Живые клетки мозга запихнули в компьютер и заставили решать задачки
Биоинженер Фэн Го и его команда из Университета Индианы в Блумингтоне объединили компьютерные нейронные сети и клетки мозга. Их исследование показало, что кластеры выращенных в лаборатории нейронов могут распознавать речь и решать математические задачи.
Исследователи вырастили специализированные стволовые клетки и превратили их в нейроны - основные строительные блоки мозга. Подключив эти нейроны к компьютеру с помощью электродов, они использовали алгоритмы машинного обучения для расшифровки ответов органоида, который они назвали Brainoware.
Одной из удивительных возможностей Brainoware стало различение голосов испытуемых на основе их произношения гласных. Система достигла точности в 78%. Кроме того, Brainoware успешно предсказала карту Хеннона, математическую конструкцию в области хаотической динамики, с большей точностью, чем искусственные сети.
Органоиды мозга представляют собой своего рода "мини-мозги", и исследователи заинтересованы в их потенциале для биокомпьютеров в будущем. Одним из ключевых преимуществ биокомпьютеров является их энергоэффективность. В настоящее время искусственные нейронные сети потребляют миллионы ватт энергии в день, в то время как для работы человеческого мозга требуется всего около 20 Вт.
Го называет Brainoware "мостом между ИИ и органоидами" и говорит, что это только начало. Он видит потенциал использования биологических нейронных сетей внутри органоидов для выполнения сложных вычислений. Это исследование лишь доказывает, что такая возможность существует, и открывает новые горизонты для будущих исследований в этой области.
Источник:
Хунвэй Цай и др., Вычисления резервуаров органоидов мозга для искусственного интеллекта (Hongwei Cai et al, Brain organoid reservoir computing for artificial intelligence), Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-01069-w
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Биоинженер Фэн Го и его команда из Университета Индианы в Блумингтоне объединили компьютерные нейронные сети и клетки мозга. Их исследование показало, что кластеры выращенных в лаборатории нейронов могут распознавать речь и решать математические задачи.
Исследователи вырастили специализированные стволовые клетки и превратили их в нейроны - основные строительные блоки мозга. Подключив эти нейроны к компьютеру с помощью электродов, они использовали алгоритмы машинного обучения для расшифровки ответов органоида, который они назвали Brainoware.
Одной из удивительных возможностей Brainoware стало различение голосов испытуемых на основе их произношения гласных. Система достигла точности в 78%. Кроме того, Brainoware успешно предсказала карту Хеннона, математическую конструкцию в области хаотической динамики, с большей точностью, чем искусственные сети.
Органоиды мозга представляют собой своего рода "мини-мозги", и исследователи заинтересованы в их потенциале для биокомпьютеров в будущем. Одним из ключевых преимуществ биокомпьютеров является их энергоэффективность. В настоящее время искусственные нейронные сети потребляют миллионы ватт энергии в день, в то время как для работы человеческого мозга требуется всего около 20 Вт.
Го называет Brainoware "мостом между ИИ и органоидами" и говорит, что это только начало. Он видит потенциал использования биологических нейронных сетей внутри органоидов для выполнения сложных вычислений. Это исследование лишь доказывает, что такая возможность существует, и открывает новые горизонты для будущих исследований в этой области.
Источник:
Хунвэй Цай и др., Вычисления резервуаров органоидов мозга для искусственного интеллекта (Hongwei Cai et al, Brain organoid reservoir computing for artificial intelligence), Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-01069-w
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Уран из морской воды
Океаны являются не только источником жизни, но и потенциальным ресурсом для производства ядерной энергии. Исследователи из журнала ACS Central Science сообщают о разработке нового материала, способного эффективно извлекать ионы урана из морской воды. Этот материал обладает уникальными свойствами, которые делают его более эффективным по сравнению с существующими методами извлечения.
Оценки Агентства по ядерной энергии показывают, что в океанах находится более 4,5 миллиарда тонн урана в виде растворенных ионов уранила. Это количество превышает запасы на суше более чем в 1000 раз. Однако извлечение этих ионов стало сложной задачей из-за нехватки материалов, способных эффективно улавливать ионы урана.
Исследователи, включая Руя Чжао и Гуаншаня Чжу, решили разработать новый материал для электрохимической экстракции ионов урана из морской воды. Они создали гибкую ткань из углеродных волокон и покрыли ее специализированными мономерами, которые затем полимеризовали. Этот процесс позволил создать материал с множеством микроскопических углублений и щелей, которые способствуют эффективному улавливанию ионов урана.
Основное преимущество нового материала заключается в его повышенной площади поверхности, что обеспечивает более эффективное взаимодействие с ионами урана в морской воде. Это позволяет уловить больше ионов за короткое время, увеличивая эффективность процесса.
Источник:
Автономные пористые электроды с ароматическим каркасом для эффективной электрохимической экстракции урана (Self-standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction), ACS Central Science (2023). DOI: 10.1021/accentsci.3c01291
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Океаны являются не только источником жизни, но и потенциальным ресурсом для производства ядерной энергии. Исследователи из журнала ACS Central Science сообщают о разработке нового материала, способного эффективно извлекать ионы урана из морской воды. Этот материал обладает уникальными свойствами, которые делают его более эффективным по сравнению с существующими методами извлечения.
Оценки Агентства по ядерной энергии показывают, что в океанах находится более 4,5 миллиарда тонн урана в виде растворенных ионов уранила. Это количество превышает запасы на суше более чем в 1000 раз. Однако извлечение этих ионов стало сложной задачей из-за нехватки материалов, способных эффективно улавливать ионы урана.
Исследователи, включая Руя Чжао и Гуаншаня Чжу, решили разработать новый материал для электрохимической экстракции ионов урана из морской воды. Они создали гибкую ткань из углеродных волокон и покрыли ее специализированными мономерами, которые затем полимеризовали. Этот процесс позволил создать материал с множеством микроскопических углублений и щелей, которые способствуют эффективному улавливанию ионов урана.
Основное преимущество нового материала заключается в его повышенной площади поверхности, что обеспечивает более эффективное взаимодействие с ионами урана в морской воде. Это позволяет уловить больше ионов за короткое время, увеличивая эффективность процесса.
Источник:
Автономные пористые электроды с ароматическим каркасом для эффективной электрохимической экстракции урана (Self-standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction), ACS Central Science (2023). DOI: 10.1021/accentsci.3c01291
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
ИИ учат читать по губам
Помните эпизод из культового фильма Стенли Кубрика "Космическая одиссея 2001", где бортовой компьютер с искусственным интеллектом HAL 9000 узнал о планах экипажа его отключить, прочитав по губам диалог главных героев? Если не смотрели, посмотрите обязательно, не этот эпизод, а весь фильм, конечно! Кажется, и этой функцией теперь могут наделить современный искусственный интеллект. Не понимаю, почему никому ещё в голову не пришло построить HAL 9000 в реальности, теперь всё для этого есть.
Цель у учёных, разумеется, не заключалось в том, чтобы дать ИИ будущего ещё один инструмент для нашего порабощения. Как это часто бывает, труды исследователей были направлены на улучшение нашей жизни, особенно для людей с ограниченными возможностями.
Исследователи из Университета Глазго провели сложный анализ физических процессов, связанных с созданием звуков речи. Они изучили внутренние и внешние движения мышц добровольцев во время разговора, используя широкий спектр беспроводных сенсорных устройств. Эти данные, полученные в результате 400 минут анализа, были сделаны доступными для других исследователей, чтобы помочь разработке новых технологий распознавания речи.
Одной из потенциальных областей применения этих будущих технологий является помощь людям с нарушениями речи или потерей голоса. С помощью датчиков, способных считывать движения губ и лица, и синтезированного голоса, такие устройства смогут предоставить таким людям возможность говорить и общаться, что значительно улучшит их качество жизни.
Исследование также открыло новые перспективы в области безопасности. Анализ уникальных движений лица, по аналогии с отпечатком пальца, может быть использован для повышения безопасности банковских и конфиденциальных транзакций. Перед разблокировкой конфиденциальной сохраненной информации система сможет анализировать движения лица пользователя.
Для сбора данных исследователи попросили 20 добровольцев произнести серию звуков, слов и предложений, одновременно собирая данные о лицевых движениях и голосе. Для отображения движений добровольцев использовались две радиолокационные технологии: протокол сверхширокополосной импульсной радиосвязи (IR-UWB) и непрерывная волна с частотной модуляцией (FMCW). Кроме того, лазерная система обнаружения пятен использовалась для сканирования вибраций на поверхности кожи.
Источник:
Яо Ге и др. Комплексный мультимодальный набор данных для бесконтактного чтения по губам и акустического анализа (Yao Ge et al, A comprehensive multimodal dataset for contactless lip reading and acoustic analysis), Scientific Data (2023). DOI: 10.1038/s41597-023-02793-w
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Помните эпизод из культового фильма Стенли Кубрика "Космическая одиссея 2001", где бортовой компьютер с искусственным интеллектом HAL 9000 узнал о планах экипажа его отключить, прочитав по губам диалог главных героев? Если не смотрели, посмотрите обязательно, не этот эпизод, а весь фильм, конечно! Кажется, и этой функцией теперь могут наделить современный искусственный интеллект. Не понимаю, почему никому ещё в голову не пришло построить HAL 9000 в реальности, теперь всё для этого есть.
Цель у учёных, разумеется, не заключалось в том, чтобы дать ИИ будущего ещё один инструмент для нашего порабощения. Как это часто бывает, труды исследователей были направлены на улучшение нашей жизни, особенно для людей с ограниченными возможностями.
Исследователи из Университета Глазго провели сложный анализ физических процессов, связанных с созданием звуков речи. Они изучили внутренние и внешние движения мышц добровольцев во время разговора, используя широкий спектр беспроводных сенсорных устройств. Эти данные, полученные в результате 400 минут анализа, были сделаны доступными для других исследователей, чтобы помочь разработке новых технологий распознавания речи.
Одной из потенциальных областей применения этих будущих технологий является помощь людям с нарушениями речи или потерей голоса. С помощью датчиков, способных считывать движения губ и лица, и синтезированного голоса, такие устройства смогут предоставить таким людям возможность говорить и общаться, что значительно улучшит их качество жизни.
Исследование также открыло новые перспективы в области безопасности. Анализ уникальных движений лица, по аналогии с отпечатком пальца, может быть использован для повышения безопасности банковских и конфиденциальных транзакций. Перед разблокировкой конфиденциальной сохраненной информации система сможет анализировать движения лица пользователя.
Для сбора данных исследователи попросили 20 добровольцев произнести серию звуков, слов и предложений, одновременно собирая данные о лицевых движениях и голосе. Для отображения движений добровольцев использовались две радиолокационные технологии: протокол сверхширокополосной импульсной радиосвязи (IR-UWB) и непрерывная волна с частотной модуляцией (FMCW). Кроме того, лазерная система обнаружения пятен использовалась для сканирования вибраций на поверхности кожи.
Источник:
Яо Ге и др. Комплексный мультимодальный набор данных для бесконтактного чтения по губам и акустического анализа (Yao Ge et al, A comprehensive multimodal dataset for contactless lip reading and acoustic analysis), Scientific Data (2023). DOI: 10.1038/s41597-023-02793-w
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Учёные научились сваривать металлическую пену
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали инновационный метод сварки, который позволяет соединять компоненты композитной металлической пены (КМП) без ухудшения ее уникальных свойств. КМП представляет собой материал, состоящий из полых металлических сфер, заключенных в металлическую матрицу, и обладает легкостью, прочностью и отличной теплоизоляцией.
Однако, для реализации многих потенциальных применений КМП, производителям необходимо сваривать несколько компонентов вместе. Это представляло определенную проблему, так как традиционные методы сварки плавлением требуют использования наполнителя, который не обеспечивает желаемых свойств КМП и приводит к заполнению пористости материала.
Профессор машиностроения и аэрокосмической техники Афсане Рабии, автор статьи об этом исследовании, объясняет: "Наш метод сварки с использованием ультразвука позволяет соединять компоненты КМП без необходимости плавить металл. Это революционное открытие, которое открывает новые возможности для применения КМП в различных отраслях."
Предполагаемые области применения КМП становятся еще более разнообразными благодаря новому методу сварки. КМП может использоваться в авиационной промышленности для создания легких и прочных крыльев самолетов. Также, благодаря своим теплоизоляционным свойствам, КМП может быть применена в производстве брони для транспортных средств и бронежилетов, обеспечивая высокую защиту при минимальном весе.
Однако, наибольший потенциал КМП может найти в области хранения и транспортировки опасных материалов, таких как ядерные вещества и взрывчатые вещества. Благодаря своей легкости, прочности и теплоизоляции, КМП может обеспечить безопасность и эффективность в обращении с такими материалами.
Источник:
Афсане Рабии и др., Исследование сварки пористых металлов и металлических пен (Afsaneh Rabiei et al, A Study on Welding of Porous Metals and Metallic Foams), Advanced Engineering Materials (2023). DOI: 10.1002/adem.202301430
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали инновационный метод сварки, который позволяет соединять компоненты композитной металлической пены (КМП) без ухудшения ее уникальных свойств. КМП представляет собой материал, состоящий из полых металлических сфер, заключенных в металлическую матрицу, и обладает легкостью, прочностью и отличной теплоизоляцией.
Однако, для реализации многих потенциальных применений КМП, производителям необходимо сваривать несколько компонентов вместе. Это представляло определенную проблему, так как традиционные методы сварки плавлением требуют использования наполнителя, который не обеспечивает желаемых свойств КМП и приводит к заполнению пористости материала.
Профессор машиностроения и аэрокосмической техники Афсане Рабии, автор статьи об этом исследовании, объясняет: "Наш метод сварки с использованием ультразвука позволяет соединять компоненты КМП без необходимости плавить металл. Это революционное открытие, которое открывает новые возможности для применения КМП в различных отраслях."
Предполагаемые области применения КМП становятся еще более разнообразными благодаря новому методу сварки. КМП может использоваться в авиационной промышленности для создания легких и прочных крыльев самолетов. Также, благодаря своим теплоизоляционным свойствам, КМП может быть применена в производстве брони для транспортных средств и бронежилетов, обеспечивая высокую защиту при минимальном весе.
Однако, наибольший потенциал КМП может найти в области хранения и транспортировки опасных материалов, таких как ядерные вещества и взрывчатые вещества. Благодаря своей легкости, прочности и теплоизоляции, КМП может обеспечить безопасность и эффективность в обращении с такими материалами.
Источник:
Афсане Рабии и др., Исследование сварки пористых металлов и металлических пен (Afsaneh Rabiei et al, A Study on Welding of Porous Metals and Metallic Foams), Advanced Engineering Materials (2023). DOI: 10.1002/adem.202301430
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Резина теперь будет меньше трескаться
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) продолжают впечатлять нас своими новыми разработками. На этот раз они представили многомасштабный подход, который позволяет резиновым изделиям выдерживать высокие нагрузки и противостоять росту трещин при многократном использовании. Этот подход не только увеличит срок службы резиновых изделий, но и поможет уменьшить загрязнение окружающей среды от выделяющихся резиновых частиц.
Резина, армированная частицами, такими как углеродная сажа и диоксид кремния, давно применяется в различных областях, включая производство шин, шлангов и демпферов. Эти частицы значительно повышают жесткость резины, но не улучшают ее устойчивость к росту трещин при циклическом растяжении материала. Это приводит к проблеме, которую исследователи из Гарварда решили решить - небольшие трещины могут привести к выбросу большого количества резиновых частиц в окружающую среду, вызывая загрязнение воздуха и водных ресурсов.
В предыдущем исследовании, группа под руководством профессора механики и материалов SEAS Чжигана Суо и профессора Аллена Э. и Мэрилин М. Пакетт, уже увеличила порог усталости каучуков за счет удлинения полимерных цепей и уплотнения переплетений. Однако вопрос о резине, армированной частицами, оставался открытым.
Исследователи решили добавить частицы диоксида кремния в свою сильно запутанную резину, предполагая, что это повысит ее жесткость, но не повлияет на порог усталости. Однако, исследование показало, что они ошибались. Частицы диоксида кремния действительно повысили жесткость материала, но также улучшили его устойчивость к росту трещин при циклическом растяжении.
Это открытие открывает новые возможности для разработки более прочных и долговечных резиновых изделий. Увеличение порога усталости позволит шинам и другим резиновым изделиям выдерживать большие нагрузки и противостоять росту трещин при повторном использовании. Это приведет к увеличению срока службы и снижению расходов на замену изношенных деталей.
Важным аспектом этого исследования является также экологическая составляющая. Уменьшение выброса резиновых частиц в окружающую среду поможет снизить загрязнение воздуха и водных ресурсов. Это важный шаг в направлении более экологичного производства и использования резиновых изделий.
Источник:
Джейсон Стек и др., Многомасштабная деконцентрация напряжений повышает усталостную прочность резины (Jason Steck et al, Multiscale stress deconcentration amplifies fatigue resistance of rubber), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06782-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) продолжают впечатлять нас своими новыми разработками. На этот раз они представили многомасштабный подход, который позволяет резиновым изделиям выдерживать высокие нагрузки и противостоять росту трещин при многократном использовании. Этот подход не только увеличит срок службы резиновых изделий, но и поможет уменьшить загрязнение окружающей среды от выделяющихся резиновых частиц.
Резина, армированная частицами, такими как углеродная сажа и диоксид кремния, давно применяется в различных областях, включая производство шин, шлангов и демпферов. Эти частицы значительно повышают жесткость резины, но не улучшают ее устойчивость к росту трещин при циклическом растяжении материала. Это приводит к проблеме, которую исследователи из Гарварда решили решить - небольшие трещины могут привести к выбросу большого количества резиновых частиц в окружающую среду, вызывая загрязнение воздуха и водных ресурсов.
В предыдущем исследовании, группа под руководством профессора механики и материалов SEAS Чжигана Суо и профессора Аллена Э. и Мэрилин М. Пакетт, уже увеличила порог усталости каучуков за счет удлинения полимерных цепей и уплотнения переплетений. Однако вопрос о резине, армированной частицами, оставался открытым.
Исследователи решили добавить частицы диоксида кремния в свою сильно запутанную резину, предполагая, что это повысит ее жесткость, но не повлияет на порог усталости. Однако, исследование показало, что они ошибались. Частицы диоксида кремния действительно повысили жесткость материала, но также улучшили его устойчивость к росту трещин при циклическом растяжении.
Это открытие открывает новые возможности для разработки более прочных и долговечных резиновых изделий. Увеличение порога усталости позволит шинам и другим резиновым изделиям выдерживать большие нагрузки и противостоять росту трещин при повторном использовании. Это приведет к увеличению срока службы и снижению расходов на замену изношенных деталей.
Важным аспектом этого исследования является также экологическая составляющая. Уменьшение выброса резиновых частиц в окружающую среду поможет снизить загрязнение воздуха и водных ресурсов. Это важный шаг в направлении более экологичного производства и использования резиновых изделий.
Источник:
Джейсон Стек и др., Многомасштабная деконцентрация напряжений повышает усталостную прочность резины (Jason Steck et al, Multiscale stress deconcentration amplifies fatigue resistance of rubber), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06782-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Иридий и титан - рецепт зелёного водорода
Помните сравнительно недавний фильм "Марсианин"? Там главный герой Марк Уотни получал воду для своего марисанского огорода из, на минуточку, гидразина, добывая из него водород при помощи иридия. Оказывается, иридий - универсальный катализатор для получения водорода. И учёные это знают давно, правда гидразин здесь не при чём, это адски вонючая и токсичная жижа, вообще не понимаю, как марсианский Робинзон мог находится рядом со своей фазендой. Однако использовать иридий в электролизёре сложно из-за его нестабильности. Кажется, наметилось решение этой проблемы. Команда исследователей из HZB и HI-ERN создала библиотеку материалов, в которой систематически варьировалась концентрация оксидов иридия и титана.
Исследователи провели анализ отдельных сегментов образца на BESSY II в лаборатории EMIL и обнаружили, что присутствие оксидов титана значительно повышает стабильность иридиевого катализатора. Это означает, что добавление оксидов титана может способствовать сохранению каталитического эффекта иридия при электролизе воды.
Одним из вариантов хранения энергии солнца или ветра является производство "зеленой" энергии через электролиз воды. Водород, полученный в результате этого процесса, является чистым источником энергии, поскольку его сгорание не приводит к выбросу вредных веществ, а только к образованию воды. Иридий, как современный катализатор этой реакции, обладает высокой активностью, но его стабильность в кислой среде электролизера ограничена.
Профессор доктор Маркус Бэр из HZB отмечает, что исследователи хотели выяснить, можно ли улучшить стабильность катализатора путем добавления оксида титана в различных пропорциях. Они обнаружили, что оксид титана, хотя и не обладает каталитической активностью, очень стабилен. Проведенные исследования показали, что присутствие оксида титана положительно влияет на стабильность иридиевого катализатора без ущерба для его каталитического эффекта. Однако исследователи также стремились определить оптимальное соотношение смешивания этих материалов.
Изготовление образца было осуществлено командой профессора доктора Ольги Касьян в Институте возобновляемых источников энергии имени Гельмгольца в Эрланген-Нюрнберге (HI-ERN). Они использовали метод распыления титана и иридия с локально меняющимися составами, чтобы создать библиотеку тонкопленочных материалов, где содержание иридия варьировалось от 20% до 70%.
Используя методы рентгеновской спектроскопии, команда исследователей проанализировала изменения химической структуры в смешанных образцах оксида в зависимости от содержания иридия. Они обнаружили, что присутствие субоксидов титана оказывает положительное влияние на стабильность иридиевого катализатора.
Источник:
Марианна ван дер Мерве и др., Химические и электронные свойства смешанных катализаторов реакций выделения кислорода Ir-TiOx с повышенной стабильностью (Marianne van der Merwe et al, The Chemical and Electronic Properties of Stability-Enhanced, Mixed Ir-TiOx Oxygen Evolution Reaction Catalysts), ACS Catalysis (2023). DOI: 10.1021/acscatal.3c02948
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Помните сравнительно недавний фильм "Марсианин"? Там главный герой Марк Уотни получал воду для своего марисанского огорода из, на минуточку, гидразина, добывая из него водород при помощи иридия. Оказывается, иридий - универсальный катализатор для получения водорода. И учёные это знают давно, правда гидразин здесь не при чём, это адски вонючая и токсичная жижа, вообще не понимаю, как марсианский Робинзон мог находится рядом со своей фазендой. Однако использовать иридий в электролизёре сложно из-за его нестабильности. Кажется, наметилось решение этой проблемы. Команда исследователей из HZB и HI-ERN создала библиотеку материалов, в которой систематически варьировалась концентрация оксидов иридия и титана.
Исследователи провели анализ отдельных сегментов образца на BESSY II в лаборатории EMIL и обнаружили, что присутствие оксидов титана значительно повышает стабильность иридиевого катализатора. Это означает, что добавление оксидов титана может способствовать сохранению каталитического эффекта иридия при электролизе воды.
Одним из вариантов хранения энергии солнца или ветра является производство "зеленой" энергии через электролиз воды. Водород, полученный в результате этого процесса, является чистым источником энергии, поскольку его сгорание не приводит к выбросу вредных веществ, а только к образованию воды. Иридий, как современный катализатор этой реакции, обладает высокой активностью, но его стабильность в кислой среде электролизера ограничена.
Профессор доктор Маркус Бэр из HZB отмечает, что исследователи хотели выяснить, можно ли улучшить стабильность катализатора путем добавления оксида титана в различных пропорциях. Они обнаружили, что оксид титана, хотя и не обладает каталитической активностью, очень стабилен. Проведенные исследования показали, что присутствие оксида титана положительно влияет на стабильность иридиевого катализатора без ущерба для его каталитического эффекта. Однако исследователи также стремились определить оптимальное соотношение смешивания этих материалов.
Изготовление образца было осуществлено командой профессора доктора Ольги Касьян в Институте возобновляемых источников энергии имени Гельмгольца в Эрланген-Нюрнберге (HI-ERN). Они использовали метод распыления титана и иридия с локально меняющимися составами, чтобы создать библиотеку тонкопленочных материалов, где содержание иридия варьировалось от 20% до 70%.
Используя методы рентгеновской спектроскопии, команда исследователей проанализировала изменения химической структуры в смешанных образцах оксида в зависимости от содержания иридия. Они обнаружили, что присутствие субоксидов титана оказывает положительное влияние на стабильность иридиевого катализатора.
Источник:
Марианна ван дер Мерве и др., Химические и электронные свойства смешанных катализаторов реакций выделения кислорода Ir-TiOx с повышенной стабильностью (Marianne van der Merwe et al, The Chemical and Electronic Properties of Stability-Enhanced, Mixed Ir-TiOx Oxygen Evolution Reaction Catalysts), ACS Catalysis (2023). DOI: 10.1021/acscatal.3c02948
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Супербыстрый лазер может лечить рак
Сверхбыстрые лазерные технологии продолжают удивлять нас своим потенциалом. Недавние исследования, проведенные в Лаборатории передовых источников лазерного света (ALLS) Национального научно-исследовательского института (INRS), открыли новые возможности применения лазерных импульсов в медицине, особенно в лечении рака.
Исследовательская группа, сотрудничая с медицинскими физиками из Центра здоровья Университета Макгилла (MUHC), обнаружила, что плотно сфокусированный лазерный луч, примененный в окружающем воздухе, может ускорять электроны до энергий в диапазоне МэВ. Это сопоставимо с энергией, которую достигают некоторые облучатели, используемые в лучевой терапии рака.
Ранее считалось, что достижение таких высоких энергий в окружающем воздухе невозможно из-за физических ограничений. Однако исследовательская группа смогла преодолеть этот предел и продемонстрировать ускорение электронов до энергий в диапазоне МэВ, что превышает предыдущие ограничения в 1000 раз.
Основой технологии стала фокусировка лазерного импульса высокой интенсивности в окружающем воздухе, что приводит к образованию плазмы в фокусной точке. Эта плазма служит источником ускоренных электронов, которые могут быть использованы для лечения рака.
Этот новый метод лечения рака, основанный на ускорении электронов с помощью лазерных импульсов, предлагает несколько преимуществ. Во-первых, он может быть более точным и эффективным, поскольку лазерный луч может быть точно нацелен на опухоль, минимизируя повреждение окружающих тканей. Во-вторых, он может быть менее инвазивным, поскольку не требует хирургического вмешательства. В-третьих, это может быть более доступным методом лечения, поскольку лазерные технологии становятся все более распространенными и доступными.
Однако, несмотря на впечатляющие результаты исследования, еще предстоит провести дополнительные исследования и клинические испытания, чтобы полностью оценить эффективность и безопасность этого метода. Но уже сейчас можно сказать, что сверхбыстрые лазерные технологии открывают новые перспективы в лечении рака и могут стать важным инструментом в борьбе с этим заболеванием.
Источник:
Саймон Вальер и др., МэВ-ный электронный пучок с высокой мощностью дозы из узкосфокусированного фемтосекундного ИК-лазера в окружающем воздухе (Simon Vallières et al, High Dose‐Rate MeV Electron Beam from a Tightly‐Focused Femtosecond IR Laser in Ambient Air), Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202300078
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Сверхбыстрые лазерные технологии продолжают удивлять нас своим потенциалом. Недавние исследования, проведенные в Лаборатории передовых источников лазерного света (ALLS) Национального научно-исследовательского института (INRS), открыли новые возможности применения лазерных импульсов в медицине, особенно в лечении рака.
Исследовательская группа, сотрудничая с медицинскими физиками из Центра здоровья Университета Макгилла (MUHC), обнаружила, что плотно сфокусированный лазерный луч, примененный в окружающем воздухе, может ускорять электроны до энергий в диапазоне МэВ. Это сопоставимо с энергией, которую достигают некоторые облучатели, используемые в лучевой терапии рака.
Ранее считалось, что достижение таких высоких энергий в окружающем воздухе невозможно из-за физических ограничений. Однако исследовательская группа смогла преодолеть этот предел и продемонстрировать ускорение электронов до энергий в диапазоне МэВ, что превышает предыдущие ограничения в 1000 раз.
Основой технологии стала фокусировка лазерного импульса высокой интенсивности в окружающем воздухе, что приводит к образованию плазмы в фокусной точке. Эта плазма служит источником ускоренных электронов, которые могут быть использованы для лечения рака.
Этот новый метод лечения рака, основанный на ускорении электронов с помощью лазерных импульсов, предлагает несколько преимуществ. Во-первых, он может быть более точным и эффективным, поскольку лазерный луч может быть точно нацелен на опухоль, минимизируя повреждение окружающих тканей. Во-вторых, он может быть менее инвазивным, поскольку не требует хирургического вмешательства. В-третьих, это может быть более доступным методом лечения, поскольку лазерные технологии становятся все более распространенными и доступными.
Однако, несмотря на впечатляющие результаты исследования, еще предстоит провести дополнительные исследования и клинические испытания, чтобы полностью оценить эффективность и безопасность этого метода. Но уже сейчас можно сказать, что сверхбыстрые лазерные технологии открывают новые перспективы в лечении рака и могут стать важным инструментом в борьбе с этим заболеванием.
Источник:
Саймон Вальер и др., МэВ-ный электронный пучок с высокой мощностью дозы из узкосфокусированного фемтосекундного ИК-лазера в окружающем воздухе (Simon Vallières et al, High Dose‐Rate MeV Electron Beam from a Tightly‐Focused Femtosecond IR Laser in Ambient Air), Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202300078
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Разработка оптических интегральных микросхем на примере оптического датчика температуры
Фотонные интегральные схемы (PIC) - это одни из самых передовых современныъ разработок в области фотоники, цель которых - миниатюризировать фотонные схемы на чипе, как привычные нам электронные микросхемы. В отличие от электроники, развитие этой области происходит сравнительно недавно, но она стремительно развивается. Однако существует одна важная проблема, связанная с превращением PIC в функциональное устройство, а именно - оптическая упаковка или корпусирование и технологии соединения компонентов для подачи и вывода света.
Оптическая связь требует соединений с помощью оптических волокон, которые передают световые импульсы на большие расстояния. С другой стороны PIC может содержать оптический датчик, для считывания которого требуется внешний свет. Из-за очень маленьких размеров каналов волноводов, по которым распространяется свет внутри PIC, оптическая связь становится сложной и требует тщательного согласования между PIC и внешними компонентами. К тому же, оптические компоненты очень хрупкие, поэтому правильная упаковка PIC играет жизненно важную роль в создании надежного устройства.
Исследовательская группа профессора Ван Стинберга и профессора Йеруна Миссинна из Гентского университета и компании imec занимается разработкой решений, связанных с упаковкой и интеграцией PIC для телекоммуникационных систем, датчиков и биомедицинских устройств следующего поколения. Одно из их направлений работы сосредоточено на применении микролинз для упрощения соединения оптических каналов PIC с внешними оптическими волокнами и другими элементами.
Исследователи продемонстрировали, что микролинзы, имеющие диаметр всего 300 мкм, могут быть интегрированы непосредственно в сам PIC в процессе его изготовления, а также могут быть добавлены внешние микролинзы в процессе упаковки. Это позволяет эффективно соединять датчики на PIC с оптическими волокнами, которые в свою очередь могут быть подключены к стандартному считывающему оборудованию.
В качестве примера для внедрения новой технологии учёные создали оптический датчик температуры, который может измерять температуру до 180 градусов Цельсия. Это не просто прототип, это полностью упакованный и функциональный, адаптированный для массового производства сенсорный зонд на основе PIC. Датчик реализован в рамках европейского проекта SEER совместно с компанией Argotech (Чехия) и Научно-исследовательской лабораторией фотоники в области связи Национальный технический университет Афин (Греция). В этом проекте несколько европейских партнеров сосредоточены на интеграции оптических датчиков в производственные процессы изготовления композитных деталей, например тех, которые используются в самолетах.
Источник:
Саймон Вальер и др., МэВ-ный электронный пучок с высокой мощностью дозы из узкосфокусированного фемтосекундного ИК-лазера в окружающем воздухе (Simon Vallières et al, High Dose‐Rate MeV Electron Beam from a Tightly‐Focused Femtosecond IR Laser in Ambient Air), Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202300078
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Фотонные интегральные схемы (PIC) - это одни из самых передовых современныъ разработок в области фотоники, цель которых - миниатюризировать фотонные схемы на чипе, как привычные нам электронные микросхемы. В отличие от электроники, развитие этой области происходит сравнительно недавно, но она стремительно развивается. Однако существует одна важная проблема, связанная с превращением PIC в функциональное устройство, а именно - оптическая упаковка или корпусирование и технологии соединения компонентов для подачи и вывода света.
Оптическая связь требует соединений с помощью оптических волокон, которые передают световые импульсы на большие расстояния. С другой стороны PIC может содержать оптический датчик, для считывания которого требуется внешний свет. Из-за очень маленьких размеров каналов волноводов, по которым распространяется свет внутри PIC, оптическая связь становится сложной и требует тщательного согласования между PIC и внешними компонентами. К тому же, оптические компоненты очень хрупкие, поэтому правильная упаковка PIC играет жизненно важную роль в создании надежного устройства.
Исследовательская группа профессора Ван Стинберга и профессора Йеруна Миссинна из Гентского университета и компании imec занимается разработкой решений, связанных с упаковкой и интеграцией PIC для телекоммуникационных систем, датчиков и биомедицинских устройств следующего поколения. Одно из их направлений работы сосредоточено на применении микролинз для упрощения соединения оптических каналов PIC с внешними оптическими волокнами и другими элементами.
Исследователи продемонстрировали, что микролинзы, имеющие диаметр всего 300 мкм, могут быть интегрированы непосредственно в сам PIC в процессе его изготовления, а также могут быть добавлены внешние микролинзы в процессе упаковки. Это позволяет эффективно соединять датчики на PIC с оптическими волокнами, которые в свою очередь могут быть подключены к стандартному считывающему оборудованию.
В качестве примера для внедрения новой технологии учёные создали оптический датчик температуры, который может измерять температуру до 180 градусов Цельсия. Это не просто прототип, это полностью упакованный и функциональный, адаптированный для массового производства сенсорный зонд на основе PIC. Датчик реализован в рамках европейского проекта SEER совместно с компанией Argotech (Чехия) и Научно-исследовательской лабораторией фотоники в области связи Национальный технический университет Афин (Греция). В этом проекте несколько европейских партнеров сосредоточены на интеграции оптических датчиков в производственные процессы изготовления композитных деталей, например тех, которые используются в самолетах.
Источник:
Саймон Вальер и др., МэВ-ный электронный пучок с высокой мощностью дозы из узкосфокусированного фемтосекундного ИК-лазера в окружающем воздухе (Simon Vallières et al, High Dose‐Rate MeV Electron Beam from a Tightly‐Focused Femtosecond IR Laser in Ambient Air), Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202300078
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Фонон хоть и квази, но вполне ощутимый
Материалы с повышенной теплопроводностью играют важную роль в разработке современных технологий связи, экологически чистой энергетики и аэрокосмической отрасли. Ученым необходимо понять поведение квазичастиц - фононов, чтобы создавать материалы с необходимыми свойствами теплопроводности. Фононы, акустические аналоги фотонов, как оказалось, определяют теплопроводность и несущую способность материалов.
В последнее время исследователи проявляют интерес к магнитным свойствам вращающихся фононов, известных как киральные фононы. Киральные фононы демонстрируют круговое движение и переносят магнитный момент. Однако механизмы, приводящие к большому магнитному моменту фононов, до сих пор недостаточно изучены.
Международная группа ученых из Университета Сан-Паулу в Бразилии и Университета Райса провела исследование, которое раскрывает сложные связи между магнитными свойствами вращающихся фононов и топологией электронной зонной структуры материала. Топология определяет диапазон энергетических уровней, на которых находятся электроны в материале.
В предыдущем исследовании ученые применили магнитное поле к теллуриду свинца - простому полупроводниковому материалу. Под воздействием магнитного поля фононы перестали вибрировать линейно и стали обладать киральностью, совершая круговое движение. Киральные фононы взаимодействуют друг с другом иначе, чем фононы, движущиеся линейно.
Дополнительные эксперименты показали, что магнитный момент киральных фононов в топологическом материале на два порядка больше, чем в материале без такой электронной топологии.
Результаты продемонстрировали, что магнитный момент фононов значительно увеличивается в топологических материалах, могут помочь ученым-материаловедам искать и разрабатывать материалы с большими магнитными моментами фононов, необходимые для различных применений.
Понимание свойств взаимодействия киральных фононов может привести к новым возможностям использования этих материалов. Ученые надеются, что эти результаты помогут им разработать более эффективные материалы с повышенной теплопроводностью для применения в передовых технологиях связи, экологически чистой энергетике и аэрокосмической отрасли.
Источник:
Феликс Г.Г. Эрнандес и др., Наблюдение взаимодействия между фононной киральностью и топологией электронной зоны (Felix G. G. Hernandez et al, Observation of interplay between phonon chirality and electronic band topology), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adj4074
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Материалы с повышенной теплопроводностью играют важную роль в разработке современных технологий связи, экологически чистой энергетики и аэрокосмической отрасли. Ученым необходимо понять поведение квазичастиц - фононов, чтобы создавать материалы с необходимыми свойствами теплопроводности. Фононы, акустические аналоги фотонов, как оказалось, определяют теплопроводность и несущую способность материалов.
В последнее время исследователи проявляют интерес к магнитным свойствам вращающихся фононов, известных как киральные фононы. Киральные фононы демонстрируют круговое движение и переносят магнитный момент. Однако механизмы, приводящие к большому магнитному моменту фононов, до сих пор недостаточно изучены.
Международная группа ученых из Университета Сан-Паулу в Бразилии и Университета Райса провела исследование, которое раскрывает сложные связи между магнитными свойствами вращающихся фононов и топологией электронной зонной структуры материала. Топология определяет диапазон энергетических уровней, на которых находятся электроны в материале.
В предыдущем исследовании ученые применили магнитное поле к теллуриду свинца - простому полупроводниковому материалу. Под воздействием магнитного поля фононы перестали вибрировать линейно и стали обладать киральностью, совершая круговое движение. Киральные фононы взаимодействуют друг с другом иначе, чем фононы, движущиеся линейно.
Дополнительные эксперименты показали, что магнитный момент киральных фононов в топологическом материале на два порядка больше, чем в материале без такой электронной топологии.
Результаты продемонстрировали, что магнитный момент фононов значительно увеличивается в топологических материалах, могут помочь ученым-материаловедам искать и разрабатывать материалы с большими магнитными моментами фононов, необходимые для различных применений.
Понимание свойств взаимодействия киральных фононов может привести к новым возможностям использования этих материалов. Ученые надеются, что эти результаты помогут им разработать более эффективные материалы с повышенной теплопроводностью для применения в передовых технологиях связи, экологически чистой энергетике и аэрокосмической отрасли.
Источник:
Феликс Г.Г. Эрнандес и др., Наблюдение взаимодействия между фононной киральностью и топологией электронной зоны (Felix G. G. Hernandez et al, Observation of interplay between phonon chirality and electronic band topology), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adj4074
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Эффективные перовскитные солнечные элементы с новой структурой
Инженеры и ученые-материаловеды продолжают работать над разработкой более эффективных фотоэлектрических решений, которые могут превратить солнечную энергию в электричество с максимальной эффективностью. Недавно исследователи из Национального университета Чоннам в Южной Корее представили новые монолитные гибридные тандемные перовскитные солнечные элементы на основе полностью неорганических галогенидных перовскитов.
Одно из ограничений, с которыми сталкиваются солнечные элементы с одним переходом, - это потери при термализации и передаче. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи предложили создать тандемные солнечные элементы, которые объединяют два поглотителя - материалы с широкой запрещенной зоной и с узкой запрещенной зоной - с помощью соединительного слоя. Это позволяет устранить потери энергии и повысить общую эффективность солнечных элементов.
Ранее разработанные солнечные элементы на основе материалов с широкой запрещенной зоной уже показали высокую эффективность. Однако многие из них основаны на органо-неорганических гибридных перовскитах, которые нестабильны при повышенных температурах и могут снижать общую производительность элементов. Кроме того, процессы производства таких элементов часто сложны и трудно масштабируемы.
Исследователи из Чоннамского университета решили преодолеть эти проблемы, разработав монолитные гибридные тандемные солнечные элементы на основе полностью неорганических галогенидных перовскитов. Эти материалы обладают высокой термической стабильностью, что позволяет им сохранять свою производительность даже при повышенных температурах. Кроме того, процесс их производства более прост и менее энергозатратен, чем у предыдущих моделей.
Одним из преимуществ новых солнечных элементов является использование материалов с узкой запрещенной зоной, которые ранее имели проблемы с деградацией. Исследователи избежали этих проблем, используя новые материалы на основе свинца и олова (Pb-Sn), которые не страдают от деградации и обеспечивают стабильную эффективность.
Источник:
Саванта С. Мали и др., Полностью неорганические галогенидные перовскиты для обработанных воздухом "n-i-p"; монолитные тандемные солнечные элементы из перовскита и органических гибридов, эффективность которых превышает 23% (Sawanta S. Mali et al, All-inorganic halide perovskites for air-processed "n–i–p" monolithic perovskite/organic hybrid tandem solar cells exceeding 23% efficiency), Energy & Environmental Science (2023). DOI: 10.1039/D3EE02763E
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Инженеры и ученые-материаловеды продолжают работать над разработкой более эффективных фотоэлектрических решений, которые могут превратить солнечную энергию в электричество с максимальной эффективностью. Недавно исследователи из Национального университета Чоннам в Южной Корее представили новые монолитные гибридные тандемные перовскитные солнечные элементы на основе полностью неорганических галогенидных перовскитов.
Одно из ограничений, с которыми сталкиваются солнечные элементы с одним переходом, - это потери при термализации и передаче. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи предложили создать тандемные солнечные элементы, которые объединяют два поглотителя - материалы с широкой запрещенной зоной и с узкой запрещенной зоной - с помощью соединительного слоя. Это позволяет устранить потери энергии и повысить общую эффективность солнечных элементов.
Ранее разработанные солнечные элементы на основе материалов с широкой запрещенной зоной уже показали высокую эффективность. Однако многие из них основаны на органо-неорганических гибридных перовскитах, которые нестабильны при повышенных температурах и могут снижать общую производительность элементов. Кроме того, процессы производства таких элементов часто сложны и трудно масштабируемы.
Исследователи из Чоннамского университета решили преодолеть эти проблемы, разработав монолитные гибридные тандемные солнечные элементы на основе полностью неорганических галогенидных перовскитов. Эти материалы обладают высокой термической стабильностью, что позволяет им сохранять свою производительность даже при повышенных температурах. Кроме того, процесс их производства более прост и менее энергозатратен, чем у предыдущих моделей.
Одним из преимуществ новых солнечных элементов является использование материалов с узкой запрещенной зоной, которые ранее имели проблемы с деградацией. Исследователи избежали этих проблем, используя новые материалы на основе свинца и олова (Pb-Sn), которые не страдают от деградации и обеспечивают стабильную эффективность.
Источник:
Саванта С. Мали и др., Полностью неорганические галогенидные перовскиты для обработанных воздухом "n-i-p"; монолитные тандемные солнечные элементы из перовскита и органических гибридов, эффективность которых превышает 23% (Sawanta S. Mali et al, All-inorganic halide perovskites for air-processed "n–i–p" monolithic perovskite/organic hybrid tandem solar cells exceeding 23% efficiency), Energy & Environmental Science (2023). DOI: 10.1039/D3EE02763E
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Кардинальный подход в переработке термореактивных пластмасс
Пластмассы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, чаще всего, относятся к термопластичным полимерам. Для них характерно свойство плавления без существенного изменения свойств. Иными словами, такие пластмассы можно без особых усилий переработать путём переплавки в другие изделия. Также такие пластмассы можно легко переработать химическим путём, так как сила химических связей между полимерными цепочками внутри таких пластмасс низкая. Однако такие свойства делают термопластичные пластики хоть и гибкими и пластичными, однако они обладают низкой прочностью, жёсткостью, термической и химической стойкостью, и поэтому пригодны лишь для применения в быту. Пластмассы с более высокими характеристиками, которые можно использовать в машиностроении, например, в качестве матриц композиционных материалов или для сверхпрочных клеев, имеют прочные поперечные химические связи. Однако такие пластмассы горят при сильном нагреве, и обладают химической стойкостью, и поэтому их гораздо сложнее перерабатывать.
Исследователи из Университета Бата и Университета Суррея разработали новый подход, чтобы облегчить переработку термореактивных пластмасс. Они, по сути, решили заново изобрести термореактивные пластмассы, внерив разлагаемые связи в полимерные цепи, чтобы сделать их более податливыми к переработке. В ходе исследования они создали серию полимерных гелей с разрушаемыми связями и проверили, как изменяются их свойства после разрушения и реформирования.
Результаты показали, что гели с разрушаемыми связями в полимерных цепях сохраняют свои свойства намного лучше после реформирования, по сравнению с немодифицированными гелями. Это открытие может быть применено не только к термореактивным пластмассам, но и к клеям, герметикам и эластомерам.
Доктор Мацек Копеч с химического факультета Университета Бата выразил надежду, что этот подход может быть использован для улучшения переработки различных типов полимеров. Это открытие имеет большой потенциал для снижения негативного воздействия пластика на окружающую среду и создания более экологически чистых материалов.
Источник:
Фрэнсис Доусон и др., Пряди против сшивок: зависящая от топологии деградация и регелирование полиакрилатных сеток, синтезированных с помощью RAFT-полимеризации (Frances Dawson et al, Strands vs. crosslinks: topology-dependent degradation and regelation of polyacrylate networks synthesised by RAFT polymerisation), Polymer Chemistry (2023). DOI: 10.1039/D3PY01008B
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Пластмассы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, чаще всего, относятся к термопластичным полимерам. Для них характерно свойство плавления без существенного изменения свойств. Иными словами, такие пластмассы можно без особых усилий переработать путём переплавки в другие изделия. Также такие пластмассы можно легко переработать химическим путём, так как сила химических связей между полимерными цепочками внутри таких пластмасс низкая. Однако такие свойства делают термопластичные пластики хоть и гибкими и пластичными, однако они обладают низкой прочностью, жёсткостью, термической и химической стойкостью, и поэтому пригодны лишь для применения в быту. Пластмассы с более высокими характеристиками, которые можно использовать в машиностроении, например, в качестве матриц композиционных материалов или для сверхпрочных клеев, имеют прочные поперечные химические связи. Однако такие пластмассы горят при сильном нагреве, и обладают химической стойкостью, и поэтому их гораздо сложнее перерабатывать.
Исследователи из Университета Бата и Университета Суррея разработали новый подход, чтобы облегчить переработку термореактивных пластмасс. Они, по сути, решили заново изобрести термореактивные пластмассы, внерив разлагаемые связи в полимерные цепи, чтобы сделать их более податливыми к переработке. В ходе исследования они создали серию полимерных гелей с разрушаемыми связями и проверили, как изменяются их свойства после разрушения и реформирования.
Результаты показали, что гели с разрушаемыми связями в полимерных цепях сохраняют свои свойства намного лучше после реформирования, по сравнению с немодифицированными гелями. Это открытие может быть применено не только к термореактивным пластмассам, но и к клеям, герметикам и эластомерам.
Доктор Мацек Копеч с химического факультета Университета Бата выразил надежду, что этот подход может быть использован для улучшения переработки различных типов полимеров. Это открытие имеет большой потенциал для снижения негативного воздействия пластика на окружающую среду и создания более экологически чистых материалов.
Источник:
Фрэнсис Доусон и др., Пряди против сшивок: зависящая от топологии деградация и регелирование полиакрилатных сеток, синтезированных с помощью RAFT-полимеризации (Frances Dawson et al, Strands vs. crosslinks: topology-dependent degradation and regelation of polyacrylate networks synthesised by RAFT polymerisation), Polymer Chemistry (2023). DOI: 10.1039/D3PY01008B
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Искусственный интеллект изучает ядерный распад
Ядерная физика, изучающая поведение атомных ядер, играет важную роль в понимании структуры материи и фундаментальных законов природы. В последние годы исследования сверхтяжелых ядер привлекают особое внимание, поскольку эти элементы расширяют границы нашей периодической таблицы и бросают вызов существующим теориям. Поиск стабильных или долгоживущих сверхтяжелых элементов остается одной из самых сложных задач в ядерной физике.
В недавно опубликованной статье в журнале Nuclear Science and Techniques, ученые из Университета Сунь Ятсена в Китае внесли значительный вклад в наше понимание процессов распада сверхтяжелых ядер. Исследование сосредоточено на ядрах с числом протонов (Z) 84 или выше и числом нейтронов (N) 128 или более. Команда использовала полуэмпирические формулы для расчета частичных периодов полураспада для различных режимов распада, таких как альфа-распад, бета-минус-распад, бета-плюс-распад, захват электрона и спонтанное деление (SF).
Чтобы повысить точность расчетов, ученые применили алгоритм машинного обучения методом случайного леса. Этот передовой метод объединяет множество ядерных свойств и энергий распада для построения интеллектуальной модели, способной прогнозировать режим распада сверхтяжелых ядер. Алгоритм был обучен на экспериментальных данных и данных из теоретических расчетов.
Исследование подтвердило доминирование альфа-распада в регионах с дефицитом нейтронов и бета-минус-распада в областях, богатых нейтронами. Кроме того, было обнаружено существование долгоживущего острова спонтанного деления к юго-западу от элемента 298 Fl (флеровий). Это открытие подчеркивает сложное взаимодействие между барьером деления и кулоновским отталкиванием в сверхтяжелых элементах.
Это важный шаг в изучении сверхтяжелых ядер и поиске "острова стабильности". Полученные данные помогают ученым лучше понимать режимы распада и периоды полураспада этих экзотических элементов. Результаты исследования также указывают на необходимость более точных измерений ядерной массы и энергии распада для дальнейшего уточнения прогнозов.
Источник:
Бо-Шуай Цай и др., Случайное предсказание режимов распада и периодов полураспада сверхтяжелых ядер на основе алгоритма случайного леса (Bo-Shuai Cai et al, Random forest-based prediction of decay modes and half-lives of superheavy nuclei), Nuclear Science and Techniques (2023). DOI: 10.1007/s41365-023-01354-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ядерная физика, изучающая поведение атомных ядер, играет важную роль в понимании структуры материи и фундаментальных законов природы. В последние годы исследования сверхтяжелых ядер привлекают особое внимание, поскольку эти элементы расширяют границы нашей периодической таблицы и бросают вызов существующим теориям. Поиск стабильных или долгоживущих сверхтяжелых элементов остается одной из самых сложных задач в ядерной физике.
В недавно опубликованной статье в журнале Nuclear Science and Techniques, ученые из Университета Сунь Ятсена в Китае внесли значительный вклад в наше понимание процессов распада сверхтяжелых ядер. Исследование сосредоточено на ядрах с числом протонов (Z) 84 или выше и числом нейтронов (N) 128 или более. Команда использовала полуэмпирические формулы для расчета частичных периодов полураспада для различных режимов распада, таких как альфа-распад, бета-минус-распад, бета-плюс-распад, захват электрона и спонтанное деление (SF).
Чтобы повысить точность расчетов, ученые применили алгоритм машинного обучения методом случайного леса. Этот передовой метод объединяет множество ядерных свойств и энергий распада для построения интеллектуальной модели, способной прогнозировать режим распада сверхтяжелых ядер. Алгоритм был обучен на экспериментальных данных и данных из теоретических расчетов.
Исследование подтвердило доминирование альфа-распада в регионах с дефицитом нейтронов и бета-минус-распада в областях, богатых нейтронами. Кроме того, было обнаружено существование долгоживущего острова спонтанного деления к юго-западу от элемента 298 Fl (флеровий). Это открытие подчеркивает сложное взаимодействие между барьером деления и кулоновским отталкиванием в сверхтяжелых элементах.
Это важный шаг в изучении сверхтяжелых ядер и поиске "острова стабильности". Полученные данные помогают ученым лучше понимать режимы распада и периоды полураспада этих экзотических элементов. Результаты исследования также указывают на необходимость более точных измерений ядерной массы и энергии распада для дальнейшего уточнения прогнозов.
Источник:
Бо-Шуай Цай и др., Случайное предсказание режимов распада и периодов полураспада сверхтяжелых ядер на основе алгоритма случайного леса (Bo-Shuai Cai et al, Random forest-based prediction of decay modes and half-lives of superheavy nuclei), Nuclear Science and Techniques (2023). DOI: 10.1007/s41365-023-01354-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Новые интересные свойства аэрогелей
Терагерцовые волны - это электромагнитные волны с очень высокой частотой, которые находятся между микроволнами и инфракрасным светом в электромагнитном спектре. Исследователи из Университета Линчёпинга в Швеции провели исследование, в котором показали, что передачу терагерцового света можно регулировать с помощью аэрогеля, изготовленного из целлюлозы и проводящего полимера. Это открывает новые возможности для применения терагерцовых волн в различных областях.
Терагерцовые волны имеют большой потенциал в медицинской визуализации, так как они могут проходить через большинство непроводящих материалов без повреждения тканей, что делает их интересной альтернативой рентгеновским исследованиям. Однако перед широким использованием терагерцевых сигналов необходимо преодолеть несколько технологических препятствий.
Исследователи из Университета Линчёпинга разработали материал, который позволяет регулировать поглощение терагерцовых сигналов. Этот материал представляет собой аэрогель, который является одним из самых легких твердых материалов в мире. Он содержит проводящий полимер PEDOT:PSS и целлюлозу. С помощью окислительно-восстановительной реакции можно включать и выключать поглощение терагерцовых сигналов. Это свойство может быть полезно для сигналов дальнего действия из космоса или радиолокационных сигналов.
Данный материал можно рассматривать как регулируемый фильтр для терагерцового света. В одном состоянии он не поглощает электромагнитные сигналы, а в другом - может. Это открытие может привести к развитию новых приложений для терагерцовых волн в медицине, связи и других областях, где требуется передача и регулирование терагерцовых сигналов.
Источник:
Чаоян Куанг и др., Переключаемые широкополосные терагерцовые поглотители на основе проводящих полимерно-целлюлозных аэрогелей (Chaoyang Kuang et al, Switchable Broadband Terahertz Absorbers Based on Conducting Polymer‐Cellulose Aerogels), Advanced Science (2023). DOI: 10.1002/advs.202305898
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Терагерцовые волны - это электромагнитные волны с очень высокой частотой, которые находятся между микроволнами и инфракрасным светом в электромагнитном спектре. Исследователи из Университета Линчёпинга в Швеции провели исследование, в котором показали, что передачу терагерцового света можно регулировать с помощью аэрогеля, изготовленного из целлюлозы и проводящего полимера. Это открывает новые возможности для применения терагерцовых волн в различных областях.
Терагерцовые волны имеют большой потенциал в медицинской визуализации, так как они могут проходить через большинство непроводящих материалов без повреждения тканей, что делает их интересной альтернативой рентгеновским исследованиям. Однако перед широким использованием терагерцевых сигналов необходимо преодолеть несколько технологических препятствий.
Исследователи из Университета Линчёпинга разработали материал, который позволяет регулировать поглощение терагерцовых сигналов. Этот материал представляет собой аэрогель, который является одним из самых легких твердых материалов в мире. Он содержит проводящий полимер PEDOT:PSS и целлюлозу. С помощью окислительно-восстановительной реакции можно включать и выключать поглощение терагерцовых сигналов. Это свойство может быть полезно для сигналов дальнего действия из космоса или радиолокационных сигналов.
Данный материал можно рассматривать как регулируемый фильтр для терагерцового света. В одном состоянии он не поглощает электромагнитные сигналы, а в другом - может. Это открытие может привести к развитию новых приложений для терагерцовых волн в медицине, связи и других областях, где требуется передача и регулирование терагерцовых сигналов.
Источник:
Чаоян Куанг и др., Переключаемые широкополосные терагерцовые поглотители на основе проводящих полимерно-целлюлозных аэрогелей (Chaoyang Kuang et al, Switchable Broadband Terahertz Absorbers Based on Conducting Polymer‐Cellulose Aerogels), Advanced Science (2023). DOI: 10.1002/advs.202305898
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Стекло, которое улавливает углекислый газ
Что только не пытаются нынче приспособить для улучшения нашего экологического благополучия. Не буду рассуждать сейчас о целесообразности таких мер, речь идёт об интересной технологии.
Исследователи из Йенского университета имени Фридриха Шиллера в сотрудничестве с Лейпцигским и Венским университетами нашли новый способ отделять молекулы углекислого газа от газовых смесей. Они превратили кристаллические металлоорганические каркасные соединения в стекло. При этом им удалось уменьшить размер пор материала до такой степени, что он становится непроницаемым для определенных молекул газа. О своих выводах они сообщили в журнале Nature Materials.
Металлоорганические каркасные соединения (MOF) - это пористые материалы, состоящие из ионов металлов, связанных между собой органическими молекулами. Они имеют очень большую площадь внутренней поверхности и поэтому могут использоваться для хранения или разделения газов. Однако кристаллические MOF имеют упорядоченную структуру, которая может быть нарушена при плавлении или сжатии. Это приводит к потере пористости и снижению эффективности разделения газов.
Новый метод, разработанный исследователями из Йены, позволяет получить стеклообразные MOF, которые сохраняют свою пористость даже после плавления и сжатия. Это стало возможным благодаря тому, что исследователи использовали особый процесс сжатия, который сохраняет ближний порядок структуры MOF.
Стеклообразные MOF имеют ряд преимуществ перед кристаллическими MOF. Они более устойчивы к механическим воздействиям и термическому разрушению. Кроме того, они могут быть изготовлены в виде тонких пленок или волокон, что открывает новые возможности для их применения в различных устройствах.
Исследователи из Йены считают, что стеклообразные MOF могут найти применение в различных областях, включая разделение газов, хранение газа и катализ. Они планируют продолжить исследования в этой области, чтобы улучшить свойства стеклообразных MOF и расширить спектр их применения.
Источник:
Оксана Смирнова и др. Точный контроль газотранспортных каналов в стеклах с цеолитовым имидазолатным каркасом (Oksana Smirnova et al, Precise control over gas-transporting channels in zeolitic imidazolate framework glasses), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01738-3
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Что только не пытаются нынче приспособить для улучшения нашего экологического благополучия. Не буду рассуждать сейчас о целесообразности таких мер, речь идёт об интересной технологии.
Исследователи из Йенского университета имени Фридриха Шиллера в сотрудничестве с Лейпцигским и Венским университетами нашли новый способ отделять молекулы углекислого газа от газовых смесей. Они превратили кристаллические металлоорганические каркасные соединения в стекло. При этом им удалось уменьшить размер пор материала до такой степени, что он становится непроницаемым для определенных молекул газа. О своих выводах они сообщили в журнале Nature Materials.
Металлоорганические каркасные соединения (MOF) - это пористые материалы, состоящие из ионов металлов, связанных между собой органическими молекулами. Они имеют очень большую площадь внутренней поверхности и поэтому могут использоваться для хранения или разделения газов. Однако кристаллические MOF имеют упорядоченную структуру, которая может быть нарушена при плавлении или сжатии. Это приводит к потере пористости и снижению эффективности разделения газов.
Новый метод, разработанный исследователями из Йены, позволяет получить стеклообразные MOF, которые сохраняют свою пористость даже после плавления и сжатия. Это стало возможным благодаря тому, что исследователи использовали особый процесс сжатия, который сохраняет ближний порядок структуры MOF.
Стеклообразные MOF имеют ряд преимуществ перед кристаллическими MOF. Они более устойчивы к механическим воздействиям и термическому разрушению. Кроме того, они могут быть изготовлены в виде тонких пленок или волокон, что открывает новые возможности для их применения в различных устройствах.
Исследователи из Йены считают, что стеклообразные MOF могут найти применение в различных областях, включая разделение газов, хранение газа и катализ. Они планируют продолжить исследования в этой области, чтобы улучшить свойства стеклообразных MOF и расширить спектр их применения.
Источник:
Оксана Смирнова и др. Точный контроль газотранспортных каналов в стеклах с цеолитовым имидазолатным каркасом (Oksana Smirnova et al, Precise control over gas-transporting channels in zeolitic imidazolate framework glasses), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01738-3
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Синаптический транзистор, подобный нейрону мозга
Ученые с Северо-Западного университета, Бостонского колледжа и Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый синаптический транзистор, который может обрабатывать и хранить информацию, подобно человеческому мозгу. Это устройство отличается от предыдущих разработок тем, что работает при комнатной температуре, имеет высокую скорость работы, низкий энергопотребление и сохраняет информацию даже при отключении питания.
Исследователи продемонстрировали, что этот транзистор способен выполнять ассоциативное обучение, выходя за рамки простых задач машинного обучения по классификации данных. Ранее разработанные устройства, имитирующие мозг, требовали криогенных температур для своей работы, в то время как новый транзистор стабильно функционирует при обычной температуре.
Современные цифровые компьютеры имеют отдельные блоки обработки и хранения данных, что приводит к большому потреблению энергии при выполнении задач, требующих обработки большого объема данных. В связи с этим, ученые ищут новые способы обработки данных без увеличения энергопотребления. Одной из наиболее развитых технологий в этой области является мемристор - резистор памяти, который объединяет функции обработки и хранения данных. Однако мемристоры все еще требуют значительного количества энергии для переключения.
Исследователи, вдохновленные физикой муаровых узоров, решили переосмыслить эту парадигму. Муаровые узоры - это особые узоры, возникающие при наложении двух или более решеток. Они обладают свойствами, которые могут быть использованы для разработки новых устройств обработки и хранения информации.
Новый синаптический транзистор представляет собой значительный прорыв в области разработки компьютеров, которые функционируют подобно человеческому мозгу. Он обладает преимуществами стабильной работы при комнатной температуре, высокой скорости работы, низкого энергопотребления и сохранения информации даже при отключении питания. Это делает его идеальным для применения в реальных задачах, где требуется обработка больших объемов данных.
Источник:
Марк Херсам, Муаровый синаптический транзистор с нейроморфной функциональностью при комнатной температуре (Mark Hersam, Moiré synaptic transistor with room-temperature neuromorphic functionality), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06791-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые с Северо-Западного университета, Бостонского колледжа и Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый синаптический транзистор, который может обрабатывать и хранить информацию, подобно человеческому мозгу. Это устройство отличается от предыдущих разработок тем, что работает при комнатной температуре, имеет высокую скорость работы, низкий энергопотребление и сохраняет информацию даже при отключении питания.
Исследователи продемонстрировали, что этот транзистор способен выполнять ассоциативное обучение, выходя за рамки простых задач машинного обучения по классификации данных. Ранее разработанные устройства, имитирующие мозг, требовали криогенных температур для своей работы, в то время как новый транзистор стабильно функционирует при обычной температуре.
Современные цифровые компьютеры имеют отдельные блоки обработки и хранения данных, что приводит к большому потреблению энергии при выполнении задач, требующих обработки большого объема данных. В связи с этим, ученые ищут новые способы обработки данных без увеличения энергопотребления. Одной из наиболее развитых технологий в этой области является мемристор - резистор памяти, который объединяет функции обработки и хранения данных. Однако мемристоры все еще требуют значительного количества энергии для переключения.
Исследователи, вдохновленные физикой муаровых узоров, решили переосмыслить эту парадигму. Муаровые узоры - это особые узоры, возникающие при наложении двух или более решеток. Они обладают свойствами, которые могут быть использованы для разработки новых устройств обработки и хранения информации.
Новый синаптический транзистор представляет собой значительный прорыв в области разработки компьютеров, которые функционируют подобно человеческому мозгу. Он обладает преимуществами стабильной работы при комнатной температуре, высокой скорости работы, низкого энергопотребления и сохранения информации даже при отключении питания. Это делает его идеальным для применения в реальных задачах, где требуется обработка больших объемов данных.
Источник:
Марк Херсам, Муаровый синаптический транзистор с нейроморфной функциональностью при комнатной температуре (Mark Hersam, Moiré synaptic transistor with room-temperature neuromorphic functionality), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06791-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Алмаз вместо термопасты
Опять кликбейт, но опять же отчасти. Речь всё же пойдёт о технологии эффективного отвода тепла от полупроводниковых устройств. Бриллианты, как оказалось, могут быть не только лучшими друзьями девушек, но и ключевыми элементами в передовых технологиях. Не бриллианты, а алмазы, конечно, до блеска шлифовать альмаз для технологических устройств не требуется. И получать их можно искусственно. Так вот, ученые из столичного университета Осаки провели серию исследований, которые показали, что алмазы могут использоваться в качестве подложки для транзисторов из нитрида галлия (GaN). Эти транзисторы являются мощными полупроводниковыми устройствами, применяемыми в силовых устройствах, системах передачи данных и спутниковой связи.
Современные технологии требуют все более компактных устройств, это касается и силовой электроники. Это приводит к возникновению проблем с повышенной мощностью и выделением тепла, что в свою очередь может негативно сказаться на производительности, надежности и сроке службы этих устройств. Поэтому эффективное управление температурным режимом играет решающую роль.
Алмаз, обладающий самой высокой теплопроводностью среди всех материалов природного происхождения, идеально подходит в качестве материала-подложки. Однако, ранее его применение было затруднено из-за сложностей соединения алмаза с элементами GaN. Однако исследователи из столичного университета Осаки под руководством доцента Цзянбо Ляна и профессора Наотэру Сигэкавы разработали новую технологию, позволяющую успешно создавать GaN-транзисторы с высокой подвижностью электронов, используя алмаз в качестве подложки.
Их исследования показали, что новая технология обеспечивает более чем в два раза большую эффективность рассеивания тепла по сравнению с транзисторами, изготовленными на подложке из карбида кремния (SiC). Для максимизации теплопроводности алмаза, исследователи добавили слой 3C-SiC, кубического политипа карбида кремния, между GaN и алмазом. Это значительно снижает термическое сопротивление интерфейса и улучшает отвод тепла.
Профессор Лян отметил, что эта новая технология имеет потенциал для сокращения выбросов CO2 и может революционизировать развитие силовой и радиочастотной электроники, предоставляя улучшенные возможности для управления температурным режимом.
Источник:
Ре Кагава и др., Высокая термическая стабильность и низкое термическое сопротивление переходов GaN/3C-SiC/алмаз большой площади для практических процессов изготовления устройств (Ryo Kagawa et al, High Thermal Stability and Low Thermal Resistance of Large Area GaN/3C‐SiC/Diamond Junctions for Practical Device Processes), Small (2023). DOI: 10.1002/smll.202305574
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Опять кликбейт, но опять же отчасти. Речь всё же пойдёт о технологии эффективного отвода тепла от полупроводниковых устройств. Бриллианты, как оказалось, могут быть не только лучшими друзьями девушек, но и ключевыми элементами в передовых технологиях. Не бриллианты, а алмазы, конечно, до блеска шлифовать альмаз для технологических устройств не требуется. И получать их можно искусственно. Так вот, ученые из столичного университета Осаки провели серию исследований, которые показали, что алмазы могут использоваться в качестве подложки для транзисторов из нитрида галлия (GaN). Эти транзисторы являются мощными полупроводниковыми устройствами, применяемыми в силовых устройствах, системах передачи данных и спутниковой связи.
Современные технологии требуют все более компактных устройств, это касается и силовой электроники. Это приводит к возникновению проблем с повышенной мощностью и выделением тепла, что в свою очередь может негативно сказаться на производительности, надежности и сроке службы этих устройств. Поэтому эффективное управление температурным режимом играет решающую роль.
Алмаз, обладающий самой высокой теплопроводностью среди всех материалов природного происхождения, идеально подходит в качестве материала-подложки. Однако, ранее его применение было затруднено из-за сложностей соединения алмаза с элементами GaN. Однако исследователи из столичного университета Осаки под руководством доцента Цзянбо Ляна и профессора Наотэру Сигэкавы разработали новую технологию, позволяющую успешно создавать GaN-транзисторы с высокой подвижностью электронов, используя алмаз в качестве подложки.
Их исследования показали, что новая технология обеспечивает более чем в два раза большую эффективность рассеивания тепла по сравнению с транзисторами, изготовленными на подложке из карбида кремния (SiC). Для максимизации теплопроводности алмаза, исследователи добавили слой 3C-SiC, кубического политипа карбида кремния, между GaN и алмазом. Это значительно снижает термическое сопротивление интерфейса и улучшает отвод тепла.
Профессор Лян отметил, что эта новая технология имеет потенциал для сокращения выбросов CO2 и может революционизировать развитие силовой и радиочастотной электроники, предоставляя улучшенные возможности для управления температурным режимом.
Источник:
Ре Кагава и др., Высокая термическая стабильность и низкое термическое сопротивление переходов GaN/3C-SiC/алмаз большой площади для практических процессов изготовления устройств (Ryo Kagawa et al, High Thermal Stability and Low Thermal Resistance of Large Area GaN/3C‐SiC/Diamond Junctions for Practical Device Processes), Small (2023). DOI: 10.1002/smll.202305574
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Нанотехнологии для древесины
Вот мы говорим про высокие технологии, про устойчивое развитие и прочее, однако те самые технологии добираются и до одних из самых древних, и древесных. Нанотехнологии открывают новые возможности для обработки древесины, позволяя создавать материалы с улучшенными свойствами и повышать их устойчивость к различным воздействиям. Это направление исследований привлекает внимание ученых и промышленности во всем мире. Наночастицы могут быть добавлены в древесный материал на стадии его изготовления или путем пропитки уже готовых изделий.
В обзоре, опубликованном в Журнале биоресурсов и биопродуктов, международная группа ученых из Новой Зеландии (Scion) и Китая (Северо-восточный университет лесного хозяйства) исследовала применение нанотехнологий для улучшения свойств древесины. Исследование показало, что нанотехнологии могут быть использованы для:
- Улучшения долговечности древесины путем защиты ее от гниения и других биологических опасностей;
- Повышения огнестойкости древесины путем создания огнестойких покрытий или пропитки древесины огнестойкими наночастицами;
- Создание древесных материалов с антимикробными поверхностями для различных применений.
Одним из ключевых преимуществ нанотехнологий является возможность точного изучения структуры древесины и ее компонентов в нанометровом масштабе, что позволяет более глубоко понять механизмы биостойкости древесных материалов. Это знание может быть использовано для разработки новых методов обработки древесины, которые будут более эффективными и экологически безопасными.
Традиционные методы обработки древесины, такие как пропитка химическими веществами, часто имеют ряд недостатков, включая токсичность и недолговечность. Нанотехнологии позволяют использовать более экологически безопасные и эффективные методы обработки древесины, которые не оказывают вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.
Источник:
Айюб Арпанаи и др., Нанотехнологические подходы к устойчивой к биоразрушению древесине: обзор (Ayyoob Arpanaei et al, Nanotechnology approaches towards biodeterioration-resistant wood: A review), Journal of Bioresources and Bioproducts (2023). DOI: 10.1016/j.jobab.2023.09.001
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Вот мы говорим про высокие технологии, про устойчивое развитие и прочее, однако те самые технологии добираются и до одних из самых древних, и древесных. Нанотехнологии открывают новые возможности для обработки древесины, позволяя создавать материалы с улучшенными свойствами и повышать их устойчивость к различным воздействиям. Это направление исследований привлекает внимание ученых и промышленности во всем мире. Наночастицы могут быть добавлены в древесный материал на стадии его изготовления или путем пропитки уже готовых изделий.
В обзоре, опубликованном в Журнале биоресурсов и биопродуктов, международная группа ученых из Новой Зеландии (Scion) и Китая (Северо-восточный университет лесного хозяйства) исследовала применение нанотехнологий для улучшения свойств древесины. Исследование показало, что нанотехнологии могут быть использованы для:
- Улучшения долговечности древесины путем защиты ее от гниения и других биологических опасностей;
- Повышения огнестойкости древесины путем создания огнестойких покрытий или пропитки древесины огнестойкими наночастицами;
- Создание древесных материалов с антимикробными поверхностями для различных применений.
Одним из ключевых преимуществ нанотехнологий является возможность точного изучения структуры древесины и ее компонентов в нанометровом масштабе, что позволяет более глубоко понять механизмы биостойкости древесных материалов. Это знание может быть использовано для разработки новых методов обработки древесины, которые будут более эффективными и экологически безопасными.
Традиционные методы обработки древесины, такие как пропитка химическими веществами, часто имеют ряд недостатков, включая токсичность и недолговечность. Нанотехнологии позволяют использовать более экологически безопасные и эффективные методы обработки древесины, которые не оказывают вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.
Источник:
Айюб Арпанаи и др., Нанотехнологические подходы к устойчивой к биоразрушению древесине: обзор (Ayyoob Arpanaei et al, Nanotechnology approaches towards biodeterioration-resistant wood: A review), Journal of Bioresources and Bioproducts (2023). DOI: 10.1016/j.jobab.2023.09.001
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Квантовый процессор: логический, программируемый, первый
Исследователи из Гарвардского университета достигли значительного прогресса в разработке стабильных и масштабируемых квантовых вычислений. Команда под руководством Михаила Лукина, профессора физики Университета Джошуа и Бет Фридман и содиректора Гарвардской квантовой инициативы, создала первый программируемый логический квантовый процессор, способный кодировать до 48 логических кубитов и выполнять сотни операций с логическими воротами. Их работа, опубликованная в журнале Nature, знаменует собой важный шаг в развитии квантовых технологий.
Традиционные компьютеры используют биты в качестве единиц информации, которые могут принимать значения 0 или 1. В квантовых вычислениях используются квантовые биты, или кубиты, которые могут представлять собой комбинацию 0 и 1 одновременно. Это называется суперпозицией и является одной из отличительных особенностей квантовых вычислений.
Одной из основных проблем в области квантовых вычислений является чувствительность к шуму и ошибкам. Квантовая информация может легко теряться или искажаться, что затрудняет создание стабильных и надежных квантовых вычислительных систем. Для преодоления этой проблемы исследователи из Гарварда использовали метод квантовой коррекции ошибок (ККЕ). ККЕ позволяет защитить квантовую информацию от шума и ошибок, делая квантовые вычисления более устойчивыми.
Созданный гарвардскими учеными квантовый процессор состоит из массива из 256 физических кубитов, которые объединены в более крупные логические кубиты с помощью ККЕ. Это позволяет процессору кодировать до 48 логических кубитов и выполнять большое количество операций с логическими воротами без потери информации.
Достижение исследователей из Гарварда является значительным шагом в развитии квантовых технологий. Оно приближает нас к созданию квантовых компьютеров, которые будут способны решать сложные научные и технические задачи, недоступные для классических компьютеров.
Источник:
Долев Блювштейн и др., Логический квантовый процессор на основе реконфигурируемых массивов атомов (Dolev Bluvstein et al, Logical quantum processor based on reconfigurable atom arrays), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06927-3
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Гарвардского университета достигли значительного прогресса в разработке стабильных и масштабируемых квантовых вычислений. Команда под руководством Михаила Лукина, профессора физики Университета Джошуа и Бет Фридман и содиректора Гарвардской квантовой инициативы, создала первый программируемый логический квантовый процессор, способный кодировать до 48 логических кубитов и выполнять сотни операций с логическими воротами. Их работа, опубликованная в журнале Nature, знаменует собой важный шаг в развитии квантовых технологий.
Традиционные компьютеры используют биты в качестве единиц информации, которые могут принимать значения 0 или 1. В квантовых вычислениях используются квантовые биты, или кубиты, которые могут представлять собой комбинацию 0 и 1 одновременно. Это называется суперпозицией и является одной из отличительных особенностей квантовых вычислений.
Одной из основных проблем в области квантовых вычислений является чувствительность к шуму и ошибкам. Квантовая информация может легко теряться или искажаться, что затрудняет создание стабильных и надежных квантовых вычислительных систем. Для преодоления этой проблемы исследователи из Гарварда использовали метод квантовой коррекции ошибок (ККЕ). ККЕ позволяет защитить квантовую информацию от шума и ошибок, делая квантовые вычисления более устойчивыми.
Созданный гарвардскими учеными квантовый процессор состоит из массива из 256 физических кубитов, которые объединены в более крупные логические кубиты с помощью ККЕ. Это позволяет процессору кодировать до 48 логических кубитов и выполнять большое количество операций с логическими воротами без потери информации.
Достижение исследователей из Гарварда является значительным шагом в развитии квантовых технологий. Оно приближает нас к созданию квантовых компьютеров, которые будут способны решать сложные научные и технические задачи, недоступные для классических компьютеров.
Источник:
Долев Блювштейн и др., Логический квантовый процессор на основе реконфигурируемых массивов атомов (Dolev Bluvstein et al, Logical quantum processor based on reconfigurable atom arrays), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06927-3
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Сверхбыстрый процессор сигналов
Группа международных ученых, возглавляемая профессором Технологического университета Суинберна Дэвидом Моссом, разработала сверхвысокоскоростной процессор сигналов, способный одновременно анализировать 400 000 видеоизображений в реальном времени. Это революционное достижение открывает новые возможности в самых разных областях, таких как безопасность и эффективность беспилотных автомобилей, медицинская визуализация и астрономия.
Процессор работает более чем в 10 000 раз быстрее, чем типичные электронные процессоры, и достигает рекордной скорости 17 терабит/с. Такая производительность позволяет обрабатывать огромные объемы данных в режиме реального времени, что приводит к созданию более интеллектуальных и автономных систем, способных эффективно работать в реальных условиях.
Одним из ключевых преимуществ процессора является наличие встроенной оптической микрогребёнки, которая преодолевает ограничения по полосе пропускания и энергии, присущие электронике. Это позволяет процессору работать на гораздо более высоких скоростях, чем традиционные электронные системы.
В области астрономии процессор способен значительно ускорить анализ небесных данных, что может привести к революционным открытиям. Например, он может помочь в поиске экзопланет, подобных Земле, или в изучении далеких галактик.
В медицинской визуализации процессор может обеспечить более быструю и точную диагностику заболеваний, например, при проведении МРТ или КТ-сканирования. Это может помочь врачам поставить диагноз более точно и своевременно, что может спасти жизни пациентов.
В сфере беспилотных автомобилей процессор может обеспечить более надежное и эффективное управление, что снизит риск возникновения аварий. Он может мгновенно анализировать данные с камер и датчиков, чтобы помочь автомобилю мгновенно реагировать на изменения в дорожной обстановке.
Источник:
Mengxi Tan и др., Фотонный сигнальный процессор на основе микрогребенки Керра для обработки видеоизображений в реальном времени (Mengxi Tan et al, Photonic signal processor based on a Kerr microcomb for real-time video image processing), Communications Engineering (2023). DOI: 10.1038/s44172-023-00135-7
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Группа международных ученых, возглавляемая профессором Технологического университета Суинберна Дэвидом Моссом, разработала сверхвысокоскоростной процессор сигналов, способный одновременно анализировать 400 000 видеоизображений в реальном времени. Это революционное достижение открывает новые возможности в самых разных областях, таких как безопасность и эффективность беспилотных автомобилей, медицинская визуализация и астрономия.
Процессор работает более чем в 10 000 раз быстрее, чем типичные электронные процессоры, и достигает рекордной скорости 17 терабит/с. Такая производительность позволяет обрабатывать огромные объемы данных в режиме реального времени, что приводит к созданию более интеллектуальных и автономных систем, способных эффективно работать в реальных условиях.
Одним из ключевых преимуществ процессора является наличие встроенной оптической микрогребёнки, которая преодолевает ограничения по полосе пропускания и энергии, присущие электронике. Это позволяет процессору работать на гораздо более высоких скоростях, чем традиционные электронные системы.
В области астрономии процессор способен значительно ускорить анализ небесных данных, что может привести к революционным открытиям. Например, он может помочь в поиске экзопланет, подобных Земле, или в изучении далеких галактик.
В медицинской визуализации процессор может обеспечить более быструю и точную диагностику заболеваний, например, при проведении МРТ или КТ-сканирования. Это может помочь врачам поставить диагноз более точно и своевременно, что может спасти жизни пациентов.
В сфере беспилотных автомобилей процессор может обеспечить более надежное и эффективное управление, что снизит риск возникновения аварий. Он может мгновенно анализировать данные с камер и датчиков, чтобы помочь автомобилю мгновенно реагировать на изменения в дорожной обстановке.
Источник:
Mengxi Tan и др., Фотонный сигнальный процессор на основе микрогребенки Керра для обработки видеоизображений в реальном времени (Mengxi Tan et al, Photonic signal processor based on a Kerr microcomb for real-time video image processing), Communications Engineering (2023). DOI: 10.1038/s44172-023-00135-7
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Инновационные органические светодиоды
Органические светодиоды (OLED) продолжают набирать популярность благодаря своим многочисленным преимуществам, включая яркие цвета, высокий контраст и низкое энергопотребление. Однако одним из основных препятствий для их широкого внедрения является ограниченный срок службы синих OLED.
Исследователи из Мичиганского университета достигли значительного прорыва в этой области, создав новые фосфоресцентные OLED (PHOLED), которые демонстрируют беспрецедентно высокий срок службы. Эти новые синие PHOLED могут поддерживать 90% интенсивности синего света в 10-14 раз дольше, чем другие конструкции, излучающие аналогичные глубокие синие цвета. Такой срок службы делает их наконец-то коммерчески жизнеспособными в источниках света, соответствующих целевому сроку службы Министерства энергетики в 50 000 часов.
Кроме того, новые синие PHOLED имеют почти 100% внутреннюю квантовую эффективность, что означает, что все электричество, поступающее в устройство, используется для создания света. В результате освещение и экраны, оснащенные PHOLED, могут отображать более яркие цвета в течение более длительных периодов времени с меньшим энергопотреблением и выбросами углекислого газа.
Этот прорыв открывает новые возможности для использования OLED в различных областях, включая освещение, дисплеи и носимые устройства. В частности, использование синих PHOLED в качестве подсветки для телевизоров и компьютерных мониторов может значительно увеличить срок службы батареи этих устройств.
Исследователи отмечают, что текущая версия синих PHOLED еще не достаточно прочна для использования в дисплеях, но они работают над улучшением их стабильности. Они также планируют адаптировать эту технологию к другим светоизлучающим материалам, чтобы создать синие PHOLED, которые будут достаточно выносливыми для использования в телевизорах, экранах телефонов и компьютерных мониторах.
Источник:
Хаонань Чжао и др., Стабильные синие фосфоресцентные органические светодиоды, в которых используются эффекты Перселла, усиленные поляритонами (Haonan Zhao et al, Stable blue phosphorescent organic LEDs that use polariton-enhanced Purcell effects), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06976-8
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Органические светодиоды (OLED) продолжают набирать популярность благодаря своим многочисленным преимуществам, включая яркие цвета, высокий контраст и низкое энергопотребление. Однако одним из основных препятствий для их широкого внедрения является ограниченный срок службы синих OLED.
Исследователи из Мичиганского университета достигли значительного прорыва в этой области, создав новые фосфоресцентные OLED (PHOLED), которые демонстрируют беспрецедентно высокий срок службы. Эти новые синие PHOLED могут поддерживать 90% интенсивности синего света в 10-14 раз дольше, чем другие конструкции, излучающие аналогичные глубокие синие цвета. Такой срок службы делает их наконец-то коммерчески жизнеспособными в источниках света, соответствующих целевому сроку службы Министерства энергетики в 50 000 часов.
Кроме того, новые синие PHOLED имеют почти 100% внутреннюю квантовую эффективность, что означает, что все электричество, поступающее в устройство, используется для создания света. В результате освещение и экраны, оснащенные PHOLED, могут отображать более яркие цвета в течение более длительных периодов времени с меньшим энергопотреблением и выбросами углекислого газа.
Этот прорыв открывает новые возможности для использования OLED в различных областях, включая освещение, дисплеи и носимые устройства. В частности, использование синих PHOLED в качестве подсветки для телевизоров и компьютерных мониторов может значительно увеличить срок службы батареи этих устройств.
Исследователи отмечают, что текущая версия синих PHOLED еще не достаточно прочна для использования в дисплеях, но они работают над улучшением их стабильности. Они также планируют адаптировать эту технологию к другим светоизлучающим материалам, чтобы создать синие PHOLED, которые будут достаточно выносливыми для использования в телевизорах, экранах телефонов и компьютерных мониторах.
Источник:
Хаонань Чжао и др., Стабильные синие фосфоресцентные органические светодиоды, в которых используются эффекты Перселла, усиленные поляритонами (Haonan Zhao et al, Stable blue phosphorescent organic LEDs that use polariton-enhanced Purcell effects), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06976-8
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2