Напоминаю, что Вы можете поддержать наш проект, оформив подписку на наш Бусти!
Подписчикам, среди прочего, доступен закрытый чат, в котором сегодня был опубликован первый новостной выпуск! Для остальных этот выпуск будет доступен завтра.

https://boosty.to/ingenium

Новое открытие, сделанное учеными, может привести к созданию безопасных литий-металлических батарей. Металлический литий очень активный, что приводит к коррозии и коротким замыканиям в аккумуляторах. Однако исследователи разработали метод, который предотвращает коррозию лития и случайно смогли подтвердить теоретическую форму кристаллов лития - ромбический додекаэдр.

Это открытие позволяет предотвратить образование дендритов. Дендриты - это особые структуры, которые могут образовываться на поверхности электродов в аккумуляторах и вызывать короткое замыкание, из-за чего может произойти возгорание или даже взрыв.

Ученые использовали новую технику ускорения процесса осаждения лития, чтобы предотвратить нежелательные химические реакции. В результате исследования, в отсутствие коррозии, литий образовывал крошечные додекаэдры, что соответствует теоретическим предсказаниям.

https://telegra.ph/Uchyonye-hoteli-uluchshit-akkumulyatory-a-podtverdili-formu-kristallov-litiya-08-03

​Новые протонпроводящие мембраны для автомобильных топливных элементов

У автомобильных топливных элементов существует проблема с долговечностью и ионной проводимостью протонпроводящих мембран: это две характеристики взаимоисключающие. Однако ученые из Японии под руководством профессора Кендзи Миятаке из Университета Васэда и Университета Яманаси разработали новые протон-проводящие мембраны, которые потенциально могут решить эту проблему.

Исследователи синтезировали протон-проводящие мембраны с использованием частично фторированного ароматического иономера (полимерного материала, состоящего из термопластичных смол, стабилизированных ионными поперечными связями) под названием SPP-TFP-4.0 (SPP: сульфированный полифенилен, TFP: бис(трифторметил)терфенилен). Затем они армировали иономер электроформованными, неткаными и изотропными поливинилиденфторидными (PVDF) нановолокнами с высокой пористостью (78%) или пористым вспененным политетрафторэтиленом (ePTFE). В результате были получены композиционные мембраны SPP–TFP-4.0–PVDF and SPP–TFP-4.0–ePTFE толщиной 14 и 16 мкм соответственно.

Учёные провели множество испытаний и показали, что мембрана, армированная PVDF, превосходит существующие мембраны, такие как Nafion XL, по показателям производительности топливных элементов и химической стабильности при высоких температурах и низкой влажности. Мембрана SPP-TFP-4.0-PVDF продемонстрировала долгий срок службы и высокую стабильность механических свойств при различных уровнях влажности и температурах.
Предложенная армированная протон-проводящая мембрана на основе ароматического полимера соответствует требованиям Министерства энергетики США и может стать перспективной альтернативой для будущих автомобильных топливных элементов.

DOI: 10.1126/sciadv.adg9057

Ученые добились существенного прогресса в изучении кварков - элементарных частиц, которые являются основными строительными блоками протона. Хотя непосредственно увидеть кварки физически невозможно, ученые разработали методы, позволяющие получать информацию о кварках и глюонах внутри протона.

Основной метод, используемый в экспериментах, основан на рассеянии виртуальных фотонов на протонах. Это позволяет получить информацию о распределении кварков и глюонов внутри протона. Особый интерес представляет обобщенное распределение Партона (GPD) протона, которое описывает распределение кварков и глюонов внутри него.

Для анализа данных и решения уравнений квантовой хромодинамики (КХД) ученые применяют метод КХД на решетке. Этот метод позволяет получить отдельные изображения верхних и нижних кварков и вычислить их индивидуальные GPD. Таким образом, ученые смогли получить данные, необходимые для уточнения параметров моделей КХД и решить эти уравнения с высокой точностью.

https://telegra.ph/Uchyonye-smogli-uvidet-kvarki-No-ehto-ne-tochno-08-03

Приятного просмотра!

https://www.youtube.com/watch?v=ceolKV-_xjM

​Крылья бабочек помогли разработать новый способ пассивного охлаждения.

Исследователи в области нанотехнологий нашли вдохновение в крыльях бабочек, чтобы создать новые охлаждающие пленки, которые могут использоваться на зданиях, транспортных средствах и оборудовании. Эти пленки не только снижают температуру объектов, но и сохраняют яркие цветовые свойства.

Одна из особенностей этих пленок заключается в том, что они не поглощают свет, а отражают его. В отличие от традиционных цветных поверхностей, которые в том числе частично поглощают солнечное излучение и нагреваются, эти новые пленки используют наноструктуры, чтобы отразить свет и оставаться прохладными.

Для создания этих пленок исследователи использовали неупорядоченный материал под многослойным материалом из диоксида титана и диоксида алюминия. Затем они поместили эту структуру на слой серебра, который отражает свет и предотвращает его поглощение. Цвет пленки определяется тем, как компоненты ее многослойной структуры отражают свет.

Исследователи провели ряд экспериментов, чтобы проверить эффективность этих пленок. Они поместили синие, желтые и бесцветные пленки на различные поверхности, такие как крыши, автомобили, ткань и мобильные телефоны, и измерили их температуру с помощью термопарных датчиков и инфракрасных камер. Результаты показали, что охлаждающие пленки были заметно холоднее, чем окружающая среда, и способны снизить температуру объектов на 2°C и более.

Это открытие имеет большой потенциал для снижения энергозатрат на охлаждение зданий и транспортных средств. Например, синяя версия этих пленок оказалась на 26°C холоднее, чем традиционная синяя автомобильная краска. Это может привести к значительной экономии энергии и снижению нагрузки на системы кондиционирования воздуха.

DOI: 10.1364/OPTICA.487561

​Создан самый маленький управляемый источник света

Нанокристаллы представляют собой уникальные материалы, которые могут использоваться для создания настройки цвета. Однако для получения разных цветов требуется использовать разные нанокристаллы, и динамическое переключение между цветами до сих пор было невозможно. Недавно группа исследователей из Иерусалимского университета предложила инновационное решение этой проблемы.

Исследователи разработали систему, которая состоит из двух связанных полупроводниковых нанокристаллов, излучающих свет двух разных цветов. Они создали так называемую "искусственную молекулу", которая позволяет быстро и мгновенно переключать цвет. Это достигается путем регулировки относительного излучения каждого центра в молекуле с помощью электрического поля. При изменении полярности поля цветовое излучение мгновенно переключается между двумя цветами.

Это новое открытие имеет огромный потенциал для различных областей, включая дисплеи, освещение и наноразмерные оптоэлектронные устройства. Благодаря возможности точного управления настройкой цвета и сохранению яркости, эта технология может привести к новым разработкам в области высококачественных коммерческих дисплеев с превосходным качеством цвета и энергосберегающими характеристиками.

Кроме того, данная технология может быть использована в биологических и нейробиологических приложениях в качестве инструмента чувствительного измерения поля. Это открывает новые возможности для исследования и диагностики в различных областях медицины и науки.

DOI: 10.1038/s41563-023-01606-0

Литий-металлические аккумуляторы были первыми литиевыми аккумуляторами, но, к сожалению, от них быстро отказались из-за их взрывоопасности. Однако группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Чикагского университета разработала новый твердотельный электролит LiPON, который может возродить литий-металлические аккумуляторы.

Твердотельные электролиты представляют собой одно из направлений для усовершенствования литиевых аккумуляторов или их замены более надежными и безопасными альтернативами. Эти электролиты представляют собой твердые материалы, которые заменяют жидкий электролит, используемый в традиционных литиевых аккумуляторах. Они обладают рядом преимуществ, таких как повышенная безопасность, стабильность и долговечность.

Одним из основных преимуществ твердотельных литий-металлических батарей является их безопасность. Твердотельные электролиты не подвержены утечкам или возгоранию, что делает их значительно безопаснее для использования. Кроме того, потенциальные твердотельные литий-металлические аккумуляторы обладают высокой энергетической плотностью и могут обеспечивать длительное время работы устройств без необходимости постоянной замены или зарядки.

https://telegra.ph/Istoriya-o-tom-kak-tehnologii-kotorye-pohoronili-voskresayut-blagodarya-svoim-grobovshchikam-I-da-opyat-pro-akkumulyatory-08-04

​Разработали робо-руку, которая способна одновременно и на нежность, и на грубость

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали роботизированное устройство для захвата предметов, способное поднимать каплю воды и одновременно справляться с грузом весом до 6,4 кг, что является является впечатляющей технической характеристикой.

Помимо физических возможностей, настоящая инновация этого изобретения заключается в возможности управлять захватом с помощью электрических сигналов, производимых мышцами предплечья. Это позволяет использовать подобные захваты в роботизированном протезировании, предоставляя людям с ограниченными физическими возможностями новые возможности.

Конструкция новых захватов основана на принципах искусства киригами, которое включает в себя резку и складывание двухмерных листов материала для формирования трехмерных фигур. Это позволяет достичь высокой прочности и мягкости захвата, распределяя усилие по всей структуре. Однако, что особенно примечательно, преимущества этой технологии обусловлены не только материалами, из которых изготовлены захваты, но и самим конструктивным исполнением устройства.

Инженеры продемонстрировали прототип, который демонстрировал возможности использования захватов киригами в сочетании с миоэлектрическим протезом для переворачивания страниц книги и срывания винограда с лозы. Возможности роботизированных захватов киригами огромны и могут быть применены в различных сферах, включая производство, медицину, помощь людям с ограниченными возможностями и многое другое.

DOI: 10.1038/s41467-023-39741-6

Сеть PeRCNN была разработана профессором Лю Яном и его коллегами из Китайского университета Жэньминь и Массачусетского технологического института. Она обладает рядом уникальных свойств, таких как высокая точность, надежность, интерпретируемость и обобщаемость.

PeRCNN предоставляет ученым и инженерам мощные инструменты для понимания и прогнозирования природных и технических явлений. Эта нейросеть может быть использована для моделирования различных сложных процессов, которые описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

Одно из главных преимуществ PeRCNN заключается в том, что она объединяет математическую точность с возможностью работы с нечёткими данными.

https://telegra.ph/Nejroset-dlya-modelirovaniya-slozhnyh-processov-v-prostranstve-vremeni-08-04

​Разработан самый быстрый электрический двухслойный транзистор для устройств искусственного интеллекта

Инженеры из Национального института материаловедения (NIMS) и Токийского научного университета изготовили самый быстрый электрический двухслойный транзистор. Этот транзистор использует тонкую керамическую пленку с высокой ионной проводимостью и тонкую алмазную пленку, и его скорость работы превосходит все существующие аналоги. Этот транзистор способен имитировать электрический отклик нейронов головного мозга человека, что делает его идеальным для использования в устройствах искусственного интеллекта.

Керамический слой изготовлен из пористого оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Тонкая пленка диоксида циркония обладает способностью быстро заряжаться и разряжаться, а также позволяет ионам водорода легко мигрировать через нее. Это обеспечивает быструю работу транзистора и его способность точно преобразовывать входные сигналы в различные выходные сигналы.

Исследователи подтвердили, что новый транзистор работает в 8,5 раз быстрее, чем существующие аналоги, что является новым мировым рекордом. В сочетании с различными датчиками, такими как смарт-часы, камеры наблюдения и аудиодатчики, устройства на основе нового транзистора смогут предоставить полезные инструменты для обработки информации и анализа данных.

DOI: 10.1016/j.mtadv.2023.100393

​Учёные изучили свойства гибкого прозрачного проводника

Жидкокристаллические дисплеи, сенсорные экраны и солнечные элементы - все они основаны на тонкопленочных кристаллических материалах, которые обладают электропроводящими и оптически прозрачными свойствами. Однако наиболее широко используемый материал в этой области, оксид индия-олова (ITO), имеет недостаток - он хрупкий и склонен к растрескиванию. Исследователи ищут альтернативы и одним из перспективных материалов стал ванадат стронция, который соответствует всем требованиям для прозрачного проводника.

В исследовании, опубликованном в журнале The European Physical Journal B, Деболина Мишра из Индийского института информационных технологий, дизайна и производства в Канчипураме и ее коллеги исследовали оптические свойства и проводимость ванадата стронция в зависимости от деформации. Их моделирование позволяет подробно рассмотреть механизм настройки этих свойств для оптимизации материала в различных устройствах.

Ванадат стронция относится к классу материалов, называемых коррелированными оксидами, которые обладают уникальными магнитными, электронными, оптическими, сегнетоэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами. Он отличается высокой концентрацией электронов, а также термической стабильностью и оптической прозрачностью. Для коррелированных оксидов изменение кристаллической формы путем растяжения или сжатия может привести к изменениям во взаимодействии электронов друг с другом, что в свою очередь влияет на структуру и функциональность материала.

Различные эксперименты и теоретические исследования уже показали, как деформация может влиять на проводимость объемных и тонких пленок из ванадата стронция. Чтобы определить точные изменения, происходящие в тонкопленочной версии материала, Мишра и ее коллеги использовали моделирование физических свойств материала, основываясь на квантово-механических соображениях. результаты показали, что электронные зонные структуры материала изменяются при деформации сжатия и растяжения. Исследователи обнаружили, что растяжение приводит к снижению проводимости и увеличению окна оптической прозрачности, тогда как сжатие делает материал более эффективным проводником с уменьшенным окном оптической прозрачности.

DOI: 10.1140/epjb/s10051-023-00547-6

Учёные из Южной Кореи разработали, возможно, одну из самых захватывающих новых технологий, которая может изменить наше представление о цвете и дизайне. Они разработали метод 3D-печати, который назвали "латеральная печать", и который позволяет создавать микроструктуры, способные реализовывать принцип структурного цвета, благодаря которому можно превратить экран вашего смартфона в настоящего хамелеона.

Структурный цвет основан на дифракции света, процессе, при котором свет отражается или преломляется определенным образом, в зависимости от микроструктуры, размер которой сопоставим с длиной волны света.

Разработанная технология является первой в мире, которая позволяет точно реализовать желаемый структурный цвет без ограничений по материалу или форме подложки. Это открывает двери для еще большего разнообразия форм устройств отображения и применения в различных областях, включая машиностроение, биомедицину и оптическую физику.

https://telegra.ph/Kak-ehkran-vashego-smartfona-mozhet-stat-hameleonom-08-08

​Они сделали это снова!

Американские ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, которая ранее объявила о проведении экспериментальной термоядерной реакции с положительным выходом энергии., смогли успешно повторить этот эксперимент. И хотя вопросов там много, так как в расчётах не учитывалась энергия для создания инициирующего лазерного импульса, сам факт того, что искусственная термоядерная реакция с положительным выходом возможна, был подтверждён.

Представитель Ливерморской лаборатории, Пол Райен, подтвердил также, что результаты этого эксперимента превзошли предыдущий эксперимент, проведенный в декабре 2022 года. Он не раскрыл конкретных цифр, но заявил, что подробности будут представлены на научных конференциях и в рецензируемых публикациях.

В декабре прошлого года Ливерморская лаборатория использовала 192 сверхмощных лазера для доставки энергии в крошечную капсулу с изотопами водорода, размером всего с горошину. В результате было произведено 3,15 мегаджоуля энергии синтеза против 2,05 мегаджоулей энергии, которые в эту капсулу как бы "вошли". Это была суммарная выходная энергия лучей лазера, однако для питания лазеров потребовалось 300 мегаджоулей.

Однако, несмотря на то, что еще много работы предстоит сделать, чтобы термоядерный синтез стал практически применимым в промышленных масштабах, эта новая разработка приближает нас к реализации мечты об источнике чистой и безграничной энергии.

Для создания самого мощного рентгеновского лазера LCLS-II был создан самый совершенный сверхпроводящий ускоритель электронов. Новый лазер потенциально должен превосходить предыдущие лазерные установки с свободными электронами по яркости в 10 000 раз, а также должен обладать скоростью генерации рентгеновских вспышек около одного млн за секунду, против 120 в предыдущем поколении.

Установка позволяет снимать «видеоролики» о происходящих в атомном размере процессах с высокой разрешением. В настоящее время ускоритель находится на стадии доводки и наладки, по нему пускают первые тестовые пучки электронов.

https://telegra.ph/Pri-pomoshchi-samogo-sovershennogo-uskoritelya-ehlektronov-sozdali-samyj-moshchnyj-rentgenovskij-lazer-LCLS-II-EHto-novaya-ehra--08-08

​Искусственный интеллект со знанием физики "дорисовывает" микроснимки.

Исследователи из Инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе представили интересную модель искусственного интеллекта под названием GedankenNet. Эта модель основана на концепции мысленных экспериментов и обучается на физических законах, не требуя реальных данных или обучения на экспериментальных объектах.

Идея GedankenNet возникла из знаменитого мысленного эксперимента Альберта Эйнштейна, который использовал визуализированные концептуальные эксперименты для создания теории относительности. Исследователи вдохновились этим и создали модель, которая может восстанавливать микроскопические изображения.

Одной из важных особенностей GedankenNet является его способность обобщать и восстанавливать изображения образцов без использования реальных экспериментальных данных или предварительной информации о них. Это отличает его от современных методов реконструкции микроскопических изображений, которые требуют большого объема контролируемого обучения на основе экспериментальных данных.

Кроме того, GedankenNet способен генерировать данные о выходные световых волнах, которые точно соответствуют физике волновых уравнений и представляют трехмерное распространение света в пространстве. Это открывает новые возможности в области вычислительной визуализации и может привести к развитию более точных методов микроскопии.

Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature Machine Intelligence, открывают новые перспективы в области микроскопии и вычислительной визуализации.

DOI: 10.1038/s42256-023-00704-7

Пока все сходят с ума по милости корейских учёных, заявивших об открытии сверхпроводимости при нормальных условиях, работы по исследованиям настоящей сверхпроводимости не прекращаются.

И вот есть хороший результат. Учёные смогли найти объяснение осциллирующей сверхпроводимости, явлении, которое наблюдается в высокотемпературных сверхпроводниках (высокотемпературная в этом контексте - температура жидкого азота примерно)

https://telegra.ph/Fiziki-priblizilis-k-razgadke-prirody-NASTOYASHCHEJ-sverhprovodimosti-08-08

​Бактерии научились строить дома. Не для себя, для человека.

Исследователи из Израильского технологического института Технион в Хайфе успешно вырастили бактериальные клетки в потенциальных строительных материалах на основе песка. Это достижение имеет огромное значение, так как позволяет сделать архитектуру более устойчивой и экологически безопасной.

Цианобактерии, используемые в исследовании, способны отверждать неорганические материалы, используя углекислый газ (CO2) и образовывая карбонаты.

В рамках исследования был разработан аддитивный производственный процесс, который включает биологическое осаждение карбоната кальция, и его интеграцию с роботизированным осаждением биосмеси на основе песка.

Результаты исследования позволили разработать роботизированную систему для нанесения смесей на основе песка. Это открыло новые возможности для разработки архитектурных компонентов на основе биологического материала, способных фиксировать углекислый газ в процессе аддитивного совместного производства. Это исследование стимулирует сотрудничество между архитекторами и биологами, что может привести к созданию более экологичных строительных материалов и устойчивому развитию в строительной отрасли.

DOI: 10.1017/btd.2023.5

Квантовые вычисления представляют собой область, в которой исследователи постоянно ищут новые методы и решения, чтобы преодолеть проблемы, связанные с декогеренцией и поддержанием квантовой запутанности. Недавно команда исследователей из Лос-Аламосской лаборатории сделала потенциальный прорыв, разработав метод квантовых вычислений, который защищен от ошибок.

Основой этого нового подхода является алгоритм естественных квантовых взаимодействий, который использует магнитное поле для вращения кубитов. В отличие от существующих методов, новая стратегия позволяет уменьшить количество соединений между кубитами, что в свою очередь снижает влияние декогеренции. Это означает, что квантовые вычисления могут происходить более стабильно и эффективно.

Команда исследователей продемонстрировала, что их подход может использоваться для решения сложных задач, таких как разделение чисел, и это происходит быстрее, чем на существующих квантовых компьютерах. Быстрые операции в сочетании с топологической защищенностью от ошибок в управляющих полях и физических параметрах делают этот метод особенно привлекательным для будущих разработок в области квантовых вычислений.

https://telegra.ph/Potencialnyj-proryv-v-kvantovyh-vychisleniyah-Sozdan-zashchishchyonnyj-ot-oshibok-metod-kvantovyh-vychislenij-08-15