Метод исследования механизмов трехмерной самосборки коллоидных микрочастиц с применением глубокого обучения
Росийский Научный Фонд (Russian Science Foundation), Президентская программа исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 22-72-10128
Симкин И.В.
1, Широкова А.А.
1, Швецов А.И.
1, Кохановская А.В.
1, Забавина П.А.
1, Бондарева А.А.
1, Либет П.А.
1, Крючков Н.П.
1, Яковлев Е.В.
11Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
Email: vanyasimkin@gmail.com, shirokova2001@yandex.ru, shvetsov.anton@mail.ru, libetpa@gmail.com, kruchkov_nkt@mail.ru, yakov.egor@gmail.com
Поступила в редакцию: 3 мая 2024 г.
В окончательной редакции: 15 июля 2024 г.
Принята к печати: 30 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 27 декабря 2024 г.
Представлен подход к визуализации и анализу трехмерной самосборки микрочастиц в жидкости с помощью лазерной плоскостной микроскопии с последующим восстановлением координат в трех измерениях. Для этого использовалась нейронная сеть YOLOv8. Показано, что предложенный метод постобработки позволяет выявлять характерные особенности картины рассеяния на микрочастицах со средней точностью обнаружения (Mean Average Precision), равной 0.93, и извлекать координаты их расположения в трехмерном пространстве с точностью 20% от диаметра. Этот подход имеет потенциал для контроля процессов самосборки микрочастиц в 3D и является важным для развития новых материалов и технологий, включая 3D-биопечать и микро- и нанофабрикацию. Ключевые слова: мягкая материя, коллоиды, трехмерная самосборка, плоскостная микроскопия.
- N.A. Dmitryuk, L.A. Mistryukova, N.P. Kryuchkov, S.A. Khrapak, S.O. Yurchenko, Sci. Rep., 13 (1), 2815 (2023). DOI: 10.1038/s41598-022-26390-w
- E.N. Tsiok, Y.D. Fomin, E.A. Gaiduk, E.E. Tareyeva, V.N. Ryzhov, P.A. Libet, N.A. Dmitryuk, N.P. Kryuchkov, S.O. Yurchenko, J. Chem. Phys., 156 (11), 114703 (2022). DOI: 114703.10.1063/5.0075479
- E.V. Yakovlev, N.P. Kryuchkov, S.A. Korsakova, N.A. Dmitryuk, P.V. Ovcharov, M.M. Andronic, I.A. Rodionov, A.V. Sapelkin, S.O. Yurchenko, J. Coll. Interface Sci., 608, 564 (2022). DOI: 10.1016/j.jcis.2021.09.116
- M. Nishizawa, in Nanocarbons for energy conversion: supramolecular approaches, ed. by N. Nakashima. Ser. Nanostructure Science and Technology (Springer, Cham, 2019), p. 351--370. DOI: 10.1007/978-3-319-92917-0_15
- C.K. Wong, X. Qiang, A.H. Muller, A.H. Groschel, Prog. Polymer Sci., 102, 101211 (2020). DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2020.101211
- V. Carrasco-Fadanelli, Y. Mao, T. Nakakomi, H. Xu, J. Yamamoto, T. Yanagishima, I. Buttinoni, Soft Matter, 20 (9), 2024 (2024). DOI: 10.1039/D3SM01320K
- K.A. Rose, M. Molaei, M.J. Boyle, D. Lee, J.C. Crocker, R.J. Composto, J. Appl. Phys., 127 (19), 191101 (2020). DOI: 10.1063/5.0003322
- A. Basu, L.B. Okello, N. Castellanos, S. Roh, O.D. Velev, Soft Matter, 19 (14), 2466 (2023). DOI: 10.1039/D3SM00090G
- Y. Li, Q. Fan, X. Wang, G. Liu, L. Chai, L. Zhou, J. Shao, Y. Yin, Adv. Funct. Mater., 31 (19), 2010746 (2021). DOI: 10.1039/D3TC02586A
- K. Yan, K. Zhou, X. Guo, C. Yang, D. Wang, Surf. Coat. Technol., 477, 130347 (2024). DOI: 10.1016/j.surfcoat.2023.130347
- S. Lantean, I. Roppolo, M. Sangermano, M. Hayoun, H. Dammak, G. Rizza, Add. Manuf., 47, 102343 (2021). DOI: 10.1016/j.addma.2021.102343
- J.J. Martin, B.E. Fiore, R.M. Erb, Nature Commun., 6 (1), 8641 (2015). DOI: 10.1038/ncomms9641
- Y. Kim, H. Yuk, R. Zhao, S.A. Chester, X. Zhao, Nature, 558 (7709), 274 (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0185-0
- M. Wang, J. Liu, R. Deng, J. Zhu, Fundam. Res., in press (2024). DOI: 10.1016/j.fmre.2023.12.018
- S. Li, J. Tang, Y. Liu, J. Hua, J. Liu, Compos. Sci. Technol., 249, 110493 (2024). DOI: 10.1016/j.compscitech.2024.110493
- C. Liu, X. Feng, S. Liu, G. Lin, Z. Bai, L. Wang, K. Zhu, X. Li, X. Liu, J. Mater. Sci. Technol., 168, 194 (2024). DOI: 10.1016/j.jmst.2023.06.007
- J. O'Leary, R. Mao, E.J. Pretti, J.A. Paulson, J. Mittal, A. Mesbah, Soft Matter, 17 (4), 989 (2021). DOI: 10.1039/D0SM01853H
- M.D. Hannel, A. Abdulali, M. O'Brien, D.G. Grier, Opt. Express, 26 (12), 15221 (2018). DOI: 10.1364/OE.26.015221
- G. Jocher, A. Chaurasia, J. Qiu, Ultralytics YOLOv8 (8.0.0) [Computer software] (2023). https://github.com/ultralytics/ultralytics
- D. Tzutalin, LabelImg [Computer software] (2015). https://github.com/tzutalin/labelImg
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
