกัดเฉพาะนักฟิสิกส์หรือสมาชิก APS แต่เปิดให้ทุกคนเข้าร่วมได้
งานแรกสำหรับคณะกรรมการจัดงาน CRRG ที่ก่อตั้งขึ้นในฤดูร้อนคือการทำความเข้าใจความต้องการของชุมชนและจัดเตรียมทรัพยากรและความคิดริเริ่มเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ แนวคิดแรกที่เกิดขึ้นจากการระดมสมองคือชุดการสัมมนาผ่านเว็บของAPS COVIDซึ่งจะเปิดตัวในปลายสัปดาห์นี้ในวันที่ 23 กันยายน
การสัมมนาผ่านเว็บมุ่งเป้าไปที่ผู้ชมในวงกว้าง
ตั้งแต่นักศึกษาขึ้นไป และนำเสนอโดยผู้เชี่ยวชาญ ในระดับที่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญสามารถเข้าใจได้ ผู้บรรยายคนแรกจะเป็นนักระบาดวิทยาMarc Lipsitchผู้อำนวยการCenter for Communicable Disease Dynamicsที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด Lipsitch จะอธิบายลักษณะสำคัญของระบาดวิทยาของการระบาดใหญ่ของ COVID-19 โดยเน้นที่ความซับซ้อนของกลไกการสร้างข้อมูล
“ในการพูดคุยครั้งแรก เราต้องการให้ใครสักคนมาเป็นผู้กำหนดปัญหา เพื่อนำเสนอปัญหาในรูปแบบที่นักฟิสิกส์สามารถตอบสนองได้” Jeraj อธิบาย “เราเคยเห็นนักฟิสิกส์จำนวนมากต้องการช่วยเหลือ แต่ไม่มีการเข้าถึงข้อมูลหรือไม่เข้าใจความท้าทายของชุดข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะ Marc Lipsitch มีอาชีพในด้านการสร้างแบบจำลองข้อมูล เขาเข้าใจถึงความแตกต่างของข้อมูล ความยากในการรับข้อมูล และผลกระทบของความไม่สมบูรณ์ของข้อมูลที่มีต่อผลลัพธ์ของแบบจำลอง เขาสามารถอธิบายความท้าทายในปัจจุบันได้ ฟิสิกส์สามารถนำวิธีแก้ปัญหามาได้”
การสัมมนาผ่านเว็บของ APS COVID จะดำเนินต่อไปเป็นรายปักษ์ โดยมีวิทยากรอีกสามคนเข้าแถวแล้ว (ดูกล่องด้านล่าง) ขอแนะนำให้สมาชิกใช้เว็บไซต์ชุมชน CRRG เพื่อแนะนำคำถามล่วงหน้า แล้วจึงหารือเกี่ยวกับการสัมมนาผ่านเว็บในภายหลัง นอกจากนี้ ผู้นำเสนอบางคนยังจะสร้างการสัมมนาผ่านเว็บที่มุ่งเป้าไปที่นักเรียนมัธยมปลายและจัดหาแหล่งข้อมูลสำหรับครูฟิสิกส์ CRRG ยังวางแผนที่จะดำเนินการสำรวจเพื่อกำหนดหัวข้อในอนาคตและรวบรวมข้อเสนอแนะสำหรับผู้พูดเพิ่มเติม
อีกโครงการหนึ่งเกี่ยวข้องกับ “หลังการตรวจสอบ” ของวรรณกรรมเกี่ยวกับโควิด-19 ที่เพิ่งเผยแพร่เพื่อเน้นเอกสารที่มีผลกระทบสูง CRRG ร่วมมือกับมหาวิทยาลัย Johns Hopkins
เพื่อสร้างห้องสมุดงานวิจัยที่สำคัญที่สุด
“การวิจัยเกี่ยวกับโควิด-19 เป็นพื้นที่ที่ฉันคิดว่าฟิสิกส์การแพทย์จำเป็นต้องมีส่วนร่วมอย่างมาก” Jeraj กล่าว “ฉันรู้สึกรับผิดชอบในการอุทิศเวลาของฉันให้กับสิ่งนี้”
แหนบทางสายตาถูกคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ Arthur Ashkin ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2018 จากผลงานของเขา อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงเพื่อสร้างแรงที่ยึดและเคลื่อนย้ายวัตถุขนาดไมครอนในวิถีโคจรของลำแสง ได้กลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการวิจัยทางชีววิทยา อย่างไรก็ตาม พวกมันถูกจำกัดขนาดของวัตถุที่พวกมันสามารถจัดการได้เนื่องจากการเลี้ยวเบน ซึ่งจำกัดขนาดเฉพาะจุดของลำแสงเลเซอร์ที่ดักอยู่ให้เหลือประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงที่ส่องกระทบ สำหรับแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรและกำลังแสงเลเซอร์ค่อนข้างต่ำหลายมิลลิวัตต์ เช่น แหนบสามารถดักจับและจัดการวัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 350 นาโนเมตรขึ้นไปได้อย่างมั่นคงเท่านั้น หากต้องการทำเช่นเดียวกันกับวัตถุขนาดเล็ก ต้องเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์
แหนบ opto-thermo-electrohydrodynamic ใหม่ (OTETs) หลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยการดักจับวัตถุขนาดนาโนเมตรที่ตำแหน่งหลายไมครอนห่างจากการโฟกัสด้วยเลเซอร์ความเข้มสูง วัตถุดังกล่าวจึงได้รับการปกป้องจากแสงจ้าและความร้อนที่เกิดจากเลเซอร์
อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยรูเล็กๆ กว้าง 300 นาโนเมตร และหนา 120 นาโนเมตร ซึ่งเจาะด้วยฟิล์มทองคำบางมาก โครงสร้างเหล่านี้ซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวแก้วเป็นพลาสโมนิก ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงกับแสงผ่านพลาสมอนบนพื้นผิว (การสั่นรวมของอิเล็กตรอนที่พื้นผิวของโลหะ) ที่ความถี่เรโซแนนซ์จำเพาะ ปฏิกิริยาเหล่านี้สร้าง “จุดร้อน” ของสนามไฟฟ้าหลายจุดซึ่งสามารถดักจับอนุภาคได้
นักวิจัยได้สร้างแหนบโดยการรวมอาร์เรย์นี้กับเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 973 นาโนเมตรและเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงโฟกัส 1.33 ไมโครเมตร อนุภาคจะติดอยู่ไกลจากการโฟกัสด้วยเลเซอร์เนื่องจากสนามไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ (ที่ 83 KV/m ที่ความถี่ต่ำกว่า 10 kHz) ซึ่งตั้งค่าศักยภาพการดักจับหลายไมครอนจากขอบของอาร์เรย์ที่อนุภาคเคลื่อนที่ไปตามเส้นทาง
Ndukaife คิดว่า OTET สามารถใช้ดักจับโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น DNA และอาจใช้เพื่อจัดเรียงวัตถุตามขนาดของพวกมัน งานหลังนี้มีความสำคัญสำหรับนักวิจัยที่ต้องการแยกสารชีวโมเลกุลจำเพาะ เช่น exosomes ซึ่งเป็นถุงน้ำนอกเซลล์ที่มีขนาดตั้งแต่ 30 ถึง 150 นาโนเมตร และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีบทบาทในการแพร่กระจายของมะเร็ง
Credit : francoisdelaval.org gaimanatjcpl.org gedaechtnisderalpen.net generic40mgnexium.com getridofacnesystem.com
