Mejora de las capacidades de las herramientas de imagen a nanoescala

Mejora de las capacidades de las herramientas de imagen a nanoescala



A Chris Own le gusta citar a Lord Kelvin, uno de los padres de la termodinámica.

«Si puedes medir de lo que estás hablando y ponerlo en números, sabes algo al respecto». dijo Kelvin en 1883. «Pero si no puedes medirlo, si no puedes expresarlo en números, tu conocimiento es escaso e insatisfactorio».

En otras palabras, Own dice: «Obtienes lo que mides».

Su empresa, Voxa, fabrica instrumentos de imágenes a nanoescala automatizados y portátiles para escanear y medir la variedad infinita de nanosuperficies en nuestro mundo físico y ayudarnos a comprender el universo en el que vivimos. Como fundador y director ejecutivo, Hertz Fellow supervisa el desarrollo de instrumentos que mejorarán nuestra comprensión de los materiales submicrónicos y los sistemas biológicos y proporcionarán elementos fundamentales para la próxima generación de tecnologías.

La compañía se enfoca en mejorar las capacidades de los instrumentos avanzados y hacer que esas capacidades sean más accesibles. Sus equipos han ayudado a los investigadores a crear algunos de los conjuntos de datos anatómicos más grandes jamás creados y enviaron el primer microscopio electrónico al espacio. La empresa también ofrece a los clientes soluciones de automatización nanomecánica personalizadas.

Mejora de las habilidades instrumentales avanzadas.

Los sistemas Voxa ayudan a desentrañar misterios científicos en una variedad de entornos, desde el desierto infinito del espacio hasta la organización e interacción celular, desde entornos agrícolas hasta laboratorios de investigación, y lo hacen de varias maneras. Como la automatización: «Nos preguntamos, ¿cómo podemos mejorar esto por un factor de un millón?» Dice el propio. «Una forma es sacar a las personas del proceso de tareas repetitivas y liberarlas para que enfoquen sus cerebros en problemas más importantes».

El equipo de Own desarrolló una canalización de imágenes de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de ultra alto rendimiento, llamada Voxa Blade™, para la entrega de muestras y la generación de imágenes. Con su resolución y sensibilidad extraordinariamente altas, TEM se considera el «estándar de oro» de la nanoimagen. Con los flujos de trabajo tradicionales de microscopía electrónica manual, se necesitarían al menos 1000 años para obtener una imagen completa y modelar un cerebro de ratón completo a nivel de sinapsis (~1 exabyte de datos), pero una flota de herramientas Voxa Blade escalables podría lograrlo en aproximadamente un año. .

La tecnología de Voxa también está brindando poderosas imágenes ópticas de electrones a nuevas audiencias y lugares con su microscopio Mochii™. Este dispositivo solía ser del tamaño de una camioneta, pero el Mochii es tan compacto como una cafetera y puede funcionar con un iPad; la innovación radica en su portabilidad, asequibilidad y accesibilidad. Esto significa que sus habilidades son accesibles para una población mucho más amplia, no solo para investigadores en laboratorios bien financiados, y se pueden aprovechar mucho más.

Caso en cuestión: en febrero de 2020, el microscopio Mochii se lanzó al espacio para su uso a bordo de la Estación Espacial Internacional. Esta exclusiva plataforma de investigación en microgravedad proporciona análisis de ingeniería in situ y ciencia de la misión mientras se encuentra en órbita. Los científicos en la Tierra pueden programar tiempo para analizar sus propias muestras de investigación a bordo, acelerando las respuestas a muchas nuevas consultas científicas.

La democratización de la medición

La pasión de Own por la importancia de una medición precisa coincide con su compromiso con el ideal de un enfoque democrático: que la capacidad de medir las cosas de manera eficiente debería estar disponible para la mayor cantidad de personas posible. «La democratización está en el centro de lo que hacemos con cada producto», él dice. «Blade ha creado el mapa de tejido cerebral más denso y detallado de la historia, y este mapa está disponible gratuitamente para el público».

Desde el desarrollo del microscopio electrónico en la década de 1930, los científicos, ingenieros e investigadores han utilizado poderosas imágenes nanométricas para comprender el mundo natural y diseñar nuevos materiales, pero esta tecnología ha estado encerrada en laboratorios de investigación de élite.

“Hay innumerables direcciones de investigación en la nanoescala en nuestros espacios de trabajo y de vida, en nuestro entorno natural y en nuestros cuerpos. Sólo necesitamos las herramientas adecuadas para mirar. Queremos llevar estas herramientas a lugares en los que nunca han estado,dice Own. Al miniaturizarlos para que sean portátiles y más fáciles de usar, ampliamos en gran medida el potencial para su uso, que antes estaba limitado por el costo, el tamaño y la dificultad de uso. “¿Por qué no poner la habilidad en la mesa de su cocina, llevarla a un campo petrolífero o al fondo del océano en un laboratorio de investigación submarino??» él dice.

Own compara esta idea con el campo de la cartografía en la Era de la Exploración. En el siglo XV, los creadores de mapas hicieron que la exploración global fuera fácilmente visible para todos y también permitieron que los exploradores regresaran a las nuevas tierras que a menudo descubrían por accidente. Al mapear territorios, los exploradores aumentaron el flujo de información y la riqueza de nuevas oportunidades que surgieron de ella.

Del mismo modo, un mapeo de mejor calidad de los sistemas de tejidos tiene el potencial de aumentar el descubrimiento exponencialmente.. «Estas cosas están justo delante de nuestras narices, pero no podemos verlas sin las herramientas adecuadas». él dice. «Cuanto más detallado es un mapa, más descubrimientos son posibles».

De la ciencia a la industria

Own tiene una licenciatura en Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Northwestern y experiencia en Matemáticas y Física. «Los biólogos tienen todos los problemas interesantes; las cosas que realmente afectan a los humanos ahora están en las ciencias de la vida». Además de Voxa, fundó dos empresas rentables centradas en la creación de sistemas de hardware digital para consumidores y clientes de investigación. Su carrera técnica incluye investigación de películas delgadas, cristalografía electrónica, caracterización de materiales, imágenes biológicas e informática e instrumentación espacial.

Mientras cursaba su doctorado en Northwestern, Own recibió una beca de la Fundación Hertz. Esta financiación le permitió iniciar sus primeros negocios mientras estaba en la escuela de posgrado, brindándole no solo una educación en ciencias sino también una educación comercial informal. Le ayudó a ver que su camino no estaba en la ciencia sino en la industria.

«La beca Hertz me ha dado total libertad para dedicarme a cualquier cosa que me interese, en particular para adquirir las habilidades fundamentales necesarias para hacer una contribución significativa al avance de la tecnología en beneficio de la humanidad». Dice el propio. “También me ha conectado con una comunidad de personas sobresalientes que nunca dejan de sorprenderme y me inspiran a nunca dejar de aprender y trabajar con otros para alcanzar metas cada vez mayores. Es un regalo que sigue dando”.

Escrito por Kirsten Mickelwait

Fuente: https://www.hertzfoundation.org/

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