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Protection contre les influences énergétiques. Bases de la vie en toute sécurité

Fondamentaux des activités de vie sécuritaire (OBZhD)

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Lors de la résolution de problèmes protection contre les influences énergétiques allouer une source, un récepteur d'énergie et un dispositif de protection qui réduisent le flux d'énergie vers le récepteur à des niveaux acceptables.

Dispositif de protection a la capacité de réfléchir, d'absorber, d'être transparent vis-à-vis du flux d'énergie et se caractérise énergétiquement par les coefficients d'absorption, de réflexion, de transmission. Par conséquent, les principes de protection suivants peuvent être distingués :

1) la protection est réalisée en raison de la réflectivité des dispositifs de protection ;

2) la protection est réalisée en raison de la capacité d'absorption du dispositif de protection ;

3) la protection est réalisée en tenant compte des propriétés de transparence des dispositifs de protection.

En pratique, les principes sont généralement combiner, recevant diverses méthodes de protection (en particulier, l'isolement et l'absorption).

Méthodes d'isolement sont utilisés lorsque la source et le récepteur d'énergie, qui est simultanément l'objet de la protection, sont situés de part et d'autre du dispositif de protection. Ces méthodes sont basées sur la réduction de la transparence du support entre la source et le récepteur. Dans ce cas, deux principales méthodes d'isolation peuvent être distinguées : une diminution de la transparence du support est obtenue en raison de l'absorption d'énergie ou en raison de la réflectivité élevée du dispositif de protection.

Au cœur méthodes d'absorption repose sur le principe d'augmenter le flux d'énergie passé dans le dispositif de protection. Il existe deux types d'absorption d'énergie par un dispositif de protection : l'absorption d'énergie par le dispositif de protection lui-même du fait de sa sélection à la source sous une forme ou une autre, y compris sous forme de pertes irréversibles, et l'absorption d'énergie due à la grande transparence du dispositif de protection.

Par exemple, lorsqu'ils sont exposés à un facteur de danger tel que les vibrations, l'inertie, le frottement, l'élasticité et les forces de forçage, ils agissent dans le vibrosystème. Utilisé pour la protection contre les vibrations méthode d'isolation des vibrations, lorsqu'un isolateur de vibrations à faible coefficient de transmission est installé entre la source vibratoire et son récepteur, qui fait également l'objet d'une protection.

La protection contre les vibrations par des méthodes d'absorption est réalisée sous la forme amortissement dynamique et absorption des vibrations. Dans le premier cas, l'énergie vibratoire est absorbée par un dispositif de protection qui reprend l'énergie vibratoire de la source sur elle-même (il existe un amortisseur de vibrations dynamique inertiel). Un dispositif de protection qui augmente la dissipation d'énergie en augmentant les propriétés dissipatives du système est appelé absorbeur de vibrations. Il est possible de combiner ces deux propriétés en même temps en utilisant des amortisseurs de vibrations dynamiques avec frottement.

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Mais si nous voulons voir une protéine ou une molécule d'ADN, ou regarder un grand complexe supramoléculaire comme un ribosome ou une particule virale, alors un microscope optique ordinaire sera inutile. En 1873, le physicien allemand Ernst Abbe en déduit une formule qui limite les capacités de tout microscope optique : il s'avère qu'il est impossible de voir un objet plus petit que la moitié de la longueur d'onde de la lumière visible - c'est-à-dire moins de 0,2 micromètres.

La solution, évidemment, est de choisir quelque chose qui peut remplacer la lumière visible. Vous pouvez utiliser un faisceau d'électrons, puis nous obtenons un microscope électronique - vous pouvez y observer des virus et des molécules de protéines, mais les objets observés au cours de la microscopie électronique tombent dans des conditions totalement non naturelles. Par conséquent, l'idée de Stefan W. Hell de l'Institut de chimie biophysique de la société Max Planck (Allemagne) s'est avérée extrêmement fructueuse.

L'essence de l'idée était qu'un objet pouvait être irradié avec un faisceau laser, ce qui mettrait les molécules biologiques dans un état excité. À partir de cet état, ils commenceront à passer à l'état normal, se libérant de l'excès d'énergie sous forme de rayonnement lumineux - c'est-à-dire que la fluorescence commencera et que les molécules deviendront visibles. Mais les ondes émises seront de longueurs très différentes, et nous aurons une tache indéfinie devant nos yeux. Pour éviter que cela ne se produise, avec le laser d'excitation, l'objet est traité avec un faisceau d'extinction, qui supprime toutes les ondes sauf celles qui ont une longueur nanométrique. Un rayonnement avec une longueur d'onde de l'ordre du nanomètre permet juste de distinguer une molécule d'une autre.

La méthode s'appelait STED (stimulated emission depletion), et c'est pour cela que Stefan Hell a reçu sa part du prix Nobel. Avec la microscopie STED, l'objet n'est pas complètement recouvert par l'excitation laser à la fois, mais est, pour ainsi dire, attiré par deux minces faisceaux de rayons (excitateur et extincteur), car plus la zone fluorescente à un instant donné est petite, plus la la résolution des images.

La méthode STED a ensuite été complétée par la microscopie dite à molécule unique, développée indépendamment à la fin du XXe siècle par deux autres lauréats actuels, Eric Betzig de l'Institut Howard Hughes et William E. Moerner de Stanford. Dans la plupart des méthodes physico-chimiques qui reposent sur la fluorescence, nous observons le rayonnement total de plusieurs molécules à la fois. William Merner vient de proposer une méthode permettant d'observer le rayonnement d'une seule molécule. En expérimentant avec la protéine fluorescente verte (GFP), il a remarqué que la lueur de ses molécules peut être arbitrairement activée et désactivée en manipulant la longueur d'onde d'excitation. En allumant et en éteignant la fluorescence de différentes molécules de GFP, elles pourraient être observées dans un microscope optique, ignorant la limitation du nanomètre d'Abbe. L'image entière pourrait être obtenue en combinant simplement plusieurs images avec différentes molécules lumineuses dans le champ de vision. Ces données ont été complétées par les idées d'Eric Betzig, qui a proposé d'augmenter la résolution de la microscopie à fluorescence en utilisant des protéines aux propriétés optiques différentes (c'est-à-dire, en gros, multicolores).

La combinaison de la méthode d'excitation-trempe de Hell avec la méthode d'imposition de la somme de Betzig-Merner a permis de développer la microscopie à résolution nanométrique. Avec son aide, on peut observer non seulement les organites et leurs fragments, mais aussi les interactions des molécules entre elles (si les molécules sont marquées avec des protéines fluorescentes), ce qui, répétons-le, est loin d'être toujours possible avec les méthodes de microscopie électronique. La valeur de la méthode peut difficilement être surestimée, car les contacts intermoléculaires sont ce sur quoi repose la biologie moléculaire et sans lesquels il est impossible, par exemple, ni la création de nouveaux médicaments, ni le décodage des mécanismes génétiques, ni bien d'autres choses qui résident dans le domaine de la science et de la technologie modernes.

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