Квантовая запутанность, управляемая, многочастичная.
Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с исследователями из Университета Цинхуа и Университета Фудань сделали значительный прогресс в области подготовки и измерения масштабируемых многочастичных запутанных состояний. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, получила признание от Американского физического общества, которое опубликовало статью в журнале Physics Magazine под названием "Веха в развитии квантового компьютера с оптической решеткой".
Квантовая запутанность является фундаментальным явлением, которое лежит в основе квантовых вычислений. Возможности квантовых вычислений экспоненциально растут с увеличением числа запутанных кубитов. Поэтому подготовка, измерение и манипулирование крупномасштабными запутанными состояниями являются ключевыми задачами в области квантовых исследований.
Среди физических систем, используемых для реализации квантовых битов (кубитов), ультрахолодные атомные кубиты в оптических решетках обладают превосходной когерентностью, масштабируемостью и высокоточным квантовым управлением. Исследовательская группа USTC с 2010 года активно изучает многочастичные фазовые переходы, атомные взаимодействия и динамику распределения энтропии в оптических решетках. К 2020 году команда достигла точности запутанности в 99,3% с более чем 1000 парами запутанных атомов.
Эти исследования открывают путь к повышению точности атомной запутанности и возможности параллельного атомного управления, что заложит основу для создания еще более крупных многоатомных запутанных состояний и дальнейших исследований в области квантовых вычислений.
Однако, несмотря на значительные достижения, ученые столкнулись с определенными ограничениями. Одной из проблем является сохранение и стабильность запутанных состояний на больших временных и пространственных масштабах. Эти проблемы требуют дальнейшего исследования и разработки новых методов и технологий.
Исследования в области квантовых вычислений и запутанных состояний имеют огромный потенциал для применений в различных областях, включая криптографию, оптимизацию, моделирование сложных систем и многое другое. Квантовые компьютеры с оптическими решетками могут стать основой для развития новых вычислительных платформ, которые смогут эффективно решать сложные задачи, недоступные для классических компьютеров.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.073401
Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с исследователями из Университета Цинхуа и Университета Фудань сделали значительный прогресс в области подготовки и измерения масштабируемых многочастичных запутанных состояний. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, получила признание от Американского физического общества, которое опубликовало статью в журнале Physics Magazine под названием "Веха в развитии квантового компьютера с оптической решеткой".
Квантовая запутанность является фундаментальным явлением, которое лежит в основе квантовых вычислений. Возможности квантовых вычислений экспоненциально растут с увеличением числа запутанных кубитов. Поэтому подготовка, измерение и манипулирование крупномасштабными запутанными состояниями являются ключевыми задачами в области квантовых исследований.
Среди физических систем, используемых для реализации квантовых битов (кубитов), ультрахолодные атомные кубиты в оптических решетках обладают превосходной когерентностью, масштабируемостью и высокоточным квантовым управлением. Исследовательская группа USTC с 2010 года активно изучает многочастичные фазовые переходы, атомные взаимодействия и динамику распределения энтропии в оптических решетках. К 2020 году команда достигла точности запутанности в 99,3% с более чем 1000 парами запутанных атомов.
Эти исследования открывают путь к повышению точности атомной запутанности и возможности параллельного атомного управления, что заложит основу для создания еще более крупных многоатомных запутанных состояний и дальнейших исследований в области квантовых вычислений.
Однако, несмотря на значительные достижения, ученые столкнулись с определенными ограничениями. Одной из проблем является сохранение и стабильность запутанных состояний на больших временных и пространственных масштабах. Эти проблемы требуют дальнейшего исследования и разработки новых методов и технологий.
Исследования в области квантовых вычислений и запутанных состояний имеют огромный потенциал для применений в различных областях, включая криптографию, оптимизацию, моделирование сложных систем и многое другое. Квантовые компьютеры с оптическими решетками могут стать основой для развития новых вычислительных платформ, которые смогут эффективно решать сложные задачи, недоступные для классических компьютеров.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.073401
👍1
Изоляторы Мотта - это удивительные материалы, которые, несмотря на свою изоляционную природу, способны проводить электричество в некоторых условиях. Эти материалы содержат коррелированные электроны, которые могут образовывать необычные мультичастичные запутанные состояния.
Недавние исследования показали, что изоляторы Мотта могут проявлять свои необычные свойства уже при комнатной температуре. Один из таких материалов, оксид тербия индия (TbInO3), был выбран для более подробного изучения. Этот материал обладает треугольной структурой решетки и проявляет поведение квантовой спиновой жидкости.
Исследователи обнаружили, что TbInO3 обладает терагерцовой проводимостью, которая пропорциональна квадрату частоты света при комнатной температуре. Это открытие имеет важное значение, так как позволяет разработать теоретические интерпретации и объяснения для экспериментальных наблюдений. Одно из возможных применений этого изучения - создание отказоустойчивых квантовых компьютеров.
https://telegra.ph/Vrode-by-provodnik-a-okazyvaetsya--izolyator-i-pri-ehtom--kvantovaya-spinovaya-zhidkost-s-osobymi-svojstvami-09-19
Недавние исследования показали, что изоляторы Мотта могут проявлять свои необычные свойства уже при комнатной температуре. Один из таких материалов, оксид тербия индия (TbInO3), был выбран для более подробного изучения. Этот материал обладает треугольной структурой решетки и проявляет поведение квантовой спиновой жидкости.
Исследователи обнаружили, что TbInO3 обладает терагерцовой проводимостью, которая пропорциональна квадрату частоты света при комнатной температуре. Это открытие имеет важное значение, так как позволяет разработать теоретические интерпретации и объяснения для экспериментальных наблюдений. Одно из возможных применений этого изучения - создание отказоустойчивых квантовых компьютеров.
https://telegra.ph/Vrode-by-provodnik-a-okazyvaetsya--izolyator-i-pri-ehtom--kvantovaya-spinovaya-zhidkost-s-osobymi-svojstvami-09-19
Telegraph
Вроде бы проводник, а оказывается — изолятор, и при этом — квантовая спиновая жидкость с особыми свойствами.
Изоляторы Мотта - это удивительные материалы, которые вызывают интерес у физиков уже на протяжении многих лет. Они обладают структурами, которые, согласно теории, должны проводить электричество, но на практике оказываются изоляторами. Эти материалы содержат…
👍2
Сверхстабильная Zn-Mn батарея с высокой плотностью энергии.
Наномицеллярный электролит на водной основе, разработанный исследовательской группой под руководством профессора Яна Лифэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS), представляет собой новый подход к улучшению электрохимических характеристик водных ионно-цинковых батарей (АЗИБ). В статье, опубликованной в Журнале Американского химического общества, исследователи представили уникальную конструкцию наномицеллярного электролита, который может регулировать электрохимические свойства АЗИБ путем оптимизации его структуры.
Основное преимущество этого нового электролита заключается в использовании метилмочевины (Mu) и технологии самосборки для создания наномицеллярных кластеров. Эти кластеры инкапсулируют катионы и анионы, разделяя среду водно-растворительного раствора на гидрофильные и гидрофобные области. Такая структура блокирует последовательную сеть объемных водородных связей на водной основе, что приводит к реконфигурации локализованных водородных связей внутри мицелл и на их границе.
Электролит также содержит ZnSO4 и MnSO4, а ионы Zn2+ и Mn2+ могут контролируемо высвобождаться из наномицеллярных кластеров и равномерно осаждаться на поверхности электрода. Это способствует улучшению производительности батареи и предотвращает коррозию цинка, вызванную проникновением молекул воды. Кроме того, молекулы Mu вовлекаются в структуру оболочки растворителя ионов Zn2+/Mn2+, что способствует снижению количества молекул воды в этой структуре.
Результаты исследования показывают, что карбонильные группы на молекулах Zn2+/Mn2+ и Mu обладают более сильной связывающей способностью, что способствует более эффективному функционированию батареи. Этот новый наномицеллярный электролит представляет собой важный шаг в развитии конкурентоспособных и экологически чистых энергетических систем, таких как водные ионно-цинковые батареи.
DOI: 10.1021/jacs.3c07764
Наномицеллярный электролит на водной основе, разработанный исследовательской группой под руководством профессора Яна Лифэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS), представляет собой новый подход к улучшению электрохимических характеристик водных ионно-цинковых батарей (АЗИБ). В статье, опубликованной в Журнале Американского химического общества, исследователи представили уникальную конструкцию наномицеллярного электролита, который может регулировать электрохимические свойства АЗИБ путем оптимизации его структуры.
Основное преимущество этого нового электролита заключается в использовании метилмочевины (Mu) и технологии самосборки для создания наномицеллярных кластеров. Эти кластеры инкапсулируют катионы и анионы, разделяя среду водно-растворительного раствора на гидрофильные и гидрофобные области. Такая структура блокирует последовательную сеть объемных водородных связей на водной основе, что приводит к реконфигурации локализованных водородных связей внутри мицелл и на их границе.
Электролит также содержит ZnSO4 и MnSO4, а ионы Zn2+ и Mn2+ могут контролируемо высвобождаться из наномицеллярных кластеров и равномерно осаждаться на поверхности электрода. Это способствует улучшению производительности батареи и предотвращает коррозию цинка, вызванную проникновением молекул воды. Кроме того, молекулы Mu вовлекаются в структуру оболочки растворителя ионов Zn2+/Mn2+, что способствует снижению количества молекул воды в этой структуре.
Результаты исследования показывают, что карбонильные группы на молекулах Zn2+/Mn2+ и Mu обладают более сильной связывающей способностью, что способствует более эффективному функционированию батареи. Этот новый наномицеллярный электролит представляет собой важный шаг в развитии конкурентоспособных и экологически чистых энергетических систем, таких как водные ионно-цинковые батареи.
DOI: 10.1021/jacs.3c07764
👍4
Новый термоэлектрик из никеля и золота.
Термоэлектрические материалы позволяют преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот. Недавние исследования показали, что никель и золото могут быть использованы для создания улучшенных термоэлектрических материалов.
Одним из ключевых показателей эффективности термоэлектрических материалов является коэффициент Зеебека, который определяет соотношение между термоэлектрическим напряжением и разницей температур. Исследования показали, что смешивание никеля, который обладает магнитными свойствами, с благородным металлом золотом может радикально изменить электронные свойства материала.
Сплавы никель-золото, полученные в результате такого смешивания, обладают рекордными значениями коэффициента термоэлектрической мощности. Это означает, что они могут эффективно преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот, что делает их потенциально ценными для использования в различных областях, включая преобразование отработанного тепла в зеленую электроэнергию.
Однако исследователи не останавливаются на достигнутом и продолжают исследовать другие многообещающие кандидаты для термоэлектрических материалов без золота. Это связано с тем, что золото является драгоценным металлом и его использование может повысить стоимость производства таких материалов. Поэтому поиск альтернативных материалов, обладающих схожими или даже лучшими свойствами, является важной задачей для научного сообщества.
Одним из потенциальных кандидатов является биметаллический сплав на основе никеля и других магнитных металлов, таких как железо или кобальт. Исследования показали, что такие сплавы обладают перспективными термоэлектрическими свойствами и могут стать альтернативой никель-золотым сплавам.
https://telegra.ph/Dragocennyj-termoehlektrik-s-unikalnymi-svojstvami-09-19
Термоэлектрические материалы позволяют преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот. Недавние исследования показали, что никель и золото могут быть использованы для создания улучшенных термоэлектрических материалов.
Одним из ключевых показателей эффективности термоэлектрических материалов является коэффициент Зеебека, который определяет соотношение между термоэлектрическим напряжением и разницей температур. Исследования показали, что смешивание никеля, который обладает магнитными свойствами, с благородным металлом золотом может радикально изменить электронные свойства материала.
Сплавы никель-золото, полученные в результате такого смешивания, обладают рекордными значениями коэффициента термоэлектрической мощности. Это означает, что они могут эффективно преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот, что делает их потенциально ценными для использования в различных областях, включая преобразование отработанного тепла в зеленую электроэнергию.
Однако исследователи не останавливаются на достигнутом и продолжают исследовать другие многообещающие кандидаты для термоэлектрических материалов без золота. Это связано с тем, что золото является драгоценным металлом и его использование может повысить стоимость производства таких материалов. Поэтому поиск альтернативных материалов, обладающих схожими или даже лучшими свойствами, является важной задачей для научного сообщества.
Одним из потенциальных кандидатов является биметаллический сплав на основе никеля и других магнитных металлов, таких как железо или кобальт. Исследования показали, что такие сплавы обладают перспективными термоэлектрическими свойствами и могут стать альтернативой никель-золотым сплавам.
https://telegra.ph/Dragocennyj-termoehlektrik-s-unikalnymi-svojstvami-09-19
Telegraph
Драгоценный термоэлектрик с уникальными свойствами.
Термоэлектрики - это материалы, которые могут преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот. Исследовательская группа из Венского технологического университета (TU Wien) обнаружила, что сплав никеля и золота обладает потенциалом для создания улучшенных…
👍2
Новый синий органический светодиод
Разработка эффективных синих органических светодиодов (OLED) представляет определенные сложности из-за высокого напряжения, необходимого для их работы. Обычно синим OLED-дисплеям требуется напряжение около 4 В для достижения яркости 100 кд/м², что превышает напряжение литий-ионных аккумуляторов, используемых в смартфонах.
Однако недавно команда ученых из Токийского технологического института, Университета Осаки, Университета Тояма, Университета Сидзуока и Института молекулярных наук представила новое OLED-устройство с низким напряжением включения всего 1,47 В для синего излучения. Это достижение стало возможным благодаря использованию особых материалов в составе OLED.
В этом устройстве акцептором выступает 1,2-ADN (9-(нафталин-1-ил)-10-(нафталин-2-ил)антрацен), донором - TbPe (2,5,8,11-тетра-трет-бутилперилен), а флуоресцентной добавкой - TbPe. Этот OLED работает по механизму, называемому повышающим преобразованием (UC), где дырки и электроны инжектируются в донорный и акцепторный слои соответственно. Рекомбинация происходит на границе донор/акцептор, образуя состояние переноса заряда (CT). Важно отметить, что межмолекулярные взаимодействия на границе донор/акцептор играют ключевую роль в формировании состояния CT, и более сильные взаимодействия приводят к лучшим результатам.
В результате энергия состояния CT избирательно передается низкоэнергетическим первым триплетным возбужденным состояниям эмиттера, что приводит к излучению синего света. Это достигается путем образования высокоэнергетического первого синглетного возбужденного состояния через триплет-триплетный обмен энергии.
DOI: 10.1038/s41467-023-41208-7
Разработка эффективных синих органических светодиодов (OLED) представляет определенные сложности из-за высокого напряжения, необходимого для их работы. Обычно синим OLED-дисплеям требуется напряжение около 4 В для достижения яркости 100 кд/м², что превышает напряжение литий-ионных аккумуляторов, используемых в смартфонах.
Однако недавно команда ученых из Токийского технологического института, Университета Осаки, Университета Тояма, Университета Сидзуока и Института молекулярных наук представила новое OLED-устройство с низким напряжением включения всего 1,47 В для синего излучения. Это достижение стало возможным благодаря использованию особых материалов в составе OLED.
В этом устройстве акцептором выступает 1,2-ADN (9-(нафталин-1-ил)-10-(нафталин-2-ил)антрацен), донором - TbPe (2,5,8,11-тетра-трет-бутилперилен), а флуоресцентной добавкой - TbPe. Этот OLED работает по механизму, называемому повышающим преобразованием (UC), где дырки и электроны инжектируются в донорный и акцепторный слои соответственно. Рекомбинация происходит на границе донор/акцептор, образуя состояние переноса заряда (CT). Важно отметить, что межмолекулярные взаимодействия на границе донор/акцептор играют ключевую роль в формировании состояния CT, и более сильные взаимодействия приводят к лучшим результатам.
В результате энергия состояния CT избирательно передается низкоэнергетическим первым триплетным возбужденным состояниям эмиттера, что приводит к излучению синего света. Это достигается путем образования высокоэнергетического первого синглетного возбужденного состояния через триплет-триплетный обмен энергии.
DOI: 10.1038/s41467-023-41208-7
👍1
Как графен, только из молибдена.
Двумерные материалы, такие как графен, в последние годы привлекли большое внимание ученых своими удивительными свойствами. Теперь учёные из исследовательского центра Юлиха, Индийского технологического института в Патне и Австралийского университета Ньюкасла создали новый материал, который также принадлежит к классу двумерных материалов и обладает металлическими свойствами. Этот материал, названный "молибдененом", состоит всего из одного атомного слоя атомов молибдена.
Молибденен имеет сходные с графеном свойства, такие как сверхпроводимость и высокая прочность. Однако, в отличие от графена, молибденен является металлическим материалом. Это означает, что он обладает отличной электропроводностью и может быть использован в различных электронных устройствах.
Одно из самых интересных свойств молибденена заключается в его устойчивости к высоким температурам. В отличие от многих других двумерных материалов, молибденен не чувствителен к нагреву. Это делает его потенциально полезным для применения в высокотемпературных условиях, например, в электронике или энергетике.
Исследователи создали молибденен с помощью микроволновой печи, нагревая смесь сульфида молибдена и графена до очень высокой температуры. В результате этой реакции образовались тонкие слои молибдена, которые имеют форму конических "усов". Это уникальная структура, которая может иметь потенциальные применения в различных областях, включая электронику и квантовые технологии.
Молибденен, как и другие двумерные материалы, имеет большой потенциал для будущих научных и технологических разработок. Его уникальные свойства, такие как высокая электропроводность, прочность и устойчивость к высоким температурам, делают его привлекательным для использования в различных областях, от электроники до энергетики. Будущие исследования и разработки могут привести к новым инновациям и применениям этого удивительного материала.
DOI: 10.1038/s41565-023-01484-2
Двумерные материалы, такие как графен, в последние годы привлекли большое внимание ученых своими удивительными свойствами. Теперь учёные из исследовательского центра Юлиха, Индийского технологического института в Патне и Австралийского университета Ньюкасла создали новый материал, который также принадлежит к классу двумерных материалов и обладает металлическими свойствами. Этот материал, названный "молибдененом", состоит всего из одного атомного слоя атомов молибдена.
Молибденен имеет сходные с графеном свойства, такие как сверхпроводимость и высокая прочность. Однако, в отличие от графена, молибденен является металлическим материалом. Это означает, что он обладает отличной электропроводностью и может быть использован в различных электронных устройствах.
Одно из самых интересных свойств молибденена заключается в его устойчивости к высоким температурам. В отличие от многих других двумерных материалов, молибденен не чувствителен к нагреву. Это делает его потенциально полезным для применения в высокотемпературных условиях, например, в электронике или энергетике.
Исследователи создали молибденен с помощью микроволновой печи, нагревая смесь сульфида молибдена и графена до очень высокой температуры. В результате этой реакции образовались тонкие слои молибдена, которые имеют форму конических "усов". Это уникальная структура, которая может иметь потенциальные применения в различных областях, включая электронику и квантовые технологии.
Молибденен, как и другие двумерные материалы, имеет большой потенциал для будущих научных и технологических разработок. Его уникальные свойства, такие как высокая электропроводность, прочность и устойчивость к высоким температурам, делают его привлекательным для использования в различных областях, от электроники до энергетики. Будущие исследования и разработки могут привести к новым инновациям и применениям этого удивительного материала.
DOI: 10.1038/s41565-023-01484-2
👍4
Научное исследование, проведенное учеными из Института передовых технологий Университета Суррея (ATI), приближает массовое производство следующего поколения перовскитных солнечных элементов на шаг ближе. Эти элементы обладают потенциалом стать более дешевыми и легкими, что может привести к значительному прогрессу в области фотоэлектрических технологий.
Исследование, опубликованное в журнале Solar RRL, представляет новый подход к улучшению производительности перовскитных солнечных элементов. Ученые использовали наноразмерное «чернильное» покрытие из оксида алюминия на металлогалогенидном перовските, что привело к стабилизации падения выходной энергии, с которым ранее сталкивалась эта технология.
Ведущий автор исследования, Хашини Перера, отметил, что в прошлом оксиды металлов давали различные результаты в производительности перовскитных солнечных элементов. Однако исследователи обнаружили, что оксид алюминия может улучшить производительность и минимизировать потери эффективности во время кондиционирования перовскитных солнечных элементов. Этот нанооксид позволяет равномерно покрыть перовскитный материал органическими молекулами, которые самособираются на поверхности и улучшают производительность устройства.
Доктор Ималка Джаявардена из Института передовых технологий Университета Суррея подчеркнул, что ограничения производительности традиционных солнечных элементов стимулируют исследователей к изучению перовскита как следующей генерации солнечной технологии. Это особенно актуально в свете быстрого роста применения перовскитных элементов как на Земле, так и в космосе.
Профессор Рави Силва, автор-корреспондент ATI Университета Суррея, отметил, что затраты на солнечную энергию быстро снижаются, и более 80% всех новых мощностей по производству электроэнергии в мире основаны на возобновляемых источниках энергии. Разработка экономически эффективного подхода к масштабированию перовскитных солнечных элементов может помочь странам достичь своих целей в области чистой энергетики быстрее.
Эта технология является значимым шагом в развитии солнечной энергетики и открывает новые перспективы для использования перовскитных солнечных элементов в будущих технологиях. Он может способствовать развитию более доступных и эффективных солнечных панелей, что позволит нам увеличить долю возобновляемых источников энергии в нашей энергетической системе и двигаться к более устойчивому будущему.
DOI: 10.1002/solr.202300388
Исследование, опубликованное в журнале Solar RRL, представляет новый подход к улучшению производительности перовскитных солнечных элементов. Ученые использовали наноразмерное «чернильное» покрытие из оксида алюминия на металлогалогенидном перовските, что привело к стабилизации падения выходной энергии, с которым ранее сталкивалась эта технология.
Ведущий автор исследования, Хашини Перера, отметил, что в прошлом оксиды металлов давали различные результаты в производительности перовскитных солнечных элементов. Однако исследователи обнаружили, что оксид алюминия может улучшить производительность и минимизировать потери эффективности во время кондиционирования перовскитных солнечных элементов. Этот нанооксид позволяет равномерно покрыть перовскитный материал органическими молекулами, которые самособираются на поверхности и улучшают производительность устройства.
Доктор Ималка Джаявардена из Института передовых технологий Университета Суррея подчеркнул, что ограничения производительности традиционных солнечных элементов стимулируют исследователей к изучению перовскита как следующей генерации солнечной технологии. Это особенно актуально в свете быстрого роста применения перовскитных элементов как на Земле, так и в космосе.
Профессор Рави Силва, автор-корреспондент ATI Университета Суррея, отметил, что затраты на солнечную энергию быстро снижаются, и более 80% всех новых мощностей по производству электроэнергии в мире основаны на возобновляемых источниках энергии. Разработка экономически эффективного подхода к масштабированию перовскитных солнечных элементов может помочь странам достичь своих целей в области чистой энергетики быстрее.
Эта технология является значимым шагом в развитии солнечной энергетики и открывает новые перспективы для использования перовскитных солнечных элементов в будущих технологиях. Он может способствовать развитию более доступных и эффективных солнечных панелей, что позволит нам увеличить долю возобновляемых источников энергии в нашей энергетической системе и двигаться к более устойчивому будущему.
DOI: 10.1002/solr.202300388
👍1
Авиация, несомненно, стоит перед огромными вызовами в области экологической устойчивости. В свете этого, Филипп Анселл провел исследование, в рамках которого было рассмотрено более 300 проектов, направленных на поиск экологически чистого топлива для авиации. Варианты, такие как синтетический керосин, жидкий водород, аммиак, сжиженный природный газ, этанол и метанол, были сравнены с традиционным авиационным топливом, получаемым из ископаемых источников.
Однако, несмотря на проведенные исследования, Филипп Анселл не смог найти универсального решения. Каждый из рассмотренных вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые из них требуют дальнейшего исследования и развития, такие как водород и аккумуляторные системы.
Очевидно, что выбор экологически чистого топлива для авиации требует совместных усилий ученых, инженеров и лидеров отрасли. Необходимо продолжать исследования и разработки, чтобы найти наилучшие решения. Возможно, будущее авиации лежит в комбинации различных источников энергии и топлива, чтобы достичь максимальной экологической эффективности.
Важно отметить, что авиация должна соответствовать концепции устойчивого развития к 2050 году. Это означает, что индустрия должна стремиться к снижению выбросов вредных веществ и углеродного следа, а также активно искать способы повышения энергоэффективности и внедрения новых технологий.
https://telegra.ph/Budet-li-aviaciya-ehkologicheski-chistoj-09-22
Однако, несмотря на проведенные исследования, Филипп Анселл не смог найти универсального решения. Каждый из рассмотренных вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые из них требуют дальнейшего исследования и развития, такие как водород и аккумуляторные системы.
Очевидно, что выбор экологически чистого топлива для авиации требует совместных усилий ученых, инженеров и лидеров отрасли. Необходимо продолжать исследования и разработки, чтобы найти наилучшие решения. Возможно, будущее авиации лежит в комбинации различных источников энергии и топлива, чтобы достичь максимальной экологической эффективности.
Важно отметить, что авиация должна соответствовать концепции устойчивого развития к 2050 году. Это означает, что индустрия должна стремиться к снижению выбросов вредных веществ и углеродного следа, а также активно искать способы повышения энергоэффективности и внедрения новых технологий.
https://telegra.ph/Budet-li-aviaciya-ehkologicheski-chistoj-09-22
Telegraph
Будет ли авиация экологически чистой?
Авиация является одной из отраслей, которая сейчас активно ищет пути для достижения устойчивого развития к 2050 году. Концепция устойчивого развития подразумевает не просто переход на более экологичные или углеродно-нейтральные источники энергии, а разумное…
👍2
Гофрированный пластик неожиданно стал образцом нового класса «мультистабильных» метаматериалов, которые могут обратимо менять свою форму. Это открытие может привести к созданию различных технологий, начиная от роботов и заканчивая медицинскими устройствами. Физики Анн Меуссен и Мартин ван Хек описывают эти материалы в своей статье, опубликованной в журнале Nature 20 сентября 2023 года.
Исследователи вдохновились природой, где все вокруг нас способно менять свою форму, начиная от раскрывающихся лепестков цветков до роботов, способных хватать предметы. Однако существовала проблема: обычно такие формы были нестабильными, а если они были стабильными, их изменить было невозможно. Схожую проблему испытывал и клей: форма, созданная из мягкой глины, становилась стабильной после запекания, но изменить ее уже нельзя было.
В своей статье Меуссен и Ван Хек описывают новые правила создания мультистабильных метаматериалов, которые могут принимать различные стабильные состояния и легко изменять их. Основой этого открытия является материал с простой структурой: листы пластика или другого гибкого материала с гофрами или канавками. Когда такой лист тянут, гофры прогибаются и образуют протяженные гребни, перпендикулярные направлению гофров. Эти гребни остаются на месте даже после прекращения тяжения, заставляя лист принять новую форму. Сочетание различных гребней позволяет создавать красивые рулоны, спирали и спиральные формы, которые остаются устойчивыми, даже когда материал находится в покое.
Однако, если лист раздвинуть еще дальше, гребни исчезают, и форма может быть снова изменена. Меуссен обнаружил, что каждая изогнутая канавка функционирует как дефект, и соседние дефекты взаимодействуют друг с другом: если они приблизятся, они отталкиваются, но если они находятся рядом друг с другом, они слипаются. Это означает, что гребни состоят из цепочек дефектов, которые взаимодействуют и фиксируют друг друга.
Таким образом, гофрированный пластик представляет собой уникальный класс материалов, способных обратимо менять свою форму. Это открытие может иметь значительное значение для различных областей, включая робототехнику и медицину, где возможность изменять форму материалов может привести к разработке новых устройств и технологий.
DOI: 10.1038/s41586-023-06353-5
Исследователи вдохновились природой, где все вокруг нас способно менять свою форму, начиная от раскрывающихся лепестков цветков до роботов, способных хватать предметы. Однако существовала проблема: обычно такие формы были нестабильными, а если они были стабильными, их изменить было невозможно. Схожую проблему испытывал и клей: форма, созданная из мягкой глины, становилась стабильной после запекания, но изменить ее уже нельзя было.
В своей статье Меуссен и Ван Хек описывают новые правила создания мультистабильных метаматериалов, которые могут принимать различные стабильные состояния и легко изменять их. Основой этого открытия является материал с простой структурой: листы пластика или другого гибкого материала с гофрами или канавками. Когда такой лист тянут, гофры прогибаются и образуют протяженные гребни, перпендикулярные направлению гофров. Эти гребни остаются на месте даже после прекращения тяжения, заставляя лист принять новую форму. Сочетание различных гребней позволяет создавать красивые рулоны, спирали и спиральные формы, которые остаются устойчивыми, даже когда материал находится в покое.
Однако, если лист раздвинуть еще дальше, гребни исчезают, и форма может быть снова изменена. Меуссен обнаружил, что каждая изогнутая канавка функционирует как дефект, и соседние дефекты взаимодействуют друг с другом: если они приблизятся, они отталкиваются, но если они находятся рядом друг с другом, они слипаются. Это означает, что гребни состоят из цепочек дефектов, которые взаимодействуют и фиксируют друг друга.
Таким образом, гофрированный пластик представляет собой уникальный класс материалов, способных обратимо менять свою форму. Это открытие может иметь значительное значение для различных областей, включая робототехнику и медицину, где возможность изменять форму материалов может привести к разработке новых устройств и технологий.
DOI: 10.1038/s41586-023-06353-5
👍1
Эффективное просеивание молекул топлива с использованием графена.
Новый метод, разработанный исследовательской группой Университета Цукубы, предлагает инновационный подход к решению проблемы пересечения больших молекул топлива и деградации электродов в топливных элементах, использующих метанол или муравьиную кислоту. Этот метод основан на использовании графеновой мембраны с отверстиями, химически модифицированными сульфанильными функциональными группами.
Одной из главных проблем в технологии топливных элементов является явление кроссовера, когда молекулы топлива проникают между анодом и катодом, что приводит к окислению избыточных молекул топлива и деактивации электродов. Ранее применявшиеся методы для предотвращения этого явления включали увеличение толщины мембраны или использование двумерных материалов, но это снижало протонную проводимость.
Исследователи решили эту проблему, разработав графеновую мембрану с отверстиями диаметром 5-10 нм, которые были химически модифицированы сульфанильными функциональными группами. Эти функциональные группы образуют сульфогруппы вокруг отверстий, создавая стерические препятствия для молекул топлива. Это позволяет мембране успешно подавить явление кроссовера и сохранить высокую протонную проводимость.
Исследование, опубликованное в журнале Advanced Science, представляет значительный прогресс в области технологии топливных элементов. Ранее не было известно о возможности использования графеновой мембраны для подавления кроссовера, сохраняя при этом высокую протонную проводимость. Этот новый метод открывает новые перспективы для разработки топливных элементов с использованием метанола и муравьиной кислоты, что особенно актуально в свете растущей потребности в углеродной нейтральности.
DOI: 10.1002/advs.202304082
Новый метод, разработанный исследовательской группой Университета Цукубы, предлагает инновационный подход к решению проблемы пересечения больших молекул топлива и деградации электродов в топливных элементах, использующих метанол или муравьиную кислоту. Этот метод основан на использовании графеновой мембраны с отверстиями, химически модифицированными сульфанильными функциональными группами.
Одной из главных проблем в технологии топливных элементов является явление кроссовера, когда молекулы топлива проникают между анодом и катодом, что приводит к окислению избыточных молекул топлива и деактивации электродов. Ранее применявшиеся методы для предотвращения этого явления включали увеличение толщины мембраны или использование двумерных материалов, но это снижало протонную проводимость.
Исследователи решили эту проблему, разработав графеновую мембрану с отверстиями диаметром 5-10 нм, которые были химически модифицированы сульфанильными функциональными группами. Эти функциональные группы образуют сульфогруппы вокруг отверстий, создавая стерические препятствия для молекул топлива. Это позволяет мембране успешно подавить явление кроссовера и сохранить высокую протонную проводимость.
Исследование, опубликованное в журнале Advanced Science, представляет значительный прогресс в области технологии топливных элементов. Ранее не было известно о возможности использования графеновой мембраны для подавления кроссовера, сохраняя при этом высокую протонную проводимость. Этот новый метод открывает новые перспективы для разработки топливных элементов с использованием метанола и муравьиной кислоты, что особенно актуально в свете растущей потребности в углеродной нейтральности.
DOI: 10.1002/advs.202304082
👍1
Экологически чистая металлургия - это концепция, которая становится все более актуальной в нашем современном мире, где проблемы изменения климата и загрязнения окружающей среды становятся все более серьезными. Однако, согласно исследованию, проведенному специалистами, есть надежда на значительное сокращение выбросов углекислого газа в металлургической отрасли.
Одной из основных причин выбросов углерода является производство стали на угольных электростанциях. Согласно исследованию, 74,5% всей производимой в мире стали производится именно при помощи таких станций. Это означает, что в этом процессе выделяется значительное количество углерода, который попадает в атмосферу и способствует глобальному потеплению.
Однако, исследователи разработали обширную базу данных, содержащую информацию о более чем 19 000 перерабатывающих установках на 4 883 заводах по всему миру. Исходя из этой информации, можно сделать вывод, что модернизация этих заводов может привести к значительному сокращению выбросов углекислого газа. В идеале, если все существующие перерабатывающие предприятия будут модернизированы, выбросы могут быть сокращены на 58,7 гигатонн с 2020 по 2050 год.
Одним из наиболее перспективных способов сокращения выбросов углерода является использование доменных кислородных печей. Они составляют около 63% всего мирового производства стали и могут обеспечить наибольшую экономию выбросов углерода. Однако, важно отметить, что каждая перерабатывающая установка должна быть модернизирована индивидуально, с учетом ее технических характеристик. Различные регионы мира используют разные технологии и методы производства стали, основанные на доступных технологиях и сырье. Поэтому модернизация заводов должна быть адаптирована под конкретные условия каждого региона.
Кроме того, модернизация заводов с высокими выбросами углекислого газа может послужить примером для создания других аналогичных заводов. Если успешные практики будут распространены и применены в других регионах, то это может привести к значительному снижению выбросов углерода в металлургической отрасли в целом.
https://telegra.ph/EHkologicheski-chistaya-metallurgiya-EHto-vozmozhno-09-22
Одной из основных причин выбросов углерода является производство стали на угольных электростанциях. Согласно исследованию, 74,5% всей производимой в мире стали производится именно при помощи таких станций. Это означает, что в этом процессе выделяется значительное количество углерода, который попадает в атмосферу и способствует глобальному потеплению.
Однако, исследователи разработали обширную базу данных, содержащую информацию о более чем 19 000 перерабатывающих установках на 4 883 заводах по всему миру. Исходя из этой информации, можно сделать вывод, что модернизация этих заводов может привести к значительному сокращению выбросов углекислого газа. В идеале, если все существующие перерабатывающие предприятия будут модернизированы, выбросы могут быть сокращены на 58,7 гигатонн с 2020 по 2050 год.
Одним из наиболее перспективных способов сокращения выбросов углерода является использование доменных кислородных печей. Они составляют около 63% всего мирового производства стали и могут обеспечить наибольшую экономию выбросов углерода. Однако, важно отметить, что каждая перерабатывающая установка должна быть модернизирована индивидуально, с учетом ее технических характеристик. Различные регионы мира используют разные технологии и методы производства стали, основанные на доступных технологиях и сырье. Поэтому модернизация заводов должна быть адаптирована под конкретные условия каждого региона.
Кроме того, модернизация заводов с высокими выбросами углекислого газа может послужить примером для создания других аналогичных заводов. Если успешные практики будут распространены и применены в других регионах, то это может привести к значительному снижению выбросов углерода в металлургической отрасли в целом.
https://telegra.ph/EHkologicheski-chistaya-metallurgiya-EHto-vozmozhno-09-22
Telegraph
Экологически чистая металлургия. Это возможно?
Модернизация мировых заводов по переработке железа и стали является важным шагом в борьбе с изменением климата. Новое исследование, проведенное командой ученых из UCL, Университета Цинхуа, Пекинского университета и Королевского колледжа Лондона, показало…
👍2
Разгадка тайн стеклообразных жидкостей.
Стекло - это удивительный материал, который, несмотря на свою прозрачность и жесткость, имеет сложную структуру и уникальные свойства. Недавнее исследование, проведенное группой ученых, расширило наше понимание динамики стеклообразующих жидкостей.
Исследователи предложили новую теоретическую основу, объясняющую появление "динамических неоднородностей" в процессе стеклования. Они предположили, что эти неоднородности возникают из-за локальных перестроек в жидкости, которые взаимодействуют друг с другом через упругие силы. Исследование показало, что взаимодействие между локальными перестройками, упругими силами и тепловыми флуктуациями играет важную роль в коллективной динамике стеклообразующих жидкостей.
Одной из ключевых составляющих этой новой теории является "теория масштабирования", которая объясняет рост длины динамической корреляции в стеклообразующих жидкостях. Эта длина корреляции связана с редкими событиями, называемыми "тепловыми лавинами", которые вызывают более быструю динамику в жидкости. Также исследование дает представление о распаде Стока-Эйнштейна, явлении, при котором вязкость жидкости теряет связь с диффузией ее частиц.
Для подтверждения своих теоретических предсказаний, ученые провели обширное численное моделирование в различных условиях. Симуляции подтвердили точность теории масштабирования и ее способность описывать наблюдаемую динамику в стеклообразующих жидкостях.
DOI: 10.1103/PhysRevX.13.031034
Стекло - это удивительный материал, который, несмотря на свою прозрачность и жесткость, имеет сложную структуру и уникальные свойства. Недавнее исследование, проведенное группой ученых, расширило наше понимание динамики стеклообразующих жидкостей.
Исследователи предложили новую теоретическую основу, объясняющую появление "динамических неоднородностей" в процессе стеклования. Они предположили, что эти неоднородности возникают из-за локальных перестроек в жидкости, которые взаимодействуют друг с другом через упругие силы. Исследование показало, что взаимодействие между локальными перестройками, упругими силами и тепловыми флуктуациями играет важную роль в коллективной динамике стеклообразующих жидкостей.
Одной из ключевых составляющих этой новой теории является "теория масштабирования", которая объясняет рост длины динамической корреляции в стеклообразующих жидкостях. Эта длина корреляции связана с редкими событиями, называемыми "тепловыми лавинами", которые вызывают более быструю динамику в жидкости. Также исследование дает представление о распаде Стока-Эйнштейна, явлении, при котором вязкость жидкости теряет связь с диффузией ее частиц.
Для подтверждения своих теоретических предсказаний, ученые провели обширное численное моделирование в различных условиях. Симуляции подтвердили точность теории масштабирования и ее способность описывать наблюдаемую динамику в стеклообразующих жидкостях.
DOI: 10.1103/PhysRevX.13.031034
👍2
Неинвазивный способ превратить таракана в киборга.
Команда инженеров-механиков из Наньянского технологического университета в Сингапуре разработала уникальную технологию электронного контроля над тараканами, не причиняя им вреда. Их исследование, опубликованное в журнале npj Flexible Electronics, представляет новый подход к дистанционному управлению тараканами, который отличается от предыдущих работ других групп.
Ранее созданные тараканы-киборги требовали прикрепления зондов к нервной системе насекомого, что приводило к повреждениям и, скорее всего, вызывало болевые ощущения. Такие процедуры ограничивали продолжительность жизни тараканов и уменьшали их эффективность. Кроме того, такие методы исследования вызывали этические вопросы из-за страданий, которые они наносили насекомым.
Однако в своей новой работе исследователи из Наньянского технологического университета предложили инновационный подход, который не требует разрезания тараканов и позволяет им жить дольше. Они обнаружили, что тараканов можно заставить поворачиваться, стимулируя их усики. Для этого они разработали специальные наручники, которые надеваются на каждую антенну таракана. Наручники изготовлены из золота и пластика, что обеспечивает надежное крепление и не наносит вреда насекомому.
Наручники сжимаются вокруг антенн под воздействием ультрафиолетового света, похоже на пластиковую термоусадочную пленку. Они соединены с рюкзаком, который приклеен к спине таракана. Сигналы передаются в рюкзак через беспроводную сеть с помощью ручного контроллера, который отправляет слабые электрические импульсы на антенны, заставляя тараканов поворачиваться в нужном направлении.
Кроме того, исследователи прикрепили электрод к животу таракана, который, при правильной стимуляции, может ускорять или замедлять его движение. Это дополнительный способ контроля над тараканами, который позволяет управлять их скоростью.
Исследователи провели успешные тесты своего киборга-таракана, демонстрируя его возможности. Эта новая технология открывает новые перспективы в области биоэлектроники и робототехники, позволяя более эффективно использовать насекомых для различных целей, таких как поиск и спасение, разведка и другие задачи, где их мобильность и малый размер являются преимуществами.
DOI: 10.1038/s41528-023-00274-z
Команда инженеров-механиков из Наньянского технологического университета в Сингапуре разработала уникальную технологию электронного контроля над тараканами, не причиняя им вреда. Их исследование, опубликованное в журнале npj Flexible Electronics, представляет новый подход к дистанционному управлению тараканами, который отличается от предыдущих работ других групп.
Ранее созданные тараканы-киборги требовали прикрепления зондов к нервной системе насекомого, что приводило к повреждениям и, скорее всего, вызывало болевые ощущения. Такие процедуры ограничивали продолжительность жизни тараканов и уменьшали их эффективность. Кроме того, такие методы исследования вызывали этические вопросы из-за страданий, которые они наносили насекомым.
Однако в своей новой работе исследователи из Наньянского технологического университета предложили инновационный подход, который не требует разрезания тараканов и позволяет им жить дольше. Они обнаружили, что тараканов можно заставить поворачиваться, стимулируя их усики. Для этого они разработали специальные наручники, которые надеваются на каждую антенну таракана. Наручники изготовлены из золота и пластика, что обеспечивает надежное крепление и не наносит вреда насекомому.
Наручники сжимаются вокруг антенн под воздействием ультрафиолетового света, похоже на пластиковую термоусадочную пленку. Они соединены с рюкзаком, который приклеен к спине таракана. Сигналы передаются в рюкзак через беспроводную сеть с помощью ручного контроллера, который отправляет слабые электрические импульсы на антенны, заставляя тараканов поворачиваться в нужном направлении.
Кроме того, исследователи прикрепили электрод к животу таракана, который, при правильной стимуляции, может ускорять или замедлять его движение. Это дополнительный способ контроля над тараканами, который позволяет управлять их скоростью.
Исследователи провели успешные тесты своего киборга-таракана, демонстрируя его возможности. Эта новая технология открывает новые перспективы в области биоэлектроники и робототехники, позволяя более эффективно использовать насекомых для различных целей, таких как поиск и спасение, разведка и другие задачи, где их мобильность и малый размер являются преимуществами.
DOI: 10.1038/s41528-023-00274-z
👍2
Пластиковая упаковка стала одной из основных причин экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды. Отработанный кофе, который ранее просто выбрасывался, теперь может быть использован для создания биоразлагаемых пленок, заменяющих пластик.
Исследователи разработали инновационный способ превращения кофейной гущи в экологически чистый упаковочный материал. Этот процесс позволяет использовать отходы кофеиндустрии, которые ранее считались бесполезными, и превращать их в полезный и устойчивый материал.
Преимущества использования биоразлагаемых пленок из кофейной гущи очевидны. Во-первых, это позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду, так как такие пленки разлагаются естественным образом и не накапливаются в природе. Во-вторых, это способствует утилизации отходов, что помогает снизить объем мусора и сократить его влияние на экологию.
Более того, использование биоразлагаемых пленок из кофейной гущи может сыграть важную роль в снижении использования обычного пластика. Многие исследования уже указывают на серьезные последствия накопления пластика в океанах и его влияние на здоровье человека. Хотя долгосрочные последствия микропластика для здоровья пока не полностью изучены, использование биоразлагаемых альтернатив пластику является важным шагом в защите окружающей среды и нашего здоровья.
https://telegra.ph/Plastmassa-iz-ostatkov-kofe-09-22
Исследователи разработали инновационный способ превращения кофейной гущи в экологически чистый упаковочный материал. Этот процесс позволяет использовать отходы кофеиндустрии, которые ранее считались бесполезными, и превращать их в полезный и устойчивый материал.
Преимущества использования биоразлагаемых пленок из кофейной гущи очевидны. Во-первых, это позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду, так как такие пленки разлагаются естественным образом и не накапливаются в природе. Во-вторых, это способствует утилизации отходов, что помогает снизить объем мусора и сократить его влияние на экологию.
Более того, использование биоразлагаемых пленок из кофейной гущи может сыграть важную роль в снижении использования обычного пластика. Многие исследования уже указывают на серьезные последствия накопления пластика в океанах и его влияние на здоровье человека. Хотя долгосрочные последствия микропластика для здоровья пока не полностью изучены, использование биоразлагаемых альтернатив пластику является важным шагом в защите окружающей среды и нашего здоровья.
https://telegra.ph/Plastmassa-iz-ostatkov-kofe-09-22
Telegraph
Пластмасса из остатков кофе.
Кофе – это не только утреннее бодрящее средство, но и один из самых популярных напитков в мире. Но что происходит с отработанной кофейной гущей? Вместо того, чтобы выбрасываться на свалку, исследователи нашли способ использовать ее для создания экологически…
👍2
Новая альтернатива асфальтовому связующему менее токсична и более экологична, чем обычная смесь.
Асфальт - это не только незаменимый материал для строительства дорог, но и находит применение в других областях, таких как игровые площадки, велосипедные дорожки, беговые дорожки, а также теннисные и баскетбольные площадки. Однако, использование асфальта может представлять опасность для здоровья из-за токсичных паров, особенно при работе с ним в закрытых помещениях или при высокой температуре.
С целью минимизации воздействия токсичных паров асфальта и повышения его устойчивости, команда ученых из Университета штата Аризона разработала новое связующее вещество под названием AirDuo. Это запатентованное связующее не только снижает количество токсичных паров, выделяемых асфальтом, но и улучшает его качество в целом.
Основное внимание в разработке AirDuo уделялось безопасности здоровья людей, особенно тех, кто работает с асфальтом. Первые испытания нового связующего состоялись на парковке Gammage Auditorium ASU, где служба технического обслуживания объектов ASU помогла перенести исследования из лаборатории на практику. Результаты испытаний были впечатляющими, и AirDuo успешно прошел проверку на прочность и долговечность.
Доктор Элли Фини, ведущий специалист по устойчивой инженерии и искусственной среде, считает, что новое связующее вещество на основе биологических компонентов в конечном итоге будет использоваться не только для заплаток, но и во всех асфальтовых покрытиях. Это поможет снизить риск воздействия токсичных паров на здоровье людей, особенно рабочих, которые ежегодно подвергаются негативному воздействию асфальтовых паров.
Управление по охране труда Министерства труда США отмечает, что около полумиллиона рабочих каждый год сталкиваются с воздействием паров асфальта, что может привести к различным заболеваниям, включая головные боли, кожные реакции, усталость, раздражение горла и глаз, кашель и даже рак кожи. Поэтому разработка безопасных и экологически чистых асфальтовых материалов, таких как AirDuo, имеет огромное значение для обеспечения здоровья и безопасности рабочих и общества в целом.
AirDuo - это не просто связующее вещество, оно является клеем, который обеспечивает прочность и стойкость асфальтовых покрытий, скрепляя камни, песок, гравий и другие компоненты. Благодаря использованию низкоуглеродистых материалов биологического происхождения, AirDuo представляет собой инновационное решение, которое поможет сделать асфальтовые покрытия безопаснее и устойчивее в долгосрочной перспективе.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c06292
DOI: 10.1002/adsu.202300054
Асфальт - это не только незаменимый материал для строительства дорог, но и находит применение в других областях, таких как игровые площадки, велосипедные дорожки, беговые дорожки, а также теннисные и баскетбольные площадки. Однако, использование асфальта может представлять опасность для здоровья из-за токсичных паров, особенно при работе с ним в закрытых помещениях или при высокой температуре.
С целью минимизации воздействия токсичных паров асфальта и повышения его устойчивости, команда ученых из Университета штата Аризона разработала новое связующее вещество под названием AirDuo. Это запатентованное связующее не только снижает количество токсичных паров, выделяемых асфальтом, но и улучшает его качество в целом.
Основное внимание в разработке AirDuo уделялось безопасности здоровья людей, особенно тех, кто работает с асфальтом. Первые испытания нового связующего состоялись на парковке Gammage Auditorium ASU, где служба технического обслуживания объектов ASU помогла перенести исследования из лаборатории на практику. Результаты испытаний были впечатляющими, и AirDuo успешно прошел проверку на прочность и долговечность.
Доктор Элли Фини, ведущий специалист по устойчивой инженерии и искусственной среде, считает, что новое связующее вещество на основе биологических компонентов в конечном итоге будет использоваться не только для заплаток, но и во всех асфальтовых покрытиях. Это поможет снизить риск воздействия токсичных паров на здоровье людей, особенно рабочих, которые ежегодно подвергаются негативному воздействию асфальтовых паров.
Управление по охране труда Министерства труда США отмечает, что около полумиллиона рабочих каждый год сталкиваются с воздействием паров асфальта, что может привести к различным заболеваниям, включая головные боли, кожные реакции, усталость, раздражение горла и глаз, кашель и даже рак кожи. Поэтому разработка безопасных и экологически чистых асфальтовых материалов, таких как AirDuo, имеет огромное значение для обеспечения здоровья и безопасности рабочих и общества в целом.
AirDuo - это не просто связующее вещество, оно является клеем, который обеспечивает прочность и стойкость асфальтовых покрытий, скрепляя камни, песок, гравий и другие компоненты. Благодаря использованию низкоуглеродистых материалов биологического происхождения, AirDuo представляет собой инновационное решение, которое поможет сделать асфальтовые покрытия безопаснее и устойчивее в долгосрочной перспективе.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c06292
DOI: 10.1002/adsu.202300054
👍3
Бабочки вновь вдохновляют учёных и инженеров. На этот раз для создания изменяющих цвет плёнок.
Инновационная пиксельная мягкая система, меняющая цвет, под названием Morphable Concavity Array (MoCA), разработанная исследователями из Университета Гонконга (HKU), представляет собой гибкую структуру, способную изменять цвет путем манипуляции светом при деформации. Эта технология находит применение в различных отраслях, начиная от медицинских повязок, которые меняют цвет при обнаружении инфекции, до складных экранов на мобильных устройствах и носимых технологий, включая интегрированные в одежду сенсоры.
МоCA представляет собой тонкую резиноподобную структуру, состоящую из двух слоев. Верхний слой представляет собой пленку фотонно-кристаллического эластомера (PC-EA), а нижний слой содержит массив отверстий в форме решетки. Пленка PC-EA, в свю очередь, тоже состоит из двух слоев: верхний слой эластомера (GPDMS) и нижний слой гидрогеля (pNIPAM). При добавлении этанола к слою pNIPAM происходит набухание, и возникающее напряжение тянет слой эластомера GPDMS вниз в отверстие массива, создавая вогнутую форму, напоминающую тарелку. Эта вогнутость, называемая морфируемой вогнутостью (MoC), действует как пиксель. После образования вогнутости, красный свет блокируется, и видимый цвет пикселя меняется с красного на синий.
Исследователи вдохновились структурами на крыльях бабочек, известными как двухцветные микровыемки, которые создают яркие, переливающиеся цвета. Эти микровыемки представляют собой крошечные ямки, блокирующие определенные длины волн света и создающие два разных цвета в зависимости от угла света и перспективы зрителя. На крыльях бабочек эти ямки организованы в регулярные структуры, известные как фотонные кристаллы. MoCA воспроизводит фотонные кристаллы крыльев бабочек, что делает его революционной технологией в области изменяемых цветовых систем.
Такая инновационная технология имеет огромный потенциал для применения в различных отраслях. Например, в медицине, MoCA может использоваться для создания повязок, которые меняют цвет при обнаружении инфекции, что позволит своевременно определить заражение и принять необходимые меры. В сфере электроники, гибкие и складные экраны на основе MoCA могут стать следующим шагом в развитии мобильных устройств, обеспечивая более гибкую и удобную функциональность. Кроме того, носимые технологии, в которых интегрированы датчики в ткань одежды, могут существенно улучшить мониторинг здоровья и физическую активность.
DOI: 10.1002/advs.202300347
Инновационная пиксельная мягкая система, меняющая цвет, под названием Morphable Concavity Array (MoCA), разработанная исследователями из Университета Гонконга (HKU), представляет собой гибкую структуру, способную изменять цвет путем манипуляции светом при деформации. Эта технология находит применение в различных отраслях, начиная от медицинских повязок, которые меняют цвет при обнаружении инфекции, до складных экранов на мобильных устройствах и носимых технологий, включая интегрированные в одежду сенсоры.
МоCA представляет собой тонкую резиноподобную структуру, состоящую из двух слоев. Верхний слой представляет собой пленку фотонно-кристаллического эластомера (PC-EA), а нижний слой содержит массив отверстий в форме решетки. Пленка PC-EA, в свю очередь, тоже состоит из двух слоев: верхний слой эластомера (GPDMS) и нижний слой гидрогеля (pNIPAM). При добавлении этанола к слою pNIPAM происходит набухание, и возникающее напряжение тянет слой эластомера GPDMS вниз в отверстие массива, создавая вогнутую форму, напоминающую тарелку. Эта вогнутость, называемая морфируемой вогнутостью (MoC), действует как пиксель. После образования вогнутости, красный свет блокируется, и видимый цвет пикселя меняется с красного на синий.
Исследователи вдохновились структурами на крыльях бабочек, известными как двухцветные микровыемки, которые создают яркие, переливающиеся цвета. Эти микровыемки представляют собой крошечные ямки, блокирующие определенные длины волн света и создающие два разных цвета в зависимости от угла света и перспективы зрителя. На крыльях бабочек эти ямки организованы в регулярные структуры, известные как фотонные кристаллы. MoCA воспроизводит фотонные кристаллы крыльев бабочек, что делает его революционной технологией в области изменяемых цветовых систем.
Такая инновационная технология имеет огромный потенциал для применения в различных отраслях. Например, в медицине, MoCA может использоваться для создания повязок, которые меняют цвет при обнаружении инфекции, что позволит своевременно определить заражение и принять необходимые меры. В сфере электроники, гибкие и складные экраны на основе MoCA могут стать следующим шагом в развитии мобильных устройств, обеспечивая более гибкую и удобную функциональность. Кроме того, носимые технологии, в которых интегрированы датчики в ткань одежды, могут существенно улучшить мониторинг здоровья и физическую активность.
DOI: 10.1002/advs.202300347
👍2
Катализатор из меди превращает углекислый газ в метан.
Современные технологии удаления углерода из атмосферы становятся все более совершенными, но одним из главных вопросов, с которым сталкиваются ученые, является то, что делать с углеродом после его улавливания. Однако исследователи из Лаборатории материаловеда Университета Райса, во главе с Пуликелем Аджаяном, нашли решение этой проблемы.
Они разработали метод, который позволяет вырвать углерод из углекислого газа и присоединить его к атомам водорода, образуя метан - ценное топливо и промышленное сырье. Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, описывает метод, основанный на электролизе и использовании катализаторов, созданных путем прививки изолированных атомов меди на двумерные полимерные шаблоны.
Один из научных сотрудников лаборатории, Сумьябрата Рой, подчеркнул, что конверсия углекислого газа в метан может быть осуществлена различными путями, и это может привести к производству большого количества промышленного топлива и сырья. Однако преобразование углекислого газа в метан является сложным процессом, состоящим из восьми этапов, что создает проблемы для селективного и энергоэффективного производства метана.
Однако исследователи смогли преодолеть эти проблемы, разработав эффективные и доступные катализаторы. Полимерные шаблоны, состоящие из чередующихся атомов углерода и азота, имеют микроскопические поры, в которых атомы меди могут находиться на разных расстояниях друг от друга. Катализаторы собираются в воде при комнатной температуре, и атомы меди замещают ионы металлов-хозяев в полимерных матрицах.
В результате испытаний в реакторе катализаторы показали отличные результаты: они позволили восстановить углекислый газ до метана в одной половине ячейки, а в другой половине получить кислород из воды. Ученые отмечают, что изменение расстояний между атомами меди способствует снижению энергии, необходимой для ключевых этапов реакции, что ускоряет химическое превращение. Такое совместное действие соседних атомов меди помогает производить метан с высокой селективностью и эффективностью.
Этот метод является одной из самых быстрых и эффективных реакций электролиза, и его применение может помочь замкнуть искусственный углеродный цикл в значительных масштабах. Разработка эффективных и доступных катализаторов является ключевым шагом на пути к достижению этой цели.
DOI: 10.1002/adma.202300713
Современные технологии удаления углерода из атмосферы становятся все более совершенными, но одним из главных вопросов, с которым сталкиваются ученые, является то, что делать с углеродом после его улавливания. Однако исследователи из Лаборатории материаловеда Университета Райса, во главе с Пуликелем Аджаяном, нашли решение этой проблемы.
Они разработали метод, который позволяет вырвать углерод из углекислого газа и присоединить его к атомам водорода, образуя метан - ценное топливо и промышленное сырье. Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, описывает метод, основанный на электролизе и использовании катализаторов, созданных путем прививки изолированных атомов меди на двумерные полимерные шаблоны.
Один из научных сотрудников лаборатории, Сумьябрата Рой, подчеркнул, что конверсия углекислого газа в метан может быть осуществлена различными путями, и это может привести к производству большого количества промышленного топлива и сырья. Однако преобразование углекислого газа в метан является сложным процессом, состоящим из восьми этапов, что создает проблемы для селективного и энергоэффективного производства метана.
Однако исследователи смогли преодолеть эти проблемы, разработав эффективные и доступные катализаторы. Полимерные шаблоны, состоящие из чередующихся атомов углерода и азота, имеют микроскопические поры, в которых атомы меди могут находиться на разных расстояниях друг от друга. Катализаторы собираются в воде при комнатной температуре, и атомы меди замещают ионы металлов-хозяев в полимерных матрицах.
В результате испытаний в реакторе катализаторы показали отличные результаты: они позволили восстановить углекислый газ до метана в одной половине ячейки, а в другой половине получить кислород из воды. Ученые отмечают, что изменение расстояний между атомами меди способствует снижению энергии, необходимой для ключевых этапов реакции, что ускоряет химическое превращение. Такое совместное действие соседних атомов меди помогает производить метан с высокой селективностью и эффективностью.
Этот метод является одной из самых быстрых и эффективных реакций электролиза, и его применение может помочь замкнуть искусственный углеродный цикл в значительных масштабах. Разработка эффективных и доступных катализаторов является ключевым шагом на пути к достижению этой цели.
DOI: 10.1002/adma.202300713
👍4
Естественная эволюционная стратегия повышает производительность квантовых вычислений.
Недавние исследования, проведенные группой ученых из Чунцинского педагогического университета под руководством Юмина Донга, привели к разработке нового метода оптимизации параметрических квантовых схем. Этот метод, сочетающий в себе преимущества естественной эволюционной стратегии без градиента и градиентного спуска, предлагает решение для проблемы "бесплодного плато" в вариационных квантовых алгоритмах.
Вариационные квантовые алгоритмы стали ключевым фактором в развитии квантовых вычислений, применяемых в различных областях, начиная от квантовой химии и комбинаторной оптимизации, и заканчивая задачами машинного обучения, такими как идентификация информации. Однако одной из основных проблем, с которой сталкиваются исследователи, является проблема "бесплодного плато".
В классической оптимизации, методы, основанные на градиенте, используют его для управления процессом оптимизации, исходя из наклона целевой функции. Однако в квантовых вычислениях возникает проблема "бесплодного плато", когда градиент в ландшафте задачи оптимизации становится незаметным. Это приводит к затруднениям в поиске решения, поскольку отсутствие градиента затрудняет оптимизацию и приводит к застреванию на плато.
Традиционные методы оптимизации, основанные на градиенте, ограничены в работе с бесплодными плато. Предыдущие идеи, такие как использование квантовых естественных градиентов или методы инициализации параметров, чтобы избежать слабых бесплодных плато, имели свои ограничения. Исследователи решили подойти к проблеме иначе и использовать силу естественных эволюционных стратегий без градиента.
Они предполагают, что эти стратегии позволят оптимизировать квантовые схемы с точки зрения количества вычислений функций и масштабирования размера схемы. Это открывает новые перспективы для квантовых вычислений и машинного обучения, и может привести к развитию более эффективных и точных методов оптимизации параметрических квантовых схем.
Исследование, опубликованное в журнале Intelligent Computing, представляет значимый вклад в область квантовых вычислений и подтверждает важность разработки новых методов оптимизации для преодоления сложностей, связанных с бесплодными плато. Результаты этого исследования могут стать отправной точкой для дальнейших исследований и разработок в области вариационных квантовых алгоритмов и квантового машинного обучения.
DOI: 10.34133/icomputing.0042
Недавние исследования, проведенные группой ученых из Чунцинского педагогического университета под руководством Юмина Донга, привели к разработке нового метода оптимизации параметрических квантовых схем. Этот метод, сочетающий в себе преимущества естественной эволюционной стратегии без градиента и градиентного спуска, предлагает решение для проблемы "бесплодного плато" в вариационных квантовых алгоритмах.
Вариационные квантовые алгоритмы стали ключевым фактором в развитии квантовых вычислений, применяемых в различных областях, начиная от квантовой химии и комбинаторной оптимизации, и заканчивая задачами машинного обучения, такими как идентификация информации. Однако одной из основных проблем, с которой сталкиваются исследователи, является проблема "бесплодного плато".
В классической оптимизации, методы, основанные на градиенте, используют его для управления процессом оптимизации, исходя из наклона целевой функции. Однако в квантовых вычислениях возникает проблема "бесплодного плато", когда градиент в ландшафте задачи оптимизации становится незаметным. Это приводит к затруднениям в поиске решения, поскольку отсутствие градиента затрудняет оптимизацию и приводит к застреванию на плато.
Традиционные методы оптимизации, основанные на градиенте, ограничены в работе с бесплодными плато. Предыдущие идеи, такие как использование квантовых естественных градиентов или методы инициализации параметров, чтобы избежать слабых бесплодных плато, имели свои ограничения. Исследователи решили подойти к проблеме иначе и использовать силу естественных эволюционных стратегий без градиента.
Они предполагают, что эти стратегии позволят оптимизировать квантовые схемы с точки зрения количества вычислений функций и масштабирования размера схемы. Это открывает новые перспективы для квантовых вычислений и машинного обучения, и может привести к развитию более эффективных и точных методов оптимизации параметрических квантовых схем.
Исследование, опубликованное в журнале Intelligent Computing, представляет значимый вклад в область квантовых вычислений и подтверждает важность разработки новых методов оптимизации для преодоления сложностей, связанных с бесплодными плато. Результаты этого исследования могут стать отправной точкой для дальнейших исследований и разработок в области вариационных квантовых алгоритмов и квантового машинного обучения.
DOI: 10.34133/icomputing.0042
👍2
Можно ли из фотографии извлечь звук, который звучал во время выполнения снимка? Вы удивитесь, но можно!
Кевин Фу, профессор электротехники, вычислительной техники и информатики Северо-Восточного университета, разработал инновационный инструмент на основе машинного обучения, названный Side Eye, который способен извлекать звук из изображений и видео с отключенным звуком.
Side Eye позволяет Фу и его исследовательской группе определять пол человека, говорящего в комнате, где была сделана фотография, и даже точные слова, которые он произнес. Это открывает новые возможности для анализа и понимания контекста, который ранее был недоступен. Например, если кто-то снимает видео в TikTok и дублирует музыку, Side Eye может помочь узнать, что на самом деле говорится за кадром. Это может быть полезным для раскрытия скрытой информации или просто для улучшения понимания контента.
Интересно отметить, что идея Side Eye была вдохновлена научно-фантастическим сериалом "Грань", где команда научных исследователей извлекала звук из расплавленного стекла. Критики отнесли это к псевдонауке, но Фу принял вызов и доказал, что это возможно. Он говорит, что его лаборатория специализируется на невозможном и всегда стремится сделать то, что кажется невозможным.
Side Eye использует технологию стабилизации изображения, которая уже широко применяется в большинстве телефонных камер. Эта технология помогает избежать размытости фотографий, используя пружины и электромагниты для удержания и стабилизации объектива. Однако Фу обнаружил, что когда кто-то говорит возле объектива камеры, это вызывает небольшие колебания, которые можно зафиксировать и преобразовать в звуковые данные.
Хотя эта технология звучит фантастически, она может иметь практическое применение в различных областях. Например, она может быть использована в сфере безопасности, чтобы обнаружить скрытые разговоры или уловить важную информацию. Однако, возникает вопрос о конфиденциальности и этичности использования таких технологий. Важно найти баланс между преимуществами и потенциальными рисками, чтобы общество могло воспользоваться этими новыми возможностями, не нарушая приватность и безопасность людей.
Таким образом, отключение звука во время видеозвонков может быть не таким безопасным, как мы думаем. Side Eye представляет собой инновационный инструмент, который открывает новые возможности для анализа и понимания звукового контента визуальных материалов. Однако, как и с любыми новыми технологиями, важно обсудить этические и правовые аспекты, чтобы обеспечить безопасное и справедливое использование этой технологии.
Кевин Фу, профессор электротехники, вычислительной техники и информатики Северо-Восточного университета, разработал инновационный инструмент на основе машинного обучения, названный Side Eye, который способен извлекать звук из изображений и видео с отключенным звуком.
Side Eye позволяет Фу и его исследовательской группе определять пол человека, говорящего в комнате, где была сделана фотография, и даже точные слова, которые он произнес. Это открывает новые возможности для анализа и понимания контекста, который ранее был недоступен. Например, если кто-то снимает видео в TikTok и дублирует музыку, Side Eye может помочь узнать, что на самом деле говорится за кадром. Это может быть полезным для раскрытия скрытой информации или просто для улучшения понимания контента.
Интересно отметить, что идея Side Eye была вдохновлена научно-фантастическим сериалом "Грань", где команда научных исследователей извлекала звук из расплавленного стекла. Критики отнесли это к псевдонауке, но Фу принял вызов и доказал, что это возможно. Он говорит, что его лаборатория специализируется на невозможном и всегда стремится сделать то, что кажется невозможным.
Side Eye использует технологию стабилизации изображения, которая уже широко применяется в большинстве телефонных камер. Эта технология помогает избежать размытости фотографий, используя пружины и электромагниты для удержания и стабилизации объектива. Однако Фу обнаружил, что когда кто-то говорит возле объектива камеры, это вызывает небольшие колебания, которые можно зафиксировать и преобразовать в звуковые данные.
Хотя эта технология звучит фантастически, она может иметь практическое применение в различных областях. Например, она может быть использована в сфере безопасности, чтобы обнаружить скрытые разговоры или уловить важную информацию. Однако, возникает вопрос о конфиденциальности и этичности использования таких технологий. Важно найти баланс между преимуществами и потенциальными рисками, чтобы общество могло воспользоваться этими новыми возможностями, не нарушая приватность и безопасность людей.
Таким образом, отключение звука во время видеозвонков может быть не таким безопасным, как мы думаем. Side Eye представляет собой инновационный инструмент, который открывает новые возможности для анализа и понимания звукового контента визуальных материалов. Однако, как и с любыми новыми технологиями, важно обсудить этические и правовые аспекты, чтобы обеспечить безопасное и справедливое использование этой технологии.
🤔4👍3🤯1
Новый твердый электролит из дешевых и экологически чистых материалов
Новая технология в области полностью твердотельных аккумуляторов, созданная учеными из UNIST, обещает серьезно изменить коммерциализацию этих батарей. Исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie International Edition, представляет новый твердый электролит, полученный из аналогов берлинской лазури (PBA), который обладает экологической чистотой и низкой стоимостью производства.
Твердые электролиты играют важную роль в полностью твердотельных батареях, но до сих пор их использование ограничивалось высокой стоимостью и экологическими проблемами. Однако, благодаря использованию PBA в качестве твердого электролита, исследователи предлагают эффективную и экологически чистую альтернативу.
Аналоги берлинской лазури, которые известны своим использованием в качестве синего красителя с 18 века, оказались идеальным кандидатом для твердых электролитов из-за своих широких каналов ионной проводимости и простоты синтеза. Ученые обнаружили, что свойства PBA способствуют повышению ионной проводимости, а различные переходные металлы влияют на размер ионных каналов, определяя проводимость.
Путем всестороннего анализа стабильности межфазных реакций с активными материалами анода и катода, исследователи определили подходящие группы материалов и успешно разработали полностью твердую натриевую вторичную батарею на основе материалов, содержащих берлинскую лазурь с добавкой марганца. Эта батарея продемонстрировала высокую проводимость ионов натрия даже при комнатной температуре, что подтверждает потенциал PBA в качестве твердого электролита.
Использование экологически чистых материалов, основанных на берлинской лазури, в качестве твердых электролитов открывает новые перспективы для будущего развития этой технологии. Это открытие поможет преодолеть преграды, которые ранее затрудняли коммерциализацию полностью твердотельных аккумуляторов, и приведет к разработке более доступных и экологически безопасных энергетических решений.
DOI: 10.1002/anie.202309852.
Новая технология в области полностью твердотельных аккумуляторов, созданная учеными из UNIST, обещает серьезно изменить коммерциализацию этих батарей. Исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie International Edition, представляет новый твердый электролит, полученный из аналогов берлинской лазури (PBA), который обладает экологической чистотой и низкой стоимостью производства.
Твердые электролиты играют важную роль в полностью твердотельных батареях, но до сих пор их использование ограничивалось высокой стоимостью и экологическими проблемами. Однако, благодаря использованию PBA в качестве твердого электролита, исследователи предлагают эффективную и экологически чистую альтернативу.
Аналоги берлинской лазури, которые известны своим использованием в качестве синего красителя с 18 века, оказались идеальным кандидатом для твердых электролитов из-за своих широких каналов ионной проводимости и простоты синтеза. Ученые обнаружили, что свойства PBA способствуют повышению ионной проводимости, а различные переходные металлы влияют на размер ионных каналов, определяя проводимость.
Путем всестороннего анализа стабильности межфазных реакций с активными материалами анода и катода, исследователи определили подходящие группы материалов и успешно разработали полностью твердую натриевую вторичную батарею на основе материалов, содержащих берлинскую лазурь с добавкой марганца. Эта батарея продемонстрировала высокую проводимость ионов натрия даже при комнатной температуре, что подтверждает потенциал PBA в качестве твердого электролита.
Использование экологически чистых материалов, основанных на берлинской лазури, в качестве твердых электролитов открывает новые перспективы для будущего развития этой технологии. Это открытие поможет преодолеть преграды, которые ранее затрудняли коммерциализацию полностью твердотельных аккумуляторов, и приведет к разработке более доступных и экологически безопасных энергетических решений.
DOI: 10.1002/anie.202309852.
👍4