Рекорд скорости наноразмерной 3D-печати.
Новаторская технология высокоскоростной многофотонной полимеризационной литографии, разработанная группой профессора Вэя Сюна, представляет собой значительный прорыв в области 3D-печати. Исследователи из Уханьской национальной лаборатории оптоэлектроники Хуачжунского университета науки и технологий предложили новый подход, основанный на акустооптическом сканировании с пространственным переключением (AOSS), который позволяет увеличить скорость печати на порядок по сравнению с традиционной сканирующей многофотонной литографией (MPL).
Опубликованная статья в Международном журнале экстремального производства (IJEM) подтверждает, что новая технология способна печатать сложные 3D-микро-наноструктуры с удивительной точностью в 212 нм и обеспечивать невиданную скорость печати - 76 миллионов вокселей в секунду. Это сравнимо с тем, как художник создает автопортрет всего за пять минут, воссоздавая каждую деталь с удивительной реалистичностью.
Технология двухфотонной литографии (TPL) уже нашла широкое применение в различных передовых областях, таких как трехмерные метаматериалы, микрооптика, микроэлектроника и биомедицинская инженерия. Однако, скорость обработки TPL оставалась ограниченной, что сдерживало ее потенциал в промышленном производстве. Например, печать даже простой монеты могла занимать десятки часов.
В ходе экспериментальных исследований профессор Цзяо и его команда обнаружили, что акустооптический дефлектор (АОД) играет ключевую роль в увеличении скорости печати. В отличие от традиционных методов сканирования, основанных на механическом движении, новая технология использует принципы акустооптики, что позволяет значительно увеличить скорость сканирования. Этот прорыв открывает новые перспективы для промышленного производства, сокращая время печати и повышая эффективность процесса.
Это достижение имеет большое значение для различных отраслей, требующих производства сложных 3D-структур с высокой точностью и скоростью. Например, в биомедицинской инженерии, где требуется создание микро- и наноструктур для изготовления имплантатов или микрочипов, новая технология может значительно ускорить и улучшить процесс производства.
Источник:
Биньчжан Цзяо Цзяо и др., Многофотонная литография с пространственным переключением и акустооптическим сканированим,(Binzhang Jiao Jiao et al, Acousto-optic Scanning Spatial-switching Multiphoton Lithography), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/ace0a7
Новаторская технология высокоскоростной многофотонной полимеризационной литографии, разработанная группой профессора Вэя Сюна, представляет собой значительный прорыв в области 3D-печати. Исследователи из Уханьской национальной лаборатории оптоэлектроники Хуачжунского университета науки и технологий предложили новый подход, основанный на акустооптическом сканировании с пространственным переключением (AOSS), который позволяет увеличить скорость печати на порядок по сравнению с традиционной сканирующей многофотонной литографией (MPL).
Опубликованная статья в Международном журнале экстремального производства (IJEM) подтверждает, что новая технология способна печатать сложные 3D-микро-наноструктуры с удивительной точностью в 212 нм и обеспечивать невиданную скорость печати - 76 миллионов вокселей в секунду. Это сравнимо с тем, как художник создает автопортрет всего за пять минут, воссоздавая каждую деталь с удивительной реалистичностью.
Технология двухфотонной литографии (TPL) уже нашла широкое применение в различных передовых областях, таких как трехмерные метаматериалы, микрооптика, микроэлектроника и биомедицинская инженерия. Однако, скорость обработки TPL оставалась ограниченной, что сдерживало ее потенциал в промышленном производстве. Например, печать даже простой монеты могла занимать десятки часов.
В ходе экспериментальных исследований профессор Цзяо и его команда обнаружили, что акустооптический дефлектор (АОД) играет ключевую роль в увеличении скорости печати. В отличие от традиционных методов сканирования, основанных на механическом движении, новая технология использует принципы акустооптики, что позволяет значительно увеличить скорость сканирования. Этот прорыв открывает новые перспективы для промышленного производства, сокращая время печати и повышая эффективность процесса.
Это достижение имеет большое значение для различных отраслей, требующих производства сложных 3D-структур с высокой точностью и скоростью. Например, в биомедицинской инженерии, где требуется создание микро- и наноструктур для изготовления имплантатов или микрочипов, новая технология может значительно ускорить и улучшить процесс производства.
Источник:
Биньчжан Цзяо Цзяо и др., Многофотонная литография с пространственным переключением и акустооптическим сканированим,(Binzhang Jiao Jiao et al, Acousto-optic Scanning Spatial-switching Multiphoton Lithography), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/ace0a7
👍3
Новый метод коррекции ошибок квантовых вычислений
Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод, который может значительно упростить процесс исправления ошибок в квантовых компьютерах. Это открытие обещает ускорить прогресс в создании крупномасштабных квантовых компьютеров, способных решать самые сложные вычислительные проблемы.
Команда под руководством Джеффа Томпсона представила новый способ определения ошибок в квантовых компьютерах, который является более простым и эффективным, чем предыдущие методы. Обычно исследования в области аппаратного обеспечения квантовых вычислений направлены на снижение вероятности возникновения ошибок. Физики уже почти три десятилетия работают над совершенствованием кубитов, основных компонентов квантовых компьютеров, чтобы сделать их более надежными и устойчивыми к ошибкам. Однако некоторые ошибки все равно возникают и необходимо иметь возможность их исправить.
Основной проблемой, с которой сталкиваются исследователи, является выявление ошибок и их местонахождение в данных. Часто процесс проверки на наличие ошибок приводит к появлению новых ошибок, что затрудняет их исправление. До сих пор способность квантовых компьютеров справляться с этими неизбежными ошибками оставалась неизменной на протяжении длительного периода времени.
Однако команда Томпсона работает над новым типом квантового компьютера, основанного на нейтральных атомах. Внутри специальной камеры со сверхвысоким вакуумом, которая определяет компьютер, кубиты хранятся в вращении отдельных атомов иттербия. Они удерживаются на месте с помощью фокусированных лазерных лучей, известных как оптические пинцеты.
В своей последней работе, аспирант Шуо Ма и его группа использовали массив из 10 кубитов для оценки эффективности нового метода. Их исследования показали, что этот метод может упростить выявление и исправление ошибок в квантовых компьютерах до 10 раз. Это означает, что ученые смогут значительно сократить время, затрачиваемое на исправление ошибок, и сосредоточиться на развитии квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи.
Источник:
Джефф Томпсон, Высокоточные вентили и преобразование со стиранием в середине схемы в атомном кубите (Jeff Thompson, High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06438-1
Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод, который может значительно упростить процесс исправления ошибок в квантовых компьютерах. Это открытие обещает ускорить прогресс в создании крупномасштабных квантовых компьютеров, способных решать самые сложные вычислительные проблемы.
Команда под руководством Джеффа Томпсона представила новый способ определения ошибок в квантовых компьютерах, который является более простым и эффективным, чем предыдущие методы. Обычно исследования в области аппаратного обеспечения квантовых вычислений направлены на снижение вероятности возникновения ошибок. Физики уже почти три десятилетия работают над совершенствованием кубитов, основных компонентов квантовых компьютеров, чтобы сделать их более надежными и устойчивыми к ошибкам. Однако некоторые ошибки все равно возникают и необходимо иметь возможность их исправить.
Основной проблемой, с которой сталкиваются исследователи, является выявление ошибок и их местонахождение в данных. Часто процесс проверки на наличие ошибок приводит к появлению новых ошибок, что затрудняет их исправление. До сих пор способность квантовых компьютеров справляться с этими неизбежными ошибками оставалась неизменной на протяжении длительного периода времени.
Однако команда Томпсона работает над новым типом квантового компьютера, основанного на нейтральных атомах. Внутри специальной камеры со сверхвысоким вакуумом, которая определяет компьютер, кубиты хранятся в вращении отдельных атомов иттербия. Они удерживаются на месте с помощью фокусированных лазерных лучей, известных как оптические пинцеты.
В своей последней работе, аспирант Шуо Ма и его группа использовали массив из 10 кубитов для оценки эффективности нового метода. Их исследования показали, что этот метод может упростить выявление и исправление ошибок в квантовых компьютерах до 10 раз. Это означает, что ученые смогут значительно сократить время, затрачиваемое на исправление ошибок, и сосредоточиться на развитии квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи.
Источник:
Джефф Томпсон, Высокоточные вентили и преобразование со стиранием в середине схемы в атомном кубите (Jeff Thompson, High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06438-1
👍3
Самоорганизующиеся киберорганизмы из крошечных электронных модулей
Недавний перспективный обзор, опубликованный в журнале Advanced Materials, представил увлекательное исследование, проведенное учными из Исследовательского центра материалов, архитектуры и интеграции наномембран (MAIN) Технологического университета Хемница. Их работа рассматривает возможности новой формы "живой технологии" под названием SMARTLET, основанной на микророботизированных электронных модулях, которые способны самособираться в сложные искусственные организмы.
Это исследование относится к новой области микроэлектронного морфогенеза, которая занимается созданием формы под микроэлектронным контролем. Оно основано на предыдущих исследованиях Технологического университета Хемница, где были разработаны самоскладывающиеся и самодвижущиеся тонкопленочные электронные модули. Однако новая разработка SMARTLET добавляет совершенно новые возможности.
Ключевое новшество заключается в том, что между складками новых модулей размещены крошечные кремниевые чипы, что значительно увеличивает их информационные возможности. Каждый модуль способен хранить достаточно информации для кодирования сложных функций, что позволяет им эволюционировать и копировать самих себя, подобно клеткам. Важно отметить, что эти процессы осуществляются в чистых помещениях, что обеспечивает безопасность и контроль человека.
Однако SMARTLET не только самособирается, но и обладает возможностями нейроморфного обучения, что позволяет модулям повышать свою производительность во время работы. Это открывает новые перспективы для применения этих модулей в различных областях, таких как связь, энергетика, зондирование и перераспределение материалов.
Одной из ключевых особенностей SMARTLET является способность модулей к самостоятельной сборке на основе физических штрих-кодов. Это позволяет достигать электрических и гидравлических соединений между модулями. Благодаря этому, электронные чиплеты на плате могут "знать" о состоянии сборки и потенциальных ошибках, что позволяет им руководить ремонтом, исправлять неправильную сборку, разбирать и формировать коллективные функции, объединяющие множество модулей.
Источник:
Джон С. Маккаскилл и др., Микроэлектронный морфогенез: интеллектуальные материалы с электроникой, собираемой в искусственные организмы (John S. McCaskill et al, Microelectronic Morphogenesis: Smart Materials with Electronics Assembling into Artificial Organisms), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306344
Недавний перспективный обзор, опубликованный в журнале Advanced Materials, представил увлекательное исследование, проведенное учными из Исследовательского центра материалов, архитектуры и интеграции наномембран (MAIN) Технологического университета Хемница. Их работа рассматривает возможности новой формы "живой технологии" под названием SMARTLET, основанной на микророботизированных электронных модулях, которые способны самособираться в сложные искусственные организмы.
Это исследование относится к новой области микроэлектронного морфогенеза, которая занимается созданием формы под микроэлектронным контролем. Оно основано на предыдущих исследованиях Технологического университета Хемница, где были разработаны самоскладывающиеся и самодвижущиеся тонкопленочные электронные модули. Однако новая разработка SMARTLET добавляет совершенно новые возможности.
Ключевое новшество заключается в том, что между складками новых модулей размещены крошечные кремниевые чипы, что значительно увеличивает их информационные возможности. Каждый модуль способен хранить достаточно информации для кодирования сложных функций, что позволяет им эволюционировать и копировать самих себя, подобно клеткам. Важно отметить, что эти процессы осуществляются в чистых помещениях, что обеспечивает безопасность и контроль человека.
Однако SMARTLET не только самособирается, но и обладает возможностями нейроморфного обучения, что позволяет модулям повышать свою производительность во время работы. Это открывает новые перспективы для применения этих модулей в различных областях, таких как связь, энергетика, зондирование и перераспределение материалов.
Одной из ключевых особенностей SMARTLET является способность модулей к самостоятельной сборке на основе физических штрих-кодов. Это позволяет достигать электрических и гидравлических соединений между модулями. Благодаря этому, электронные чиплеты на плате могут "знать" о состоянии сборки и потенциальных ошибках, что позволяет им руководить ремонтом, исправлять неправильную сборку, разбирать и формировать коллективные функции, объединяющие множество модулей.
Источник:
Джон С. Маккаскилл и др., Микроэлектронный морфогенез: интеллектуальные материалы с электроникой, собираемой в искусственные организмы (John S. McCaskill et al, Microelectronic Morphogenesis: Smart Materials with Electronics Assembling into Artificial Organisms), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306344
👍2
Бетон с кокосовой скорлупой
Кокосовая скорлупа — необычный, но, как оказалось, эффективный компонент, который может улучшить прочность и производительность бетона. Ученые из Донского государственного технического университета провели исследование, чтобы определить, как скорлупа кокоса влияет на свойства бетона, и их результаты оказались весьма обнадеживающими.
Одна из главных проблем, с которыми мы сталкиваемся в области устойчивого развития, — это эффективная переработка растительных отходов. Растительные остатки, такие как скорлупа кокоса, обычно сжигаются или выбрасываются, что наносит ущерб окружающей среде. Однако, благодаря этому исследованию, мы можем начать использовать скорлупу кокоса в производстве строительных материалов.
Исследователи заменили часть щебня песчаника в бетонной смеси на скорлупу кокосового ореха и проанализировали плотность и долговечность полученного состава. Оказалось, что бетон, содержащий 5% скорлупы кокоса, обладает наибольшей прочностью на сжатие и изгиб. По сравнению с чистым бетоном, прочность на сжатие увеличилась на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%.
Появление такого эффекта объясняется тем, что цементное тесто, которое является связующим элементом в бетоне, проникает в поры скорлупы кокоса, обеспечивая прочное сцепление с другими компонентами. Это позволяет повысить прочность и производительность материала. Кроме того, использование скорлупы кокоса в строительных материалах способствует устранению отходов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Однако, прежде чем мы сможем широко использовать скорлупу кокоса в строительстве, необходимо провести дополнительные исследования. Ученые-материаловеды должны изучить процессы формирования строительных материалов, содержащих органические вещества, такие как бетон, чтобы оптимизировать их производство.
Источник:
Стельмах Сергей А. и др. Изменение структуры и характеристик бетона кокосовой скорлупой как замена части грубого заполнителя (Sergey A. Stel'makh et al, Alteration of Structure and Characteristics of Concrete with Coconut Shell as a Substitution of a Part of Coarse Aggregate), Materials (2023). DOI: 10.3390/ma16124422
Кокосовая скорлупа — необычный, но, как оказалось, эффективный компонент, который может улучшить прочность и производительность бетона. Ученые из Донского государственного технического университета провели исследование, чтобы определить, как скорлупа кокоса влияет на свойства бетона, и их результаты оказались весьма обнадеживающими.
Одна из главных проблем, с которыми мы сталкиваемся в области устойчивого развития, — это эффективная переработка растительных отходов. Растительные остатки, такие как скорлупа кокоса, обычно сжигаются или выбрасываются, что наносит ущерб окружающей среде. Однако, благодаря этому исследованию, мы можем начать использовать скорлупу кокоса в производстве строительных материалов.
Исследователи заменили часть щебня песчаника в бетонной смеси на скорлупу кокосового ореха и проанализировали плотность и долговечность полученного состава. Оказалось, что бетон, содержащий 5% скорлупы кокоса, обладает наибольшей прочностью на сжатие и изгиб. По сравнению с чистым бетоном, прочность на сжатие увеличилась на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%.
Появление такого эффекта объясняется тем, что цементное тесто, которое является связующим элементом в бетоне, проникает в поры скорлупы кокоса, обеспечивая прочное сцепление с другими компонентами. Это позволяет повысить прочность и производительность материала. Кроме того, использование скорлупы кокоса в строительных материалах способствует устранению отходов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Однако, прежде чем мы сможем широко использовать скорлупу кокоса в строительстве, необходимо провести дополнительные исследования. Ученые-материаловеды должны изучить процессы формирования строительных материалов, содержащих органические вещества, такие как бетон, чтобы оптимизировать их производство.
Источник:
Стельмах Сергей А. и др. Изменение структуры и характеристик бетона кокосовой скорлупой как замена части грубого заполнителя (Sergey A. Stel'makh et al, Alteration of Structure and Characteristics of Concrete with Coconut Shell as a Substitution of a Part of Coarse Aggregate), Materials (2023). DOI: 10.3390/ma16124422
👍2
Безлинзовые камеры с большой глубиной резкости
В мире фотографии постоянно происходят инновации, и одной из последних является использование тонкой маски вместо объектива для достижения полностью резкого изображения. Команда исследователей из Университета Осаки провела исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Computational Imaging, в котором они описали новую оптимизированную маску с радиальным кодированием и увеличенной глубиной резкости. Эта маска позволяет улучшить резкость объектов как на переднем, так и на заднем плане изображений.
В прошлом, одним из основных ограничений для создания компактных камер был объектив, который требовал определенного размера, формы и расстояния от датчика изображения для фокусировки света. Однако безлинзовые камеры изменили эту концепцию, используя программное обеспечение для реконструкции размытого изображения, полученного датчиком. В этом процессе ключевую роль играет функция рассеяния точки, которая кодирует информацию, необходимую для извлечения изображения, взаимодействуя со светом и маской перед датчиком.
Одним из главных преимуществ безлинзовых камер является возможность изменять характеристики камеры путем изменения ее маски. В исследовании группы Intelligent Media Systems из Университета Осаки исследователи стремились создать безлинзовую камеру с большой глубиной резкости, способную фокусироваться на объектах как на переднем, так и на заднем плане. Для этого они использовали маску с секциями, напоминающими лучи звездообразования, исходящие из центра. Они обнаружили, что количество секций и их толщина также влияют на характеристики камеры.
Это исследование предлагает новый подход к созданию камер с улучшенной глубиной резкости, что может быть особенно полезно для фотографии в условиях с изменяющимся фокусным расстоянием. Например, при съемке пейзажей с разными планами, где нужно сохранить резкость как на переднем, так и на заднем плане, эта технология может быть весьма эффективной.
В будущем, исследования в области безлинзовых камер и оптимизированных масок могут привести к еще более усовершенствованным фотографическим системам, которые предоставят нам возможность создавать более четкие и реалистичные изображения.
Источник:
Хосе Рейнальдо Кунья Сантос А.В. Сильва Нето и др., Безлинзовая визуализация с увеличенной глубиной резкости с использованием оптимизированной радиальной маски (osé Reinaldo Cunha Santos A. V. Silva Neto et al, Extended Depth-of-Field Lensless Imaging Using an Optimized Radial Mask), IEEE Transactions on Computational Imaging (2023). DOI: 10.1109/TCI.2023.3318992
В мире фотографии постоянно происходят инновации, и одной из последних является использование тонкой маски вместо объектива для достижения полностью резкого изображения. Команда исследователей из Университета Осаки провела исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Computational Imaging, в котором они описали новую оптимизированную маску с радиальным кодированием и увеличенной глубиной резкости. Эта маска позволяет улучшить резкость объектов как на переднем, так и на заднем плане изображений.
В прошлом, одним из основных ограничений для создания компактных камер был объектив, который требовал определенного размера, формы и расстояния от датчика изображения для фокусировки света. Однако безлинзовые камеры изменили эту концепцию, используя программное обеспечение для реконструкции размытого изображения, полученного датчиком. В этом процессе ключевую роль играет функция рассеяния точки, которая кодирует информацию, необходимую для извлечения изображения, взаимодействуя со светом и маской перед датчиком.
Одним из главных преимуществ безлинзовых камер является возможность изменять характеристики камеры путем изменения ее маски. В исследовании группы Intelligent Media Systems из Университета Осаки исследователи стремились создать безлинзовую камеру с большой глубиной резкости, способную фокусироваться на объектах как на переднем, так и на заднем плане. Для этого они использовали маску с секциями, напоминающими лучи звездообразования, исходящие из центра. Они обнаружили, что количество секций и их толщина также влияют на характеристики камеры.
Это исследование предлагает новый подход к созданию камер с улучшенной глубиной резкости, что может быть особенно полезно для фотографии в условиях с изменяющимся фокусным расстоянием. Например, при съемке пейзажей с разными планами, где нужно сохранить резкость как на переднем, так и на заднем плане, эта технология может быть весьма эффективной.
В будущем, исследования в области безлинзовых камер и оптимизированных масок могут привести к еще более усовершенствованным фотографическим системам, которые предоставят нам возможность создавать более четкие и реалистичные изображения.
Источник:
Хосе Рейнальдо Кунья Сантос А.В. Сильва Нето и др., Безлинзовая визуализация с увеличенной глубиной резкости с использованием оптимизированной радиальной маски (osé Reinaldo Cunha Santos A. V. Silva Neto et al, Extended Depth-of-Field Lensless Imaging Using an Optimized Radial Mask), IEEE Transactions on Computational Imaging (2023). DOI: 10.1109/TCI.2023.3318992
👍3
Матрица всё ближе: нанотехнологии на службе виртуальной реальности и метавселенных.
Гибкие датчики на основе наноматериалов хотят использовать для достижения значительных преимуществ в области метавселенной и виртуальной реальности. Исследователи из Чанчуньского университета науки и технологий и Городского университета Гонконга в своем исследовании обсудили использование наноматериалов разных размеров и методов взаимодействия этих датчиков с приложениями виртуальной реальности.
В статье были рассмотрены различные структуры наноматериалов, такие как наночастицы, нанопроволоки и нанопленки, которые могут быть использованы в гибких датчиках. Эти материалы обладают легким весом, высокой чувствительностью и могут быть приспособлены к человеческой коже или одежде. Это делает их идеальными для применения в технологиях метавселенной и виртуальной реальности.
Одним из ключевых аспектов исследования является разработка различных механизмов запуска для взаимодействия между гибкими датчиками на основе наноматериалов и приложениями виртуальной реальности. Исследователи рассмотрели интерфейсы, запускаемые механикой кожи, температурным запуском, магнитным запуском и интерфейсы, запускаемые нейронами. Эти механизмы позволяют датчикам взаимодействовать с пользователем и передавать различные физические и физиологические данные виртуальной реальности.
Кроме того, исследователи отметили, что машинное обучение стало важным инструментом для обработки данных датчиков и управления аватарами в мире метавселенной/виртуальной реальности. Это означает, что гибкие датчики на основе наноматериалов могут быть эффективно использованы для создания реалистичного и интерактивного взаимодействия в виртуальной среде.
Исследование предоставило важную информацию о методах изготовления гибких датчиков с использованием различных наноматериалов и о типах информации, которую можно обнаружить при взаимодействии человека с компьютером. Это открывает новые перспективы для применения гибких датчиков на основе наноматериалов в различных областях, включая игровую индустрию, медицину и виртуальное обучение.
Источник:
Цзяньфэй Ван и др., Гибкие датчики на основе наноматериалов для приложений метавселенной и виртуальной реальности (Jianfei Wang et al, Nanomaterial-based flexible sensors for metaverse and virtual reality applications), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/acded1
Гибкие датчики на основе наноматериалов хотят использовать для достижения значительных преимуществ в области метавселенной и виртуальной реальности. Исследователи из Чанчуньского университета науки и технологий и Городского университета Гонконга в своем исследовании обсудили использование наноматериалов разных размеров и методов взаимодействия этих датчиков с приложениями виртуальной реальности.
В статье были рассмотрены различные структуры наноматериалов, такие как наночастицы, нанопроволоки и нанопленки, которые могут быть использованы в гибких датчиках. Эти материалы обладают легким весом, высокой чувствительностью и могут быть приспособлены к человеческой коже или одежде. Это делает их идеальными для применения в технологиях метавселенной и виртуальной реальности.
Одним из ключевых аспектов исследования является разработка различных механизмов запуска для взаимодействия между гибкими датчиками на основе наноматериалов и приложениями виртуальной реальности. Исследователи рассмотрели интерфейсы, запускаемые механикой кожи, температурным запуском, магнитным запуском и интерфейсы, запускаемые нейронами. Эти механизмы позволяют датчикам взаимодействовать с пользователем и передавать различные физические и физиологические данные виртуальной реальности.
Кроме того, исследователи отметили, что машинное обучение стало важным инструментом для обработки данных датчиков и управления аватарами в мире метавселенной/виртуальной реальности. Это означает, что гибкие датчики на основе наноматериалов могут быть эффективно использованы для создания реалистичного и интерактивного взаимодействия в виртуальной среде.
Исследование предоставило важную информацию о методах изготовления гибких датчиков с использованием различных наноматериалов и о типах информации, которую можно обнаружить при взаимодействии человека с компьютером. Это открывает новые перспективы для применения гибких датчиков на основе наноматериалов в различных областях, включая игровую индустрию, медицину и виртуальное обучение.
Источник:
Цзяньфэй Ван и др., Гибкие датчики на основе наноматериалов для приложений метавселенной и виртуальной реальности (Jianfei Wang et al, Nanomaterial-based flexible sensors for metaverse and virtual reality applications), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/acded1
👍3
Искусственный фотосинтез: новые решения
Солнечные панели становятся все более популярными для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Но что, если мы могли бы делать топливо из солнечной энергии, то есть запасать солнечную энергию в химических соединениях, а потом извлекать её уже известными и отработанными методами? Точно также, как это делают растения, которые уже в течении миллионов лет успешно используют энергию Солнца для производства топлива через фотосинтез. Именно этим вопросом задалась команда исследователей, которые разработали прототип системы, способной превращать углекислый газ, воду и солнечный свет в метан - энергоемкое топливо.
Метан, хотя и является мощным парниковым газом, также является высокоэнергетическим топливом и основным компонентом природного газа. Однако его формирование и извлечение из окружающей среды занимают миллионы лет, и это процесс имеет пагубные последствия для окружающей среды. Поэтому поиск методов производства метана из возобновляемых источников энергии является важной задачей, которая может помочь снизить потребность в ископаемом топливе.
Исследователи взяли за основу своей работы идею о разделении воды на водород и кислород с использованием солнечного света. Они разработали систему, состоящую из реакционных ячеек, похожих на солнечные панели, покрытых фотокатализатором из титаната стронция с примесью алюминия. Эти ячейки были заполнены водой и выставлены на солнце.
Под воздействием солнечного света вода начала разделяться на газообразный водород и кислород. Однако вместо того, чтобы просто собирать разделившиеся газы, исследователи использовали углекислый газ в качестве дополнительного компонента. Реакция между углекислым газом и водородом привела к образованию метана.
Этот прототип системы, способной имитировать процесс фотосинтеза растений, может иметь огромный потенциал для замены невозобновляемых видов ископаемого топлива. Он предлагает экономически эффективный и легко масштабируемый способ производства метана из возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет.
Если такая технология будет успешно разработана и внедрена, это может стать важным шагом в устранении зависимости от ископаемого топлива и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Преимущества возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, станут более доступными и эффективными для производства топлива.
Источник:
Таро Ямада и др., Производство метана путем фотокаталитического расщепления воды под воздействием солнечного света и метанирования углекислого газа как средство искусственного фотосинтеза (Taro Yamada et al, Production of Methane by Sunlight-Driven Photocatalytic Water Splitting and Carbon Dioxide Methanation as a Means of Artificial Photosynthesis), ACS Engineering Au (2023). DOI: 10.1021/acsengineeringau.3c00034
Солнечные панели становятся все более популярными для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Но что, если мы могли бы делать топливо из солнечной энергии, то есть запасать солнечную энергию в химических соединениях, а потом извлекать её уже известными и отработанными методами? Точно также, как это делают растения, которые уже в течении миллионов лет успешно используют энергию Солнца для производства топлива через фотосинтез. Именно этим вопросом задалась команда исследователей, которые разработали прототип системы, способной превращать углекислый газ, воду и солнечный свет в метан - энергоемкое топливо.
Метан, хотя и является мощным парниковым газом, также является высокоэнергетическим топливом и основным компонентом природного газа. Однако его формирование и извлечение из окружающей среды занимают миллионы лет, и это процесс имеет пагубные последствия для окружающей среды. Поэтому поиск методов производства метана из возобновляемых источников энергии является важной задачей, которая может помочь снизить потребность в ископаемом топливе.
Исследователи взяли за основу своей работы идею о разделении воды на водород и кислород с использованием солнечного света. Они разработали систему, состоящую из реакционных ячеек, похожих на солнечные панели, покрытых фотокатализатором из титаната стронция с примесью алюминия. Эти ячейки были заполнены водой и выставлены на солнце.
Под воздействием солнечного света вода начала разделяться на газообразный водород и кислород. Однако вместо того, чтобы просто собирать разделившиеся газы, исследователи использовали углекислый газ в качестве дополнительного компонента. Реакция между углекислым газом и водородом привела к образованию метана.
Этот прототип системы, способной имитировать процесс фотосинтеза растений, может иметь огромный потенциал для замены невозобновляемых видов ископаемого топлива. Он предлагает экономически эффективный и легко масштабируемый способ производства метана из возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет.
Если такая технология будет успешно разработана и внедрена, это может стать важным шагом в устранении зависимости от ископаемого топлива и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Преимущества возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, станут более доступными и эффективными для производства топлива.
Источник:
Таро Ямада и др., Производство метана путем фотокаталитического расщепления воды под воздействием солнечного света и метанирования углекислого газа как средство искусственного фотосинтеза (Taro Yamada et al, Production of Methane by Sunlight-Driven Photocatalytic Water Splitting and Carbon Dioxide Methanation as a Means of Artificial Photosynthesis), ACS Engineering Au (2023). DOI: 10.1021/acsengineeringau.3c00034
👍2
Бабочки вдохновили на создание технологии мягкого света
Всё чаще сталкиваюсь с технологиями и изобретениями, которые вдохновляются объектами живой природы. Теперь вот бабочки Морфо, которые давно привлекают внимание своим неповторимым синим цветом, который создается благодаря такому явлению, как структурный цвет. Это вдохновило исследователей из Университета Осаки разработать новый тип оптического рассеивателя, который обладает уникальными свойствами.
Стандартное освещение, которое мы используем в повседневной жизни, имеет свои недостатки. Оно часто освещает резко и неравномерно, что может утомлять. Именно поэтому в различных технологиях отображения используются оптические рассеиватели, чтобы сделать свет более равномерным. Однако существующие рассеиватели имеют свои ограничения, такие как снижение яркости света, ограничения по цветам и сложности в очистке.
Исследователи вдохновились бабочками Морфо, чтобы создать улучшенные оптические рассеиватели. Многослойная архитектура крыльев этих бабочек обеспечивает структурный цвет, особенно отражая синий свет под определенным углом. Цель исследования заключалась в разработке оптического рассеивателя, который был бы прост в использовании, обладал высокой пропускной способностью, широким угловым рассеянием и работал с различными цветами без дисперсии. Кроме того, рассеиватель должен быть легким в очистке и мог быть создан с помощью стандартных инструментов нанопроизводства.
Исследователи разработали двумерные наноструктуры, используя обычный прозрачный полидиметилсилоксановый эластомер. Эти наноструктуры имеют случайную ширину, но определенную высоту, и различные структурные масштабы на двух поверхностях. Это позволяет рассеивателю обладать высокой пропускной способностью и широким угловым рассеянием, а также работать с различными цветами без искажений. Более того, этот рассеиватель очищается простым промыванием водой, что делает его удобным в использовании.
Результаты исследования представляют большой потенциал для использования в различных технологиях освещения. Новый оптический рассеиватель может сделать свет более равномерным и эффективным, минимизируя утомление от стандартного освещения. Кроме того, его удобство в очистке и возможность создания с помощью стандартных инструментов нанопроизводства делают его привлекательным вариантом для применения в различных областях.
Источник:
Казума Ямасита и др., Разработка высокопроизводительного противообрастающего оптического рассеивателя на основе наноструктуры Morpho Butterfly (Kazuma Yamashita et al, Development of a High‐Performance, Anti‐Fouling Optical Diffuser Inspired by Morpho Butterfly's Nanostructure), Advanced Optical Materials (2023). DOI: 10.1002/adom.202301086
Всё чаще сталкиваюсь с технологиями и изобретениями, которые вдохновляются объектами живой природы. Теперь вот бабочки Морфо, которые давно привлекают внимание своим неповторимым синим цветом, который создается благодаря такому явлению, как структурный цвет. Это вдохновило исследователей из Университета Осаки разработать новый тип оптического рассеивателя, который обладает уникальными свойствами.
Стандартное освещение, которое мы используем в повседневной жизни, имеет свои недостатки. Оно часто освещает резко и неравномерно, что может утомлять. Именно поэтому в различных технологиях отображения используются оптические рассеиватели, чтобы сделать свет более равномерным. Однако существующие рассеиватели имеют свои ограничения, такие как снижение яркости света, ограничения по цветам и сложности в очистке.
Исследователи вдохновились бабочками Морфо, чтобы создать улучшенные оптические рассеиватели. Многослойная архитектура крыльев этих бабочек обеспечивает структурный цвет, особенно отражая синий свет под определенным углом. Цель исследования заключалась в разработке оптического рассеивателя, который был бы прост в использовании, обладал высокой пропускной способностью, широким угловым рассеянием и работал с различными цветами без дисперсии. Кроме того, рассеиватель должен быть легким в очистке и мог быть создан с помощью стандартных инструментов нанопроизводства.
Исследователи разработали двумерные наноструктуры, используя обычный прозрачный полидиметилсилоксановый эластомер. Эти наноструктуры имеют случайную ширину, но определенную высоту, и различные структурные масштабы на двух поверхностях. Это позволяет рассеивателю обладать высокой пропускной способностью и широким угловым рассеянием, а также работать с различными цветами без искажений. Более того, этот рассеиватель очищается простым промыванием водой, что делает его удобным в использовании.
Результаты исследования представляют большой потенциал для использования в различных технологиях освещения. Новый оптический рассеиватель может сделать свет более равномерным и эффективным, минимизируя утомление от стандартного освещения. Кроме того, его удобство в очистке и возможность создания с помощью стандартных инструментов нанопроизводства делают его привлекательным вариантом для применения в различных областях.
Источник:
Казума Ямасита и др., Разработка высокопроизводительного противообрастающего оптического рассеивателя на основе наноструктуры Morpho Butterfly (Kazuma Yamashita et al, Development of a High‐Performance, Anti‐Fouling Optical Diffuser Inspired by Morpho Butterfly's Nanostructure), Advanced Optical Materials (2023). DOI: 10.1002/adom.202301086
👍2
Исследование ядерных реакций внутри взрывающихся звёзд
Недавние исследования в области ядерных реакций, приводящих к звездным взрывам, демонстрируют возможности нового оборудования, которое позволяет изучать короткоживущие ядра, ранее трудно доступные для исследований в лаборатории. Исследователи объединили камеру активной временной проекции (AT-TPC) с магнитным спектрометром, чтобы решить эту проблему.
AT-TPC способна обнаруживать и идентифицировать частицы, отслеживая их движение через газовую среду. С другой стороны, магнитный спектрометр собирает и идентифицирует частицы, выходящие из этой газонаполненной области. С помощью этой комбинации исследователи смогли измерить важную реакцию, в которой нейтрон из дейтериевой мишени заменяется протоном из радиоактивного снаряда, в данном случае кислород-14.
Этот тип реакции аналогичен процессу захвата электронов, который происходит при взрывах массивных звезд и других астрономических явлениях. Полученные результаты экспериментов помогут ученым лучше понять, как эти события формируют Вселенную и элементы, которые мы обнаруживаем на Земле.
Это первое успешное измерение открывает двери для будущих исследований короткоживущих изотопов, которые играют важную роль в понимании астрономических явлений. Реакции, которые могут быть изучены с помощью этого метода, оказывают влияние на эволюцию взрывающихся звезд и элементов, которые они производят. Будущие исследования помогут раскрыть один из фундаментальных вопросов ядерной физики - происхождение элементов.
Сочетание метода Active Target с магнитным спектрометром позволяет исследователям изучать радиоактивные ядра и моделировать их поведение в звездной среде. В Национальной сверхпроводниковой циклотронной лаборатории (ныне Центр по изучению пучков редких изотопов или FRIB) исследователи использовали камеру проекции времени активной мишени, соединенную с магнитным спектрометром S800, для измерения реакции перезарядки между пучком радиоактивного кислорода-14 и дейтериевой мишенью. Благодаря этому новому методу измерения открываются новые возможности для исследования короткоживущих изотопов и их влияния на астрономические процессы.
Источник:
С. Жиро и др., Силы Гамова-Теллера β+ от нестабильного O14 через реакцию (d,He2) в обратной кинематике (S. Giraud et al, β+ Gamow-Teller Strengths from Unstable O14 via the (d,He2) Reaction in Inverse Kinematics), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.232301
Недавние исследования в области ядерных реакций, приводящих к звездным взрывам, демонстрируют возможности нового оборудования, которое позволяет изучать короткоживущие ядра, ранее трудно доступные для исследований в лаборатории. Исследователи объединили камеру активной временной проекции (AT-TPC) с магнитным спектрометром, чтобы решить эту проблему.
AT-TPC способна обнаруживать и идентифицировать частицы, отслеживая их движение через газовую среду. С другой стороны, магнитный спектрометр собирает и идентифицирует частицы, выходящие из этой газонаполненной области. С помощью этой комбинации исследователи смогли измерить важную реакцию, в которой нейтрон из дейтериевой мишени заменяется протоном из радиоактивного снаряда, в данном случае кислород-14.
Этот тип реакции аналогичен процессу захвата электронов, который происходит при взрывах массивных звезд и других астрономических явлениях. Полученные результаты экспериментов помогут ученым лучше понять, как эти события формируют Вселенную и элементы, которые мы обнаруживаем на Земле.
Это первое успешное измерение открывает двери для будущих исследований короткоживущих изотопов, которые играют важную роль в понимании астрономических явлений. Реакции, которые могут быть изучены с помощью этого метода, оказывают влияние на эволюцию взрывающихся звезд и элементов, которые они производят. Будущие исследования помогут раскрыть один из фундаментальных вопросов ядерной физики - происхождение элементов.
Сочетание метода Active Target с магнитным спектрометром позволяет исследователям изучать радиоактивные ядра и моделировать их поведение в звездной среде. В Национальной сверхпроводниковой циклотронной лаборатории (ныне Центр по изучению пучков редких изотопов или FRIB) исследователи использовали камеру проекции времени активной мишени, соединенную с магнитным спектрометром S800, для измерения реакции перезарядки между пучком радиоактивного кислорода-14 и дейтериевой мишенью. Благодаря этому новому методу измерения открываются новые возможности для исследования короткоживущих изотопов и их влияния на астрономические процессы.
Источник:
С. Жиро и др., Силы Гамова-Теллера β+ от нестабильного O14 через реакцию (d,He2) в обратной кинематике (S. Giraud et al, β+ Gamow-Teller Strengths from Unstable O14 via the (d,He2) Reaction in Inverse Kinematics), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.232301
👍2
Переработка газообразных фторированных отходов
Фтор - это элемент, который может иметь большое значение в фармацевтике благодаря своим уникальным фармакологическим свойствам. Однако работа с фторированными химикатами может быть сложной и опасной из-за необходимости использования сложного оборудования. Кроме того, фторированные газы являются парниковыми газами и способны задерживать тепло в атмосфере Земли.
Однако лаборатория Филиппа Милнера разработала инновационный метод обращения с фторированными газами, превращая их в стабильные твердые вещества с использованием металлоорганических каркасов (MOF). MOF - это пористые губчатые материалы, которые стабилизируют и улавливают химически активные газы. Эта технология имеет потенциал не только для использования в лекарствах, но и для обработки вредных выбросов фторированных газов.
Одно из главных преимуществ этого метода заключается в том, что он может преобразовывать вредные фторированные выбросы в ценные молекулы, которые могут быть использованы в фармацевтике или в агрохимии. Таким образом, эта технология может помочь сократить выбросы парниковых газов и одновременно создавать ценные продукты из экологически вредных отходов.
Исследователи лаборатории Милнера изучили поглощение винилиденфторида (ВДФ), типичного фторированного химического вещества, с использованием 12 различных MOF с открытыми металлическими участками. Они обнаружили оптимальный и недорогой MOF, который эффективно связывает винилиденфторид и имеет высокую емкость для хранения и доставки газа при минимальном использовании материала.
Источник:
Кейтлин Т. Кислер и др., Обращение с фторированными газами в качестве твердых реагентов с использованием металлоорганических каркасов (Kaitlyn T. Keasler et al, Handling fluorinated gases as solid reagents using metal-organic frameworks), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg8835
Фтор - это элемент, который может иметь большое значение в фармацевтике благодаря своим уникальным фармакологическим свойствам. Однако работа с фторированными химикатами может быть сложной и опасной из-за необходимости использования сложного оборудования. Кроме того, фторированные газы являются парниковыми газами и способны задерживать тепло в атмосфере Земли.
Однако лаборатория Филиппа Милнера разработала инновационный метод обращения с фторированными газами, превращая их в стабильные твердые вещества с использованием металлоорганических каркасов (MOF). MOF - это пористые губчатые материалы, которые стабилизируют и улавливают химически активные газы. Эта технология имеет потенциал не только для использования в лекарствах, но и для обработки вредных выбросов фторированных газов.
Одно из главных преимуществ этого метода заключается в том, что он может преобразовывать вредные фторированные выбросы в ценные молекулы, которые могут быть использованы в фармацевтике или в агрохимии. Таким образом, эта технология может помочь сократить выбросы парниковых газов и одновременно создавать ценные продукты из экологически вредных отходов.
Исследователи лаборатории Милнера изучили поглощение винилиденфторида (ВДФ), типичного фторированного химического вещества, с использованием 12 различных MOF с открытыми металлическими участками. Они обнаружили оптимальный и недорогой MOF, который эффективно связывает винилиденфторид и имеет высокую емкость для хранения и доставки газа при минимальном использовании материала.
Источник:
Кейтлин Т. Кислер и др., Обращение с фторированными газами в качестве твердых реагентов с использованием металлоорганических каркасов (Kaitlyn T. Keasler et al, Handling fluorinated gases as solid reagents using metal-organic frameworks), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg8835
👍2
На пути к "цифровому двойнику" человеческого мозга
Недавние разработки в области нейробиологии и искусственного интеллекта открывают увлекательные перспективы в понимании интеллекта. Одной из самых захватывающих новостей является разработка инновационной платформы под названием Digital Twin Brain, которая предлагает преодолеть разрыв между биологическим и искусственным интеллектом, открывая новые возможности для понимания обоих.
Исследовательская группа под руководством Тяньцзи Цзяна из Института автоматизации Китайской академии наук представила ключевые компоненты и свойства этой платформы. Она основана на сетевой структуре, которая объединяет биологический и искусственный интеллект. Мозг, состоящий из биологических сетей, может быть моделирован с помощью искусственных сетей, создавая цифровую модель или "двойника" мозга. Это позволяет исследователям внести знания о биологическом интеллекте в модель, открывая новые пути для понимания и развития искусственного интеллекта.
Одной из конечных целей Digital Twin Brain является стимулирование развития общего искусственного интеллекта и предоставление точной психиатрической помощи. Для достижения этой цели требуются совместные усилия междисциплинарных ученых со всего мира. Используя эту платформу, исследователи смогут изучать механизмы работы человеческого мозга, моделируя его в различных состояниях для разных когнитивных задач.
Например, они могут смоделировать, как мозг функционирует в состоянии покоя и как он работает при расстройствах, чтобы разработать методы для вывода его из нежелательного состояния путем модуляции активности. Это открывает новые возможности для точной психиатрической помощи и лечения расстройств мозга.
Хотя идея цифрового двойника мозга может показаться научной фантастикой, она имеет прочную биологическую основу. Эта платформа объединяет три основных элемента: атласы мозга, служащие структурными каркасами и биологическими ограничениями, многоуровневые нейронные модели, обученные на биологических данных для моделирования функций мозга, и спектр приложений для оценки и обновления текущего "близнеца". Предполагается, что эти три элемента будут развиваться и взаимодействовать в замкнутом цикле, улучшая нейронные модели и создавая более реалистичное моделирование мозга.
Источник:
Хуэй Сюн и др., Цифровой мозг-двойник: мост между биологическим и искусственным интеллектом (Hui Xiong et al, The Digital Twin Brain: A Bridge between Biological and Artificial Intelligence), Intelligent Computing (2023) (2023). DOI: 10.34133/icomputing.0055
Недавние разработки в области нейробиологии и искусственного интеллекта открывают увлекательные перспективы в понимании интеллекта. Одной из самых захватывающих новостей является разработка инновационной платформы под названием Digital Twin Brain, которая предлагает преодолеть разрыв между биологическим и искусственным интеллектом, открывая новые возможности для понимания обоих.
Исследовательская группа под руководством Тяньцзи Цзяна из Института автоматизации Китайской академии наук представила ключевые компоненты и свойства этой платформы. Она основана на сетевой структуре, которая объединяет биологический и искусственный интеллект. Мозг, состоящий из биологических сетей, может быть моделирован с помощью искусственных сетей, создавая цифровую модель или "двойника" мозга. Это позволяет исследователям внести знания о биологическом интеллекте в модель, открывая новые пути для понимания и развития искусственного интеллекта.
Одной из конечных целей Digital Twin Brain является стимулирование развития общего искусственного интеллекта и предоставление точной психиатрической помощи. Для достижения этой цели требуются совместные усилия междисциплинарных ученых со всего мира. Используя эту платформу, исследователи смогут изучать механизмы работы человеческого мозга, моделируя его в различных состояниях для разных когнитивных задач.
Например, они могут смоделировать, как мозг функционирует в состоянии покоя и как он работает при расстройствах, чтобы разработать методы для вывода его из нежелательного состояния путем модуляции активности. Это открывает новые возможности для точной психиатрической помощи и лечения расстройств мозга.
Хотя идея цифрового двойника мозга может показаться научной фантастикой, она имеет прочную биологическую основу. Эта платформа объединяет три основных элемента: атласы мозга, служащие структурными каркасами и биологическими ограничениями, многоуровневые нейронные модели, обученные на биологических данных для моделирования функций мозга, и спектр приложений для оценки и обновления текущего "близнеца". Предполагается, что эти три элемента будут развиваться и взаимодействовать в замкнутом цикле, улучшая нейронные модели и создавая более реалистичное моделирование мозга.
Источник:
Хуэй Сюн и др., Цифровой мозг-двойник: мост между биологическим и искусственным интеллектом (Hui Xiong et al, The Digital Twin Brain: A Bridge between Biological and Artificial Intelligence), Intelligent Computing (2023) (2023). DOI: 10.34133/icomputing.0055
👍2
Молекулярная энергия на службе общества
В природе существует еще один потенциальный источник энергии, который находится прямо перед нами, буквально под носом - это молекулярная энергия.
Молекулы жидкостей и газов всегда находятся в движении. Атомы и ионы, составляющие эти молекулы, непрерывно колеблются. Исследователи из Китая под руководством Юйчэна Луана нашли способ использовать молекулярное движение можно использовать в качестве источника энергии.
В своей работе, опубликованной в журнале APL Materials, исследователи представили устройство для сбора молекулярной энергии, которое позволяет захватывать энергию естественного движения молекул в жидкости и преобразовывать ее в электрический ток. Для создания этого устройства, они использовали наномассивы пьезоэлектрического материала, погруженные в жидкость. Пьезоэлектрический материал, в данном случае оксид цинка, был выбран из-за своих уникальных свойств, позволяющих генерировать электрический потенциал при колебаниях и деформациях.
Исследователи описывают устройство как набор нанопроволок, сгруппированных в аккуратную и упорядоченную структуру, похожую на щетину зубной щетки. Эти сборщики энергии могут быть использованы для питания нанотехнологий, таких как имплантируемые медицинские устройства, а также могут быть масштабированы до полноразмерных генераторов, способных производить энергию в киловаттном масштабе.
Одной из ключевых особенностей этого устройства является его независимость от внешних сил. В отличие от других источников энергии, таких как солнечная или ветровая энергия, молекулярный комбайн теплового движения может использовать внутреннюю энергию молекул жидкости, что делает его более универсальным и надежным.
Источник:
Сборщик молекулярных тепловых движений для преобразования в электроэнергию (Molecular thermal motion harvester for electricity conversion), APL Materials (2023). DOI: 10.1063/5.0169055
В природе существует еще один потенциальный источник энергии, который находится прямо перед нами, буквально под носом - это молекулярная энергия.
Молекулы жидкостей и газов всегда находятся в движении. Атомы и ионы, составляющие эти молекулы, непрерывно колеблются. Исследователи из Китая под руководством Юйчэна Луана нашли способ использовать молекулярное движение можно использовать в качестве источника энергии.
В своей работе, опубликованной в журнале APL Materials, исследователи представили устройство для сбора молекулярной энергии, которое позволяет захватывать энергию естественного движения молекул в жидкости и преобразовывать ее в электрический ток. Для создания этого устройства, они использовали наномассивы пьезоэлектрического материала, погруженные в жидкость. Пьезоэлектрический материал, в данном случае оксид цинка, был выбран из-за своих уникальных свойств, позволяющих генерировать электрический потенциал при колебаниях и деформациях.
Исследователи описывают устройство как набор нанопроволок, сгруппированных в аккуратную и упорядоченную структуру, похожую на щетину зубной щетки. Эти сборщики энергии могут быть использованы для питания нанотехнологий, таких как имплантируемые медицинские устройства, а также могут быть масштабированы до полноразмерных генераторов, способных производить энергию в киловаттном масштабе.
Одной из ключевых особенностей этого устройства является его независимость от внешних сил. В отличие от других источников энергии, таких как солнечная или ветровая энергия, молекулярный комбайн теплового движения может использовать внутреннюю энергию молекул жидкости, что делает его более универсальным и надежным.
Источник:
Сборщик молекулярных тепловых движений для преобразования в электроэнергию (Molecular thermal motion harvester for electricity conversion), APL Materials (2023). DOI: 10.1063/5.0169055
🔥2👍1
Энергосберегающая световая ячейка памяти
В наше время объем данных, с которыми мы сталкиваемся, постоянно растет. Однако, центры обработки данных, которые используются для обработки и хранения этой информации, потребляют огромное количество электроэнергии, что негативно сказывается на окружающей среде. Исследователи по всему миру стремятся найти решение этой проблемы, и одним из перспективных направлений являются полупроводниковые системы с меньшим энергопотреблением и более высокой скоростью вычислений.
Доктор До Кён Хван из Корейского института науки и технологий (KIST) и профессор Чон Су Ли с Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) объединили свои усилия и разработали новый полупроводниковый материал, который обладает эффектом памяти следующего поколения, питаемым светом. Этот материал представляет собой нульмерный и двумерный (2D-0D) искусственный переходный материал, который позволяет передавать данные между вычислительными и хранящими частями компьютера с использованием света, а не электрических сигналов. Такой подход может значительно увеличить скорость обработки информации.
Новый составной материал образован путем соединения квантовых точек в структуре ядро-оболочка с сульфидом цинка (ZnS) на поверхности селенида кадмия (CdSe) и полупроводника сульфида молибдена (MoS2). Этот материал позволяет хранить и манипулировать электронными состояниями внутри квантовых точек размером 10 нм или меньше. Когда на материал подается свет, определенное количество электронов вытекает из полупроводника сульфида молибдена, захватывая дырки в сердечнике и делая его проводящим. Также происходит квантование электронного состояния внутри селенида кадмия. Прерывистые световые импульсы захватывают электроны в электронной зоне один за другим, вызывая изменение сопротивления сульфида молибдена за счет эффекта поля.
Источник:
Хён Су Ра и др., Исследование эффектов оптической многоуровневой памяти в квантовых точках с одним ядром и оболочкой и их применение с помощью гибридных инверторов 2D–0D (Hyun‐Soo Ra et al, Probing Optical Multi‐Level Memory Effects in Single Core‐Shell Quantum Dots and Application Through 2D–0D Hybrid Inverters), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303664
В наше время объем данных, с которыми мы сталкиваемся, постоянно растет. Однако, центры обработки данных, которые используются для обработки и хранения этой информации, потребляют огромное количество электроэнергии, что негативно сказывается на окружающей среде. Исследователи по всему миру стремятся найти решение этой проблемы, и одним из перспективных направлений являются полупроводниковые системы с меньшим энергопотреблением и более высокой скоростью вычислений.
Доктор До Кён Хван из Корейского института науки и технологий (KIST) и профессор Чон Су Ли с Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) объединили свои усилия и разработали новый полупроводниковый материал, который обладает эффектом памяти следующего поколения, питаемым светом. Этот материал представляет собой нульмерный и двумерный (2D-0D) искусственный переходный материал, который позволяет передавать данные между вычислительными и хранящими частями компьютера с использованием света, а не электрических сигналов. Такой подход может значительно увеличить скорость обработки информации.
Новый составной материал образован путем соединения квантовых точек в структуре ядро-оболочка с сульфидом цинка (ZnS) на поверхности селенида кадмия (CdSe) и полупроводника сульфида молибдена (MoS2). Этот материал позволяет хранить и манипулировать электронными состояниями внутри квантовых точек размером 10 нм или меньше. Когда на материал подается свет, определенное количество электронов вытекает из полупроводника сульфида молибдена, захватывая дырки в сердечнике и делая его проводящим. Также происходит квантование электронного состояния внутри селенида кадмия. Прерывистые световые импульсы захватывают электроны в электронной зоне один за другим, вызывая изменение сопротивления сульфида молибдена за счет эффекта поля.
Источник:
Хён Су Ра и др., Исследование эффектов оптической многоуровневой памяти в квантовых точках с одним ядром и оболочкой и их применение с помощью гибридных инверторов 2D–0D (Hyun‐Soo Ra et al, Probing Optical Multi‐Level Memory Effects in Single Core‐Shell Quantum Dots and Application Through 2D–0D Hybrid Inverters), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303664
👍3
Негорючий электролит для литиевых аккумуляторов
Новые разработки в области аккумуляторных технологий, представленные совместной исследовательской группой, открывают новые перспективы для безопасности литий-ионных батарей. Их работа по разработке негорючего гелевого полимерного электролита (GPE) обещает революционизировать безопасность батарей и снизить риски возникновения пожаров.
Исследование, возглавляемое профессором Хён Кон Соном из Школы энергетики и химического машиностроения UNIST, доктором Со Хён Юнгом из Исследовательского центра передовых специальных химикатов Корейского научно-исследовательского института химической технологии (KRICT) и доктором Тэ-Хи Кимом из Ульсанского центра исследований и разработок передовых энергетических технологий Корейского института энергетических исследований (KIER), было опубликовано в журнале ACS Energy Letters.
Проблема потенциальной воспламеняемости литий-ионных батарей вызывала серьезные опасения в прошлом, особенно в электромобилях, где возможность возгорания представляет серьезную угрозу для подземных парковок. Однако исследовательская группа успешно разработала новаторский негорючий полимерный полутвердый электролит, который предлагает многообещающее решение для снижения риска возгорания аккумуляторных батарей.
Традиционные негорючие электролиты часто требовали введения антипиреновых добавок или растворителей с высокими температурами кипения. Но эти методы снижали ионную проводимость, что негативно сказывалось на общей производительности электролита. В своем революционном исследовании команда внедрила небольшое количество полимера, создав полутвердый электролит. Этот новый подход значительно увеличил проводимость ионов лития на 33% по сравнению с существующими жидкими электролитами.
Более того, аккумуляторы пакетного типа, содержащие этот негорючий полутвердый электролит, продемонстрировали значительное улучшение сроков службы на 110%. Это эффективно предотвращает ненужные реакции электролита во время формирования и работы межфазного слоя твердого электрода.
Источник:
Джихонг Чжон и др., Невоспламеняющийся негорючий гель-полимерный электролит для литий-ионных батарей (Jihong Jeong et al, Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries), ACS Energy Letters (2023). DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01128
Новые разработки в области аккумуляторных технологий, представленные совместной исследовательской группой, открывают новые перспективы для безопасности литий-ионных батарей. Их работа по разработке негорючего гелевого полимерного электролита (GPE) обещает революционизировать безопасность батарей и снизить риски возникновения пожаров.
Исследование, возглавляемое профессором Хён Кон Соном из Школы энергетики и химического машиностроения UNIST, доктором Со Хён Юнгом из Исследовательского центра передовых специальных химикатов Корейского научно-исследовательского института химической технологии (KRICT) и доктором Тэ-Хи Кимом из Ульсанского центра исследований и разработок передовых энергетических технологий Корейского института энергетических исследований (KIER), было опубликовано в журнале ACS Energy Letters.
Проблема потенциальной воспламеняемости литий-ионных батарей вызывала серьезные опасения в прошлом, особенно в электромобилях, где возможность возгорания представляет серьезную угрозу для подземных парковок. Однако исследовательская группа успешно разработала новаторский негорючий полимерный полутвердый электролит, который предлагает многообещающее решение для снижения риска возгорания аккумуляторных батарей.
Традиционные негорючие электролиты часто требовали введения антипиреновых добавок или растворителей с высокими температурами кипения. Но эти методы снижали ионную проводимость, что негативно сказывалось на общей производительности электролита. В своем революционном исследовании команда внедрила небольшое количество полимера, создав полутвердый электролит. Этот новый подход значительно увеличил проводимость ионов лития на 33% по сравнению с существующими жидкими электролитами.
Более того, аккумуляторы пакетного типа, содержащие этот негорючий полутвердый электролит, продемонстрировали значительное улучшение сроков службы на 110%. Это эффективно предотвращает ненужные реакции электролита во время формирования и работы межфазного слоя твердого электрода.
Источник:
Джихонг Чжон и др., Невоспламеняющийся негорючий гель-полимерный электролит для литий-ионных батарей (Jihong Jeong et al, Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries), ACS Energy Letters (2023). DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01128
👍3
Новый термоэлектрический материал
Ученые из Университета Рединга разработали новый материал, который может повысить энергоэффективность и иметь значительное влияние на борьбу с изменением климата. Их открытие в области сбора термоэлектрической энергии открывает новые возможности использования неиспользованных ранее источников отработанного тепла и преобразования его в электричество.
Термоэлектрические материалы имеют уникальное свойство преобразовывать разницу в температуре в электричество. Однако, ранее использованные материалы с движущимися ионами быстро разрушались при производстве электричества. Но новый материал, описанный в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, обладает особыми свойствами, которые позволяют ему не только не разлагаться, но и значительно повышать эффективность преобразования отходящего тепла в электричество.
Доктор Пас Вакейро, возглавляющая исследование, отмечает, что это открытие имеет огромный потенциал для решения глобального энергетического кризиса и борьбы с изменением климата. Около двух третей всей энергии, производимой в мире, тратится в виде тепла. Преобразование даже части этого отходящего тепла в полезную электроэнергию может обеспечить устойчивое энергоснабжение и снизить выбросы углекислого газа.
Прогнозы указывают на то, что к 2050 году Великобритании потребуется вдвое больше электроэнергии, чем в 2020 году. Термоэлектрическая технология уже известна несколько лет, но существующие генераторы являются дорогостоящими и недостаточно эффективными. Однако, использование нового термоэлектрического материала, который дешевле в эксплуатации и более эффективен, может помочь преодолеть эти проблемы.
Источник:
Shriparna Mukherjee et al, Beyond Rattling: Tetrahedrites as Incipient Ionic Conductors, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306088
Ученые из Университета Рединга разработали новый материал, который может повысить энергоэффективность и иметь значительное влияние на борьбу с изменением климата. Их открытие в области сбора термоэлектрической энергии открывает новые возможности использования неиспользованных ранее источников отработанного тепла и преобразования его в электричество.
Термоэлектрические материалы имеют уникальное свойство преобразовывать разницу в температуре в электричество. Однако, ранее использованные материалы с движущимися ионами быстро разрушались при производстве электричества. Но новый материал, описанный в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, обладает особыми свойствами, которые позволяют ему не только не разлагаться, но и значительно повышать эффективность преобразования отходящего тепла в электричество.
Доктор Пас Вакейро, возглавляющая исследование, отмечает, что это открытие имеет огромный потенциал для решения глобального энергетического кризиса и борьбы с изменением климата. Около двух третей всей энергии, производимой в мире, тратится в виде тепла. Преобразование даже части этого отходящего тепла в полезную электроэнергию может обеспечить устойчивое энергоснабжение и снизить выбросы углекислого газа.
Прогнозы указывают на то, что к 2050 году Великобритании потребуется вдвое больше электроэнергии, чем в 2020 году. Термоэлектрическая технология уже известна несколько лет, но существующие генераторы являются дорогостоящими и недостаточно эффективными. Однако, использование нового термоэлектрического материала, который дешевле в эксплуатации и более эффективен, может помочь преодолеть эти проблемы.
Источник:
Shriparna Mukherjee et al, Beyond Rattling: Tetrahedrites as Incipient Ionic Conductors, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306088
👍2
Перспективная стеклянная антенна
Новые атомные радиочастотные датчики, разработанные физиками из Университета Отаго, представляют собой потенциальный прорыв в области антенных технологий. Используя стеклянную колбу с атомным паром, ученые создали портативный датчик, способный обеспечивать превосходную производительность и широкие возможности настройки.
Одной из ключевых особенностей этих датчиков является их способность работать в ридберговском состоянии атомов. Это состояние делает их не только высокочувствительными, но и точными в обнаружении различных радиосигналов. Такие датчики могут охватывать весь спектр радиочастот, что делает их идеальными для использования в сфере обороны и связи. Например, они могут значительно упростить связь для солдат на поле боя, заменяя несколько антенн для разных диапазонов частот одним компактным датчиком.
Кроме того, эти датчики не требуют использования металлических частей, что исключает рассеивание радиочастотного поля. Вместо этого, доступ к атомному датчику осуществляется через лазерный свет, что позволяет избежать использования электрических кабелей. Это делает новую конструкцию группы Отаго более гибкой и портативной, позволяя использовать ее вне лабораторных условий.
В ходе первой внелабораторной демонстрации датчик успешно измерял поля на расстоянии до 30 метров с помощью лазерной связи в свободном пространстве. Это открывает новые возможности для сенсорных технологий на основе ридберговских атомов и делает их более гибкими и удобными в использовании.
Ученые с Университета Отаго ожидают, что эти разработки сделают квантовые датчики более надежными и экономически эффективными. Их потенциал применения в сфере обороны, связи и спутниковых технологий делает их весьма перспективными для будущих исследований и разработок.
Источник:
Дж. Сюзанна Отто и др., Дистанционное зондирование радиочастотного поля с помощью пассивного атомного преобразователя Ридберга (J. Susanne Otto et al, Distant RF field sensing with a passive Rydberg-atomic transducer), Applied Physics Letters (2023). DOI: 10.1063/5.0169993
Новые атомные радиочастотные датчики, разработанные физиками из Университета Отаго, представляют собой потенциальный прорыв в области антенных технологий. Используя стеклянную колбу с атомным паром, ученые создали портативный датчик, способный обеспечивать превосходную производительность и широкие возможности настройки.
Одной из ключевых особенностей этих датчиков является их способность работать в ридберговском состоянии атомов. Это состояние делает их не только высокочувствительными, но и точными в обнаружении различных радиосигналов. Такие датчики могут охватывать весь спектр радиочастот, что делает их идеальными для использования в сфере обороны и связи. Например, они могут значительно упростить связь для солдат на поле боя, заменяя несколько антенн для разных диапазонов частот одним компактным датчиком.
Кроме того, эти датчики не требуют использования металлических частей, что исключает рассеивание радиочастотного поля. Вместо этого, доступ к атомному датчику осуществляется через лазерный свет, что позволяет избежать использования электрических кабелей. Это делает новую конструкцию группы Отаго более гибкой и портативной, позволяя использовать ее вне лабораторных условий.
В ходе первой внелабораторной демонстрации датчик успешно измерял поля на расстоянии до 30 метров с помощью лазерной связи в свободном пространстве. Это открывает новые возможности для сенсорных технологий на основе ридберговских атомов и делает их более гибкими и удобными в использовании.
Ученые с Университета Отаго ожидают, что эти разработки сделают квантовые датчики более надежными и экономически эффективными. Их потенциал применения в сфере обороны, связи и спутниковых технологий делает их весьма перспективными для будущих исследований и разработок.
Источник:
Дж. Сюзанна Отто и др., Дистанционное зондирование радиочастотного поля с помощью пассивного атомного преобразователя Ридберга (J. Susanne Otto et al, Distant RF field sensing with a passive Rydberg-atomic transducer), Applied Physics Letters (2023). DOI: 10.1063/5.0169993
👍1
Новый способ получения графена: без графита, серной кислоты, перекиси и даже без скотча.
С момента открытия самого первого 2D-материала, без преувеличения - "Философского Камня" современной науки (или "священного Грааля", кому как больше нравится) в 2004 году, графен вызвал настоящий фурор в научном сообществе. Неудивительно, что его первооткрыватели, профессоры Манчестерского университета, были удостоены Нобелевской премии в 2010 году за свои открытия. Напомню, что получили его тогда при помощи скотча и графита, однако по понятным причинам тогда речь шла о обнаружении самой возможности существования такого материала, там были микроскопические чешуйки. Но действительно полезный образец графена с помощью клейкой ленты, конечно, не получить.
С тех пор началась настоящая гонка за поиск способов получения и применения графена. Однако, производство этого материала оказалось сложным и требующим значительного объема обработки. До сих пор наиболее распространенным методом является модифицированная версия подхода, известного как метод Хаммера. В этом методе используются опасные химикаты, такие как серная кислота, перманганат калия и нитрат натрия, что создает проблемы с безопасностью и управлением отходами.
Однако, команда ученых во главе с профессором Рупом Махаджаном из Технологического института Вирджинии предложила более экологичный метод получения графена. Вместо использования графита, они предложили использовать уголь в качестве основного источника материала. В качестве реактива - только азотная кислота. Этот подход имеет свои преимущества, как с экологической, так и с экономической точек зрения.
Во-первых, замена графита углем снижает воздействие на окружающую среду. Благодаря использованию только одного химического вещества - азотной кислоты, количество опасных химикатов сокращается, а количество отходов снижается. Это значительно уменьшает риск для исследователей и облегчает управление процессом производства.
Во-вторых, использование угля вместо графита имеет экономические преимущества. Большая часть графита поставляется из Китая, что делает его цепочку поставок нестабильной. Кроме того, графит является важным компонентом аккумуляторов, и резкий рост спроса на аккумуляторы привел к сокращению его предложения. Уголь, хотя и содержит меньший процент углерода, представляет собой более доступный и широко распространенный ресурс.
В процессе Махаджана путь синтеза графена начинается с тщательного процесса измельчения кусков сырого угля до получения грубого порошка. После этого грубый порошок ещё больше измельчают в цилиндре с шариками до состояния пыли. Затем измельченный в шаровой мельнице порошок химически очищается от примесей, таких как сульфиты металлов и зола.
Измельченный и очищенный уголь затем помещают в ванну с азотной кислотой, которая превращает уголь в оксид графена . Кислоту сливают, а непрореагировавший углерод удаляют, в результате чего образуется порошок оксида графена, который затем можно дополнительно превратить в графен путем термической обработки.
Источник:
Анушка Гарг и др., Упрощенный однореакторный синтез оксида графена из различных углей и его потенциальное применение для улучшения механических характеристик нанокомпозитов из стеклопластика (Anushka Garg et al, Simplified One-Pot Synthesis of Graphene Oxide from Different Coals and its Potential Application in Enhancing the Mechanical Performance of GFRP Nanocomposites), ACS Applied Nano Materials (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c03197
С момента открытия самого первого 2D-материала, без преувеличения - "Философского Камня" современной науки (или "священного Грааля", кому как больше нравится) в 2004 году, графен вызвал настоящий фурор в научном сообществе. Неудивительно, что его первооткрыватели, профессоры Манчестерского университета, были удостоены Нобелевской премии в 2010 году за свои открытия. Напомню, что получили его тогда при помощи скотча и графита, однако по понятным причинам тогда речь шла о обнаружении самой возможности существования такого материала, там были микроскопические чешуйки. Но действительно полезный образец графена с помощью клейкой ленты, конечно, не получить.
С тех пор началась настоящая гонка за поиск способов получения и применения графена. Однако, производство этого материала оказалось сложным и требующим значительного объема обработки. До сих пор наиболее распространенным методом является модифицированная версия подхода, известного как метод Хаммера. В этом методе используются опасные химикаты, такие как серная кислота, перманганат калия и нитрат натрия, что создает проблемы с безопасностью и управлением отходами.
Однако, команда ученых во главе с профессором Рупом Махаджаном из Технологического института Вирджинии предложила более экологичный метод получения графена. Вместо использования графита, они предложили использовать уголь в качестве основного источника материала. В качестве реактива - только азотная кислота. Этот подход имеет свои преимущества, как с экологической, так и с экономической точек зрения.
Во-первых, замена графита углем снижает воздействие на окружающую среду. Благодаря использованию только одного химического вещества - азотной кислоты, количество опасных химикатов сокращается, а количество отходов снижается. Это значительно уменьшает риск для исследователей и облегчает управление процессом производства.
Во-вторых, использование угля вместо графита имеет экономические преимущества. Большая часть графита поставляется из Китая, что делает его цепочку поставок нестабильной. Кроме того, графит является важным компонентом аккумуляторов, и резкий рост спроса на аккумуляторы привел к сокращению его предложения. Уголь, хотя и содержит меньший процент углерода, представляет собой более доступный и широко распространенный ресурс.
В процессе Махаджана путь синтеза графена начинается с тщательного процесса измельчения кусков сырого угля до получения грубого порошка. После этого грубый порошок ещё больше измельчают в цилиндре с шариками до состояния пыли. Затем измельченный в шаровой мельнице порошок химически очищается от примесей, таких как сульфиты металлов и зола.
Измельченный и очищенный уголь затем помещают в ванну с азотной кислотой, которая превращает уголь в оксид графена . Кислоту сливают, а непрореагировавший углерод удаляют, в результате чего образуется порошок оксида графена, который затем можно дополнительно превратить в графен путем термической обработки.
Источник:
Анушка Гарг и др., Упрощенный однореакторный синтез оксида графена из различных углей и его потенциальное применение для улучшения механических характеристик нанокомпозитов из стеклопластика (Anushka Garg et al, Simplified One-Pot Synthesis of Graphene Oxide from Different Coals and its Potential Application in Enhancing the Mechanical Performance of GFRP Nanocomposites), ACS Applied Nano Materials (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c03197
👍4
Создание голограмм при помощи ИИ
Недавно группа исследователей из Высшей инженерной школы Университета Тиба предложила новый подход к созданию голограмм, основанный на глубоком обучении. Этот подход значительно упрощает процесс генерации голограмм путем создания 3D-изображений из обычных цветных 2D-изображений, снятых с помощью обычных камер. Это означает, что теперь голограммы могут быть созданы с использованием доступного оборудования, что делает их более доступными и широко применимыми.
Исследователи использовали глубокое обучение для обработки 2D-изображений и преобразования их в трехмерные модели. Этот метод позволяет обойти сложности, связанные с традиционными методами создания голограмм, такими как использование специальных камер и сложные вычисления. Вместо этого, с помощью глубокого обучения можно получить трехмерные данные из обычных 2D-изображений.
Профессор Томоёси Симобаба, руководитель исследовательской группы, отмечает, что этот новый подход решает несколько проблем, связанных с голографическими дисплеями. В частности, он устраняет необходимость в сложном процессе получения трехмерных данных и значительно снижает вычислительные затраты. Также этот подход позволяет легко преобразовывать изображения голограмм для соответствия требованиям конкретного голографического устройства отображения.
Источник:
Ёсиюки Исии и др., Генерация многоглубинных голограмм из двумерных изображений с помощью глубокого обучения (Yoshiyuki Ishii et al, Multi-depth hologram generation from two-dimensional images by deep learning), Optics and Lasers in Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.optlaseng.2023.107758
Недавно группа исследователей из Высшей инженерной школы Университета Тиба предложила новый подход к созданию голограмм, основанный на глубоком обучении. Этот подход значительно упрощает процесс генерации голограмм путем создания 3D-изображений из обычных цветных 2D-изображений, снятых с помощью обычных камер. Это означает, что теперь голограммы могут быть созданы с использованием доступного оборудования, что делает их более доступными и широко применимыми.
Исследователи использовали глубокое обучение для обработки 2D-изображений и преобразования их в трехмерные модели. Этот метод позволяет обойти сложности, связанные с традиционными методами создания голограмм, такими как использование специальных камер и сложные вычисления. Вместо этого, с помощью глубокого обучения можно получить трехмерные данные из обычных 2D-изображений.
Профессор Томоёси Симобаба, руководитель исследовательской группы, отмечает, что этот новый подход решает несколько проблем, связанных с голографическими дисплеями. В частности, он устраняет необходимость в сложном процессе получения трехмерных данных и значительно снижает вычислительные затраты. Также этот подход позволяет легко преобразовывать изображения голограмм для соответствия требованиям конкретного голографического устройства отображения.
Источник:
Ёсиюки Исии и др., Генерация многоглубинных голограмм из двумерных изображений с помощью глубокого обучения (Yoshiyuki Ishii et al, Multi-depth hologram generation from two-dimensional images by deep learning), Optics and Lasers in Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.optlaseng.2023.107758
👍3
Новый миниатюрный алмазный квантовый датчик для МРТ повышенного разрешения
Магнитно-резонансная томография большинству известна как метод визуализации, применяемый в медицине. Но его применяют также и в других областях, в частности в качестве метода неразрушаемого контроля или наблюдения за различными процессами. У метода большой потенциал, позволяющий наблюдать чуть ли не за отельными молекулами, однако существующие датчики пока не позволяют его реализовать.
Высокое разрешение визуализации при МРТ может позволить наблюдать за развитием злокачественной опухоли на клеточном уровне, или исследовать процессы диффузии ионов лития в литий-ионных аккумуляторах.
На днях, тем не менее, наметился прогресс в разработке датчиков высокого разрешения. Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) разработали инновационные алмазные квантовые датчики, которые могут значительно улучшить разрешение магнитных изображений. Им удалось создать квантовый датчик из синтетического алмаза путём обогащения слоя алмаза атомами азота во время его роста.
Учёные использовали электронное облучение для удаления отдельных атомов углерода из кристаллической решётки алмаза и создания азотно-вакансионных центров, то есть искусственных дефектов кристаллической решётки алмаза, содержащие азот. Такие вакансии обладают особыми квантово-механическими свойствами, которые необходимы для проведения тонких измерений магнитных полей при МРТ.
Одним из преимуществ этого нового метода является его способность проводить измерения в течение длительного времени благодаря оптимизации длительности квантовых состояний. Это открывает новые возможности для исследования и объяснения происходящих процессов в клетках.
Источник:
Флеминг Брукмайер и др., Визуализация локальной диффузии в микроструктурах с использованием ЯМР импульсного градиента поля на основе азотных вакансий (Fleming Bruckmaier et al, Imaging local diffusion in microstructures using NV-based pulsed field gradient NMR), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh3484
Магнитно-резонансная томография большинству известна как метод визуализации, применяемый в медицине. Но его применяют также и в других областях, в частности в качестве метода неразрушаемого контроля или наблюдения за различными процессами. У метода большой потенциал, позволяющий наблюдать чуть ли не за отельными молекулами, однако существующие датчики пока не позволяют его реализовать.
Высокое разрешение визуализации при МРТ может позволить наблюдать за развитием злокачественной опухоли на клеточном уровне, или исследовать процессы диффузии ионов лития в литий-ионных аккумуляторах.
На днях, тем не менее, наметился прогресс в разработке датчиков высокого разрешения. Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) разработали инновационные алмазные квантовые датчики, которые могут значительно улучшить разрешение магнитных изображений. Им удалось создать квантовый датчик из синтетического алмаза путём обогащения слоя алмаза атомами азота во время его роста.
Учёные использовали электронное облучение для удаления отдельных атомов углерода из кристаллической решётки алмаза и создания азотно-вакансионных центров, то есть искусственных дефектов кристаллической решётки алмаза, содержащие азот. Такие вакансии обладают особыми квантово-механическими свойствами, которые необходимы для проведения тонких измерений магнитных полей при МРТ.
Одним из преимуществ этого нового метода является его способность проводить измерения в течение длительного времени благодаря оптимизации длительности квантовых состояний. Это открывает новые возможности для исследования и объяснения происходящих процессов в клетках.
Источник:
Флеминг Брукмайер и др., Визуализация локальной диффузии в микроструктурах с использованием ЯМР импульсного градиента поля на основе азотных вакансий (Fleming Bruckmaier et al, Imaging local diffusion in microstructures using NV-based pulsed field gradient NMR), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh3484
👍2
Мощный полупроводниковый УФ-лазер
Лазерные источники с излучением в УФ-диапазоне имеют широкий спектр применений, включая биотехнологию, лечение кожных заболеваний, УФ-отверждение полимеров и лазерную обработку. Однако, существующие лазеры в этом диапазоне имеют свои ограничения, такие как большие размеры, высокое энергопотребление, ограниченный диапазон длин волн и низкую эффективность. Это связано с тем, что достаточно мощные УФ-лазеры относятся либо к газоразрядным, либо к твердотельным типам конструкции лазеров.
В последние годы были достигнуты значительные достижения в разработке полупроводниковых лазеров, которые генерируют свет путем инжекции тока. Особый интерес представляют устройства на основе нитрида алюминия-галлия (AlGaN), которые способны генерировать УФ-излучение. Однако, их выходная оптическая мощность в глубокой УФ-области обычно ограничена до 150 мВт, что недостаточно для медицинских и промышленных приложений.
Группа исследователей из Японии, во главе с профессором Мотоаки Ивая, разработала новые высокопроизводительные вертикальные полупроводниковые лазерные диоды ультрафиолетового диапазона с увеличенным инжекционным током на основе AlGaN. Их исследование, проведенное при сотрудничестве с другими университетами и компаниями, было опубликовано в журнале Applied Physics Express.
Профессор Ивая объясняет мотивы разработки этих устройств: "Существующие глубокие УФ-лазеры на основе AlGaN используют изолирующие материалы, такие как сапфир и нитрид алюминия, для получения высококачественных кристаллов. Мы же исследовали вертикальные устройства с p- и n-электродами, обращенными друг к другу в ap-n-переходе, чтобы обеспечить более равномерное прохождение тока в устройстве".
Это достижение открывает новые перспективы для развития более эффективных и мощных УФ-лазеров на основе AlGaN. Увеличение инжекционного тока в устройстве может значительно повысить выходную мощность, что делает их более привлекательными для медицинских и промышленных приложений.
Источник:
Тома Нишибаяши и др., Изготовление вертикальных ультрафиолетовых лазерных диодов B на основе AlGaN с использованием метода лазерного отрыва (Toma Nishibayashi et al, Fabrication of vertical AlGaN-based ultraviolet-B laser diodes using a laser lift-off method), Applied Physics Express (2023). DOI: 10.35848/1882-0786/ad03ac
Лазерные источники с излучением в УФ-диапазоне имеют широкий спектр применений, включая биотехнологию, лечение кожных заболеваний, УФ-отверждение полимеров и лазерную обработку. Однако, существующие лазеры в этом диапазоне имеют свои ограничения, такие как большие размеры, высокое энергопотребление, ограниченный диапазон длин волн и низкую эффективность. Это связано с тем, что достаточно мощные УФ-лазеры относятся либо к газоразрядным, либо к твердотельным типам конструкции лазеров.
В последние годы были достигнуты значительные достижения в разработке полупроводниковых лазеров, которые генерируют свет путем инжекции тока. Особый интерес представляют устройства на основе нитрида алюминия-галлия (AlGaN), которые способны генерировать УФ-излучение. Однако, их выходная оптическая мощность в глубокой УФ-области обычно ограничена до 150 мВт, что недостаточно для медицинских и промышленных приложений.
Группа исследователей из Японии, во главе с профессором Мотоаки Ивая, разработала новые высокопроизводительные вертикальные полупроводниковые лазерные диоды ультрафиолетового диапазона с увеличенным инжекционным током на основе AlGaN. Их исследование, проведенное при сотрудничестве с другими университетами и компаниями, было опубликовано в журнале Applied Physics Express.
Профессор Ивая объясняет мотивы разработки этих устройств: "Существующие глубокие УФ-лазеры на основе AlGaN используют изолирующие материалы, такие как сапфир и нитрид алюминия, для получения высококачественных кристаллов. Мы же исследовали вертикальные устройства с p- и n-электродами, обращенными друг к другу в ap-n-переходе, чтобы обеспечить более равномерное прохождение тока в устройстве".
Это достижение открывает новые перспективы для развития более эффективных и мощных УФ-лазеров на основе AlGaN. Увеличение инжекционного тока в устройстве может значительно повысить выходную мощность, что делает их более привлекательными для медицинских и промышленных приложений.
Источник:
Тома Нишибаяши и др., Изготовление вертикальных ультрафиолетовых лазерных диодов B на основе AlGaN с использованием метода лазерного отрыва (Toma Nishibayashi et al, Fabrication of vertical AlGaN-based ultraviolet-B laser diodes using a laser lift-off method), Applied Physics Express (2023). DOI: 10.35848/1882-0786/ad03ac
👍4