Новый рекордсмен в двойном лучепреломлении.
Команда ученых и инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон, Университета Южной Калифорнии и Вашингтонского университета в Сент-Луисе снова поразила нас своими достижениями в области материаловедения. Их последний научный подвиг заключается в создании уникального материала, способного преломлять один инфракрасный луч света в двух направлениях, причём с рекордными значениями.
Это уже второй раз за последние пять лет, когда команда установила новый рекорд в создании так называемого "двойного лучепреломления" на Земле. Новый кристалл, который они разработали, обладает самой высокой степенью двойного лучепреломления, превосходящей их предыдущий рекорд. Это открытие может привести к инновациям в различных областях, таких как ночное видение, лидары, химическое зондирование, микроскопия и другие.
Для лучшего понимания, почему двойное лучепреломление настолько важно, давайте рассмотрим, что происходит, когда свет переходит из одного материала в другой. При переходе света из воздуха в воду или из воды в стекло, его скорость замедляется, что приводит к изменению направления световых лучей. Это явление называется рефракцией.
Однако двойное лучепреломление происходит в анизотропных материалах, которые имеют различные свойства в зависимости от направления. В таких материалах световой луч делится на два луча, движущихся в разные стороны. Именно это явление команда ученых смогла усилить в своем новом кристалле.
Ученые были удивлены, обнаружив, что новый материал - сульфид стронция и титана (STS) - обладает в три раза более высоким двойным лучепреломлением, чем их предыдущий рекордсмен - сульфид бария и титана (BTS). Интересно, что оба кристалла имеют аналогичную структуру, поэтому ученые пока не могут объяснить, почему STS обладает более высокой степенью двойного лучепреломления.
Для разгадки этой загадки ученые провели исследование на атомном уровне сульфида стронция и титана. Они обнаружили, что в новом материале количество атомов стронция оказалось больше, чем они ожидали. Эта небольшая дополнительная горстка атомов имела огромное значение, так как она привела к гораздо большей повторяющейся структуре кристалла или периодичности, в отличие от единой неизменной структуры, присущей BTS.
Это открытие открывает новые перспективы в области материаловедения и оптики. Ученые будут продолжать исследования, чтобы полностью понять механизмы, лежащие в основе этого уникального свойства STS. Возможно, в будущем мы увидим еще больше инноваций и применений для этого материала, которые приведут к новым технологическим прорывам во многих областях науки и промышленности.
Источник:
Хонгян Мэй и др., Колоссальная оптическая анизотропия от модуляций атомного масштаба (Hongyan Mei et al, Colossal Optical Anisotropy from Atomic‐Scale Modulations), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303588
Команда ученых и инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон, Университета Южной Калифорнии и Вашингтонского университета в Сент-Луисе снова поразила нас своими достижениями в области материаловедения. Их последний научный подвиг заключается в создании уникального материала, способного преломлять один инфракрасный луч света в двух направлениях, причём с рекордными значениями.
Это уже второй раз за последние пять лет, когда команда установила новый рекорд в создании так называемого "двойного лучепреломления" на Земле. Новый кристалл, который они разработали, обладает самой высокой степенью двойного лучепреломления, превосходящей их предыдущий рекорд. Это открытие может привести к инновациям в различных областях, таких как ночное видение, лидары, химическое зондирование, микроскопия и другие.
Для лучшего понимания, почему двойное лучепреломление настолько важно, давайте рассмотрим, что происходит, когда свет переходит из одного материала в другой. При переходе света из воздуха в воду или из воды в стекло, его скорость замедляется, что приводит к изменению направления световых лучей. Это явление называется рефракцией.
Однако двойное лучепреломление происходит в анизотропных материалах, которые имеют различные свойства в зависимости от направления. В таких материалах световой луч делится на два луча, движущихся в разные стороны. Именно это явление команда ученых смогла усилить в своем новом кристалле.
Ученые были удивлены, обнаружив, что новый материал - сульфид стронция и титана (STS) - обладает в три раза более высоким двойным лучепреломлением, чем их предыдущий рекордсмен - сульфид бария и титана (BTS). Интересно, что оба кристалла имеют аналогичную структуру, поэтому ученые пока не могут объяснить, почему STS обладает более высокой степенью двойного лучепреломления.
Для разгадки этой загадки ученые провели исследование на атомном уровне сульфида стронция и титана. Они обнаружили, что в новом материале количество атомов стронция оказалось больше, чем они ожидали. Эта небольшая дополнительная горстка атомов имела огромное значение, так как она привела к гораздо большей повторяющейся структуре кристалла или периодичности, в отличие от единой неизменной структуры, присущей BTS.
Это открытие открывает новые перспективы в области материаловедения и оптики. Ученые будут продолжать исследования, чтобы полностью понять механизмы, лежащие в основе этого уникального свойства STS. Возможно, в будущем мы увидим еще больше инноваций и применений для этого материала, которые приведут к новым технологическим прорывам во многих областях науки и промышленности.
Источник:
Хонгян Мэй и др., Колоссальная оптическая анизотропия от модуляций атомного масштаба (Hongyan Mei et al, Colossal Optical Anisotropy from Atomic‐Scale Modulations), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303588
👍2
Лазер из органических полупроводников с электрической накачкой
Ученые из Сент-Эндрюса добились значительных результатов в разработке компактной лазерной технологии, одновременно открывая новые перспективы для использования органических полупроводников в лазерных устройствах. Лазеры уже широко применяются в различных областях, включая связь, медицину, геодезию, производство и измерения. Однако большинство существующих лазеров изготовлены из жестких и хрупких полупроводниковых кристаллов, что ограничивает их применение.
Органические полупроводники, с другой стороны, представляют собой новый класс электронных материалов, основанных на углероде. Они гибкие и способны излучать видимый свет. В настоящее время органические полупроводники широко используются в экранах OLED.
Однако органические полупроводниковые лазеры имели ограничение: для их накачки требовался другой лазер. Исследователи из Сент-Эндрюса смогли преодолеть это ограничение, разработав органический полупроводниковый лазер с электрической накачкой. Они создали OLED с рекордной светоотдачей и соединили его с полимерной лазерной структурой с резонатором. Полученный новый тип лазера излучает зеленый лазерный луч, состоящий из коротких импульсов.
В будущем такой лазер может быть интегрирован с OLED-дисплеями, что откроет новые возможности для связи между ними. Кроме того, он может быть использован в спектроскопии для обнаружения болезней и загрязнителей окружающей среды.
Профессор Ифор Самуэль, один из ученых, прокомментировал этот прорыв, отметив, что создание лазера с электрической накачкой из органических материалов было огромной проблемой для исследователей по всему миру. Он также добавил, что этот новый тип лазера потребляет меньше энергии при производстве и в будущем может генерировать лазерное излучение в широком диапазоне.
Источник:
Ифор Сэмюэл, Электрический органический лазер, использующий встроенную OLED-накачку (Ifor Samuel, Electrically driven organic laser using integrated OLED pumping), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06488-5
Ученые из Сент-Эндрюса добились значительных результатов в разработке компактной лазерной технологии, одновременно открывая новые перспективы для использования органических полупроводников в лазерных устройствах. Лазеры уже широко применяются в различных областях, включая связь, медицину, геодезию, производство и измерения. Однако большинство существующих лазеров изготовлены из жестких и хрупких полупроводниковых кристаллов, что ограничивает их применение.
Органические полупроводники, с другой стороны, представляют собой новый класс электронных материалов, основанных на углероде. Они гибкие и способны излучать видимый свет. В настоящее время органические полупроводники широко используются в экранах OLED.
Однако органические полупроводниковые лазеры имели ограничение: для их накачки требовался другой лазер. Исследователи из Сент-Эндрюса смогли преодолеть это ограничение, разработав органический полупроводниковый лазер с электрической накачкой. Они создали OLED с рекордной светоотдачей и соединили его с полимерной лазерной структурой с резонатором. Полученный новый тип лазера излучает зеленый лазерный луч, состоящий из коротких импульсов.
В будущем такой лазер может быть интегрирован с OLED-дисплеями, что откроет новые возможности для связи между ними. Кроме того, он может быть использован в спектроскопии для обнаружения болезней и загрязнителей окружающей среды.
Профессор Ифор Самуэль, один из ученых, прокомментировал этот прорыв, отметив, что создание лазера с электрической накачкой из органических материалов было огромной проблемой для исследователей по всему миру. Он также добавил, что этот новый тип лазера потребляет меньше энергии при производстве и в будущем может генерировать лазерное излучение в широком диапазоне.
Источник:
Ифор Сэмюэл, Электрический органический лазер, использующий встроенную OLED-накачку (Ifor Samuel, Electrically driven organic laser using integrated OLED pumping), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06488-5
👍2
Атомные часы: ещё точнее!
Атомные часы являются фундаментальным инструментом для измерения времени и синхронизации во многих областях науки и технологий. Они играют важную роль в навигации, телекоммуникациях, астрономии и других отраслях, где требуется высокая точность временных измерений. Поэтому постоянное стремление к улучшению точности атомных часов является важной задачей для научного сообщества.
Недавно международная исследовательская группа сделала значительный прорыв в разработке атомных часов нового поколения. Исследователи использовали европейский рентгеновский лазер XFEL для создания генератора импульсов на основе элемента скандия. Этот новый генератор имеет погрешность в одну секунду за 300 миллиардов лет, что в тысячу раз превышает точность нынешних стандартных атомных часов на основе цезия.
Стандартные атомные часы на основе цезия используют электроны в атомной оболочке элемента для генерации импульсов и измерения времени. Однако эти электроны имеют ограниченную точность, и дальнейшее улучшение становится сложной задачей. Поэтому ученые всего мира уже несколько лет работают над концепцией "ядерных" часов, которые используют переходы в атомном ядре вместо атомной оболочки.
Переходы в атомном ядре обладают более острыми резонансами, что делает их потенциально более точными для измерения времени. Однако возбуждение таких переходов является сложной задачей. В этом отношении команда исследователей в XFEL смогла возбудить переход в ядре элемента скандия, который обещает быть многообещающим для разработки новых атомных часов.
Использование скандия в качестве материала для генератора импульсов предоставляет уникальные возможности для достижения высокой точности. Скандий является доступным металлом, который может быть использован для создания стабильного кварцевого генератора микроволновых импульсов. Это открывает новые перспективы для дальнейшего улучшения точности атомных часов и развития новых методов измерения времени.
Этот прорыв в разработке атомных часов может иметь значительное влияние на множество областей, где требуется высокая точность временных измерений. Например, в навигации и глобальной позиционной системе (GPS) более точные атомные часы могут улучшить определение местоположения и повысить надежность системы. В научных исследованиях и астрономии более точные часы позволят более точно измерять временные интервалы и проводить более точные эксперименты.
Исследования в области атомных часов продолжаются, и научное сообщество ожидает еще больших прорывов в будущем. Улучшение точности атомных часов имеет важное значение для развития современных технологий и научных открытий.
Источник:
Юрий Швыдько, Резонансное рентгеновское возбуждение изомера скандия-45 для ядерных часов (Yuri Shvyd'ko, Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06491-w
Атомные часы являются фундаментальным инструментом для измерения времени и синхронизации во многих областях науки и технологий. Они играют важную роль в навигации, телекоммуникациях, астрономии и других отраслях, где требуется высокая точность временных измерений. Поэтому постоянное стремление к улучшению точности атомных часов является важной задачей для научного сообщества.
Недавно международная исследовательская группа сделала значительный прорыв в разработке атомных часов нового поколения. Исследователи использовали европейский рентгеновский лазер XFEL для создания генератора импульсов на основе элемента скандия. Этот новый генератор имеет погрешность в одну секунду за 300 миллиардов лет, что в тысячу раз превышает точность нынешних стандартных атомных часов на основе цезия.
Стандартные атомные часы на основе цезия используют электроны в атомной оболочке элемента для генерации импульсов и измерения времени. Однако эти электроны имеют ограниченную точность, и дальнейшее улучшение становится сложной задачей. Поэтому ученые всего мира уже несколько лет работают над концепцией "ядерных" часов, которые используют переходы в атомном ядре вместо атомной оболочки.
Переходы в атомном ядре обладают более острыми резонансами, что делает их потенциально более точными для измерения времени. Однако возбуждение таких переходов является сложной задачей. В этом отношении команда исследователей в XFEL смогла возбудить переход в ядре элемента скандия, который обещает быть многообещающим для разработки новых атомных часов.
Использование скандия в качестве материала для генератора импульсов предоставляет уникальные возможности для достижения высокой точности. Скандий является доступным металлом, который может быть использован для создания стабильного кварцевого генератора микроволновых импульсов. Это открывает новые перспективы для дальнейшего улучшения точности атомных часов и развития новых методов измерения времени.
Этот прорыв в разработке атомных часов может иметь значительное влияние на множество областей, где требуется высокая точность временных измерений. Например, в навигации и глобальной позиционной системе (GPS) более точные атомные часы могут улучшить определение местоположения и повысить надежность системы. В научных исследованиях и астрономии более точные часы позволят более точно измерять временные интервалы и проводить более точные эксперименты.
Исследования в области атомных часов продолжаются, и научное сообщество ожидает еще больших прорывов в будущем. Улучшение точности атомных часов имеет важное значение для развития современных технологий и научных открытий.
Источник:
Юрий Швыдько, Резонансное рентгеновское возбуждение изомера скандия-45 для ядерных часов (Yuri Shvyd'ko, Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06491-w
👍3🔥1
Пассивное устройство опреснения от солнечного нагрева.
Морская вода, которая покрывает большую часть нашей планеты, представляет огромный потенциал для решения проблемы доступа к питьевой воде. Инженеры Массачусетского технологического института и Китая работают над созданием инновационного устройства, способного превращать морскую воду в питьевую с помощью солнечной энергии.
Их устройство, вдохновленное океаном, использует закрученные водовороты, чтобы обеспечить циркуляцию воды, подобную термогалинной циркуляции океана. Эта конфигурация, в сочетании с солнечным теплом, стимулирует испарение воды, оставляя соль. Затем полученный водяной пар может быть собран и конденсирован в виде чистой питьевой воды. Важно отметить, что остатки соли не накапливаются в системе, а циркулируют и выводятся из устройства.
Исследователи предполагают, что устройство, масштабированное для использования в домашних условиях, способно пассивно производить достаточное количество питьевой воды для удовлетворения потребностей небольшой семьи. Более того, такая система может быть полезна для автономных прибрежных поселений, где морская вода легко доступна.
Однако, в процессе тестирования устройства на крыше здания Массачусетского технологического института, возникла проблема с накоплением соли. Кристаллы соли засоряли систему через несколько дней, что требовало частой очистки и увеличивало общую стоимость системы.
Однако исследователи не останавливались на достигнутом и разработали новое решение с многослойной конфигурацией. В этот раз они добавили дополнительную функцию, которая помогала циркулировать поступающей воде и остаткам соли. Это предотвратило оседание соли и накопление ее на устройстве. Однако процесс опреснения воды происходил сравнительно медленно.
В последней версии устройства команде удалось создать конструкцию, которая обеспечивает высокую скорость производства питьевой воды и эффективное удаление солей. Это означает, что система может быстро и надежно производить питьевую воду в течение длительного периода времени.
Эти исследования представляют значительный прогресс в области преобразования морской воды в питьевую. Они не только открывают новые возможности для обеспечения доступа к питьевой воде, но и помогают сократить зависимость от ограниченных пресноводных ресурсов. Будущее этой технологии выглядит многообещающим и может иметь значительный положительный вклад в борьбу с проблемой доступа к питьевой воде во всем мире.
Источник:
Чжэньюань Сюй и его коллеги, Устойчивая к воздействию солей многоступенчатая солнечная дистилляция с термохалинной конвекцией (Zhenyuan Xu & colleagus, Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection), Joule (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.08.012
Морская вода, которая покрывает большую часть нашей планеты, представляет огромный потенциал для решения проблемы доступа к питьевой воде. Инженеры Массачусетского технологического института и Китая работают над созданием инновационного устройства, способного превращать морскую воду в питьевую с помощью солнечной энергии.
Их устройство, вдохновленное океаном, использует закрученные водовороты, чтобы обеспечить циркуляцию воды, подобную термогалинной циркуляции океана. Эта конфигурация, в сочетании с солнечным теплом, стимулирует испарение воды, оставляя соль. Затем полученный водяной пар может быть собран и конденсирован в виде чистой питьевой воды. Важно отметить, что остатки соли не накапливаются в системе, а циркулируют и выводятся из устройства.
Исследователи предполагают, что устройство, масштабированное для использования в домашних условиях, способно пассивно производить достаточное количество питьевой воды для удовлетворения потребностей небольшой семьи. Более того, такая система может быть полезна для автономных прибрежных поселений, где морская вода легко доступна.
Однако, в процессе тестирования устройства на крыше здания Массачусетского технологического института, возникла проблема с накоплением соли. Кристаллы соли засоряли систему через несколько дней, что требовало частой очистки и увеличивало общую стоимость системы.
Однако исследователи не останавливались на достигнутом и разработали новое решение с многослойной конфигурацией. В этот раз они добавили дополнительную функцию, которая помогала циркулировать поступающей воде и остаткам соли. Это предотвратило оседание соли и накопление ее на устройстве. Однако процесс опреснения воды происходил сравнительно медленно.
В последней версии устройства команде удалось создать конструкцию, которая обеспечивает высокую скорость производства питьевой воды и эффективное удаление солей. Это означает, что система может быстро и надежно производить питьевую воду в течение длительного периода времени.
Эти исследования представляют значительный прогресс в области преобразования морской воды в питьевую. Они не только открывают новые возможности для обеспечения доступа к питьевой воде, но и помогают сократить зависимость от ограниченных пресноводных ресурсов. Будущее этой технологии выглядит многообещающим и может иметь значительный положительный вклад в борьбу с проблемой доступа к питьевой воде во всем мире.
Источник:
Чжэньюань Сюй и его коллеги, Устойчивая к воздействию солей многоступенчатая солнечная дистилляция с термохалинной конвекцией (Zhenyuan Xu & colleagus, Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection), Joule (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.08.012
👍3
Импортозамещение по-индийски: разработка полного цикла производства силовой электроники.
Индийские исследователи из Индийского института науки (IISc) продолжают впечатлять нас своими инновационными разработками. На этот раз они создали полностью оригинальный силовой переключатель из нитрида галлия (GaN), который обладает потенциальными применениями в различных системах, таких как преобразователи мощности для электромобилей и ноутбуков, а также в беспроводной связи.
Исследователи IISc разработали весь процесс создания этого коммутатора, начиная от выращивания материала до изготовления устройства и его корпусирования. Они сосредоточились на использовании нитрида галлия в качестве строительного блока для электронных устройств, таких как сверхбыстрые зарядные устройства для электромобилей, телефонов и ноутбуков, а также в космических и военных приложениях, включая радары.
GaN-транзисторы обладают высокой производительностью и эффективностью, что делает их привлекательными для замены традиционных кремниевых транзисторов. Они способны значительно улучшить производительность и энергоэффективность электронных устройств. Это открывает новые возможности для разработки более мощных и эффективных систем.
Однако, несмотря на потенциал этой технологии, Индия сталкивается с ограничениями в импорте материалов и устройств. В настоящее время в Индии нет возможности для производства нитрида галлия в коммерческих масштабах. Это означает, что Индия пока не может полностью воспользоваться всеми преимуществами этой революционной технологии.
Команда исследователей из IISc также обратила внимание на то, что их ноу-хау производства этих устройств является тщательно охраняемым секретом. Они пока не опубликовали много исследований, посвященных деталям задействованных процессов. Это позволяет им сохранять конкурентное преимущество и защищать свои интеллектуальные права.
Для создания силового переключателя GaN команда исследователей использовала метод химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений. Этот метод был разработан и оптимизирован в течение десяти лет в лаборатории Шринивасана Рагхавана, профессора и председателя Центра нанонауки и инженерии. Он включает выращивание кристаллов сплава GaN слой за слоем на кремниевой пластине, что позволяет создать многослойный транзистор.
Весь процесс производства требует чистого помещения, чтобы избежать появления дефектов, вызванных условиями окружающей среды, такими как влажность или температура. Тщательное выполнение всех этапов процесса является ключевым для обеспечения высокой производительности и надежности устройства.
Исследования, проведенные командой IISc, открывают новые перспективы для применения нитрида галлия в электронике и энергетике. Эта технология обещает быть революционной и может привести к значительным улучшениям в различных отраслях, включая электромобили, беспроводную связь и космические приложения.
Источник:
Rijo Baby и др., 8 А, 200 В, нормально выключенный каскад GaN-on-Si HEMT: от эпитаксии до двойных импульсных испытаний (Rijo Baby et al, 8 A, 200 V normally-off cascode GaN-on-Si HEMT: From epitaxy to double pulse testing), Microelectronic Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.mee.2023.112085
Индийские исследователи из Индийского института науки (IISc) продолжают впечатлять нас своими инновационными разработками. На этот раз они создали полностью оригинальный силовой переключатель из нитрида галлия (GaN), который обладает потенциальными применениями в различных системах, таких как преобразователи мощности для электромобилей и ноутбуков, а также в беспроводной связи.
Исследователи IISc разработали весь процесс создания этого коммутатора, начиная от выращивания материала до изготовления устройства и его корпусирования. Они сосредоточились на использовании нитрида галлия в качестве строительного блока для электронных устройств, таких как сверхбыстрые зарядные устройства для электромобилей, телефонов и ноутбуков, а также в космических и военных приложениях, включая радары.
GaN-транзисторы обладают высокой производительностью и эффективностью, что делает их привлекательными для замены традиционных кремниевых транзисторов. Они способны значительно улучшить производительность и энергоэффективность электронных устройств. Это открывает новые возможности для разработки более мощных и эффективных систем.
Однако, несмотря на потенциал этой технологии, Индия сталкивается с ограничениями в импорте материалов и устройств. В настоящее время в Индии нет возможности для производства нитрида галлия в коммерческих масштабах. Это означает, что Индия пока не может полностью воспользоваться всеми преимуществами этой революционной технологии.
Команда исследователей из IISc также обратила внимание на то, что их ноу-хау производства этих устройств является тщательно охраняемым секретом. Они пока не опубликовали много исследований, посвященных деталям задействованных процессов. Это позволяет им сохранять конкурентное преимущество и защищать свои интеллектуальные права.
Для создания силового переключателя GaN команда исследователей использовала метод химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений. Этот метод был разработан и оптимизирован в течение десяти лет в лаборатории Шринивасана Рагхавана, профессора и председателя Центра нанонауки и инженерии. Он включает выращивание кристаллов сплава GaN слой за слоем на кремниевой пластине, что позволяет создать многослойный транзистор.
Весь процесс производства требует чистого помещения, чтобы избежать появления дефектов, вызванных условиями окружающей среды, такими как влажность или температура. Тщательное выполнение всех этапов процесса является ключевым для обеспечения высокой производительности и надежности устройства.
Исследования, проведенные командой IISc, открывают новые перспективы для применения нитрида галлия в электронике и энергетике. Эта технология обещает быть революционной и может привести к значительным улучшениям в различных отраслях, включая электромобили, беспроводную связь и космические приложения.
Источник:
Rijo Baby и др., 8 А, 200 В, нормально выключенный каскад GaN-on-Si HEMT: от эпитаксии до двойных импульсных испытаний (Rijo Baby et al, 8 A, 200 V normally-off cascode GaN-on-Si HEMT: From epitaxy to double pulse testing), Microelectronic Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.mee.2023.112085
👍4
Технология производства устойчивого к высокоэнергетическим лазерам стекла.
Новая статья, опубликованная в журнале Light: Advanced Manufacturing, описывает новую технологическую цепочку, разработанную учеными под руководством профессора Чаояна Вэя и Цзянды Шао, которая позволяет изготавливать оптику из плавленого кварца с высокой устойчивостью к повреждениям. Это важное достижение, поскольку остаточные дефекты обработки значительно снижают порог лазерно-индуцированного повреждения оптики из кварцевого стекла (LIDT), что ограничивает ее производительность и срок службы в приложениях с высокоэнергетическими лазерами.
В новом процессе используется углекислотный лазер для абляции поверхности оптики равномерным слоем. Это позволяет точно удалить подповерхностные механические повреждения и поверхностные/подповерхностные загрязнения. Результаты исследования показывают, что оптика, изготовленная с использованием новой технологической цепочки, имеет значительно более высокий порог лазерно-индуцированного повреждения, чем оптика, изготовленная с использованием традиционных методов. Это означает, что оптика из плавленого кварца, произведенная с использованием этого нового процесса, будет иметь более длительный срок службы и лучшую производительность в высокоэнергетических лазерах.
Традиционные методы обработки оптики из плавленого кварца сосредоточены на эффективном управлении подповерхностными механическими повреждениями во время шлифования, но не всегда достигают желаемых результатов. Кроме того, традиционные методы полировки могут привести к загрязнению поверхности. Были разработаны методы постобработки, такие как травление на основе высокочастотного тока, для устранения загрязнений и подповерхностных механических повреждений, но они также могут вызывать появление новых дефектов.
Новая технологическая цепочка, основанная на использовании углекислотного лазера для абляции поверхности, предлагает более эффективный и точный способ удаления дефектов. Это открывает новые перспективы для производства оптики из плавленого кварца с высокой устойчивостью к повреждениям. Такие оптические компоненты будут иметь большую прочность и долговечность, что делает их идеальным выбором для приложений с высокоэнергетическими лазерами.
Источник:
Сяоконг Пэн и др., Лазерная характеристика дефектов и процесс удаления дефектов при производстве оптики из плавленого кварца с высоким порогом повреждения ультрафиолетовым лазером (Xiaocong Peng et al, Laser-based defect characterization and removal process for manufacturing fused silica optic with high ultraviolet laser damage threshold), Light: Advanced Manufacturing (2023)
Новая статья, опубликованная в журнале Light: Advanced Manufacturing, описывает новую технологическую цепочку, разработанную учеными под руководством профессора Чаояна Вэя и Цзянды Шао, которая позволяет изготавливать оптику из плавленого кварца с высокой устойчивостью к повреждениям. Это важное достижение, поскольку остаточные дефекты обработки значительно снижают порог лазерно-индуцированного повреждения оптики из кварцевого стекла (LIDT), что ограничивает ее производительность и срок службы в приложениях с высокоэнергетическими лазерами.
В новом процессе используется углекислотный лазер для абляции поверхности оптики равномерным слоем. Это позволяет точно удалить подповерхностные механические повреждения и поверхностные/подповерхностные загрязнения. Результаты исследования показывают, что оптика, изготовленная с использованием новой технологической цепочки, имеет значительно более высокий порог лазерно-индуцированного повреждения, чем оптика, изготовленная с использованием традиционных методов. Это означает, что оптика из плавленого кварца, произведенная с использованием этого нового процесса, будет иметь более длительный срок службы и лучшую производительность в высокоэнергетических лазерах.
Традиционные методы обработки оптики из плавленого кварца сосредоточены на эффективном управлении подповерхностными механическими повреждениями во время шлифования, но не всегда достигают желаемых результатов. Кроме того, традиционные методы полировки могут привести к загрязнению поверхности. Были разработаны методы постобработки, такие как травление на основе высокочастотного тока, для устранения загрязнений и подповерхностных механических повреждений, но они также могут вызывать появление новых дефектов.
Новая технологическая цепочка, основанная на использовании углекислотного лазера для абляции поверхности, предлагает более эффективный и точный способ удаления дефектов. Это открывает новые перспективы для производства оптики из плавленого кварца с высокой устойчивостью к повреждениям. Такие оптические компоненты будут иметь большую прочность и долговечность, что делает их идеальным выбором для приложений с высокоэнергетическими лазерами.
Источник:
Сяоконг Пэн и др., Лазерная характеристика дефектов и процесс удаления дефектов при производстве оптики из плавленого кварца с высоким порогом повреждения ультрафиолетовым лазером (Xiaocong Peng et al, Laser-based defect characterization and removal process for manufacturing fused silica optic with high ultraviolet laser damage threshold), Light: Advanced Manufacturing (2023)
👍3
Сверхпроводящий квазикристалл из тонких муаровых графеновых слоёв.
Квазикристаллы - это загадочные материалы, которые привлекают внимание ученых своими уникальными свойствами. Недавно исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили новый способ создания атомарно тонких версий квазикристаллов, открывая возможности для изучения экзотических явлений и разработки новых физических приложений.
Одним из интересных явлений, которое можно изучить с помощью квазикристаллов, является сверхпроводимость. Сверхпроводимость позволяет электронам протекать через материал без какого-либо сопротивления, что может привести к созданию более эффективных электронных устройств. Понимание этого феномена становится все более важным для развития современных технологий.
Исследователи объединили две области - квазикристаллы и твистронику, чтобы создать новую платформу для изучения этих материалов. Твистроника представляет собой использование атомарно тонких слоев материалов, расположенных друг на друге с небольшим углом скручивания. Это создает уникальный узор, известный как муаровая сверхрешетка, которая влияет на поведение электронов в материале. Изменение количества добавляемых электронов позволяет настраивать муаровую систему на различные свойства.
За последние пять лет область твистроники стремительно развивается, и исследователи по всему миру активно применяют ее для создания новых атомарно тонких квантовых материалов. В текущей работе исследователи использовали три слоя графена, каждый из которых был скручен под немного разными углами. Это привело к образованию квазикристаллической структуры, которая вызвала удивление у команды исследователей, так как открылась возможность создавать практически любые квазикристаллические структуры.
Физики настроили муаровый квазикристалл, чтобы сделать его сверхпроводящим или передавать ток без какого-либо сопротивления при температуре ниже определенной низкой температуры. Это важно, поскольку сверхпроводящие устройства могут передавать ток через электронные устройства гораздо эффективнее, чем это возможно сегодня, но во всех случаях это явление до сих пор полностью не изучено. Новая муаровая квазикристаллическая система открывает новый способ ее изучения.
Этот новый метод создания атомарно тонких квазикристаллов открывает новые возможности для изучения их свойств и потенциального применения в различных областях.
Источник:
Авирам Ури и др., Сверхпроводимость и сильные взаимодействия в перестраиваемом муаровом квазикристалле (viram Uri et al, Superconductivity and strong interactions in a tunable moiré quasicrystal), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06294-z
Квазикристаллы - это загадочные материалы, которые привлекают внимание ученых своими уникальными свойствами. Недавно исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили новый способ создания атомарно тонких версий квазикристаллов, открывая возможности для изучения экзотических явлений и разработки новых физических приложений.
Одним из интересных явлений, которое можно изучить с помощью квазикристаллов, является сверхпроводимость. Сверхпроводимость позволяет электронам протекать через материал без какого-либо сопротивления, что может привести к созданию более эффективных электронных устройств. Понимание этого феномена становится все более важным для развития современных технологий.
Исследователи объединили две области - квазикристаллы и твистронику, чтобы создать новую платформу для изучения этих материалов. Твистроника представляет собой использование атомарно тонких слоев материалов, расположенных друг на друге с небольшим углом скручивания. Это создает уникальный узор, известный как муаровая сверхрешетка, которая влияет на поведение электронов в материале. Изменение количества добавляемых электронов позволяет настраивать муаровую систему на различные свойства.
За последние пять лет область твистроники стремительно развивается, и исследователи по всему миру активно применяют ее для создания новых атомарно тонких квантовых материалов. В текущей работе исследователи использовали три слоя графена, каждый из которых был скручен под немного разными углами. Это привело к образованию квазикристаллической структуры, которая вызвала удивление у команды исследователей, так как открылась возможность создавать практически любые квазикристаллические структуры.
Физики настроили муаровый квазикристалл, чтобы сделать его сверхпроводящим или передавать ток без какого-либо сопротивления при температуре ниже определенной низкой температуры. Это важно, поскольку сверхпроводящие устройства могут передавать ток через электронные устройства гораздо эффективнее, чем это возможно сегодня, но во всех случаях это явление до сих пор полностью не изучено. Новая муаровая квазикристаллическая система открывает новый способ ее изучения.
Этот новый метод создания атомарно тонких квазикристаллов открывает новые возможности для изучения их свойств и потенциального применения в различных областях.
Источник:
Авирам Ури и др., Сверхпроводимость и сильные взаимодействия в перестраиваемом муаровом квазикристалле (viram Uri et al, Superconductivity and strong interactions in a tunable moiré quasicrystal), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06294-z
👍2
Новый многоцелевой робот меняет форму для разных целей.
Робот Tetraflex, разработанный командой из Бристольского университета и Бристольской лаборатории робототехники, представляет собой уникальное устройство, способное менять свою форму для решения различных задач. Этот робот в форме тетраэдра оснащен гибкими надувными стойками и способен перемещаться через узкие зазоры или сложную местность.
Одна из ключевых особенностей Tetraflex заключается в его способности инкапсулировать хрупкие объекты, например яйца, и безопасно транспортировать их внутри своего мягкого тела. Это делает его потенциально полезным в условиях, где требуется транспортировка предметов в ограниченных пространствах. Например, робот может использоваться для спасения людей после землетрясений, проведения инспекций нефтяных вышек или даже исследования других планет.
Он способен передвигаться разными способами, что делает его особенно полезным в сложных условиях. Робот может легко преодолевать преграды и перемещаться по неровной поверхности, что открывает новые возможности для его применения.
Его способность собирать и транспортировать полезные грузы из недоступных мест может быть полезна в экологических исследованиях или при выводе из эксплуатации ядерных объектов.
Основная конструкция Tetraflex основана на использовании мягких стоек, которые могут независимо менять свою длину. Контролируя давление воздуха внутри каждой стойки, робот может изменять свою форму и размер. Путем экспериментирования с различными моделями изменения формы, исследователи смогли разработать полезные движения, такие как перекатывание или ползание по поверхности.
Источник:
П. Уортон и др., Tetraflex: многоходовой мягкий робот для транспортировки объектов в замкнутых средах (P. Wharton et al, Tetraflex: A Multigait Soft Robot for Object Transportation in Confined Environments), IEEE Robotics and Automation Letters (2023) DOI: 10.1109/LRA.2023.3290409
Робот Tetraflex, разработанный командой из Бристольского университета и Бристольской лаборатории робототехники, представляет собой уникальное устройство, способное менять свою форму для решения различных задач. Этот робот в форме тетраэдра оснащен гибкими надувными стойками и способен перемещаться через узкие зазоры или сложную местность.
Одна из ключевых особенностей Tetraflex заключается в его способности инкапсулировать хрупкие объекты, например яйца, и безопасно транспортировать их внутри своего мягкого тела. Это делает его потенциально полезным в условиях, где требуется транспортировка предметов в ограниченных пространствах. Например, робот может использоваться для спасения людей после землетрясений, проведения инспекций нефтяных вышек или даже исследования других планет.
Он способен передвигаться разными способами, что делает его особенно полезным в сложных условиях. Робот может легко преодолевать преграды и перемещаться по неровной поверхности, что открывает новые возможности для его применения.
Его способность собирать и транспортировать полезные грузы из недоступных мест может быть полезна в экологических исследованиях или при выводе из эксплуатации ядерных объектов.
Основная конструкция Tetraflex основана на использовании мягких стоек, которые могут независимо менять свою длину. Контролируя давление воздуха внутри каждой стойки, робот может изменять свою форму и размер. Путем экспериментирования с различными моделями изменения формы, исследователи смогли разработать полезные движения, такие как перекатывание или ползание по поверхности.
Источник:
П. Уортон и др., Tetraflex: многоходовой мягкий робот для транспортировки объектов в замкнутых средах (P. Wharton et al, Tetraflex: A Multigait Soft Robot for Object Transportation in Confined Environments), IEEE Robotics and Automation Letters (2023) DOI: 10.1109/LRA.2023.3290409
👍3🔥1
Как уронили антиматерию?
Наверное уже читали новости, для некоторых - разочаровывающие, о том, что в ЦЕРН провели первые эксперименты по измерению влияния гравитации на антиматерию. Разницы с обычной материей обнаружено не было, то есть гравитация влияет исключительно на массу, состав этой массы значения не имеет. Это ранее подтверждали в экспериментах с различными частицами привычной материи (вдруг кварки и электроны по-разному притягиваются), это подтвердили и в этом эксперименте с антиматерией.
И я бы не писал про этот эксперимент, поскольку он лежит в плоскости теоретической физики, если бы не повисший у меня в голое вопрос: а как, чёрт возьми, они это сделали? Мы же тут вроде про технологии и изобретения, а организация падения антиматерии, всё же, требует некоторой изобретательности.
Как определить характер воздействия гравитации на что-либо? Правильно, уронить. А как уронить антиматерию? Вот тут сразу много вопросов. Напомню, что антиматерия, если по-простому, противоположна по некоторым свойствам обычной материи. Обычно это электрический заряд. По всем остальным свойствам разницы никакой не должно быть, но есть нюанс: если материя и антиматерия встретятся, произойдёт аннигиляция - масса превратится в энергию в виде гамма-квантов. А как мы сможем как-либо манипулировать антиматерией, если и ёмкости для хранения, и всё измерительное оборудование у нас обычное. Делать всё перечисленное из антиматерии не получится по тем же причинам, ну и ещё потому, что это невероятно дорого.
С заряженными частицами всё проще, конечно, их можно поймать в электромагнитные ловушки. Так и поступили в ЦЕРНе на фабрике антиматерии, там произвели позитроны - античастицы электронов, и антипротоны, и их удерживали в электромагнитных ловушках за счёт их электрического заряда. Измерить влияние гравитации на частицы в таких условиях не предоставляется возможным ввиду крайней слабого воздействия гравитации по сравнению с электромагнетизмом.
Иначе никак. Надо получить полный антивещественный аналог обычного вещества и попытаться его уронить. В этом случае, когда позитроны на правах электронов присоединятся к антипротонам, мы получим электрически нейтральным атом антиводорода, и он моментально вырвется из любой электромагнитной ловушки. Так и сделали в эксперименте, пытаясь сверхпроводящими магнитами удерживать атомы антиводорода (или антиатомы водорода) от разлёта. Вокруг экспериментальной ёмкости был детектор, который фиксировал аннигиляции вылетающих частиц об корпус установки.
Полученное пространственное распределение случаев аннигиляции полностью соответствовали естественному и обычному падению. В соответствии с компьютерными моделями, имитирующими тот же самый процесс, но с обычным водородом в корпусе из антивещества.
Так что сенсации пока не получилось, за исключением изобретательности авторов эксперимента. Конечно, для однозначного вывода одного эксперимента не достаточно, и мы будем ждать ещё большей изобретательности для ещё большей точности измерения падения антиматерии.
Наверное уже читали новости, для некоторых - разочаровывающие, о том, что в ЦЕРН провели первые эксперименты по измерению влияния гравитации на антиматерию. Разницы с обычной материей обнаружено не было, то есть гравитация влияет исключительно на массу, состав этой массы значения не имеет. Это ранее подтверждали в экспериментах с различными частицами привычной материи (вдруг кварки и электроны по-разному притягиваются), это подтвердили и в этом эксперименте с антиматерией.
И я бы не писал про этот эксперимент, поскольку он лежит в плоскости теоретической физики, если бы не повисший у меня в голое вопрос: а как, чёрт возьми, они это сделали? Мы же тут вроде про технологии и изобретения, а организация падения антиматерии, всё же, требует некоторой изобретательности.
Как определить характер воздействия гравитации на что-либо? Правильно, уронить. А как уронить антиматерию? Вот тут сразу много вопросов. Напомню, что антиматерия, если по-простому, противоположна по некоторым свойствам обычной материи. Обычно это электрический заряд. По всем остальным свойствам разницы никакой не должно быть, но есть нюанс: если материя и антиматерия встретятся, произойдёт аннигиляция - масса превратится в энергию в виде гамма-квантов. А как мы сможем как-либо манипулировать антиматерией, если и ёмкости для хранения, и всё измерительное оборудование у нас обычное. Делать всё перечисленное из антиматерии не получится по тем же причинам, ну и ещё потому, что это невероятно дорого.
С заряженными частицами всё проще, конечно, их можно поймать в электромагнитные ловушки. Так и поступили в ЦЕРНе на фабрике антиматерии, там произвели позитроны - античастицы электронов, и антипротоны, и их удерживали в электромагнитных ловушках за счёт их электрического заряда. Измерить влияние гравитации на частицы в таких условиях не предоставляется возможным ввиду крайней слабого воздействия гравитации по сравнению с электромагнетизмом.
Иначе никак. Надо получить полный антивещественный аналог обычного вещества и попытаться его уронить. В этом случае, когда позитроны на правах электронов присоединятся к антипротонам, мы получим электрически нейтральным атом антиводорода, и он моментально вырвется из любой электромагнитной ловушки. Так и сделали в эксперименте, пытаясь сверхпроводящими магнитами удерживать атомы антиводорода (или антиатомы водорода) от разлёта. Вокруг экспериментальной ёмкости был детектор, который фиксировал аннигиляции вылетающих частиц об корпус установки.
Полученное пространственное распределение случаев аннигиляции полностью соответствовали естественному и обычному падению. В соответствии с компьютерными моделями, имитирующими тот же самый процесс, но с обычным водородом в корпусе из антивещества.
Так что сенсации пока не получилось, за исключением изобретательности авторов эксперимента. Конечно, для однозначного вывода одного эксперимента не достаточно, и мы будем ждать ещё большей изобретательности для ещё большей точности измерения падения антиматерии.
👍4
Печать нового поколения с использованием оптических вихрей.
Возможно, в обозримом будущем, в продаже появятся принципиально новые принтеры, основанные на технологии оптических вихрей, разработанной учеными столичного университета Осаки. Напечатанные фотографии могут соответствовать точности отражения в зеркале. Используя оптический вихревой лазер, исследовательская группа смогла точно разместить мельчайшие капли с точностью до микрометра на поверхности фотографии.
Струйная технология печати, которая широко известна, имеет свои ограничения, особенно при использовании вязких чернил с высокой плотностью. Они часто приводят к засорению сопла, что требует поиска более совершенных методов печати. Исследователи использовали жидкую пленку флуоресцентных чернил, которая в 100 раз более вязкая, чем вода, и облучили ее оптическим вихрем. Это позволило им получить отпечатки с высокой точностью позиционирования в масштабе микрометра.
Тут открываются перспективы не только в области печати ваших любительских снимков на смартфон. Такая технология печати может иметь широкие применения в создании микрокапельных лазерных массивов, микрорисунков проводящих наночернил и биочернил для клеточных каркасов. Это открывает возможности для разработки печатных фотонных и электронных устройств следующего поколения.
Исследование, проведенное доктором Кен-ичи Юямой и его командой, было опубликовано в журнале ACS Photonics. Они использовали специальный лазерный луч, известный как оптический вихрь, чтобы достичь стабильной печати с использованием жидкостей высокой вязкости.
Источник:
Кен-ичи Юяма и др., Изготовление массива полусферических микролазеров с использованием оптического вихревого прямого переноса, индуцированного лазером (Ken-ichi Yuyama et al, Fabrication of an Array of Hemispherical Microlasers Using Optical Vortex Laser-Induced Forward Transfer), ACS Photonics (2023). DOI: 10.1021/acsphotonics.3c01005.
Возможно, в обозримом будущем, в продаже появятся принципиально новые принтеры, основанные на технологии оптических вихрей, разработанной учеными столичного университета Осаки. Напечатанные фотографии могут соответствовать точности отражения в зеркале. Используя оптический вихревой лазер, исследовательская группа смогла точно разместить мельчайшие капли с точностью до микрометра на поверхности фотографии.
Струйная технология печати, которая широко известна, имеет свои ограничения, особенно при использовании вязких чернил с высокой плотностью. Они часто приводят к засорению сопла, что требует поиска более совершенных методов печати. Исследователи использовали жидкую пленку флуоресцентных чернил, которая в 100 раз более вязкая, чем вода, и облучили ее оптическим вихрем. Это позволило им получить отпечатки с высокой точностью позиционирования в масштабе микрометра.
Тут открываются перспективы не только в области печати ваших любительских снимков на смартфон. Такая технология печати может иметь широкие применения в создании микрокапельных лазерных массивов, микрорисунков проводящих наночернил и биочернил для клеточных каркасов. Это открывает возможности для разработки печатных фотонных и электронных устройств следующего поколения.
Исследование, проведенное доктором Кен-ичи Юямой и его командой, было опубликовано в журнале ACS Photonics. Они использовали специальный лазерный луч, известный как оптический вихрь, чтобы достичь стабильной печати с использованием жидкостей высокой вязкости.
Источник:
Кен-ичи Юяма и др., Изготовление массива полусферических микролазеров с использованием оптического вихревого прямого переноса, индуцированного лазером (Ken-ichi Yuyama et al, Fabrication of an Array of Hemispherical Microlasers Using Optical Vortex Laser-Induced Forward Transfer), ACS Photonics (2023). DOI: 10.1021/acsphotonics.3c01005.
👍4
Сверхпроводящие диоды: новые горизонты в квантовой физике
Сверхпроводимость - одно из самых удивительных явлений в мире квантовой физики, и исследователи из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша открыли новую главу в этой области с помощью своих исследований сверхпроводящих диодов. Эти диоды предоставляют нам возможность использовать безрассеивающийся сверхток, возникающий в сверхпроводнике, только в одном направлении, открывая новые перспективы для сверхпроводящих цепей.
Сверхпроводники отличаются нулевым сопротивлением и идеальным диамагнитным поведением. Они представляют собой особый класс материалов, где электроны образуют пары, называемые куперовскими парами, и сверхток представляет собой поток этих пар.
Недавно исследователи наблюдали невзаимный перенос сверхтока, приводящий к диодным эффектам, в различных сверхпроводящих материалах с различной геометрической структурой и дизайном, включая монокристаллы, тонкие пленки, гетероструктуры, нанопроволоки и джозефсоновские переходы. Иными словами были обнаружены материалы и структуры, в которых сверхпроводимость наблюдается при движении тока только в одном направлении, в обратном они вели себя как обычные проводники.
Исследовательская группа из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша рассмотрела теоретические и экспериментальные достижения в области эффекта сверхпроводящих диодов (ЭСД) и представила перспективный анализ будущих аспектов. Это исследование проливает свет на различные материалы, содержащие ЭСД, структуры устройств, теоретические модели и требования к симметрии для различных физических механизмов, приводящих к ЭСД.
Направление сверхтока можно контролировать либо с помощью магнитного поля , либо с помощью электрического поля затвора. «Функциональность перестраиваемых затвором диодов в полевых сверхпроводящих структурах может позволить использовать новые устройства для сверхпроводниковых и полупроводниково-сверхпроводниковых гибридных технологий», — говорит соавтор профессор Майкл Фюрер (Университет Монаша), который является директором FLEET.
ЭСД наблюдался в широком спектре сверхпроводящих структур, изготовленных из обычных сверхпроводников, сегнетоэлектрических сверхпроводников, скрученного малослойного графена, гетероструктур Ван-дер-Ваальса, а также спиральных или киральных топологических сверхпроводников.
Исследования сверхпроводящих диодов предлагают новые возможности для разработки квантовых технологий. Эти диоды могут быть использованы в различных приложениях, включая энергосберегающие системы, суперчувствительные сенсоры и быстрые квантовые вычисления. Благодаря своей уникальной способности контролировать поток сверхтока, сверхпроводящие диоды предоставляют новые возможности для создания прогрессивных устройств и систем, которые могут изменить нашу будущую технологическую реальность.
Источник:
Мухаммад Надим и др., Эффект сверхпроводящего диода (Muhammad Nadeem et al, The superconducting diode effect), Nature Reviews Physics (2023). DOI: 10.1038/s42254-023-00632-w
Сверхпроводимость - одно из самых удивительных явлений в мире квантовой физики, и исследователи из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша открыли новую главу в этой области с помощью своих исследований сверхпроводящих диодов. Эти диоды предоставляют нам возможность использовать безрассеивающийся сверхток, возникающий в сверхпроводнике, только в одном направлении, открывая новые перспективы для сверхпроводящих цепей.
Сверхпроводники отличаются нулевым сопротивлением и идеальным диамагнитным поведением. Они представляют собой особый класс материалов, где электроны образуют пары, называемые куперовскими парами, и сверхток представляет собой поток этих пар.
Недавно исследователи наблюдали невзаимный перенос сверхтока, приводящий к диодным эффектам, в различных сверхпроводящих материалах с различной геометрической структурой и дизайном, включая монокристаллы, тонкие пленки, гетероструктуры, нанопроволоки и джозефсоновские переходы. Иными словами были обнаружены материалы и структуры, в которых сверхпроводимость наблюдается при движении тока только в одном направлении, в обратном они вели себя как обычные проводники.
Исследовательская группа из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша рассмотрела теоретические и экспериментальные достижения в области эффекта сверхпроводящих диодов (ЭСД) и представила перспективный анализ будущих аспектов. Это исследование проливает свет на различные материалы, содержащие ЭСД, структуры устройств, теоретические модели и требования к симметрии для различных физических механизмов, приводящих к ЭСД.
Направление сверхтока можно контролировать либо с помощью магнитного поля , либо с помощью электрического поля затвора. «Функциональность перестраиваемых затвором диодов в полевых сверхпроводящих структурах может позволить использовать новые устройства для сверхпроводниковых и полупроводниково-сверхпроводниковых гибридных технологий», — говорит соавтор профессор Майкл Фюрер (Университет Монаша), который является директором FLEET.
ЭСД наблюдался в широком спектре сверхпроводящих структур, изготовленных из обычных сверхпроводников, сегнетоэлектрических сверхпроводников, скрученного малослойного графена, гетероструктур Ван-дер-Ваальса, а также спиральных или киральных топологических сверхпроводников.
Исследования сверхпроводящих диодов предлагают новые возможности для разработки квантовых технологий. Эти диоды могут быть использованы в различных приложениях, включая энергосберегающие системы, суперчувствительные сенсоры и быстрые квантовые вычисления. Благодаря своей уникальной способности контролировать поток сверхтока, сверхпроводящие диоды предоставляют новые возможности для создания прогрессивных устройств и систем, которые могут изменить нашу будущую технологическую реальность.
Источник:
Мухаммад Надим и др., Эффект сверхпроводящего диода (Muhammad Nadeem et al, The superconducting diode effect), Nature Reviews Physics (2023). DOI: 10.1038/s42254-023-00632-w
👍2
Новые схемы из жидкого металла для гибких самовосстанавливающихся носимых устройств
Новый материал, разработанный исследователями из Национального университета Сингапура (NUS), обещает произвести революцию в области носимых технологий и мягкой робототехники. Их двухслойный жидко-твердый проводник (Bilayer Liquid-Solid Conductor, BiLiSC) обладает сверхгибкостью, самовосстанавливающимися свойствами и высокой проводимостью, что делает его идеальным для использования в растягивающихся электронных схемах.
Этот материал может растягиваться до 22х раз по сравнению с исходной длиной без потери электропроводности. Такое электромеханическое свойство ранее было недостижимо, и оно открывает новые возможности для создания комфортных и эффективных интерфейсов "человек-устройство" в носимых медицинских устройствах и других областях.
Профессор Лим Чви Тек, директор Института инноваций и технологий здравоохранения NUS, подчеркнул важность этого прорыва: "Мы разработали эту технологию, чтобы удовлетворить потребность в надежных, функциональных и практически неуязвимых схемах для следующего поколения носимых, роботизированных и интеллектуальных устройств. Использование BiLiSC позволяет этим устройствам выдерживать большие деформации и даже восстанавливаться, сохраняя электронную и функциональную целостность".
Эта технология приведет к созданию более надежных и долговечных носимых устройств, способных выдерживать интенсивные физические нагрузки и деформации. Например, растягивающийся сенсорный пластырь сможет точно мониторить реабилитацию пациентов с травмами локтя или колена, обеспечивая надежную и комфортную фиксацию. А носимое устройство для измерения сердечной деятельности бегуна сможет предотвратить опасные травмы, предупреждая о возможных проблемах в реальном времени.
Эти новые материалы и технологии открывают двери для инноваций в медицине, спорте и других сферах, где носимые устройства играют важную роль. Мы можем ожидать еще больше удивительных разработок и улучшений в будущем благодаря усовершенствованным растягивающимся электронным схемам и материалам, таким как BiLiSC.
Источник:
Шувен Чен и др., Интегрированная гибридная электроника, нечувствительная к сверхвысокой деформации, с использованием сильно растягивающегося двухслойного проводника на основе жидкого металла (Shuwen Chen et al, Ultrahigh Strain‐Insensitive Integrated Hybrid Electronics Using Highly Stretchable Bilayer Liquid Metal Based Conductor), Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202208569
Новый материал, разработанный исследователями из Национального университета Сингапура (NUS), обещает произвести революцию в области носимых технологий и мягкой робототехники. Их двухслойный жидко-твердый проводник (Bilayer Liquid-Solid Conductor, BiLiSC) обладает сверхгибкостью, самовосстанавливающимися свойствами и высокой проводимостью, что делает его идеальным для использования в растягивающихся электронных схемах.
Этот материал может растягиваться до 22х раз по сравнению с исходной длиной без потери электропроводности. Такое электромеханическое свойство ранее было недостижимо, и оно открывает новые возможности для создания комфортных и эффективных интерфейсов "человек-устройство" в носимых медицинских устройствах и других областях.
Профессор Лим Чви Тек, директор Института инноваций и технологий здравоохранения NUS, подчеркнул важность этого прорыва: "Мы разработали эту технологию, чтобы удовлетворить потребность в надежных, функциональных и практически неуязвимых схемах для следующего поколения носимых, роботизированных и интеллектуальных устройств. Использование BiLiSC позволяет этим устройствам выдерживать большие деформации и даже восстанавливаться, сохраняя электронную и функциональную целостность".
Эта технология приведет к созданию более надежных и долговечных носимых устройств, способных выдерживать интенсивные физические нагрузки и деформации. Например, растягивающийся сенсорный пластырь сможет точно мониторить реабилитацию пациентов с травмами локтя или колена, обеспечивая надежную и комфортную фиксацию. А носимое устройство для измерения сердечной деятельности бегуна сможет предотвратить опасные травмы, предупреждая о возможных проблемах в реальном времени.
Эти новые материалы и технологии открывают двери для инноваций в медицине, спорте и других сферах, где носимые устройства играют важную роль. Мы можем ожидать еще больше удивительных разработок и улучшений в будущем благодаря усовершенствованным растягивающимся электронным схемам и материалам, таким как BiLiSC.
Источник:
Шувен Чен и др., Интегрированная гибридная электроника, нечувствительная к сверхвысокой деформации, с использованием сильно растягивающегося двухслойного проводника на основе жидкого металла (Shuwen Chen et al, Ultrahigh Strain‐Insensitive Integrated Hybrid Electronics Using Highly Stretchable Bilayer Liquid Metal Based Conductor), Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202208569
👍4
Forwarded from АНТРОПОГЕНЕЗ.RU
Подсчет голосов жюри конкурса научно-популярных видео-роликов «Хрустальный пингвинопитек» процесс волнующий, а предсказать результат сложно. Каждый из 26 экспертов присылает файл со своими оценками, которые вносятся в итоговую таблицу, после чего числа суммируются, а таблица сортируется в порядке убывания итогового балла.
В составе жюри - Станислав Дробышевский, Дмитрий Вибе, Александр Панчин, Евгений Баженов, ANOIR, Дмитрий Побединский, Михаил Родин и многие другие. Подробности »»»
Математика конкурса в 2023 году простая:
- 72 заявки на входе
- 49 роликов допущены к конкурсу
- 12 роликов (6 и 6) в «Длинном списке» полуфинала
- 6 роликов в «Коротком списке» финала: 3 в номинации «Мастер» и 3 в номинации «Дебют».
Чувствуете, какое жесткое «сито» пришлось пройти финалистам? Поздравляем счастливчиков!
Из авторов, уже знакомых нашим зрителям, в финал номинации «Мастер» вышел канал «Дилетанты» - победитель «Дебюта» прошлого года. Да еще и ролик сделан совместно с каналом «Филолог всея Руси», собравшим все призы «Хрустального пингвинопитека» за последние годы (золото в номинациях «Дебют» 2020 года и «Мастер» 2022 года).
С нетерпением ждём 14 октября и финал, который завершит программу конференции «ПроПросвет 2023» https://antropogenez.ru/proprosvet/ (туда еще можно попасть). Все желающие смогут следить за ходом финала в прямом эфире на нашем youtube-канале https://www.youtube.com/AntropogenezRu. Победителей определит тайное голосование жюри ученых и представителей медиа.
Понравился кто-то из финалистов? Тогда 14 октября подключайтесь к трансляции и голосуйте в народной номинации «Фаворит»! Ну и обязательно посмотрите все 6 роликов - они этого достойны.
🎬 Финалисты в номинации «Дебют»
1. Совпадение? Не думаю! (Апофения, искажение подтверждения)
https://youtu.be/PB81glNEcrg?
Автор: Роман Ачисов, канал "Байесятина"
2. Какая бывает любовь: исследования и мифы
https://youtu.be/JQGLHYDHRTw
Автор: Иван Чернецкий, Канал "Психоложка"
3. Мифы в исторической генеалогии
https://youtu.be/w8r6UoL9f9o
Автор: Геннадий Ананьин, Канал "ClipStorica"
🎬 Финалисты в номинации «Мастер»
1. Кем был ЛЕРМОНТОВ? | Надевая маску | Дилетанты feat. Филолог всея Руси https://youtu.be/oFfGME8cdD0
Автор: Алексей Павленко, Канал Студия «Дилетанты»
2. Вас обманывают насчет ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ!
https://youtu.be/LqfWMbe9ALE
Автор: Стивен Уайлд, Канал "Wild Mathing"
3. Аллан Чумак: история обмана
https://www.youtube.com/watch?v=uatV7q6LFVk
Автор: Никита Образцов, Канал "Никита Образцов"
-------------—
Учредители конкурса — портал «АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ», Науч-поп хаб SciTopus, Utopia Show, Лаборатория Научных Видео и проект «Научная станция»
Длинный список
Подробный анонс конкурса
Официальный сайт конкурса: https://videopitek.ru/
Сообщество ВК
Информационную поддержку конкурсу оказывают Bad Comedian, SciOne, ПостНаука, Космос просто, Химия просто, Михаил Лидин, GEO, Физика Побединского, Proshloe, Redroom, Всё как у зверей, Vert Dider, Популярная наука, DS Astro и др.
#хрустальный_пингвинопитек
В составе жюри - Станислав Дробышевский, Дмитрий Вибе, Александр Панчин, Евгений Баженов, ANOIR, Дмитрий Побединский, Михаил Родин и многие другие. Подробности »»»
Математика конкурса в 2023 году простая:
- 72 заявки на входе
- 49 роликов допущены к конкурсу
- 12 роликов (6 и 6) в «Длинном списке» полуфинала
- 6 роликов в «Коротком списке» финала: 3 в номинации «Мастер» и 3 в номинации «Дебют».
Чувствуете, какое жесткое «сито» пришлось пройти финалистам? Поздравляем счастливчиков!
Из авторов, уже знакомых нашим зрителям, в финал номинации «Мастер» вышел канал «Дилетанты» - победитель «Дебюта» прошлого года. Да еще и ролик сделан совместно с каналом «Филолог всея Руси», собравшим все призы «Хрустального пингвинопитека» за последние годы (золото в номинациях «Дебют» 2020 года и «Мастер» 2022 года).
С нетерпением ждём 14 октября и финал, который завершит программу конференции «ПроПросвет 2023» https://antropogenez.ru/proprosvet/ (туда еще можно попасть). Все желающие смогут следить за ходом финала в прямом эфире на нашем youtube-канале https://www.youtube.com/AntropogenezRu. Победителей определит тайное голосование жюри ученых и представителей медиа.
Понравился кто-то из финалистов? Тогда 14 октября подключайтесь к трансляции и голосуйте в народной номинации «Фаворит»! Ну и обязательно посмотрите все 6 роликов - они этого достойны.
🎬 Финалисты в номинации «Дебют»
1. Совпадение? Не думаю! (Апофения, искажение подтверждения)
https://youtu.be/PB81glNEcrg?
Автор: Роман Ачисов, канал "Байесятина"
2. Какая бывает любовь: исследования и мифы
https://youtu.be/JQGLHYDHRTw
Автор: Иван Чернецкий, Канал "Психоложка"
3. Мифы в исторической генеалогии
https://youtu.be/w8r6UoL9f9o
Автор: Геннадий Ананьин, Канал "ClipStorica"
🎬 Финалисты в номинации «Мастер»
1. Кем был ЛЕРМОНТОВ? | Надевая маску | Дилетанты feat. Филолог всея Руси https://youtu.be/oFfGME8cdD0
Автор: Алексей Павленко, Канал Студия «Дилетанты»
2. Вас обманывают насчет ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ!
https://youtu.be/LqfWMbe9ALE
Автор: Стивен Уайлд, Канал "Wild Mathing"
3. Аллан Чумак: история обмана
https://www.youtube.com/watch?v=uatV7q6LFVk
Автор: Никита Образцов, Канал "Никита Образцов"
-------------—
Учредители конкурса — портал «АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ», Науч-поп хаб SciTopus, Utopia Show, Лаборатория Научных Видео и проект «Научная станция»
Длинный список
Подробный анонс конкурса
Официальный сайт конкурса: https://videopitek.ru/
Сообщество ВК
Информационную поддержку конкурсу оказывают Bad Comedian, SciOne, ПостНаука, Космос просто, Химия просто, Михаил Лидин, GEO, Физика Побединского, Proshloe, Redroom, Всё как у зверей, Vert Dider, Популярная наука, DS Astro и др.
#хрустальный_пингвинопитек
VK
6 лучших научно-популярных роликов по версии «Хрустальный пингвинопитек-2023»
Подсчет голосов жюри конкурса научно-популярных видео-роликов «Хрустальный пингвинопитек» процесс волнующий, а предсказать результат слож..
👍1
Сенсация! Учёные разгадали загадку... трения!
Снова кликбейт, за которым стоит серьёзная научная проблема, однако без иронии при первом прочтении не обошлось, конечно!
Трение - это явление, которое мы наблюдаем повседневно, и казалось бы, что в нем может быть непонятного, о нём в школах рассказывают, всё должно быть ясно как день! Тем более, что динамическим трением, то есть трением и нагревом при движении друг относительно друга двух трущихся поверхностей, мы постоянно пользуемся в повседневной жизни: от попыток согреться в холодную погоду путём потирания ладошек, до сварки трением.
Но проблема состоит в том, что мы хоть и знаем, ПОЧЕМУ происходит нагрев, но не знаем достоверно, КАК это происходит. Иными словами, наши знания ограничиваются КАЧЕСТВЕННЫМ уровнем, а учёным и, впоследствии инженерам, например, нужны КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ показатели. То есть модели, описывающие это явление, конечно, есть, однако до сих пор они давали недостоверные предсказания, и пользоваться ими, например для определения количества тепла, выделяющегося при динамическом трении, было нельзя. И только недавно стало возможным провести эксперименты для точного измерения поведения молекул при трении поверхностей друг о друга благодаря достижениям в сканирующей зондовой микроскопии.
Так вот, группа ученых из Университета Канадзавы (Япония), Международного физического центра Доностии (Испания) и Университета Регенсбурга (Германия) (целая международная группа решает проблему трения!) опубликовала свое новаторское исследование в журналах Physical Review Letters и Physical Review B, которое глубоко затрагивает эту проблему количественной оценки динамического трения. Они провели тщательное исследование манипуляций молекулой угарного газа (CO) на поверхности монокристаллической меди с помощью атомно-силового микроскопа. Их результаты, подкрепленные теоретическими расчетами, раскрывают информацию о том, как изменяются положения молекул CO относительно кончика микроскопа и поверхности, а также о взаимосвязи между движением молекулы, вызванным кончиком микроскопа, диссипацией энергии и статическим и динамическим трением.
Вот так высокие и передовые технологии помогают решать столь банальные, на первый взгляд, и уже успевшие отрастить бороду проблемы.
Источники (аж две статьи):
Норио Окабаяши и др., Динамическое трение, выявленное путем наблюдения за неожиданным промежуточным состоянием в контролируемых молекулярных манипуляциях (Norio Okabayashi et al, Dynamic Friction Unraveled by Observing an Unexpected Intermediate State in Controlled Molecular Manipulation), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.148001.
Норио Окабаяши и др., Рассеяние энергии молекулы угарного газа, управляемой с помощью металлического наконечника на медных поверхностях (Norio Okabayashi et al, Energy dissipation of a carbon monoxide molecule manipulated using a metallic tip on copper surfaces), Physical Review B (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.108.165401
Снова кликбейт, за которым стоит серьёзная научная проблема, однако без иронии при первом прочтении не обошлось, конечно!
Трение - это явление, которое мы наблюдаем повседневно, и казалось бы, что в нем может быть непонятного, о нём в школах рассказывают, всё должно быть ясно как день! Тем более, что динамическим трением, то есть трением и нагревом при движении друг относительно друга двух трущихся поверхностей, мы постоянно пользуемся в повседневной жизни: от попыток согреться в холодную погоду путём потирания ладошек, до сварки трением.
Но проблема состоит в том, что мы хоть и знаем, ПОЧЕМУ происходит нагрев, но не знаем достоверно, КАК это происходит. Иными словами, наши знания ограничиваются КАЧЕСТВЕННЫМ уровнем, а учёным и, впоследствии инженерам, например, нужны КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ показатели. То есть модели, описывающие это явление, конечно, есть, однако до сих пор они давали недостоверные предсказания, и пользоваться ими, например для определения количества тепла, выделяющегося при динамическом трении, было нельзя. И только недавно стало возможным провести эксперименты для точного измерения поведения молекул при трении поверхностей друг о друга благодаря достижениям в сканирующей зондовой микроскопии.
Так вот, группа ученых из Университета Канадзавы (Япония), Международного физического центра Доностии (Испания) и Университета Регенсбурга (Германия) (целая международная группа решает проблему трения!) опубликовала свое новаторское исследование в журналах Physical Review Letters и Physical Review B, которое глубоко затрагивает эту проблему количественной оценки динамического трения. Они провели тщательное исследование манипуляций молекулой угарного газа (CO) на поверхности монокристаллической меди с помощью атомно-силового микроскопа. Их результаты, подкрепленные теоретическими расчетами, раскрывают информацию о том, как изменяются положения молекул CO относительно кончика микроскопа и поверхности, а также о взаимосвязи между движением молекулы, вызванным кончиком микроскопа, диссипацией энергии и статическим и динамическим трением.
Вот так высокие и передовые технологии помогают решать столь банальные, на первый взгляд, и уже успевшие отрастить бороду проблемы.
Источники (аж две статьи):
Норио Окабаяши и др., Динамическое трение, выявленное путем наблюдения за неожиданным промежуточным состоянием в контролируемых молекулярных манипуляциях (Norio Okabayashi et al, Dynamic Friction Unraveled by Observing an Unexpected Intermediate State in Controlled Molecular Manipulation), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.148001.
Норио Окабаяши и др., Рассеяние энергии молекулы угарного газа, управляемой с помощью металлического наконечника на медных поверхностях (Norio Okabayashi et al, Energy dissipation of a carbon monoxide molecule manipulated using a metallic tip on copper surfaces), Physical Review B (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.108.165401
👍1
Управляемая линза из воздуха стала реальностью!
Современные оптические приборы используют эффект преломления света при переходе из одной среду в другую. Несмотря на заметный прогресс в области оптических материалов, такой способ манипулирования светом всё же имеет свои недостатки. Например, при использования лазера наличие другой среды может менять его изначальные свойства, с одной стороны, а с другой - не каждый материал способен длительно выдерживать воздействие интенсивного лазерного луча без изменения свойств и повреждений.
Однако на днях междисциплинарная исследовательская группа из Института Гельмгольца в Йене заявила о создании дифракционной решетки, состоящей только из воздуха. Эта решетка не только невосприимчива к повреждениям от лазерного света, но и сохраняет его исходное качество.
Инновационная технология использует звуковые волны для модуляции воздуха в зоне прохождения лазерного луча. С помощью специальных громкоговорителей исследователи формируют в воздухе узор из плотных и менее плотных участков, создавая полосатую решетку. Эта структура плотности воздуха играет роль оптической решетки, изменяя направление лазерного света.
Преимущество такого метода состоит в том, что отклонение света дифракционной решеткой позволяет гораздо более точно контролировать лазерный свет по сравнению с отклонением зеркалами, призмами или линзами. Частота и интенсивность (громкость) звуковых волн влияют на свойства оптической решетки.
В ходе первых лабораторных испытаний ученым удалось перенаправить сильный инфракрасный лазерный импульс с эффективностью 50 процентов. Однако численные модели показывают, что в будущем можно достичь значительно более высокой эффективности. Для первых испытаний пришлось использовать специальные громкоговорители на максимальной громкости, но команда ученых уверена в возможности улучшения технологии.
Одним из главных преимуществ этой новой технологии является ее потенциал в создании высокопроизводительных оптических систем. Представьте, какие возможности открываются перед научными и инженерными отраслями, если мы сможем более точно управлять лазерным светом с помощью воздушной решетки. Это может привести к разработке более эффективных лазерных систем для научных и медицинских целей, а также в области коммуникаций и информационных технологий.
Исследовательская группа уже подала заявку на патент на свой метод, что свидетельствует о их уверенности в его потенциале и перспективе на рынке. Они надеются, что их технология станет основой для разработки новых и инновационных решений в области оптики и лазерных технологий.
Источник:
Янник Шрёдель и др., Акустооптическая модуляция гигаваттных лазерных импульсов в окружающем воздухе (Yannick Schrödel et al, Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01304-y
Современные оптические приборы используют эффект преломления света при переходе из одной среду в другую. Несмотря на заметный прогресс в области оптических материалов, такой способ манипулирования светом всё же имеет свои недостатки. Например, при использования лазера наличие другой среды может менять его изначальные свойства, с одной стороны, а с другой - не каждый материал способен длительно выдерживать воздействие интенсивного лазерного луча без изменения свойств и повреждений.
Однако на днях междисциплинарная исследовательская группа из Института Гельмгольца в Йене заявила о создании дифракционной решетки, состоящей только из воздуха. Эта решетка не только невосприимчива к повреждениям от лазерного света, но и сохраняет его исходное качество.
Инновационная технология использует звуковые волны для модуляции воздуха в зоне прохождения лазерного луча. С помощью специальных громкоговорителей исследователи формируют в воздухе узор из плотных и менее плотных участков, создавая полосатую решетку. Эта структура плотности воздуха играет роль оптической решетки, изменяя направление лазерного света.
Преимущество такого метода состоит в том, что отклонение света дифракционной решеткой позволяет гораздо более точно контролировать лазерный свет по сравнению с отклонением зеркалами, призмами или линзами. Частота и интенсивность (громкость) звуковых волн влияют на свойства оптической решетки.
В ходе первых лабораторных испытаний ученым удалось перенаправить сильный инфракрасный лазерный импульс с эффективностью 50 процентов. Однако численные модели показывают, что в будущем можно достичь значительно более высокой эффективности. Для первых испытаний пришлось использовать специальные громкоговорители на максимальной громкости, но команда ученых уверена в возможности улучшения технологии.
Одним из главных преимуществ этой новой технологии является ее потенциал в создании высокопроизводительных оптических систем. Представьте, какие возможности открываются перед научными и инженерными отраслями, если мы сможем более точно управлять лазерным светом с помощью воздушной решетки. Это может привести к разработке более эффективных лазерных систем для научных и медицинских целей, а также в области коммуникаций и информационных технологий.
Исследовательская группа уже подала заявку на патент на свой метод, что свидетельствует о их уверенности в его потенциале и перспективе на рынке. Они надеются, что их технология станет основой для разработки новых и инновационных решений в области оптики и лазерных технологий.
Источник:
Янник Шрёдель и др., Акустооптическая модуляция гигаваттных лазерных импульсов в окружающем воздухе (Yannick Schrödel et al, Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01304-y
👍4
Опять этот графен! Теперь его пихают в сверхпроводники.
Кто бы мог подумать, что эксперимент с грифелем и скотчем однажды приведёт к открытию чуть ли не философского камня современной науки. Шутка, конечно, и эксперимент там всё же был не на коленке, и про философский камень здесь в том контексте, что куда этот самый графен только не пригодился. Он всплывает в самых разных областях. Вот например его решили добавить в структуру высокотемпературного сверхпроводника, чтобы увеличить один из его очень важных параметров - критическую плотность тока.
Обычно сверхпроводники имеют критическую температуру, близкую к абсолютному нулю, но существует класс сверхпроводников, известных как высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), у которых критическая температура выше 77 Кельвинов - температуры кипения жидкого азота.
Одним из классов ВТСП является оксид висмута, стронция, кальция и меди, известный как BSCCO. Этот материал широко изучается и применяется в машиностроении, медицинском оборудовании, горнодобывающей промышленности и транспортных системах. Внутри класса BSCCO особенно интересен состав, известный как Bi-2223 (формулу писать не буду, она страшная), который обладает самой высокой критической температурой сверхпроводимости.
Однако сверхпроводник Bi-2223 имеют серьезные недостатки: низкая критическая плотность тока, слабое прикрепление магнитного потока и сложный процесс синтеза. Для преодоления этих ограничений группа исследователей под руководством профессора Муралидхара Мирьялы из Лаборатории материалов для энергетики и окружающей среды сверхпроводящих материалов Технологического института Шибауры и профессора Аванга Кечика Мохда Мустафы с кафедры физики естественного факультета Университета Путра Малайзии исследовали возможность улучшения сверхпроводящих свойств Bi-2223 путем добавления наночастиц графена.
Поскольку графен и Bi-2223 имеют пластинчатую микроструктуру, добавление наночастиц графена для получение слоистой структуры представляется многообещающим подходом. Команда исследовала фазообразование и кристаллические структуры различных образцов Bi-2223 с содержанием графеновых наночастиц 0,3, 0,5 и 1,0% соответственно, с помощью рентгеновской дифракции (XRD) и сравнила их с образцами чистого образца. Они также исследовали критическую температуру образцов, используя метод, называемый сусцептометрией переменного тока.
Интересно, что образец с 1,0%-м содержанем графена показал самую высокую плотность критического тока и обладал микроструктурой, наиболее приспособленной для формирования сверхпроводников Bi-2223. «Эти результаты позволяют предположить, что добавление наночастиц графена, действующих как примеси, может повысить плотность тока сверхпроводников Bi-2223», — говорит профессор Мирьяла.
Объясняя потенциальные будущие применения сверхпроводников Bi-2223 с повышенной плотностью тока, профессор Мирьяла добавляет: «Эти сверхпроводники обладают потенциалом для облегчения работы в различных областях, таких как МРТ, производство и распределение энергии, интеграция возобновляемых источников энергии, транспорт и аэрокосмическая промышленность, ускорители частиц, электроника и квантовые вычисления, экологическая устойчивость, промышленные и производственные процессы, а также образовательная и научная деятельность».
Источник:
Сити Набила Абдулла и др., Микроструктура и сверхпроводящие свойства Bi-2223, синтезированного методом соосаждения: эффекты добавления наночастиц графена (Siti Nabilah Abdullah et al, Microstructure and Superconducting Properties of Bi-2223 Synthesized via Co-Precipitation Method: Effects of Graphene Nanoparticle Addition), Наноматериалы (2023). DOI: 10.3390/nano13152197
Кто бы мог подумать, что эксперимент с грифелем и скотчем однажды приведёт к открытию чуть ли не философского камня современной науки. Шутка, конечно, и эксперимент там всё же был не на коленке, и про философский камень здесь в том контексте, что куда этот самый графен только не пригодился. Он всплывает в самых разных областях. Вот например его решили добавить в структуру высокотемпературного сверхпроводника, чтобы увеличить один из его очень важных параметров - критическую плотность тока.
Обычно сверхпроводники имеют критическую температуру, близкую к абсолютному нулю, но существует класс сверхпроводников, известных как высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), у которых критическая температура выше 77 Кельвинов - температуры кипения жидкого азота.
Одним из классов ВТСП является оксид висмута, стронция, кальция и меди, известный как BSCCO. Этот материал широко изучается и применяется в машиностроении, медицинском оборудовании, горнодобывающей промышленности и транспортных системах. Внутри класса BSCCO особенно интересен состав, известный как Bi-2223 (формулу писать не буду, она страшная), который обладает самой высокой критической температурой сверхпроводимости.
Однако сверхпроводник Bi-2223 имеют серьезные недостатки: низкая критическая плотность тока, слабое прикрепление магнитного потока и сложный процесс синтеза. Для преодоления этих ограничений группа исследователей под руководством профессора Муралидхара Мирьялы из Лаборатории материалов для энергетики и окружающей среды сверхпроводящих материалов Технологического института Шибауры и профессора Аванга Кечика Мохда Мустафы с кафедры физики естественного факультета Университета Путра Малайзии исследовали возможность улучшения сверхпроводящих свойств Bi-2223 путем добавления наночастиц графена.
Поскольку графен и Bi-2223 имеют пластинчатую микроструктуру, добавление наночастиц графена для получение слоистой структуры представляется многообещающим подходом. Команда исследовала фазообразование и кристаллические структуры различных образцов Bi-2223 с содержанием графеновых наночастиц 0,3, 0,5 и 1,0% соответственно, с помощью рентгеновской дифракции (XRD) и сравнила их с образцами чистого образца. Они также исследовали критическую температуру образцов, используя метод, называемый сусцептометрией переменного тока.
Интересно, что образец с 1,0%-м содержанем графена показал самую высокую плотность критического тока и обладал микроструктурой, наиболее приспособленной для формирования сверхпроводников Bi-2223. «Эти результаты позволяют предположить, что добавление наночастиц графена, действующих как примеси, может повысить плотность тока сверхпроводников Bi-2223», — говорит профессор Мирьяла.
Объясняя потенциальные будущие применения сверхпроводников Bi-2223 с повышенной плотностью тока, профессор Мирьяла добавляет: «Эти сверхпроводники обладают потенциалом для облегчения работы в различных областях, таких как МРТ, производство и распределение энергии, интеграция возобновляемых источников энергии, транспорт и аэрокосмическая промышленность, ускорители частиц, электроника и квантовые вычисления, экологическая устойчивость, промышленные и производственные процессы, а также образовательная и научная деятельность».
Источник:
Сити Набила Абдулла и др., Микроструктура и сверхпроводящие свойства Bi-2223, синтезированного методом соосаждения: эффекты добавления наночастиц графена (Siti Nabilah Abdullah et al, Microstructure and Superconducting Properties of Bi-2223 Synthesized via Co-Precipitation Method: Effects of Graphene Nanoparticle Addition), Наноматериалы (2023). DOI: 10.3390/nano13152197
👍3
Нейросетевые языковые модели могут... сжимать картинки и аудио!
Сжатие данных является неотъемлемой частью современного цифрового мира. Без него мы бы столкнулись с огромными затратами на хранение и передачу информации. Благодаря сжатия мы можем легко получать доступ к огромным объемам данных из Интернета, хранить музыку, фотографии и видео на одном устройстве, а также обмениваться файлами без проблем.
Одним из главных преимуществ сжатия данных является повышение цифровой безопасности. Когда мы передаем информацию, сжатие позволяет нам защитить данные от несанкционированного доступа. Это особенно важно при передаче конфиденциальной информации, такой как банковские данные или личные сведения.
Кроме того, сжатие данных играет важную роль в ускорении анализа больших объемов информации. Благодаря сжатию, мы можем сократить время, необходимое для обработки и анализа данных, что позволяет нам получать результаты быстрее и более эффективно.
Исследователи из DeepMind недавно объявили, что обнаружили, что большие языковые модели могут вывести сжатие данных на новый уровень. Их модель Chinchilla 70B (Будем звать её Шиншилла) достигла удивительной степени сжатия, что открывает новые возможности для более эффективного хранения и передачи информации.
Изображения были сжаты до 43,4% от исходного размера, а аудиоданные — до 16,4% от исходного размера. Для сравнения, стандартный алгоритм сжатия изображений PNG сжимает изображения до 58,5% от исходного размера, а компрессоры FLAC уменьшают аудиофайлы до 30,3%.
Результаты были особенно впечатляющими, потому что в отличие от PNG и FLAC, которые были разработаны специально для изображений и аудио, Шиншилла была обучена работать с текстом, а не с другими медиа.
Их исследования также выявили другой взгляд на законы масштабирования, то есть на то, как меняется качество сжатия при изменении размера сжатых данных.
Источник:
Грегуар Делетанг и др., Языковое моделирование — это сжатие (Grégoire Delétang et al, Language Modeling Is Compression), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.10668.
Сжатие данных является неотъемлемой частью современного цифрового мира. Без него мы бы столкнулись с огромными затратами на хранение и передачу информации. Благодаря сжатия мы можем легко получать доступ к огромным объемам данных из Интернета, хранить музыку, фотографии и видео на одном устройстве, а также обмениваться файлами без проблем.
Одним из главных преимуществ сжатия данных является повышение цифровой безопасности. Когда мы передаем информацию, сжатие позволяет нам защитить данные от несанкционированного доступа. Это особенно важно при передаче конфиденциальной информации, такой как банковские данные или личные сведения.
Кроме того, сжатие данных играет важную роль в ускорении анализа больших объемов информации. Благодаря сжатию, мы можем сократить время, необходимое для обработки и анализа данных, что позволяет нам получать результаты быстрее и более эффективно.
Исследователи из DeepMind недавно объявили, что обнаружили, что большие языковые модели могут вывести сжатие данных на новый уровень. Их модель Chinchilla 70B (Будем звать её Шиншилла) достигла удивительной степени сжатия, что открывает новые возможности для более эффективного хранения и передачи информации.
Изображения были сжаты до 43,4% от исходного размера, а аудиоданные — до 16,4% от исходного размера. Для сравнения, стандартный алгоритм сжатия изображений PNG сжимает изображения до 58,5% от исходного размера, а компрессоры FLAC уменьшают аудиофайлы до 30,3%.
Результаты были особенно впечатляющими, потому что в отличие от PNG и FLAC, которые были разработаны специально для изображений и аудио, Шиншилла была обучена работать с текстом, а не с другими медиа.
Их исследования также выявили другой взгляд на законы масштабирования, то есть на то, как меняется качество сжатия при изменении размера сжатых данных.
Источник:
Грегуар Делетанг и др., Языковое моделирование — это сжатие (Grégoire Delétang et al, Language Modeling Is Compression), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.10668.
👍4
Новый подход к 3D-печати стекла: ультрафиолет и низкие температуры
В последние годы 3D-печать добралась уже и до стеклянных изделий. Однако, существовал один ограничивающий фактор - высокая температура, необходимая для печати стеклянных структур. Но теперь команда исследователей из Технологического института Джорджии представила новый метод, использующий ультрафиолет и низкие температуры, чтобы преодолеть эту проблему.
Исследователи разработали процесс, который снижает температуру, необходимую для преобразования печатной полимерной смолы в кварцевое стекло, с 1100°C до всего лишь 220°C. Это значительно упрощает процесс и сокращает время отверждения стекла с 12 часов до всего лишь пяти. Их метод позволяет создавать различные стеклянные структуры, включая крошечные линзы шириной примерно с человеческий волос.
Профессор Х. Джерри Ци, возглавляющий команду исследователей, подчеркнул, что их подход открывает новые возможности для производства керамики в мягких условиях. Керамика, включая кварцевое стекло, является особенно сложным материалом, и этот новый метод позволяет раздвинуть границы и создавать больше керамических изделий.
Одним из потенциальных применений новой технологии является создание медицинских устройств, таких как эндоскопы. Миниатюризация линз позволит улучшить медицинскую визуализацию внутри тела. Кроме того, стеклянные структуры, созданные с помощью 3D-печати, могут использоваться для создания микрофлюидных устройств (очень тонких трубок, если по-простому). Эти устройства, обычно представляющие собой небольшие компьютерные чипы с микроканалами, используются для исследования клеток и биожидкостей в движении.
Одним из основных преимуществ стеклянных чипов перед полимерными заключается в их устойчивости к коррозии, вызываемой химическими веществами или биологическими жидкостями. Это открывает новые возможности для развития микроэлектроники со стеклянными структурами.
Исследователи с нетерпением ожидают возможности, которые предоставит их новый метод. Он не только позволяет создавать стеклянные структуры в более мягких условиях, но и открывает двери для новых инноваций в области медицины и исследований. Будущее 3D-печати стекла выглядит обещающе, и мы можем ожидать еще большего развития этой технологии.
Источник:
Минчжэ Ли и др., Низкотемпературная 3D-печать микроструктур прозрачного кварцевого стекла (Mingzhe Li et al, Low-temperature 3D printing of transparent silica glass microstructures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2958.
В последние годы 3D-печать добралась уже и до стеклянных изделий. Однако, существовал один ограничивающий фактор - высокая температура, необходимая для печати стеклянных структур. Но теперь команда исследователей из Технологического института Джорджии представила новый метод, использующий ультрафиолет и низкие температуры, чтобы преодолеть эту проблему.
Исследователи разработали процесс, который снижает температуру, необходимую для преобразования печатной полимерной смолы в кварцевое стекло, с 1100°C до всего лишь 220°C. Это значительно упрощает процесс и сокращает время отверждения стекла с 12 часов до всего лишь пяти. Их метод позволяет создавать различные стеклянные структуры, включая крошечные линзы шириной примерно с человеческий волос.
Профессор Х. Джерри Ци, возглавляющий команду исследователей, подчеркнул, что их подход открывает новые возможности для производства керамики в мягких условиях. Керамика, включая кварцевое стекло, является особенно сложным материалом, и этот новый метод позволяет раздвинуть границы и создавать больше керамических изделий.
Одним из потенциальных применений новой технологии является создание медицинских устройств, таких как эндоскопы. Миниатюризация линз позволит улучшить медицинскую визуализацию внутри тела. Кроме того, стеклянные структуры, созданные с помощью 3D-печати, могут использоваться для создания микрофлюидных устройств (очень тонких трубок, если по-простому). Эти устройства, обычно представляющие собой небольшие компьютерные чипы с микроканалами, используются для исследования клеток и биожидкостей в движении.
Одним из основных преимуществ стеклянных чипов перед полимерными заключается в их устойчивости к коррозии, вызываемой химическими веществами или биологическими жидкостями. Это открывает новые возможности для развития микроэлектроники со стеклянными структурами.
Исследователи с нетерпением ожидают возможности, которые предоставит их новый метод. Он не только позволяет создавать стеклянные структуры в более мягких условиях, но и открывает двери для новых инноваций в области медицины и исследований. Будущее 3D-печати стекла выглядит обещающе, и мы можем ожидать еще большего развития этой технологии.
Источник:
Минчжэ Ли и др., Низкотемпературная 3D-печать микроструктур прозрачного кварцевого стекла (Mingzhe Li et al, Low-temperature 3D printing of transparent silica glass microstructures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2958.
👍3
Создана поверхность, которая не мокнет под водой.
Пауки вида Argyroneta aquatica обладают удивительной способностью жить под водой, несмотря на то, что их легкие могут дышать только атмосферным кислородом. Как им это удается? Ученые обнаружили, что у этих пауков есть миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые удерживают воздух вокруг их тела, создавая своеобразный резервуар кислорода и выступая в качестве барьера между легкими паука и водой. Этот слой воздуха называется пластроном и долгое время ученые пытались использовать его защитные свойства.
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, Института биологической инженерии Висса в Гарварде, Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберга в Германии и Университета Аалто в Финляндии смогли разработать супергидрофобную поверхность с устойчивым пластроном, который может сохраняться под водой в течение месяцев. Это открыло новые возможности в области биомедицины и промышленности, так как такие поверхности могут предотвращать коррозию, рост бактерий, прилипание морских организмов и химическое загрязнение.
Одной из основных проблем при создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей было то, что для формирования пластрона требовалась шероховатая поверхность, подобная волоскам Argyroneta aquatica. Однако такая поверхность была механически нестабильной и чувствительной к изменениям температуры, давления и дефектам.
Исследователи смогли преодолеть эту проблему, разработав новый подход. Они создали поверхность с наноструктурированными материалами, которые имитируют шероховатость волосков паука. Эти наноструктуры обеспечивают стабильность пластрона и позволяют поверхности оставаться сухой под водой в течение длительного времени.
Эти результаты в создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей могут иметь огромное значение для различных областей. В биомедицине, такие поверхности могут использоваться для создания имплантатов, которые не будут прилипать к тканям и не вызовут воспалительных реакций. В промышленности, они могут применяться для защиты от коррозии и загрязнения различных поверхностей, таких как судовые корпуса или оборудование, находящееся под водой.
Источник:
Александр Б. Теслер и др., Долгосрочная стабильность аэрофильных металлических поверхностей под водой (Alexander B. Tesler et al, Long-term stability of aerophilic metallic surfaces underwater), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01670-6
Пауки вида Argyroneta aquatica обладают удивительной способностью жить под водой, несмотря на то, что их легкие могут дышать только атмосферным кислородом. Как им это удается? Ученые обнаружили, что у этих пауков есть миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые удерживают воздух вокруг их тела, создавая своеобразный резервуар кислорода и выступая в качестве барьера между легкими паука и водой. Этот слой воздуха называется пластроном и долгое время ученые пытались использовать его защитные свойства.
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, Института биологической инженерии Висса в Гарварде, Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберга в Германии и Университета Аалто в Финляндии смогли разработать супергидрофобную поверхность с устойчивым пластроном, который может сохраняться под водой в течение месяцев. Это открыло новые возможности в области биомедицины и промышленности, так как такие поверхности могут предотвращать коррозию, рост бактерий, прилипание морских организмов и химическое загрязнение.
Одной из основных проблем при создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей было то, что для формирования пластрона требовалась шероховатая поверхность, подобная волоскам Argyroneta aquatica. Однако такая поверхность была механически нестабильной и чувствительной к изменениям температуры, давления и дефектам.
Исследователи смогли преодолеть эту проблему, разработав новый подход. Они создали поверхность с наноструктурированными материалами, которые имитируют шероховатость волосков паука. Эти наноструктуры обеспечивают стабильность пластрона и позволяют поверхности оставаться сухой под водой в течение длительного времени.
Эти результаты в создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей могут иметь огромное значение для различных областей. В биомедицине, такие поверхности могут использоваться для создания имплантатов, которые не будут прилипать к тканям и не вызовут воспалительных реакций. В промышленности, они могут применяться для защиты от коррозии и загрязнения различных поверхностей, таких как судовые корпуса или оборудование, находящееся под водой.
Источник:
Александр Б. Теслер и др., Долгосрочная стабильность аэрофильных металлических поверхностей под водой (Alexander B. Tesler et al, Long-term stability of aerophilic metallic surfaces underwater), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01670-6
👍5🔥2
Насекомые-киборги.
Насекомые-киборги представляют собой удивительную научно-техническую разработку, которая открывает новые перспективы в области мобильных и эффективных устройств. Эти гибридные роботы-насекомые используют электрические стимулы для управления движением, и исследователи смогли добиться значительного прогресса в этой области. Однако, прежде чем эта технология станет широко применяемой, необходимо решить некоторые сложности, связанные с различиями в нервной и мышечной системах разных видов насекомых.
Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале eLife, сфокусировалось на изучении взаимосвязи между электрической стимуляцией мышц ног палочников и результирующим крутящим моментом, который обеспечивает движение ноги. Исследователи сосредоточились на трех ключевых мышцах, отвечающих за различные аспекты движения насекомых.
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории профессоров Фолькера Дюрра и Йозефа Шмитца в Университете Билефельда, тела палочников были закреплены, а одна из трех мышц ног была стимулирована электрическими импульсами для воссоздания ходьбы. Результаты экспериментов позволили ученым создать модель, способную предсказывать крутящий момент, порождаемый различными схемами электрической стимуляции мышц. Они также обнаружили линейную зависимость между продолжительностью стимуляции и создаваемым крутящим моментом, что означает возможность предсказания силы, просто анализируя длительность электрического импульса.
Эти открытия имеют важное значение для усовершенствования двигательного управления насекомыми-киборгами. Используя всего лишь несколько измерений, ученые смогут адаптировать стимуляцию для каждого отдельного насекомого, что повысит эффективность и точность движений роботов. Такие улучшения могут привести к разработке более эффективных и гибких роботов-насекомых, которые могут использоваться в различных областях, включая поисково-спасательные операции, исследования и даже в медицине.
Источник:
Дай Оваки и др., Иерархическая модель внешнего электрического управления насекомым с учетом индивидуальных изменений свойств мышечной силы (Dai Owaki et al, A hierarchical model for external electrical control of an insect, accounting for inter-individual variation of muscle force properties), eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.85275
Насекомые-киборги представляют собой удивительную научно-техническую разработку, которая открывает новые перспективы в области мобильных и эффективных устройств. Эти гибридные роботы-насекомые используют электрические стимулы для управления движением, и исследователи смогли добиться значительного прогресса в этой области. Однако, прежде чем эта технология станет широко применяемой, необходимо решить некоторые сложности, связанные с различиями в нервной и мышечной системах разных видов насекомых.
Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале eLife, сфокусировалось на изучении взаимосвязи между электрической стимуляцией мышц ног палочников и результирующим крутящим моментом, который обеспечивает движение ноги. Исследователи сосредоточились на трех ключевых мышцах, отвечающих за различные аспекты движения насекомых.
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории профессоров Фолькера Дюрра и Йозефа Шмитца в Университете Билефельда, тела палочников были закреплены, а одна из трех мышц ног была стимулирована электрическими импульсами для воссоздания ходьбы. Результаты экспериментов позволили ученым создать модель, способную предсказывать крутящий момент, порождаемый различными схемами электрической стимуляции мышц. Они также обнаружили линейную зависимость между продолжительностью стимуляции и создаваемым крутящим моментом, что означает возможность предсказания силы, просто анализируя длительность электрического импульса.
Эти открытия имеют важное значение для усовершенствования двигательного управления насекомыми-киборгами. Используя всего лишь несколько измерений, ученые смогут адаптировать стимуляцию для каждого отдельного насекомого, что повысит эффективность и точность движений роботов. Такие улучшения могут привести к разработке более эффективных и гибких роботов-насекомых, которые могут использоваться в различных областях, включая поисково-спасательные операции, исследования и даже в медицине.
Источник:
Дай Оваки и др., Иерархическая модель внешнего электрического управления насекомым с учетом индивидуальных изменений свойств мышечной силы (Dai Owaki et al, A hierarchical model for external electrical control of an insect, accounting for inter-individual variation of muscle force properties), eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.85275
👍5