Нанолевитация на чипе: когда частицы танцуют в вакууме
Представьте себе, что вы можете заставить крошечную песчинку зависнуть в воздухе и управлять ее движением, словно дирижер оркестром. Ученые из ETH Zürich создали миниатюрную платформу, которая позволяет левитировать и контролировать наночастицы в вакууме прямо на чипе. И это не просто красивый трюк - такая технология может открыть двери в мир квантовых исследований и новых технологий.
Но давайте по порядку. Левитация микроскопических объектов в вакууме - не новость. Ученые уже несколько десятилетий экспериментируют с этим явлением. Однако большинство существующих методов требуют громоздкого оборудования, что ограничивает их практическое применение. Представьте, что вам нужно носить с собой целую лабораторию, чтобы заставить частицу зависнуть в воздухе!
Команда исследователей во главе с Бруно Мело и Марком Куайраном решила эту проблему, создав гибридную фотонно-электрическую платформу. Эта платформа сочетает оптическую ловушку на основе оптоволокна с плоскими электродами для активного охлаждения. Звучит сложно? На самом деле, это как миниатюрная сцена, где наночастица - главная звезда, а свет и электричество - ее хореографы.
Результаты впечатляют: исследователям удалось не только заставить наночастицу кремнезема левитировать в вакууме, но и точно контролировать ее положение и движение. При этом качество контроля не уступает методам, использующим громоздкое оптическое оборудование. Более того, ученые смогли охладить частицу, уменьшив ее движение в трех измерениях.
Но зачем нам нужна эта миниатюрная левитационная платформа? Оказывается, она может стать ключом к изучению квантовой механики на макроскопическом уровне. Представьте, что мы сможем наблюдать квантовые эффекты не только в мире атомов, но и в мире, который мы можем увидеть невооруженным глазом!
Исследователи не собираются останавливаться на достигнутом. Они планируют улучшить свою платформу, добавив микролинзы и более сложные оптические элементы. Их цель - создать устройства, которые будут сочетать интегрированную фотонику и нанофотонику с точно настроенными электрическими потенциалами.
Представьте себе будущее, где мы сможем манипулировать отдельными атомами и молекулами с невероятной точностью. Такие технологии могут привести к революции в области квантовых вычислений, создания новых материалов и даже в медицине.
Источник:
DOI: 10.1038/s41565-024-01677-3
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе, что вы можете заставить крошечную песчинку зависнуть в воздухе и управлять ее движением, словно дирижер оркестром. Ученые из ETH Zürich создали миниатюрную платформу, которая позволяет левитировать и контролировать наночастицы в вакууме прямо на чипе. И это не просто красивый трюк - такая технология может открыть двери в мир квантовых исследований и новых технологий.
Но давайте по порядку. Левитация микроскопических объектов в вакууме - не новость. Ученые уже несколько десятилетий экспериментируют с этим явлением. Однако большинство существующих методов требуют громоздкого оборудования, что ограничивает их практическое применение. Представьте, что вам нужно носить с собой целую лабораторию, чтобы заставить частицу зависнуть в воздухе!
Команда исследователей во главе с Бруно Мело и Марком Куайраном решила эту проблему, создав гибридную фотонно-электрическую платформу. Эта платформа сочетает оптическую ловушку на основе оптоволокна с плоскими электродами для активного охлаждения. Звучит сложно? На самом деле, это как миниатюрная сцена, где наночастица - главная звезда, а свет и электричество - ее хореографы.
Результаты впечатляют: исследователям удалось не только заставить наночастицу кремнезема левитировать в вакууме, но и точно контролировать ее положение и движение. При этом качество контроля не уступает методам, использующим громоздкое оптическое оборудование. Более того, ученые смогли охладить частицу, уменьшив ее движение в трех измерениях.
Но зачем нам нужна эта миниатюрная левитационная платформа? Оказывается, она может стать ключом к изучению квантовой механики на макроскопическом уровне. Представьте, что мы сможем наблюдать квантовые эффекты не только в мире атомов, но и в мире, который мы можем увидеть невооруженным глазом!
Исследователи не собираются останавливаться на достигнутом. Они планируют улучшить свою платформу, добавив микролинзы и более сложные оптические элементы. Их цель - создать устройства, которые будут сочетать интегрированную фотонику и нанофотонику с точно настроенными электрическими потенциалами.
Представьте себе будущее, где мы сможем манипулировать отдельными атомами и молекулами с невероятной точностью. Такие технологии могут привести к революции в области квантовых вычислений, создания новых материалов и даже в медицине.
Источник:
DOI: 10.1038/s41565-024-01677-3
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Время в сверхточном фокусе: новые атомные часы приоткрывают тайны Вселенной
Представьте себе часы настолько точные, что они теряют всего секунду за 30 миллиардов лет. Ученые из JILA, совместного института Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорадо в Боулдере, создали атомные часы, которые бьют все рекорды точности. И это не просто новый гаджет для измерения времени - эти часы могут помочь нам раскрыть фундаментальные тайны Вселенной!
Чем же так особенны эти новые часы? Они используют "оптическую решетку" - своеобразную световую паутину, которая захватывает и измеряет десятки тысяч отдельных атомов одновременно. Представьте, что вы можете поймать в сеть целую стаю крошечных рыбок-атомов и заставить их синхронно "тикать"!
Исследователи использовали более "нежную" световую ловушку, чем в предыдущих версиях оптических решеточных часов. Это позволило значительно уменьшить ошибки, вызванные влиянием лазерного света и столкновениями атомов друг с другом. В результате получаем беспрецедентную точность измерения времени!
Но зачем нам нужны такие сверхточные часы? Оказывается, они могут помочь нам проверить фундаментальные теории физики, такие как общая теория относительности Эйнштейна. Эти часы настолько чувствительны, что могут обнаружить изменение течения времени при поднятии или опускании часов всего на толщину человеческого волоса! Представьте, что вы можете "увидеть", как гравитация искривляет время в масштабах, сопоставимых с размером атома!
Но и это еще не все. Такие точные часы могут произвести революцию в космической навигации. Как говорит физик Юн Е из NIST и JILA: "Если мы хотим посадить космический корабль на Марс с точностью до булавочной головки, нам понадобятся часы, которые на порядки точнее, чем те, что мы сегодня используем в GPS".
Более того, технологии, используемые в этих часах, могут привести к прорывам в квантовых вычислениях. Те же методы, которые позволяют захватывать и контролировать отдельные атомы в часах, могут быть применены для создания квантовых компьютеров.
Эти сверхточные часы - не просто инструмент для измерения времени. Они открывают дверь в мир, где квантовая механика встречается с общей теорией относительности, где мы можем изучать фундаментальную природу реальности на самых мельчайших масштабах. От искривления времени под действием гравитации до поисков темной материи и темной энергии - эти часы могут помочь нам раскрыть глубочайшие тайны Вселенной.
Как сказал Юн Е: "Когда вы можете измерять вещи с таким уровнем точности, вы начинаете видеть явления, о которых мы до сих пор могли только теоретизировать". И кто знает, какие удивительные открытия ждут нас впереди благодаря этим невероятным часам?
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2403.10664
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе часы настолько точные, что они теряют всего секунду за 30 миллиардов лет. Ученые из JILA, совместного института Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорадо в Боулдере, создали атомные часы, которые бьют все рекорды точности. И это не просто новый гаджет для измерения времени - эти часы могут помочь нам раскрыть фундаментальные тайны Вселенной!
Чем же так особенны эти новые часы? Они используют "оптическую решетку" - своеобразную световую паутину, которая захватывает и измеряет десятки тысяч отдельных атомов одновременно. Представьте, что вы можете поймать в сеть целую стаю крошечных рыбок-атомов и заставить их синхронно "тикать"!
Исследователи использовали более "нежную" световую ловушку, чем в предыдущих версиях оптических решеточных часов. Это позволило значительно уменьшить ошибки, вызванные влиянием лазерного света и столкновениями атомов друг с другом. В результате получаем беспрецедентную точность измерения времени!
Но зачем нам нужны такие сверхточные часы? Оказывается, они могут помочь нам проверить фундаментальные теории физики, такие как общая теория относительности Эйнштейна. Эти часы настолько чувствительны, что могут обнаружить изменение течения времени при поднятии или опускании часов всего на толщину человеческого волоса! Представьте, что вы можете "увидеть", как гравитация искривляет время в масштабах, сопоставимых с размером атома!
Но и это еще не все. Такие точные часы могут произвести революцию в космической навигации. Как говорит физик Юн Е из NIST и JILA: "Если мы хотим посадить космический корабль на Марс с точностью до булавочной головки, нам понадобятся часы, которые на порядки точнее, чем те, что мы сегодня используем в GPS".
Более того, технологии, используемые в этих часах, могут привести к прорывам в квантовых вычислениях. Те же методы, которые позволяют захватывать и контролировать отдельные атомы в часах, могут быть применены для создания квантовых компьютеров.
Эти сверхточные часы - не просто инструмент для измерения времени. Они открывают дверь в мир, где квантовая механика встречается с общей теорией относительности, где мы можем изучать фундаментальную природу реальности на самых мельчайших масштабах. От искривления времени под действием гравитации до поисков темной материи и темной энергии - эти часы могут помочь нам раскрыть глубочайшие тайны Вселенной.
Как сказал Юн Е: "Когда вы можете измерять вещи с таким уровнем точности, вы начинаете видеть явления, о которых мы до сих пор могли только теоретизировать". И кто знает, какие удивительные открытия ждут нас впереди благодаря этим невероятным часам?
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2403.10664
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Транзисторы размером с атом: ученые научились 'выращивать' нанотехнологии будущего
Представьте себе компьютерный чип размером с песчинку, но мощнее любого современного суперкомпьютера. Фантастика? Не совсем! Команда ученых из Института фундаментальных исследований (IBS) под руководством директора Джо Мун-Хо сделала гигантский шаг к этому будущему, разработав метод "выращивания" металлических структур шириной менее одного нанометра. И знаете что? Они использовали эти крошечные металлические нити для создания сверхминиатюрных транзисторов!
Но давайте по порядку. В мире полупроводников размер имеет значение - чем меньше транзистор, тем больше их можно уместить на чипе, и тем мощнее становится устройство. Однако уменьшение размеров транзисторов упирается в физические ограничения - нельзя же сделать транзистор меньше атома, верно?
Команда Джо Мун-Хо нашла изящное решение этой проблемы. Они обратили внимание на интересное свойство двумерного полупроводника дисульфида молибдена (MoS2). На границе между "зеркальными" кристаллами этого материала образуется одномерная металлическая структура шириной всего 0,4 нанометра. Представьте себе провод толщиной в один атом!
Исследователи научились контролировать рост этих структур и использовали их в качестве электрода затвора транзистора. Это позволило им создать транзистор с шириной канала всего 3,9 нанометра - это намного меньше, чем предсказывают даже самые смелые прогнозы развития полупроводниковых технологий!
Но самое интересное, что эти сверхминиатюрные транзисторы не только маленькие, но и эффективные. В отличие от современных сложных конструкций транзисторов, которые страдают от паразитной емкости, новые транзисторы имеют простую структуру и очень узкий затвор. Это означает, что они могут работать стабильно даже при очень высокой степени интеграции.
Директор Джо Мун-Хо говорит: "Одномерная металлическая фаза, полученная путем эпитаксиального роста, - это новый материальный процесс, который может быть применен в сверхминиатюрных полупроводниковых процессах. Ожидается, что он станет ключевой технологией для разработки различных энергоэффективных высокопроизводительных электронных устройств в будущем".
Представьте себе будущее, где ваш смартфон размером с почтовую марку, но мощнее любого современного суперкомпьютера. Или медицинские наноустройства, путешествующие по вашему телу и выполняющие сложнейшие вычисления. Благодаря этому прорыву, такое будущее становится на шаг ближе.
Источник:
DOI: 10.1038/s41565-024-01706-1
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе компьютерный чип размером с песчинку, но мощнее любого современного суперкомпьютера. Фантастика? Не совсем! Команда ученых из Института фундаментальных исследований (IBS) под руководством директора Джо Мун-Хо сделала гигантский шаг к этому будущему, разработав метод "выращивания" металлических структур шириной менее одного нанометра. И знаете что? Они использовали эти крошечные металлические нити для создания сверхминиатюрных транзисторов!
Но давайте по порядку. В мире полупроводников размер имеет значение - чем меньше транзистор, тем больше их можно уместить на чипе, и тем мощнее становится устройство. Однако уменьшение размеров транзисторов упирается в физические ограничения - нельзя же сделать транзистор меньше атома, верно?
Команда Джо Мун-Хо нашла изящное решение этой проблемы. Они обратили внимание на интересное свойство двумерного полупроводника дисульфида молибдена (MoS2). На границе между "зеркальными" кристаллами этого материала образуется одномерная металлическая структура шириной всего 0,4 нанометра. Представьте себе провод толщиной в один атом!
Исследователи научились контролировать рост этих структур и использовали их в качестве электрода затвора транзистора. Это позволило им создать транзистор с шириной канала всего 3,9 нанометра - это намного меньше, чем предсказывают даже самые смелые прогнозы развития полупроводниковых технологий!
Но самое интересное, что эти сверхминиатюрные транзисторы не только маленькие, но и эффективные. В отличие от современных сложных конструкций транзисторов, которые страдают от паразитной емкости, новые транзисторы имеют простую структуру и очень узкий затвор. Это означает, что они могут работать стабильно даже при очень высокой степени интеграции.
Директор Джо Мун-Хо говорит: "Одномерная металлическая фаза, полученная путем эпитаксиального роста, - это новый материальный процесс, который может быть применен в сверхминиатюрных полупроводниковых процессах. Ожидается, что он станет ключевой технологией для разработки различных энергоэффективных высокопроизводительных электронных устройств в будущем".
Представьте себе будущее, где ваш смартфон размером с почтовую марку, но мощнее любого современного суперкомпьютера. Или медицинские наноустройства, путешествующие по вашему телу и выполняющие сложнейшие вычисления. Благодаря этому прорыву, такое будущее становится на шаг ближе.
Источник:
DOI: 10.1038/s41565-024-01706-1
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Ученые заглянули внутрь атома: новый метод микроскопии открывает тайны наноэлектроники
Представьте, что вы можете увидеть отдельные атомы в материале и даже услышать, как они "звенят". Звучит как научная фантастика? А вот и нет! Команда физиков из Мичиганского государственного университета под руководством Тайлера Кокера разработала новый метод микроскопии, который позволяет делать именно это.
Их техника сочетает высокоточную микроскопию с ультрабыстрыми лазерами, что позволяет обнаруживать "дефектные" атомы в полупроводниках с беспрецедентной точностью. Но не спешите думать, что "дефекты" - это что-то плохое. В мире полупроводников эти атомы обычно добавляются намеренно и играют критически важную роль в работе электронных устройств.
"Это особенно актуально для компонентов с наноструктурами", - говорит Кокер. Представьте себе компьютерный чип толщиной в один атом - вот о таком будущем полупроводников говорит ученый.
Но в чем же суть нового метода? Команда Кокера использовала сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который "ощупывает" поверхность образца атомно-острым наконечником. Но вместо того, чтобы просто сканировать поверхность, они направили на наконечник СТМ лазерные импульсы с терагерцовой частотой.
Оказалось, что эта частота совпадает с частотой колебаний атомов кремния, которые были добавлены в образец арсенида галлия в качестве "дефектов". Когда наконечник СТМ приближался к такому атому, в данных появлялся внезапный интенсивный сигнал.
"Вот был этот дефект, за которым люди охотились более сорока лет, и мы могли видеть, как он звенит, словно колокол", - восторженно рассказывает Кокер.
Ведран Йелич, первый автор исследования, добавляет: "Когда вы открываете что-то подобное, очень полезно, когда уже есть десятилетия теоретических исследований, тщательно характеризующих это явление".
Этот новый метод открывает захватывающие перспективы для изучения и разработки наноматериалов. Представьте, что мы сможем "настраивать" электронные свойства материалов на атомном уровне, создавая сверхэффективные солнечные батареи или квантовые компьютеры.
Кокер и его команда уже применяют эту технику к атомарно тонким материалам, таким как графеновые нанопленки. "У нас есть ряд открытых проектов, где мы используем эту технику с более экзотическими материалами", - говорит ученый.
Наука продолжает удивлять нас, открывая новые горизонты в мире, который мы не можем увидеть невооруженным глазом. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на пути к технологиям будущего? Может быть, скоро мы сможем не только видеть, но и "разговаривать" с отдельными атомами, создавая материалы с невообразимыми свойствами. Будущее наноэлектроники выглядит ярче, чем когда-либо!
Источник:
DOI: 10.1038/s41566-024-01467-2
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте, что вы можете увидеть отдельные атомы в материале и даже услышать, как они "звенят". Звучит как научная фантастика? А вот и нет! Команда физиков из Мичиганского государственного университета под руководством Тайлера Кокера разработала новый метод микроскопии, который позволяет делать именно это.
Их техника сочетает высокоточную микроскопию с ультрабыстрыми лазерами, что позволяет обнаруживать "дефектные" атомы в полупроводниках с беспрецедентной точностью. Но не спешите думать, что "дефекты" - это что-то плохое. В мире полупроводников эти атомы обычно добавляются намеренно и играют критически важную роль в работе электронных устройств.
"Это особенно актуально для компонентов с наноструктурами", - говорит Кокер. Представьте себе компьютерный чип толщиной в один атом - вот о таком будущем полупроводников говорит ученый.
Но в чем же суть нового метода? Команда Кокера использовала сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который "ощупывает" поверхность образца атомно-острым наконечником. Но вместо того, чтобы просто сканировать поверхность, они направили на наконечник СТМ лазерные импульсы с терагерцовой частотой.
Оказалось, что эта частота совпадает с частотой колебаний атомов кремния, которые были добавлены в образец арсенида галлия в качестве "дефектов". Когда наконечник СТМ приближался к такому атому, в данных появлялся внезапный интенсивный сигнал.
"Вот был этот дефект, за которым люди охотились более сорока лет, и мы могли видеть, как он звенит, словно колокол", - восторженно рассказывает Кокер.
Ведран Йелич, первый автор исследования, добавляет: "Когда вы открываете что-то подобное, очень полезно, когда уже есть десятилетия теоретических исследований, тщательно характеризующих это явление".
Этот новый метод открывает захватывающие перспективы для изучения и разработки наноматериалов. Представьте, что мы сможем "настраивать" электронные свойства материалов на атомном уровне, создавая сверхэффективные солнечные батареи или квантовые компьютеры.
Кокер и его команда уже применяют эту технику к атомарно тонким материалам, таким как графеновые нанопленки. "У нас есть ряд открытых проектов, где мы используем эту технику с более экзотическими материалами", - говорит ученый.
Наука продолжает удивлять нас, открывая новые горизонты в мире, который мы не можем увидеть невооруженным глазом. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на пути к технологиям будущего? Может быть, скоро мы сможем не только видеть, но и "разговаривать" с отдельными атомами, создавая материалы с невообразимыми свойствами. Будущее наноэлектроники выглядит ярче, чем когда-либо!
Источник:
DOI: 10.1038/s41566-024-01467-2
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Микрореволюции в науке: от робоглаза до съедобных QR-кодов. По_мелочам #8 (№1 июль 2024 г.)
Думаете, что в науке все самое интересное уже открыто? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир удивительных микрооткрытий, которые незаметно меняют наше будущее.
В этом выпуске вы узнаете: как человеческий глаз вдохновил создание суперкамеры для роботов, Почему мягкие роботы становятся сильнее благодаря новому флюидному двигателю, как ученые научились "подглядывать" за ростом квантовых точек, почему натрий может стать новым королем аккумуляторов и как 3D-принтер научился печатать съедобные QR-коды.
Приготовьтесь удивляться! От нанотехнологий до кулинарных инноваций - наука не перестает поражать воображение. Погрузитесь в мир удивительных исследований и узнайте, как незаметные открытия сегодня формируют технологии завтрашнего дня. Революции в науке случаются не только в лабораториях нобелевских лауреатов - иногда они начинаются с маленького шага в неожиданном направлении!
Думаете, что в науке все самое интересное уже открыто? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир удивительных микрооткрытий, которые незаметно меняют наше будущее.
В этом выпуске вы узнаете: как человеческий глаз вдохновил создание суперкамеры для роботов, Почему мягкие роботы становятся сильнее благодаря новому флюидному двигателю, как ученые научились "подглядывать" за ростом квантовых точек, почему натрий может стать новым королем аккумуляторов и как 3D-принтер научился печатать съедобные QR-коды.
Приготовьтесь удивляться! От нанотехнологий до кулинарных инноваций - наука не перестает поражать воображение. Погрузитесь в мир удивительных исследований и узнайте, как незаметные открытия сегодня формируют технологии завтрашнего дня. Революции в науке случаются не только в лабораториях нобелевских лауреатов - иногда они начинаются с маленького шага в неожиданном направлении!
Telegraph
Микрореволюции в науке: от робоглаза до съедобных QR-кодов. По_мелочам #8 (№1 июль 2024 г.)
Думаете, что в науке все самое интересное уже открыто? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир удивительных микрооткрытий, которые незаметно меняют наше будущее. В этом выпуске вы узнаете: как человеческий глаз вдохновил создание суперкамеры для…
👍2
Ученые создали световые "объятия" для наночастиц: новый прорыв в оптических пинцетах
Представьте себе, что вы можете ухватить крошечную частицу, используя только свет. Команда физиков под руководством доктора Дэвида Филлипса из Университета Эксетера разработала новый метод, который позволяет делать именно это, причем более эффективно, чем когда-либо прежде.
Традиционные оптические пинцеты, за которые Артур Ашкин получил Нобелевскую премию в 2018 году, используют сфокусированный лазерный луч для захвата микрочастиц. Но у этого метода есть ограничения. Доктор Уне Бутайте, первый автор исследования, объясняет: "В оптических пинцетах частица не полностью обездвижена. Она постоянно дрожит, как лодка на озере, раскачиваемая ветром и волнами, но не уплывающая благодаря якорю".
Проблема в том, что для больших частиц большая часть света концентрируется в их центре, в то время как взаимодействие света с частицей происходит на ее поверхности. Это снижает эффективность захвата.
И тут в игру вступает новый метод. "Мы предположили, что если вместо концентрации в середине частицы свет будет окутывать ее, это сильнее ограничит движение частицы, как бы давая ей крепкие объятия", - объясняет доктор Филлипс.
Но определить точную форму света, которая даст самое сильное ограничение, оказалось непросто. "Здесь нет универсального решения. Для наилучшей работы каждая частица требует индивидуального "светового костюма", если можно так выразиться", - говорит доктор Бутайте.
Чтобы реализовать эту идею на практике, исследователям пришлось разработать и усовершенствовать различные математические и численные методы, а также экспериментальные техники. Это было достигнуто в сотрудничестве с учеными из Университета Глазго и Венского технологического университета.
Представьте себе будущее, где мы сможем манипулировать отдельными атомами и молекулами с невероятной точностью, используя только свет. Такие технологии могут привести к революции в области нанотехнологий, создания новых материалов и даже в медицине.
Новый метод оптических пинцетов - это не просто улучшение существующей технологии. Это шаг в будущее, где границы между макро- и микромиром стираются, открывая новые горизонты для науки и технологий. Кто знает, может быть, скоро мы сможем создавать сложные наноструктуры, манипулируя отдельными атомами с помощью "световых объятий"?
Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.adi7792
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе, что вы можете ухватить крошечную частицу, используя только свет. Команда физиков под руководством доктора Дэвида Филлипса из Университета Эксетера разработала новый метод, который позволяет делать именно это, причем более эффективно, чем когда-либо прежде.
Традиционные оптические пинцеты, за которые Артур Ашкин получил Нобелевскую премию в 2018 году, используют сфокусированный лазерный луч для захвата микрочастиц. Но у этого метода есть ограничения. Доктор Уне Бутайте, первый автор исследования, объясняет: "В оптических пинцетах частица не полностью обездвижена. Она постоянно дрожит, как лодка на озере, раскачиваемая ветром и волнами, но не уплывающая благодаря якорю".
Проблема в том, что для больших частиц большая часть света концентрируется в их центре, в то время как взаимодействие света с частицей происходит на ее поверхности. Это снижает эффективность захвата.
И тут в игру вступает новый метод. "Мы предположили, что если вместо концентрации в середине частицы свет будет окутывать ее, это сильнее ограничит движение частицы, как бы давая ей крепкие объятия", - объясняет доктор Филлипс.
Но определить точную форму света, которая даст самое сильное ограничение, оказалось непросто. "Здесь нет универсального решения. Для наилучшей работы каждая частица требует индивидуального "светового костюма", если можно так выразиться", - говорит доктор Бутайте.
Чтобы реализовать эту идею на практике, исследователям пришлось разработать и усовершенствовать различные математические и численные методы, а также экспериментальные техники. Это было достигнуто в сотрудничестве с учеными из Университета Глазго и Венского технологического университета.
Представьте себе будущее, где мы сможем манипулировать отдельными атомами и молекулами с невероятной точностью, используя только свет. Такие технологии могут привести к революции в области нанотехнологий, создания новых материалов и даже в медицине.
Новый метод оптических пинцетов - это не просто улучшение существующей технологии. Это шаг в будущее, где границы между макро- и микромиром стираются, открывая новые горизонты для науки и технологий. Кто знает, может быть, скоро мы сможем создавать сложные наноструктуры, манипулируя отдельными атомами с помощью "световых объятий"?
Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.adi7792
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥1
Ледяные ловушки для углекислого газа: новый метод хранения CO2 на дне океана
Ученые из Техасского университета в Остине разработали новый метод, который позволяет "заморозить" вредный углекислый газ и спрятать его на дне океана.
Команда исследователей во главе с профессором Вайбхавом Бахадуром создала технологию сверхбыстрого формирования гидратов углекислого газа. Эти уникальные ледяные структуры могут "похоронить" CO2 в океане, не давая ему вернуться в атмосферу. "Мы смотрим в лицо огромной проблеме — найти способ безопасно удалить гигатонны углерода из нашей атмосферы. Гидраты предлагают универсальное решение для хранения углерода", - объясняет Бахадур.
Но в чем же прорыв? Ранее процесс формирования гидратов был медленным и энергозатратным. Новый метод ускоряет этот процесс в шесть раз! И что еще важнее — он не требует использования вредных химических ускорителей.
Секрет успеха кроется в использовании магния в качестве катализатора и особой конфигурации реактора. "Мы по сути делаем хранение углерода доступным для каждой страны, у которой есть побережье", - говорит Бахадур. Представьте, что каждый океан может стать огромным хранилищем углекислого газа!
Но это не просто теория. Исследователи уже подали заявки на патенты и рассматривают возможность создания стартапа для коммерциализации технологии. Более того, этот метод может найти применение не только в борьбе с изменением климата, но и в опреснении воды, разделении газов и их хранении.
Конечно, еще предстоит решить множество вопросов. Как это повлияет на морские экосистемы? Насколько стабильны будут эти гидраты в долгосрочной перспективе? Но уже сейчас ясно, что это открытие может стать важным шагом на пути к устойчивому будущему.
Представьте мир, где мы можем активно бороться с избытком CO2 в атмосфере, не нанося при этом вреда окружающей среде. Где каждая прибрежная страна может внести свой вклад в решение глобальной проблемы климата. Это не просто научный прорыв — это надежда на то, что мы можем изменить курс климатических изменений.
Источник:
DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c03809
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Техасского университета в Остине разработали новый метод, который позволяет "заморозить" вредный углекислый газ и спрятать его на дне океана.
Команда исследователей во главе с профессором Вайбхавом Бахадуром создала технологию сверхбыстрого формирования гидратов углекислого газа. Эти уникальные ледяные структуры могут "похоронить" CO2 в океане, не давая ему вернуться в атмосферу. "Мы смотрим в лицо огромной проблеме — найти способ безопасно удалить гигатонны углерода из нашей атмосферы. Гидраты предлагают универсальное решение для хранения углерода", - объясняет Бахадур.
Но в чем же прорыв? Ранее процесс формирования гидратов был медленным и энергозатратным. Новый метод ускоряет этот процесс в шесть раз! И что еще важнее — он не требует использования вредных химических ускорителей.
Секрет успеха кроется в использовании магния в качестве катализатора и особой конфигурации реактора. "Мы по сути делаем хранение углерода доступным для каждой страны, у которой есть побережье", - говорит Бахадур. Представьте, что каждый океан может стать огромным хранилищем углекислого газа!
Но это не просто теория. Исследователи уже подали заявки на патенты и рассматривают возможность создания стартапа для коммерциализации технологии. Более того, этот метод может найти применение не только в борьбе с изменением климата, но и в опреснении воды, разделении газов и их хранении.
Конечно, еще предстоит решить множество вопросов. Как это повлияет на морские экосистемы? Насколько стабильны будут эти гидраты в долгосрочной перспективе? Но уже сейчас ясно, что это открытие может стать важным шагом на пути к устойчивому будущему.
Представьте мир, где мы можем активно бороться с избытком CO2 в атмосфере, не нанося при этом вреда окружающей среде. Где каждая прибрежная страна может внести свой вклад в решение глобальной проблемы климата. Это не просто научный прорыв — это надежда на то, что мы можем изменить курс климатических изменений.
Источник:
DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c03809
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Искусственный газон с естественным охлаждением
Представьте себе жаркий летний день в городе. Вы приходите на спортивную площадку, и вместо раскаленного искусственного покрытия вас встречает приятный прохладный газон. Звучит как мечта? А вот и нет! Голландские ученые разработали инновационную систему, которая превращает обычный искусственный газон в настоящий оазис прохлады.
Команда исследователей во главе с доктором Марьолейн ван Хейгевурт из Института исследований воды KWR создала искусственное покрытие с подземной системой хранения и капиллярного орошения. Звучит сложно? На самом деле, это как подземный кондиционер для газона!
Но в чем же суть? Под искусственным покрытием располагается слой для хранения дождевой воды. Специальные цилиндры поднимают эту воду к поверхности, где она испаряется, охлаждая газон. "Процесс испарительного охлаждения и капиллярного подъема контролируется естественными процессами и погодными условиями, поэтому вода испаряется только тогда, когда есть потребность в охлаждении", - объясняет ван Хейгевурт.
Результаты впечатляют! В жаркий июньский день в Амстердаме температура поверхности обычного искусственного газона достигала 62,5°C. А новое охлаждаемое покрытие нагрелось всего до 37°C - лишь на 1,7°C выше, чем натуральная трава! Представьте, насколько комфортнее играть на такой площадке.
Но это не единственное преимущество. Новый газон сочетает в себе лучшие качества искусственного и натурального покрытий. Он прочный, не требует стрижки, но при этом сам себя охлаждает и способен хранить почти столько же дождевой воды, сколько и настоящая трава. Это помогает бороться с городскими наводнениями и уменьшает эффект "городского острова тепла".
Конечно, есть и сложности. Установка такого покрытия может стоить в два раза дороже обычного искусственного газона. Но ученые уверены, что игра стоит свеч. "Люди в городских районах, особенно дети, испытывают растущую потребность в спортивных и игровых площадках", - говорит ван Хейгевурт. "Наша работа показывает преимущества подземной системы хранения воды и капиллярного орошения без негативных эффектов искусственных газонов".
Представьте будущее, где городские спортивные площадки не только удобны и долговечны, но и помогают охлаждать город, сохранять воду и создавать комфортную среду для занятий спортом даже в самую жаркую погоду. Это не просто инновация в спортивном оборудовании - это шаг к более устойчивым и комфортным городам будущего.
Источник:
DOI: 10.3389/frsc.2024.1399858
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе жаркий летний день в городе. Вы приходите на спортивную площадку, и вместо раскаленного искусственного покрытия вас встречает приятный прохладный газон. Звучит как мечта? А вот и нет! Голландские ученые разработали инновационную систему, которая превращает обычный искусственный газон в настоящий оазис прохлады.
Команда исследователей во главе с доктором Марьолейн ван Хейгевурт из Института исследований воды KWR создала искусственное покрытие с подземной системой хранения и капиллярного орошения. Звучит сложно? На самом деле, это как подземный кондиционер для газона!
Но в чем же суть? Под искусственным покрытием располагается слой для хранения дождевой воды. Специальные цилиндры поднимают эту воду к поверхности, где она испаряется, охлаждая газон. "Процесс испарительного охлаждения и капиллярного подъема контролируется естественными процессами и погодными условиями, поэтому вода испаряется только тогда, когда есть потребность в охлаждении", - объясняет ван Хейгевурт.
Результаты впечатляют! В жаркий июньский день в Амстердаме температура поверхности обычного искусственного газона достигала 62,5°C. А новое охлаждаемое покрытие нагрелось всего до 37°C - лишь на 1,7°C выше, чем натуральная трава! Представьте, насколько комфортнее играть на такой площадке.
Но это не единственное преимущество. Новый газон сочетает в себе лучшие качества искусственного и натурального покрытий. Он прочный, не требует стрижки, но при этом сам себя охлаждает и способен хранить почти столько же дождевой воды, сколько и настоящая трава. Это помогает бороться с городскими наводнениями и уменьшает эффект "городского острова тепла".
Конечно, есть и сложности. Установка такого покрытия может стоить в два раза дороже обычного искусственного газона. Но ученые уверены, что игра стоит свеч. "Люди в городских районах, особенно дети, испытывают растущую потребность в спортивных и игровых площадках", - говорит ван Хейгевурт. "Наша работа показывает преимущества подземной системы хранения воды и капиллярного орошения без негативных эффектов искусственных газонов".
Представьте будущее, где городские спортивные площадки не только удобны и долговечны, но и помогают охлаждать город, сохранять воду и создавать комфортную среду для занятий спортом даже в самую жаркую погоду. Это не просто инновация в спортивном оборудовании - это шаг к более устойчивым и комфортным городам будущего.
Источник:
DOI: 10.3389/frsc.2024.1399858
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Солнечные панели на скорости печати газет
Представьте себе, что вы можете печатать солнечные панели так же быстро, как газеты. Звучит фантастически? А вот ученые из Городского университета Гонконга сделали это реальностью! Они разработали новый тип солнечных элементов на основе перовскита, которые можно массово производить со скоростью до 1000 панелей в день. И это не просто быстро - это революция в мире солнечной энергетики!
Но что делает эти солнечные элементы такими особенными? Во-первых, они гибкие и полупрозрачные. Представьте, что окна в небоскребах превращаются в солнечные фермы, собирающие энергию прямо в центре города. Звучит как сценарий футуристического фильма, не так ли?
Команда исследователей во главе с профессором Алексом Дженом Кван-юэ решила проблему, которая долгие годы не давала покоя ученым - стабильность перовскитных солнечных элементов. Они разработали хитрую стратегию, которая позволяет сохранять более 90% первоначальной эффективности после 500 часов работы. Это как если бы ваш смартфон держал заряд неделями без подзарядки!
Доктор У Шэнфань, ключевой член исследовательской команды, объясняет: "Мы первыми предложили использовать методы окислительно-восстановительных реакций и химического синтеза для фундаментального решения проблемы, эффективно обеспечивая стабильность перовскитных солнечных элементов".
Но ученые не собираются останавливаться на лабораторных экспериментах. Они планируют создать пилотную производственную линию с годовым объемом производства 25 мегаватт в Гонконге уже через полтора года. Представьте, как целые города могут быть покрыты этими инновационными солнечными панелями!
Эти перовскитные фотоэлементы настолько чувствительны, что могут поглощать энергию даже при слабом комнатном освещении. Они гибкие и могут быть интегрированы в различные устройства - от больших зданий и ферм до маленьких компонентов Интернета вещей. Это как если бы каждая поверхность вокруг нас могла стать источником чистой энергии!
Представьте будущее, где наши города не только потребляют, но и производят энергию. Где каждое окно, каждая стена может быть частью глобальной солнечной фермы. Это не просто технологический прорыв - это шаг к более устойчивому и экологичному миру.
Источник:
DOI: 10.1038/s41560-024-01451-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе, что вы можете печатать солнечные панели так же быстро, как газеты. Звучит фантастически? А вот ученые из Городского университета Гонконга сделали это реальностью! Они разработали новый тип солнечных элементов на основе перовскита, которые можно массово производить со скоростью до 1000 панелей в день. И это не просто быстро - это революция в мире солнечной энергетики!
Но что делает эти солнечные элементы такими особенными? Во-первых, они гибкие и полупрозрачные. Представьте, что окна в небоскребах превращаются в солнечные фермы, собирающие энергию прямо в центре города. Звучит как сценарий футуристического фильма, не так ли?
Команда исследователей во главе с профессором Алексом Дженом Кван-юэ решила проблему, которая долгие годы не давала покоя ученым - стабильность перовскитных солнечных элементов. Они разработали хитрую стратегию, которая позволяет сохранять более 90% первоначальной эффективности после 500 часов работы. Это как если бы ваш смартфон держал заряд неделями без подзарядки!
Доктор У Шэнфань, ключевой член исследовательской команды, объясняет: "Мы первыми предложили использовать методы окислительно-восстановительных реакций и химического синтеза для фундаментального решения проблемы, эффективно обеспечивая стабильность перовскитных солнечных элементов".
Но ученые не собираются останавливаться на лабораторных экспериментах. Они планируют создать пилотную производственную линию с годовым объемом производства 25 мегаватт в Гонконге уже через полтора года. Представьте, как целые города могут быть покрыты этими инновационными солнечными панелями!
Эти перовскитные фотоэлементы настолько чувствительны, что могут поглощать энергию даже при слабом комнатном освещении. Они гибкие и могут быть интегрированы в различные устройства - от больших зданий и ферм до маленьких компонентов Интернета вещей. Это как если бы каждая поверхность вокруг нас могла стать источником чистой энергии!
Представьте будущее, где наши города не только потребляют, но и производят энергию. Где каждое окно, каждая стена может быть частью глобальной солнечной фермы. Это не просто технологический прорыв - это шаг к более устойчивому и экологичному миру.
Источник:
DOI: 10.1038/s41560-024-01451-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Алюминий на стероидах: ученые создали сверхпрочный и гибкий сплав
Представьте себе алюминий, который прочнее стали, но при этом гибкий, как пластилин. Инженеры-материаловеды из Университета Пердью создали алюминиевый сплав, который бросает вызов всему, что мы знали о металлах.
Команда исследователей во главе с Хайян Ван и Синхан Чжаном разработала уникальный процесс, который позволяет создавать сверхпрочные алюминиевые сплавы, пригодные для 3D-печати. Но что делает этот сплав таким особенным? Все дело в хитром "коктейле" из переходных металлов - кобальта, железа, никеля и титана, которые ученые добавили в алюминий на наноуровне.
"Наша работа показывает, что правильное введение гетерогенных микроструктур и наноразмерных интерметаллидов средней энтропии предлагает альтернативное решение для создания сверхпрочных, деформируемых алюминиевых сплавов с помощью аддитивного производства", - объясняет профессор Чжан. Проще говоря, они создали алюминий, который одновременно сверхпрочный и очень гибкий. Это как если бы вы могли согнуть стальной прут, как соломинку!
Но зачем нам нужен такой "супер-алюминий"? Традиционные высокопрочные алюминиевые сплавы не подходят для 3D-печати из-за проблемы горячего растрескивания. Представьте, что вы печете торт, а он постоянно трескается в духовке - примерно так же ведут себя обычные алюминиевые сплавы при 3D-печати.
Исследователи решили эту проблему, создав в сплаве колонии наноразмерных интерметаллических пластинок, которые собираются в тонкие розетки. Звучит сложно? Представьте, что вы складываете оригами из металла на микроскопическом уровне!
Результаты впечатляют: новый сплав показывает прочность более 900 мегапаскалей, что сравнимо с некоторыми видами стали. При этом он сохраняет способность к пластической деформации. Это как если бы вы могли смять алюминиевую банку, а потом вернуть ей первоначальную форму без потери прочности.
Этот прорыв открывает новые горизонты для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Представьте самолеты, которые легче, но прочнее существующих, или автомобили, которые могут поглощать энергию удара, как губка, но при этом оставаться невредимыми.
Команда из Purdue не просто создала новый материал - они переписали правила игры в материаловедении. Их исследование показывает, что даже в, казалось бы, хорошо изученных областях, таких как металлургия, все еще возможны революционные открытия.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-48693-4
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе алюминий, который прочнее стали, но при этом гибкий, как пластилин. Инженеры-материаловеды из Университета Пердью создали алюминиевый сплав, который бросает вызов всему, что мы знали о металлах.
Команда исследователей во главе с Хайян Ван и Синхан Чжаном разработала уникальный процесс, который позволяет создавать сверхпрочные алюминиевые сплавы, пригодные для 3D-печати. Но что делает этот сплав таким особенным? Все дело в хитром "коктейле" из переходных металлов - кобальта, железа, никеля и титана, которые ученые добавили в алюминий на наноуровне.
"Наша работа показывает, что правильное введение гетерогенных микроструктур и наноразмерных интерметаллидов средней энтропии предлагает альтернативное решение для создания сверхпрочных, деформируемых алюминиевых сплавов с помощью аддитивного производства", - объясняет профессор Чжан. Проще говоря, они создали алюминий, который одновременно сверхпрочный и очень гибкий. Это как если бы вы могли согнуть стальной прут, как соломинку!
Но зачем нам нужен такой "супер-алюминий"? Традиционные высокопрочные алюминиевые сплавы не подходят для 3D-печати из-за проблемы горячего растрескивания. Представьте, что вы печете торт, а он постоянно трескается в духовке - примерно так же ведут себя обычные алюминиевые сплавы при 3D-печати.
Исследователи решили эту проблему, создав в сплаве колонии наноразмерных интерметаллических пластинок, которые собираются в тонкие розетки. Звучит сложно? Представьте, что вы складываете оригами из металла на микроскопическом уровне!
Результаты впечатляют: новый сплав показывает прочность более 900 мегапаскалей, что сравнимо с некоторыми видами стали. При этом он сохраняет способность к пластической деформации. Это как если бы вы могли смять алюминиевую банку, а потом вернуть ей первоначальную форму без потери прочности.
Этот прорыв открывает новые горизонты для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Представьте самолеты, которые легче, но прочнее существующих, или автомобили, которые могут поглощать энергию удара, как губка, но при этом оставаться невредимыми.
Команда из Purdue не просто создала новый материал - они переписали правила игры в материаловедении. Их исследование показывает, что даже в, казалось бы, хорошо изученных областях, таких как металлургия, все еще возможны революционные открытия.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-48693-4
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Нанолего: как молекулы-конструкторы меняют правила игры в нанотехнологиях
Ученые из Пекинской национальной лаборатории молекулярных наук под руководством Вэнь-Бинь Чжана и Юй Шао разработали новый подход к созданию сложных наноструктур, который может перевернуть наше представление о нанотехнологиях.
В чем же суть их открытия? Исследователи обратили внимание на особые молекулы-блоки, которые могут самостоятельно собираться в сложные двумерные узоры. Представьте, что у вас есть набор молекулярных кубиков Лего, которые сами знают, как им нужно соединиться, чтобы получилась нужная фигура!
Традиционные методы создания наноструктур часто сталкиваются с проблемами сложности и масштабируемости. Это как если бы вы пытались построить небоскреб из песчинок, вручную укладывая каждую на место. Новый подход комбинирует самосборку молекул-блоков (представьте, что песчинки сами складываются в нужную форму) с более традиционными методами литографии (как если бы вы использовали формочки для песка, только на наноуровне).
Результаты впечатляют: ученым удалось создать разнообразные двумерные периодические наноузоры, такие как тетрагональные, гексагональные, прямоугольные и косоугольные структуры. Это как если бы вы могли создавать на наноуровне мозаики любой сложности!
Но зачем нам нужны эти сложные наноструктуры? Оказывается, они могут найти применение в самых разных областях: от электроники и фотоники до материаловедения. Представьте компьютерные чипы, которые в тысячи раз мощнее существующих, или солнечные панели, способные улавливать почти всю энергию солнечного света!
Доктор Вэнь-Бинь Чжан объясняет: "Наши исследования демонстрируют огромный потенциал молекул-блоков в создании сложных наноструктур. Интегрируя самосборку с передовыми методами нанофабрикации, мы открываем путь к новым применениям в нанотехнологиях, преодолевая ограничения традиционных методов".
Этот новый подход может революционизировать нанотехнологии, позволяя создавать более сложные и функциональные структуры, чем когда-либо прежде. Представьте, что вы можете "программировать" материалы на молекулярном уровне, придавая им уникальные свойства!
Конечно, до практического применения этих технологий еще далеко. Но уже сейчас ясно, что мы стоим на пороге новой эры в нанотехнологиях. Кто знает, может быть, в будущем мы будем "выращивать" компьютеры и смартфоны, как растения, используя молекулярное самособирание?
Источник:
DOI: 10.1007/s10118-023-3038-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Пекинской национальной лаборатории молекулярных наук под руководством Вэнь-Бинь Чжана и Юй Шао разработали новый подход к созданию сложных наноструктур, который может перевернуть наше представление о нанотехнологиях.
В чем же суть их открытия? Исследователи обратили внимание на особые молекулы-блоки, которые могут самостоятельно собираться в сложные двумерные узоры. Представьте, что у вас есть набор молекулярных кубиков Лего, которые сами знают, как им нужно соединиться, чтобы получилась нужная фигура!
Традиционные методы создания наноструктур часто сталкиваются с проблемами сложности и масштабируемости. Это как если бы вы пытались построить небоскреб из песчинок, вручную укладывая каждую на место. Новый подход комбинирует самосборку молекул-блоков (представьте, что песчинки сами складываются в нужную форму) с более традиционными методами литографии (как если бы вы использовали формочки для песка, только на наноуровне).
Результаты впечатляют: ученым удалось создать разнообразные двумерные периодические наноузоры, такие как тетрагональные, гексагональные, прямоугольные и косоугольные структуры. Это как если бы вы могли создавать на наноуровне мозаики любой сложности!
Но зачем нам нужны эти сложные наноструктуры? Оказывается, они могут найти применение в самых разных областях: от электроники и фотоники до материаловедения. Представьте компьютерные чипы, которые в тысячи раз мощнее существующих, или солнечные панели, способные улавливать почти всю энергию солнечного света!
Доктор Вэнь-Бинь Чжан объясняет: "Наши исследования демонстрируют огромный потенциал молекул-блоков в создании сложных наноструктур. Интегрируя самосборку с передовыми методами нанофабрикации, мы открываем путь к новым применениям в нанотехнологиях, преодолевая ограничения традиционных методов".
Этот новый подход может революционизировать нанотехнологии, позволяя создавать более сложные и функциональные структуры, чем когда-либо прежде. Представьте, что вы можете "программировать" материалы на молекулярном уровне, придавая им уникальные свойства!
Конечно, до практического применения этих технологий еще далеко. Но уже сейчас ясно, что мы стоим на пороге новой эры в нанотехнологиях. Кто знает, может быть, в будущем мы будем "выращивать" компьютеры и смартфоны, как растения, используя молекулярное самособирание?
Источник:
DOI: 10.1007/s10118-023-3038-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Сверхпроводники под давлением: новый взгляд на старую загадку
Представьте себе мир, где электричество течет без сопротивления, словно по волшебству. Речь идет о сверхпроводниках - материалах, которые могут проводить электричество без потерь при определенных условиях. И недавно ученые сделали важный шаг к разгадке тайны высокотемпературной сверхпроводимости.
Команда исследователей под руководством доцента Синдзи Кавасаки из Университета Окаямы в Японии использовала необычный подход для изучения сверхпроводников на основе оксида меди, известных как купраты. Они применили механическое напряжение к кристаллу сверхпроводника и наблюдали за изменениями в его электронной структуре.
Но зачем нужно было давить на кристалл? Дело в том, что в купратах существует загадочное явление, называемое псевдощелью. Это состояние материала, которое, как считается, может быть связано с возникновением сверхпроводимости. Кроме того, в купратах наблюдается волна зарядовой плотности (ВЗП) - повторяющийся волнообразный узор из электронов, который влияет на проводимость материала.
Исследователи обнаружили, что когда они прикладывают достаточно сильное напряжение к кристаллу, короткодействующий порядок ВЗП превращается в дальнодействующий. Представьте, что вы сжимаете губку - и вдруг все ее поры выстраиваются в идеальном порядке!
Что еще интереснее, увеличение напряжения подавляло сверхпроводимость, но усиливало порядок ВЗП. Это говорит о том, что оба явления могут сосуществовать в материале. Профессор Кавасаки объясняет: "Это открытие ставит под сомнение традиционное представление о том, что магнетизм является основной движущей силой в оксидах меди, и предоставляет ценную информацию для построения теоретических моделей сверхпроводимости".
Но зачем нам нужно понимать эти сложные процессы? Высокотемпературные сверхпроводники могут произвести революцию в энергетике, позволяя передавать электричество без потерь на большие расстояния. Представьте, что вы можете передавать энергию от солнечных электростанций в пустыне прямо в города, не теряя ни ватта! Кроме того, сверхпроводники могут сделать медицинские МРТ-сканеры более доступными и дешевыми.
Конечно, до практического применения этих открытий еще далеко. Но каждый шаг в понимании природы сверхпроводимости приближает нас к созданию материалов, которые могут работать при комнатной температуре. Представьте себе мир, где все электрические устройства работают без потерь энергии!
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-49225-w
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе мир, где электричество течет без сопротивления, словно по волшебству. Речь идет о сверхпроводниках - материалах, которые могут проводить электричество без потерь при определенных условиях. И недавно ученые сделали важный шаг к разгадке тайны высокотемпературной сверхпроводимости.
Команда исследователей под руководством доцента Синдзи Кавасаки из Университета Окаямы в Японии использовала необычный подход для изучения сверхпроводников на основе оксида меди, известных как купраты. Они применили механическое напряжение к кристаллу сверхпроводника и наблюдали за изменениями в его электронной структуре.
Но зачем нужно было давить на кристалл? Дело в том, что в купратах существует загадочное явление, называемое псевдощелью. Это состояние материала, которое, как считается, может быть связано с возникновением сверхпроводимости. Кроме того, в купратах наблюдается волна зарядовой плотности (ВЗП) - повторяющийся волнообразный узор из электронов, который влияет на проводимость материала.
Исследователи обнаружили, что когда они прикладывают достаточно сильное напряжение к кристаллу, короткодействующий порядок ВЗП превращается в дальнодействующий. Представьте, что вы сжимаете губку - и вдруг все ее поры выстраиваются в идеальном порядке!
Что еще интереснее, увеличение напряжения подавляло сверхпроводимость, но усиливало порядок ВЗП. Это говорит о том, что оба явления могут сосуществовать в материале. Профессор Кавасаки объясняет: "Это открытие ставит под сомнение традиционное представление о том, что магнетизм является основной движущей силой в оксидах меди, и предоставляет ценную информацию для построения теоретических моделей сверхпроводимости".
Но зачем нам нужно понимать эти сложные процессы? Высокотемпературные сверхпроводники могут произвести революцию в энергетике, позволяя передавать электричество без потерь на большие расстояния. Представьте, что вы можете передавать энергию от солнечных электростанций в пустыне прямо в города, не теряя ни ватта! Кроме того, сверхпроводники могут сделать медицинские МРТ-сканеры более доступными и дешевыми.
Конечно, до практического применения этих открытий еще далеко. Но каждый шаг в понимании природы сверхпроводимости приближает нас к созданию материалов, которые могут работать при комнатной температуре. Представьте себе мир, где все электрические устройства работают без потерь энергии!
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-49225-w
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Незаметные герои прогресса: от квантовых частиц до танцующих роботов. По_мелочам #9 (№2 июль 2024 г.)
Думаете, что научные прорывы - это всегда что-то грандиозное и очевидное? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир незаметных, но невероятно важных открытий, которые незаметно меняют наше будущее.
В этом выпуске вы узнаете: как гибридные LED-технологии могут произвести революцию в мире дисплеев, почему новый подход к звуковым барьерам может сделать наши города тише, как квантовые частицы на краю материи приближают нас к созданию стабильных квантовых компьютеров, почему робот-танцор может изменить наше восприятие человекоподобных машин, как новый компонент для батарей может приблизить эру электрических самолетов.
Приготовьтесь удивляться! От нанотехнологий до авиации будущего - наука не перестает поражать воображение. Погрузитесь в мир удивительных исследований и узнайте, как незаметные открытия сегодня формируют технологии завтрашнего дня. Революции в науке случаются не только в лабораториях нобелевских лауреатов - иногда они начинаются с маленького шага в неожиданном направлении!
Думаете, что научные прорывы - это всегда что-то грандиозное и очевидное? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир незаметных, но невероятно важных открытий, которые незаметно меняют наше будущее.
В этом выпуске вы узнаете: как гибридные LED-технологии могут произвести революцию в мире дисплеев, почему новый подход к звуковым барьерам может сделать наши города тише, как квантовые частицы на краю материи приближают нас к созданию стабильных квантовых компьютеров, почему робот-танцор может изменить наше восприятие человекоподобных машин, как новый компонент для батарей может приблизить эру электрических самолетов.
Приготовьтесь удивляться! От нанотехнологий до авиации будущего - наука не перестает поражать воображение. Погрузитесь в мир удивительных исследований и узнайте, как незаметные открытия сегодня формируют технологии завтрашнего дня. Революции в науке случаются не только в лабораториях нобелевских лауреатов - иногда они начинаются с маленького шага в неожиданном направлении!
Telegraph
Незаметные герои прогресса: от квантовых частиц до танцующих роботов. По_мелочам #9 (№2 июль 2024 г.)
Думаете, что научные прорывы - это всегда что-то грандиозное и очевидное? Как бы не так! В этом выпуске мы погрузимся в мир незаметных, но невероятно важных открытий, которые незаметно меняют наше будущее. В этом выпуске вы узнаете: как гибридные LED-технологии…
👍3
Квантовое путешествие во времени: когда детекторы обретают предвидение
Представьте, что вы можете отправить телескоп в прошлое, чтобы заснять падающую звезду, которую вы только что заметили краем глаза. Звучит как сюжет фантастического фильма? Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали новый тип квантового сенсора, который использует квантовую запутанность для создания... детекторов, путешествующих во времени. Да-да, вы не ослышались!
Кейтер Мерч, профессор физики и директор Центра квантовых скачков, вместе с коллегами из NIST и Кембриджского университета, продемонстрировал, как можно использовать загадочное свойство квантовой запутанности, которое он называет "предвидением". Но давайте разберемся, что это значит на самом деле.
Все начинается с запутывания двух квантовых частиц в так называемом синглетном состоянии. Представьте себе двух акробатов, которые всегда двигаются в противоположных направлениях. Затем одну из частиц (назовем ее "зонд") подвергают воздействию магнитного поля, которое заставляет ее вращаться.
И вот тут начинается самое интересное. Когда измеряют вторую частицу (которая не подвергалась воздействию магнитного поля), свойства запутанности фактически отправляют ее квантовое состояние "назад во времени" к первой частице. Это как если бы вы могли узнать, как лучше всего подготовиться к прыжку с парашютом, уже после того, как приземлились!
Обычно в таких экспериментах есть шанс один к трем, что измерение не удастся. Но благодаря "предвидению" ученые могут задним числом выбрать наилучшее направление для спина частицы. Это как если бы вы могли вернуться в прошлое и дать себе совет, как лучше всего подготовиться к важному событию.
Альберт Эйнштейн однажды назвал квантовую запутанность "жутким действием на расстоянии". Возможно, самое жуткое в запутанности то, что мы можем рассматривать пары запутанных частиц как одну и ту же частицу, движущуюся одновременно вперед и назад во времени.
Это открывает перед учеными новые творческие способы создания лучших сенсоров - в частности, таких, которые можно эффективно отправлять назад во времени. Представьте, что вы можете создать детектор, который "знает" о событии до того, как оно произошло!
Потенциальные применения таких сенсоров огромны: от обнаружения астрономических явлений до изучения магнитных полей. И это только начало! Кто знает, может быть, в будущем мы сможем использовать эту технологию для предсказания землетрясений или даже для раннего обнаружения заболеваний?
Конечно, до практического применения этой технологии еще далеко. Но сама идея того, что мы можем использовать странные свойства квантового мира для "путешествий во времени", захватывает дух. Это еще раз доказывает, что реальность может быть гораздо удивительнее любой научной фантастики!
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.260801
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте, что вы можете отправить телескоп в прошлое, чтобы заснять падающую звезду, которую вы только что заметили краем глаза. Звучит как сюжет фантастического фильма? Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали новый тип квантового сенсора, который использует квантовую запутанность для создания... детекторов, путешествующих во времени. Да-да, вы не ослышались!
Кейтер Мерч, профессор физики и директор Центра квантовых скачков, вместе с коллегами из NIST и Кембриджского университета, продемонстрировал, как можно использовать загадочное свойство квантовой запутанности, которое он называет "предвидением". Но давайте разберемся, что это значит на самом деле.
Все начинается с запутывания двух квантовых частиц в так называемом синглетном состоянии. Представьте себе двух акробатов, которые всегда двигаются в противоположных направлениях. Затем одну из частиц (назовем ее "зонд") подвергают воздействию магнитного поля, которое заставляет ее вращаться.
И вот тут начинается самое интересное. Когда измеряют вторую частицу (которая не подвергалась воздействию магнитного поля), свойства запутанности фактически отправляют ее квантовое состояние "назад во времени" к первой частице. Это как если бы вы могли узнать, как лучше всего подготовиться к прыжку с парашютом, уже после того, как приземлились!
Обычно в таких экспериментах есть шанс один к трем, что измерение не удастся. Но благодаря "предвидению" ученые могут задним числом выбрать наилучшее направление для спина частицы. Это как если бы вы могли вернуться в прошлое и дать себе совет, как лучше всего подготовиться к важному событию.
Альберт Эйнштейн однажды назвал квантовую запутанность "жутким действием на расстоянии". Возможно, самое жуткое в запутанности то, что мы можем рассматривать пары запутанных частиц как одну и ту же частицу, движущуюся одновременно вперед и назад во времени.
Это открывает перед учеными новые творческие способы создания лучших сенсоров - в частности, таких, которые можно эффективно отправлять назад во времени. Представьте, что вы можете создать детектор, который "знает" о событии до того, как оно произошло!
Потенциальные применения таких сенсоров огромны: от обнаружения астрономических явлений до изучения магнитных полей. И это только начало! Кто знает, может быть, в будущем мы сможем использовать эту технологию для предсказания землетрясений или даже для раннего обнаружения заболеваний?
Конечно, до практического применения этой технологии еще далеко. Но сама идея того, что мы можем использовать странные свойства квантового мира для "путешествий во времени", захватывает дух. Это еще раз доказывает, что реальность может быть гораздо удивительнее любой научной фантастики!
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.260801
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥2
Квантовый микроскоп: когда электроны танцуют на атомном уровне
Физики из Университета Штутгарта под руководством профессора Себастьяна Лота разработали квантовый микроскоп, который позволяет впервые в истории наблюдать движение электронов на атомном уровне с невероятно высоким пространственным и временным разрешением.
"С помощью нашего метода мы можем сделать видимым то, чего никто раньше не видел", - говорит профессор Лот. И это не просто красивые слова. Эта технология может помочь ученым разрабатывать новые материалы гораздо более целенаправленно, чем раньше.
Но давайте разберемся, почему это так важно. В обычных материалах, таких как металлы или изоляторы, небольшие изменения на атомном уровне не влияют на их макроскопические свойства. Но в более сложных материалах, которые можно создать только в лаборатории, даже минимальные изменения на атомном уровне могут привести к совершенно новому поведению. Например, некоторые материалы могут внезапно превратиться из изоляторов в сверхпроводники!
Команда Лота изучала материал из ниобия и селена, в котором можно наблюдать коллективное движение электронов в так называемой волне зарядовой плотности. Представьте себе толпу людей, двигающихся как единое целое. Теперь представьте, что вы можете увидеть, как одно препятствие может остановить это движение.
Ученые применяют к материалу невероятно короткий электрический импульс длительностью всего одну пикосекунду. Это настолько короткий промежуток времени, что если бы пикосекунда была равна мгновению ока, то мгновение ока длилось бы более 3000 лет!
Этот импульс создает наноразмерные искажения в электронном коллективе, вызывая сложное движение электронов в материале на короткое время. И квантовый микроскоп позволяет увидеть это движение!
Но зачем нам это нужно? "Если мы сможем понять, как останавливается движение электронного коллектива, то сможем более целенаправленно разрабатывать материалы с желаемыми свойствами", - объясняет Лот. Это может привести к созданию сверхбыстрых переключающих материалов для будущих сенсоров или электронных компонентов.
Чтобы добиться таких результатов, ученым пришлось создать невероятно сложную установку. Лаборатория должна быть идеально экранирована от вибраций, шума и даже колебаний температуры и влажности. А эксперимент повторяется 41 миллион раз в секунду для получения качественного сигнала!
Это достижение открывает новые горизонты в физике материалов. Теперь ученые могут не только видеть отдельные атомы, но и наблюдать за их поведением в реальном времени. Представьте, что вы можете заглянуть в микромир и увидеть, как танцуют электроны!
Источник:
DOI: 10.1038/s41567-024-02552-7
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Физики из Университета Штутгарта под руководством профессора Себастьяна Лота разработали квантовый микроскоп, который позволяет впервые в истории наблюдать движение электронов на атомном уровне с невероятно высоким пространственным и временным разрешением.
"С помощью нашего метода мы можем сделать видимым то, чего никто раньше не видел", - говорит профессор Лот. И это не просто красивые слова. Эта технология может помочь ученым разрабатывать новые материалы гораздо более целенаправленно, чем раньше.
Но давайте разберемся, почему это так важно. В обычных материалах, таких как металлы или изоляторы, небольшие изменения на атомном уровне не влияют на их макроскопические свойства. Но в более сложных материалах, которые можно создать только в лаборатории, даже минимальные изменения на атомном уровне могут привести к совершенно новому поведению. Например, некоторые материалы могут внезапно превратиться из изоляторов в сверхпроводники!
Команда Лота изучала материал из ниобия и селена, в котором можно наблюдать коллективное движение электронов в так называемой волне зарядовой плотности. Представьте себе толпу людей, двигающихся как единое целое. Теперь представьте, что вы можете увидеть, как одно препятствие может остановить это движение.
Ученые применяют к материалу невероятно короткий электрический импульс длительностью всего одну пикосекунду. Это настолько короткий промежуток времени, что если бы пикосекунда была равна мгновению ока, то мгновение ока длилось бы более 3000 лет!
Этот импульс создает наноразмерные искажения в электронном коллективе, вызывая сложное движение электронов в материале на короткое время. И квантовый микроскоп позволяет увидеть это движение!
Но зачем нам это нужно? "Если мы сможем понять, как останавливается движение электронного коллектива, то сможем более целенаправленно разрабатывать материалы с желаемыми свойствами", - объясняет Лот. Это может привести к созданию сверхбыстрых переключающих материалов для будущих сенсоров или электронных компонентов.
Чтобы добиться таких результатов, ученым пришлось создать невероятно сложную установку. Лаборатория должна быть идеально экранирована от вибраций, шума и даже колебаний температуры и влажности. А эксперимент повторяется 41 миллион раз в секунду для получения качественного сигнала!
Это достижение открывает новые горизонты в физике материалов. Теперь ученые могут не только видеть отдельные атомы, но и наблюдать за их поведением в реальном времени. Представьте, что вы можете заглянуть в микромир и увидеть, как танцуют электроны!
Источник:
DOI: 10.1038/s41567-024-02552-7
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Нейросети учатся сомневаться: как ИИ становится более человечным
Оказывается, научить искусственный интеллект (ИИ) сомневаться и быть неуверенным - задача не из легких. Но именно это и удалось сделать исследователям из Технологического института Джорджии.
Каждый день мы принимаем около 35 000 решений. От простых, вроде "что съесть на обед?", до сложных, как "безопасно ли сейчас переходить дорогу?". И в каждом решении мы взвешиваем варианты, вспоминаем похожие ситуации из прошлого и оцениваем, насколько мы уверены в правильности выбора. А иногда в одной и той же ситуации мы принимаем разные решения!
Нейросети же обычно действуют совсем иначе - они всегда принимают одинаковые решения в одинаковых ситуациях. Но команда исследователей под руководством профессора Добромира Рахнева решила это изменить и научить нейросети принимать решения более по-человечески.
"Нейросети принимают решения, не сообщая, насколько они уверены в своем выборе", - объясняет Фаршад Рафиеи, один из авторов исследования. "Это одно из ключевых отличий от того, как принимают решения люди".
Вспомните, как иногда чат-боты на основе больших языковых моделей выдают совершенно фантастические ответы на вопросы, о которых они ничего не знают. В отличие от них, большинство людей в такой ситуации просто признают, что не знают ответа.
Исследователи создали новую нейросеть под названием RTNet и обучили ее распознавать рукописные цифры. Но самое интересное - они научили ее оценивать свою уверенность в ответах и даже сомневаться!
Для этого они использовали два ключевых компонента: байесовскую нейронную сеть, которая использует вероятности для принятия решений, и процесс накопления доказательств, который отслеживает аргументы в пользу каждого выбора. В результате RTNet может принимать немного разные решения каждый раз, совсем как люди.
Исследователи даже проверили, становится ли нейросеть менее точной, когда ей нужно принимать решения быстрее - это известный психологический феномен, называемый "компромиссом между скоростью и точностью".
Когда результаты работы RTNet сравнили с результатами 60 студентов, выполнявших те же задания, оказалось, что точность, время реакции и уровень уверенности у нейросети и людей были очень похожи!
"Если мы попытаемся сделать наши модели ближе к человеческому мозгу, это проявится в самом поведении без дополнительной настройки", - говорит Рафиеи.
Исследователи надеются, что в будущем такие "человечные" нейросети смогут не только имитировать наши способности принимать решения, но и помогать нам справляться с когнитивной нагрузкой от тех 35 000 решений, которые мы принимаем каждый день.
Представьте себе ИИ-помощника, который не только выполняет команды, но и может сказать: "Я не уверен, может быть, стоит подумать еще?" Такой ИИ будет не только более надежным, но и более дружелюбным по отношению к человеку.
Источник:
DOI: 10.1038/s41562-024-01914-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Оказывается, научить искусственный интеллект (ИИ) сомневаться и быть неуверенным - задача не из легких. Но именно это и удалось сделать исследователям из Технологического института Джорджии.
Каждый день мы принимаем около 35 000 решений. От простых, вроде "что съесть на обед?", до сложных, как "безопасно ли сейчас переходить дорогу?". И в каждом решении мы взвешиваем варианты, вспоминаем похожие ситуации из прошлого и оцениваем, насколько мы уверены в правильности выбора. А иногда в одной и той же ситуации мы принимаем разные решения!
Нейросети же обычно действуют совсем иначе - они всегда принимают одинаковые решения в одинаковых ситуациях. Но команда исследователей под руководством профессора Добромира Рахнева решила это изменить и научить нейросети принимать решения более по-человечески.
"Нейросети принимают решения, не сообщая, насколько они уверены в своем выборе", - объясняет Фаршад Рафиеи, один из авторов исследования. "Это одно из ключевых отличий от того, как принимают решения люди".
Вспомните, как иногда чат-боты на основе больших языковых моделей выдают совершенно фантастические ответы на вопросы, о которых они ничего не знают. В отличие от них, большинство людей в такой ситуации просто признают, что не знают ответа.
Исследователи создали новую нейросеть под названием RTNet и обучили ее распознавать рукописные цифры. Но самое интересное - они научили ее оценивать свою уверенность в ответах и даже сомневаться!
Для этого они использовали два ключевых компонента: байесовскую нейронную сеть, которая использует вероятности для принятия решений, и процесс накопления доказательств, который отслеживает аргументы в пользу каждого выбора. В результате RTNet может принимать немного разные решения каждый раз, совсем как люди.
Исследователи даже проверили, становится ли нейросеть менее точной, когда ей нужно принимать решения быстрее - это известный психологический феномен, называемый "компромиссом между скоростью и точностью".
Когда результаты работы RTNet сравнили с результатами 60 студентов, выполнявших те же задания, оказалось, что точность, время реакции и уровень уверенности у нейросети и людей были очень похожи!
"Если мы попытаемся сделать наши модели ближе к человеческому мозгу, это проявится в самом поведении без дополнительной настройки", - говорит Рафиеи.
Исследователи надеются, что в будущем такие "человечные" нейросети смогут не только имитировать наши способности принимать решения, но и помогать нам справляться с когнитивной нагрузкой от тех 35 000 решений, которые мы принимаем каждый день.
Представьте себе ИИ-помощника, который не только выполняет команды, но и может сказать: "Я не уверен, может быть, стоит подумать еще?" Такой ИИ будет не только более надежным, но и более дружелюбным по отношению к человеку.
Источник:
DOI: 10.1038/s41562-024-01914-8
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Искусственная кожа на 3D-принтере: когда роботы научатся чувствовать
Представьте себе робота, который может не только видеть и слышать, но и чувствовать прикосновения, температуру и давление, как живое существо. Ученые из Университета Бен-Гуриона в Негеве сделали большой шаг к созданию такого робота.
Команда исследователей под руководством доктора Аслана Мириева разработала многофункциональные материалы-сенсоры, которые имитируют сложные возможности природных систем. Это настоящий прорыв в области физического искусственного интеллекта (PAI).
Но что такое физический ИИ? В отличие от цифрового ИИ, который работает с данными и вычислениями, физический ИИ сочетает физические структуры с вычислительным интеллектом. Цель - создать автономных мягких роботов, способных динамично взаимодействовать с окружающей средой, как живые существа.
Ключ к успеху - многофункциональность. Подумайте о том, как работают органы в нашем теле: они выполняют сразу несколько функций. Именно такую многозадачность ученые пытаются воссоздать в искусственных системах.
Команда доктора Мириева разработала композитные материалы с высокой смешанной ионно-электронной проводимостью (ISMC), которые можно печатать на 3D-принтере. Эти материалы могут передавать заряды как через ионы, так и через электроны, что позволяет им обрабатывать различные сигналы одновременно.
"Эти био-аналогичные сенсоры имеют огромный потенциал применения в областях, требующих точных и многофункциональных сенсорных возможностей", - говорит доктор Мириев. "Возможности обширны: от робототехники, где они могут способствовать более реалистичному и отзывчивому взаимодействию, до здравоохранения, где их можно использовать в передовых диагностических инструментах".
Ведущий автор исследования, доктор Сергей Нечаусов, использовал ионные жидкости на основе имидазолия в фотополимерной матрице для достижения высокой ионной и электронной проводимости. В результате получились многофункциональные микропирамидальные датчики давления и температуры с высокой чувствительностью в широком диапазоне температур и давлений.
"Благодаря химическому составу ISMC и передовому фоторелогическому поведению, мы можем точно печатать на 3D-принтере многофункциональные датчики практически любой формы", - объясняет доктор Нечаусов. "Такие датчики могут работать как на переменном, так и на постоянном токе, а их способность давать точные, четкие ответы на множественные стимулы делает их универсальными".
Представьте себе искусственную кожу, которая может чувствовать прикосновения, температуру и давление, как настоящая. Такая технология может революционизировать робототехнику, создание протезов и даже медицинскую диагностику.
Исследователи планируют дальше совершенствовать эти датчики, изучая дополнительные функции и улучшая их производительность для более широкого спектра применений. В будущем они надеются создать искусственную кожу, которую можно будет напечатать на 3D-принтере, и добавить возможности привода для разработки телесно-интеллектуальных мягких систем для мягкой робототехники, гаптики и здравоохранения.
Представьте себе мир, где роботы не только думают, но и чувствуют, как мы. Где протезы не просто заменяют утраченные конечности, но и возвращают способность ощущать. Где медицинские устройства могут "чувствовать" состояние пациента на уровне, недоступном сегодняшним технологиям. Этот мир может быть ближе, чем мы думаем, благодаря таким прорывам в области физического ИИ.
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.153759
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе робота, который может не только видеть и слышать, но и чувствовать прикосновения, температуру и давление, как живое существо. Ученые из Университета Бен-Гуриона в Негеве сделали большой шаг к созданию такого робота.
Команда исследователей под руководством доктора Аслана Мириева разработала многофункциональные материалы-сенсоры, которые имитируют сложные возможности природных систем. Это настоящий прорыв в области физического искусственного интеллекта (PAI).
Но что такое физический ИИ? В отличие от цифрового ИИ, который работает с данными и вычислениями, физический ИИ сочетает физические структуры с вычислительным интеллектом. Цель - создать автономных мягких роботов, способных динамично взаимодействовать с окружающей средой, как живые существа.
Ключ к успеху - многофункциональность. Подумайте о том, как работают органы в нашем теле: они выполняют сразу несколько функций. Именно такую многозадачность ученые пытаются воссоздать в искусственных системах.
Команда доктора Мириева разработала композитные материалы с высокой смешанной ионно-электронной проводимостью (ISMC), которые можно печатать на 3D-принтере. Эти материалы могут передавать заряды как через ионы, так и через электроны, что позволяет им обрабатывать различные сигналы одновременно.
"Эти био-аналогичные сенсоры имеют огромный потенциал применения в областях, требующих точных и многофункциональных сенсорных возможностей", - говорит доктор Мириев. "Возможности обширны: от робототехники, где они могут способствовать более реалистичному и отзывчивому взаимодействию, до здравоохранения, где их можно использовать в передовых диагностических инструментах".
Ведущий автор исследования, доктор Сергей Нечаусов, использовал ионные жидкости на основе имидазолия в фотополимерной матрице для достижения высокой ионной и электронной проводимости. В результате получились многофункциональные микропирамидальные датчики давления и температуры с высокой чувствительностью в широком диапазоне температур и давлений.
"Благодаря химическому составу ISMC и передовому фоторелогическому поведению, мы можем точно печатать на 3D-принтере многофункциональные датчики практически любой формы", - объясняет доктор Нечаусов. "Такие датчики могут работать как на переменном, так и на постоянном токе, а их способность давать точные, четкие ответы на множественные стимулы делает их универсальными".
Представьте себе искусственную кожу, которая может чувствовать прикосновения, температуру и давление, как настоящая. Такая технология может революционизировать робототехнику, создание протезов и даже медицинскую диагностику.
Исследователи планируют дальше совершенствовать эти датчики, изучая дополнительные функции и улучшая их производительность для более широкого спектра применений. В будущем они надеются создать искусственную кожу, которую можно будет напечатать на 3D-принтере, и добавить возможности привода для разработки телесно-интеллектуальных мягких систем для мягкой робототехники, гаптики и здравоохранения.
Представьте себе мир, где роботы не только думают, но и чувствуют, как мы. Где протезы не просто заменяют утраченные конечности, но и возвращают способность ощущать. Где медицинские устройства могут "чувствовать" состояние пациента на уровне, недоступном сегодняшним технологиям. Этот мир может быть ближе, чем мы думаем, благодаря таким прорывам в области физического ИИ.
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.153759
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Силиконовые батарейки: когда энергия становится гибкой
Представьте себе батарейку, которую можно растянуть как жвачку. Звучит невероятно, правда? Но ученые сделали это реальностью! Исследователи создали литий-ионную батарею, которая может растягиваться во все стороны, оставаясь при этом работоспособной. Это настоящий прорыв в мире гибкой электроники!
Но зачем нам нужны растягивающиеся батарейки? Подумайте о носимых устройствах для мониторинга здоровья или "умной" одежде. Обычные жесткие батарейки в них неудобны, а вот гибкие - то, что доктор прописал!
Раньше ученые пытались создать гибкие батареи, используя тканые проводящие материалы или жесткие компоненты, сложенные как оригами. Но для по-настоящему эластичной батареи нужно, чтобы все её части - электроды, собирающие заряд, и электролит между ними - были растяжимыми.
Команда исследователей во главе с Вэнь-Юн Лаем решила эту головоломку, создав полностью твердую, растягивающуюся батарею. Они использовали хитрый трюк: встроили электролит в полимерный слой, расположенный между двумя гибкими электродными пленками.
Для создания электродов ученые нанесли тонкую пленку проводящей пасты, содержащей серебряные нанопроволоки, технический углерод и материалы для катода или анода на основе лития, на пластину. Сверху добавили слой полидиметилсилоксана - гибкого материала, который используется в контактных линзах. Затем добавили литиевую соль, высокопроводящую жидкость и ингредиенты для создания растягивающегося полимера.
Когда эта смесь активировалась светом, она превращалась в твердый, резиноподобный слой, способный растягиваться до 5000% от своей первоначальной длины и проводить ионы лития. Представьте, что вы можете растянуть батарейку от размера монеты до размера футбольного поля!
Результаты впечатляют: новая батарея имела примерно в шесть раз большую среднюю емкость заряда при быстрой зарядке по сравнению с аналогичным устройством с традиционным жидким электролитом. Более того, твердая батарея сохраняла стабильную емкость в течение 67 циклов зарядки и разрядки.
Конечно, есть еще над чем работать. Но этот новый способ создания полностью растягивающихся, твердых батарей может стать многообещающим шагом вперед для носимых или имплантируемых устройств, которые изгибаются и двигаются вместе с телом.
Представьте себе будущее, где ваша одежда заряжает ваш телефон, а медицинские датчики так удобны, что вы забываете об их существовании. Или батареи, которые можно встроить в любую поверхность, даже изогнутую. Это будущее может быть ближе, чем мы думаем, благодаря таким инновациям.
Источник:
DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01254
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе батарейку, которую можно растянуть как жвачку. Звучит невероятно, правда? Но ученые сделали это реальностью! Исследователи создали литий-ионную батарею, которая может растягиваться во все стороны, оставаясь при этом работоспособной. Это настоящий прорыв в мире гибкой электроники!
Но зачем нам нужны растягивающиеся батарейки? Подумайте о носимых устройствах для мониторинга здоровья или "умной" одежде. Обычные жесткие батарейки в них неудобны, а вот гибкие - то, что доктор прописал!
Раньше ученые пытались создать гибкие батареи, используя тканые проводящие материалы или жесткие компоненты, сложенные как оригами. Но для по-настоящему эластичной батареи нужно, чтобы все её части - электроды, собирающие заряд, и электролит между ними - были растяжимыми.
Команда исследователей во главе с Вэнь-Юн Лаем решила эту головоломку, создав полностью твердую, растягивающуюся батарею. Они использовали хитрый трюк: встроили электролит в полимерный слой, расположенный между двумя гибкими электродными пленками.
Для создания электродов ученые нанесли тонкую пленку проводящей пасты, содержащей серебряные нанопроволоки, технический углерод и материалы для катода или анода на основе лития, на пластину. Сверху добавили слой полидиметилсилоксана - гибкого материала, который используется в контактных линзах. Затем добавили литиевую соль, высокопроводящую жидкость и ингредиенты для создания растягивающегося полимера.
Когда эта смесь активировалась светом, она превращалась в твердый, резиноподобный слой, способный растягиваться до 5000% от своей первоначальной длины и проводить ионы лития. Представьте, что вы можете растянуть батарейку от размера монеты до размера футбольного поля!
Результаты впечатляют: новая батарея имела примерно в шесть раз большую среднюю емкость заряда при быстрой зарядке по сравнению с аналогичным устройством с традиционным жидким электролитом. Более того, твердая батарея сохраняла стабильную емкость в течение 67 циклов зарядки и разрядки.
Конечно, есть еще над чем работать. Но этот новый способ создания полностью растягивающихся, твердых батарей может стать многообещающим шагом вперед для носимых или имплантируемых устройств, которые изгибаются и двигаются вместе с телом.
Представьте себе будущее, где ваша одежда заряжает ваш телефон, а медицинские датчики так удобны, что вы забываете об их существовании. Или батареи, которые можно встроить в любую поверхность, даже изогнутую. Это будущее может быть ближе, чем мы думаем, благодаря таким инновациям.
Источник:
DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01254
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Виртуальные узлы в нейросетях: как AI учится предсказывать тепловые свойства материалов
Вы знали, что 70% всей энергии, производимой в мире, просто уходит в тепло? Ученые давно ломают голову над тем, как лучше предсказать движение тепла в материалах. Это помогло бы создавать более эффективные системы генерации энергии. Но есть одна загвоздка - фононы, субатомные квазичастицы, переносящие тепло. Они такие непоседы, что их поведение очень сложно моделировать.
Но команда исследователей из MIT и других институтов нашла оригинальное решение. Они создали новую систему машинного обучения, которая может предсказывать дисперсионные соотношения фононов до 1000 раз быстрее других методов на основе AI, и при этом не уступает им в точности. А если сравнивать с традиционными подходами без AI, то она может быть быстрее в миллион раз! Представляете, как это может ускорить разработку новых материалов?
В чем же секрет? Исследователи придумали использовать "виртуальные узлы" в графовых нейронных сетях (GNN). Обычно GNN представляют атомную структуру материала в виде графа, где узлы - это атомы, а ребра - связи между ними. Но для предсказания поведения фононов этого недостаточно. Поэтому ученые добавили в модель гибкие виртуальные узлы, представляющие фононы. Это позволило сделать выход нейросети более гибким и не ограниченным фиксированной кристаллической структурой.
Результаты впечатляют: новый метод может рассчитать дисперсионные соотношения фононов для нескольких тысяч материалов всего за несколько секунд на обычном персональном компьютере. Это открывает огромные возможности для поиска материалов с нужными тепловыми свойствами, например, для лучшего хранения тепла, преобразования энергии или сверхпроводимости.
Но самое интересное, что этот метод можно применять не только к фононам. Он может помочь в предсказании сложных оптических и магнитных свойств материалов. Исследователи планируют дальше совершенствовать технику, чтобы виртуальные узлы могли лучше улавливать мелкие изменения, влияющие на структуру фононов.
Профессор Оливье Делер из Университета Дьюка, не участвовавший в исследовании, отмечает: "Уровень ускорения в предсказании сложных свойств фононов просто поразителен. Это на несколько порядков быстрее, чем современные универсальные потенциалы межатомного взаимодействия на основе машинного обучения. Впечатляет, что продвинутая нейросеть улавливает тонкие особенности и подчиняется физическим законам".
Представьте, как это может изменить мир электроники и энергетики. Мы сможем создавать более эффективные микросхемы, где управление теплом больше не будет узким местом. Или разрабатывать системы генерации энергии, которые производят больше мощности с меньшими потерями.
Эта работа показывает, как переосмысление основ может привести к прорывным решениям. Ученые вышли за рамки привычного представления о том, что узлы графа должны обязательно представлять атомы. Они показали, что узлы могут быть чем угодно, открыв новые горизонты для предсказания сложных свойств материалов.
Источник:
DOI: 10.1038/s43588-024-00661-0
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Вы знали, что 70% всей энергии, производимой в мире, просто уходит в тепло? Ученые давно ломают голову над тем, как лучше предсказать движение тепла в материалах. Это помогло бы создавать более эффективные системы генерации энергии. Но есть одна загвоздка - фононы, субатомные квазичастицы, переносящие тепло. Они такие непоседы, что их поведение очень сложно моделировать.
Но команда исследователей из MIT и других институтов нашла оригинальное решение. Они создали новую систему машинного обучения, которая может предсказывать дисперсионные соотношения фононов до 1000 раз быстрее других методов на основе AI, и при этом не уступает им в точности. А если сравнивать с традиционными подходами без AI, то она может быть быстрее в миллион раз! Представляете, как это может ускорить разработку новых материалов?
В чем же секрет? Исследователи придумали использовать "виртуальные узлы" в графовых нейронных сетях (GNN). Обычно GNN представляют атомную структуру материала в виде графа, где узлы - это атомы, а ребра - связи между ними. Но для предсказания поведения фононов этого недостаточно. Поэтому ученые добавили в модель гибкие виртуальные узлы, представляющие фононы. Это позволило сделать выход нейросети более гибким и не ограниченным фиксированной кристаллической структурой.
Результаты впечатляют: новый метод может рассчитать дисперсионные соотношения фононов для нескольких тысяч материалов всего за несколько секунд на обычном персональном компьютере. Это открывает огромные возможности для поиска материалов с нужными тепловыми свойствами, например, для лучшего хранения тепла, преобразования энергии или сверхпроводимости.
Но самое интересное, что этот метод можно применять не только к фононам. Он может помочь в предсказании сложных оптических и магнитных свойств материалов. Исследователи планируют дальше совершенствовать технику, чтобы виртуальные узлы могли лучше улавливать мелкие изменения, влияющие на структуру фононов.
Профессор Оливье Делер из Университета Дьюка, не участвовавший в исследовании, отмечает: "Уровень ускорения в предсказании сложных свойств фононов просто поразителен. Это на несколько порядков быстрее, чем современные универсальные потенциалы межатомного взаимодействия на основе машинного обучения. Впечатляет, что продвинутая нейросеть улавливает тонкие особенности и подчиняется физическим законам".
Представьте, как это может изменить мир электроники и энергетики. Мы сможем создавать более эффективные микросхемы, где управление теплом больше не будет узким местом. Или разрабатывать системы генерации энергии, которые производят больше мощности с меньшими потерями.
Эта работа показывает, как переосмысление основ может привести к прорывным решениям. Ученые вышли за рамки привычного представления о том, что узлы графа должны обязательно представлять атомы. Они показали, что узлы могут быть чем угодно, открыв новые горизонты для предсказания сложных свойств материалов.
Источник:
DOI: 10.1038/s43588-024-00661-0
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Гибкая электроника нового поколения: когда схемы дышат и растягиваются
Представьте себе электронное устройство, которое можно носить на теле как вторую кожу. Оно растягивается, дышит и даже не вредит вашему здоровью. Звучит как научная фантастика? А вот и нет! Ученые из Университета Сучжоу в Китае сделали большой шаг к созданию такой электроники.
Команда исследователей во главе с Фэном Янем разработала новый метод создания гибкой электроники на основе жидких металлов. Их подход сочетает электростатическое прядение и штамповку под давлением. Звучит сложно? Давайте разберемся.
Представьте, что вы создаете ткань из очень тонких нитей, в которые вплетены частицы жидкого металла. Затем вы берете штамп с нужным рисунком схемы и прижимаете его к этой ткани. Под давлением частицы металла разрываются и растекаются, образуя непрерывные проводящие дорожки. Вуаля! У вас получилась гибкая электронная схема.
Но что делает эту технологию особенной? Во-первых, она позволяет создавать очень точные схемы - линии могут быть тоньше человеческого волоса. Во-вторых, эти схемы невероятно прочные - они выдерживают более 30 000 циклов растяжения на 100%! Представьте, что вы можете растянуть электронное устройство вдвое, и оно продолжит работать, причем не один раз, а десятки тысяч раз.
Но самое интересное - эти схемы "дышат". Они пропускают воздух и влагу, что делает их идеальными для носимых устройств. Вы можете надеть такое устройство и забыть о нем - оно не будет мешать коже дышать.
Исследователи уже создали прототипы датчиков для мониторинга биоэлектрических сигналов. Представьте, что вы носите футболку, которая следит за вашим сердцебиением, дыханием и другими показателями здоровья, при этом вы даже не чувствуете ее на теле!
Еще одно преимущество этой технологии - экологичность. Устройства, созданные таким методом, легко разбираются на составляющие и перерабатываются. Это значит, что мы можем создавать электронику, которая не будет загрязнять окружающую среду.
Фэн Янь и его команда не собираются останавливаться на достигнутом. Они планируют создать многослойные схемы, где каждый слой можно будет активировать отдельно. Представьте устройство, которое может менять свои функции в зависимости от ваших потребностей!
Эта работа открывает новые горизонты в мире носимой электроники. Мы можем ожидать появления медицинских устройств, которые будут непрерывно следить за нашим здоровьем, не доставляя дискомфорта. Или спортивной одежды, которая будет анализировать каждое движение атлета. Возможности кажутся безграничными!
Источник:
DOI: 10.1038/s41928-024-01194-0
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе электронное устройство, которое можно носить на теле как вторую кожу. Оно растягивается, дышит и даже не вредит вашему здоровью. Звучит как научная фантастика? А вот и нет! Ученые из Университета Сучжоу в Китае сделали большой шаг к созданию такой электроники.
Команда исследователей во главе с Фэном Янем разработала новый метод создания гибкой электроники на основе жидких металлов. Их подход сочетает электростатическое прядение и штамповку под давлением. Звучит сложно? Давайте разберемся.
Представьте, что вы создаете ткань из очень тонких нитей, в которые вплетены частицы жидкого металла. Затем вы берете штамп с нужным рисунком схемы и прижимаете его к этой ткани. Под давлением частицы металла разрываются и растекаются, образуя непрерывные проводящие дорожки. Вуаля! У вас получилась гибкая электронная схема.
Но что делает эту технологию особенной? Во-первых, она позволяет создавать очень точные схемы - линии могут быть тоньше человеческого волоса. Во-вторых, эти схемы невероятно прочные - они выдерживают более 30 000 циклов растяжения на 100%! Представьте, что вы можете растянуть электронное устройство вдвое, и оно продолжит работать, причем не один раз, а десятки тысяч раз.
Но самое интересное - эти схемы "дышат". Они пропускают воздух и влагу, что делает их идеальными для носимых устройств. Вы можете надеть такое устройство и забыть о нем - оно не будет мешать коже дышать.
Исследователи уже создали прототипы датчиков для мониторинга биоэлектрических сигналов. Представьте, что вы носите футболку, которая следит за вашим сердцебиением, дыханием и другими показателями здоровья, при этом вы даже не чувствуете ее на теле!
Еще одно преимущество этой технологии - экологичность. Устройства, созданные таким методом, легко разбираются на составляющие и перерабатываются. Это значит, что мы можем создавать электронику, которая не будет загрязнять окружающую среду.
Фэн Янь и его команда не собираются останавливаться на достигнутом. Они планируют создать многослойные схемы, где каждый слой можно будет активировать отдельно. Представьте устройство, которое может менять свои функции в зависимости от ваших потребностей!
Эта работа открывает новые горизонты в мире носимой электроники. Мы можем ожидать появления медицинских устройств, которые будут непрерывно следить за нашим здоровьем, не доставляя дискомфорта. Или спортивной одежды, которая будет анализировать каждое движение атлета. Возможности кажутся безграничными!
Источник:
DOI: 10.1038/s41928-024-01194-0
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Умная кожа: когда электроника чувствует и заживляет себя сама
Представьте себе электронное устройство, которое ведет себя как живая кожа - чувствует прикосновения и даже может само себя восстанавливать после повреждений. Китайские ученые из Нинбоского института материаловедения и инженерии создали именно такой материал.
Команда исследователей под руководством профессора Чжу Цзиня разработала новый эластомер, который они назвали i-DAPU. Этот материал обладает уникальными свойствами: он реагирует на механические воздействия, может самовосстанавливаться и одновременно с этим очень чувствителен к прикосновениям.
Но как им это удалось? Ученые вдохновились белками, которые находятся в мембранах наших клеток. Эти белки помогают клеткам восстанавливаться после повреждений. Исследователи создали похожую систему в своем материале, объединив полиуретан с ионной жидкостью и добавив специальные молекулярные группы, которые могут самособираться.
Результат превзошел все ожидания! Созданный на основе i-DAPU сенсор, который ученые назвали DA-skin, показал потрясающие характеристики. Он может самовосстанавливаться со скоростью 72 микрометра в минуту - представьте, что царапина на вашем смартфоне затягивается сама собой! При этом сенсор невероятно чувствителен к прикосновениям, в 7000 раз чувствительнее, чем обычные датчики давления.
Но самое интересное - это применение DA-skin в медицине. Исследователи использовали его для измерения мышечной силы. Они даже разработали систему на основе искусственного интеллекта, которая может классифицировать уровень мышечной силы с точностью 99,2%! Представьте, как это может помочь в реабилитации пациентов или в спортивной медицине.
Эта работа открывает новые горизонты в создании "умной кожи" для электронных устройств. Мы можем ожидать появления носимых гаджетов, которые будут не только собирать данные о нашем здоровье, но и смогут "залечивать" себя после повреждений. Или представьте роботов с кожей, которая чувствует прикосновения так же тонко, как человеческая!
Исследование китайских ученых показывает, как наука может черпать вдохновение из природы, чтобы создавать революционные материалы. Кто знает, может быть, в будущем наши электронные устройства будут не просто умными, но и "живыми" в каком-то смысле?
Источник:
DOI: 10.1002/adfm.202402380
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте себе электронное устройство, которое ведет себя как живая кожа - чувствует прикосновения и даже может само себя восстанавливать после повреждений. Китайские ученые из Нинбоского института материаловедения и инженерии создали именно такой материал.
Команда исследователей под руководством профессора Чжу Цзиня разработала новый эластомер, который они назвали i-DAPU. Этот материал обладает уникальными свойствами: он реагирует на механические воздействия, может самовосстанавливаться и одновременно с этим очень чувствителен к прикосновениям.
Но как им это удалось? Ученые вдохновились белками, которые находятся в мембранах наших клеток. Эти белки помогают клеткам восстанавливаться после повреждений. Исследователи создали похожую систему в своем материале, объединив полиуретан с ионной жидкостью и добавив специальные молекулярные группы, которые могут самособираться.
Результат превзошел все ожидания! Созданный на основе i-DAPU сенсор, который ученые назвали DA-skin, показал потрясающие характеристики. Он может самовосстанавливаться со скоростью 72 микрометра в минуту - представьте, что царапина на вашем смартфоне затягивается сама собой! При этом сенсор невероятно чувствителен к прикосновениям, в 7000 раз чувствительнее, чем обычные датчики давления.
Но самое интересное - это применение DA-skin в медицине. Исследователи использовали его для измерения мышечной силы. Они даже разработали систему на основе искусственного интеллекта, которая может классифицировать уровень мышечной силы с точностью 99,2%! Представьте, как это может помочь в реабилитации пациентов или в спортивной медицине.
Эта работа открывает новые горизонты в создании "умной кожи" для электронных устройств. Мы можем ожидать появления носимых гаджетов, которые будут не только собирать данные о нашем здоровье, но и смогут "залечивать" себя после повреждений. Или представьте роботов с кожей, которая чувствует прикосновения так же тонко, как человеческая!
Исследование китайских ученых показывает, как наука может черпать вдохновение из природы, чтобы создавать революционные материалы. Кто знает, может быть, в будущем наши электронные устройства будут не просто умными, но и "живыми" в каком-то смысле?
Источник:
DOI: 10.1002/adfm.202402380
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2