Главный исследователь Мэтью Берг, доцент физики, сказал, что исследование, опубликованное в Nature’s Scientific Reports, является ключом к пониманию аэрозольного состава атмосферы Земли.«У нас есть эти маленькие кусочки частиц, плавающие в воздухе, и люди хотят знать, из чего они сделаны, но если мы их нарушим, это может изменить их форму», — сказал Берг. «До сих пор не существовало единственного и надежного способа подтвердить размер и форму частиц в их естественной форме. Мы решили обратную задачу».
Ссылаясь на проблему, которая решается в обратном направлении от результатов к причине, Берг сказал перед этим исследованием, что обратная задача с аэрозольными частицами в значительной степени основана на догадках, основанных на математических расчетах. Исследователи не могли объективно определить свободно плавающие аэрозольные частицы, потому что простой захват частицы и просмотр ее под микроскопом может изменить ее физическую форму или размер. Теперь они могут отражать световые волны от частицы и измерять отклонение.Метод, описанный в публикации, позволяет получать голографические изображения частиц, плавающих в воздухе, с помощью двух перекрывающихся лазеров: красного и зеленого.
Зеленый лазер — это традиционный метод, который можно использовать для измерения отклонения света; с помощью красного лазера они также получают трехмерное изображение, которое может субъективно учитывать различные формы частиц.«У нас есть два свойства — размер и форма — которые мы всегда хотели получить», — сказал Берг. «У нас все еще есть все преимущества, которые были у людей за последние 50 лет — светорассеяние, бесконтактное излучение и быстрые измерения — а затем мы можем надеть его на инструмент и летать в воздухе».
Берг работает над установкой лазерной установки на беспилотный самолет для измерения свободно текущих аэрозольных частиц в атмосфере. По словам Берг, удаление частиц из их естественной среды может изменить форму частиц. Например, если частицы заморожены в атмосфере и ученые собирают их, чтобы вернуть на землю для изучения, частицы могут расплавиться и изменить свою форму и размер.«Если мы думаем о науке о климате, они хотят знать размер и форму частиц, плавающих в атмосфере», — сказал Берг. «Эта информация может помочь климатологам учесть, сколько солнечного света эти частицы рассеивают обратно в космос или поглощают, а если они поглощают, то насколько нагревают окружающую атмосферу».
Исследование финансируется Национальным научным фондом через премию Берга CAREER, а также Управлением армейских исследований за его потенциал по мониторингу биологического оружия, такого как сибирская язва.