Магнитные микророботы для хирургических манипуляций
Микророботы, созданные исследователями из Лаборатории хирургической робототехники Университета Твенте, представляют собой объекты размером всего 1 миллиметр и могут работать совместно, чтобы выполнять сложные задачи в трехмерной среде.
Одним из главных достижений исследователей является способность микророботов поднимать, перемещать и собирать пассивные объекты. Это открывает возможности для проведения операций внутри человеческого тела, где хирургам сложно достичь нужной области. В будущем, эти микророботы смогут проникать внутрь организма и выполнить операцию, что сделает хирургические вмешательства более точными и безопасными.
Интересно отметить, что поведение микророботов напоминает взаимодействие обычных магнитов. Когда они подходят слишком близко, они начинают слипаться. Однако исследователи нашли способ использовать это естественное влечение в своих интересах. С помощью специального контроллера команда может перемещать отдельных роботов и заставлять их взаимодействовать друг с другом. Это позволяет достичь трехмерной манипуляции объектами внутри организма.
Кроме того, эти микророботы биосовместимы и могут быть управляемыми в труднодоступных и закрытых помещениях. Это открывает перспективы для биомедицинских исследований и приложений. Удаленное манипулирование биомедицинскими образцами без их загрязнения может улучшить существующие процедуры и создать новые возможности.
Источник:
Франко Н. Пиньян Басуальдо и др., Совместные магнитные агенты для захвата трехмерных микророботов (Franco N. Piñan Basualdo et al, Collaborative Magnetic Agents for 3D Microrobotic Grasping), Advanced Intelligent Systems (2023). DOI: 10.1002/aisy.202300365
Микророботы, созданные исследователями из Лаборатории хирургической робототехники Университета Твенте, представляют собой объекты размером всего 1 миллиметр и могут работать совместно, чтобы выполнять сложные задачи в трехмерной среде.
Одним из главных достижений исследователей является способность микророботов поднимать, перемещать и собирать пассивные объекты. Это открывает возможности для проведения операций внутри человеческого тела, где хирургам сложно достичь нужной области. В будущем, эти микророботы смогут проникать внутрь организма и выполнить операцию, что сделает хирургические вмешательства более точными и безопасными.
Интересно отметить, что поведение микророботов напоминает взаимодействие обычных магнитов. Когда они подходят слишком близко, они начинают слипаться. Однако исследователи нашли способ использовать это естественное влечение в своих интересах. С помощью специального контроллера команда может перемещать отдельных роботов и заставлять их взаимодействовать друг с другом. Это позволяет достичь трехмерной манипуляции объектами внутри организма.
Кроме того, эти микророботы биосовместимы и могут быть управляемыми в труднодоступных и закрытых помещениях. Это открывает перспективы для биомедицинских исследований и приложений. Удаленное манипулирование биомедицинскими образцами без их загрязнения может улучшить существующие процедуры и создать новые возможности.
Источник:
Франко Н. Пиньян Басуальдо и др., Совместные магнитные агенты для захвата трехмерных микророботов (Franco N. Piñan Basualdo et al, Collaborative Magnetic Agents for 3D Microrobotic Grasping), Advanced Intelligent Systems (2023). DOI: 10.1002/aisy.202300365
👍3
Новый алюминиевый сплав для 3D-печати с невероятной усталостной прочностью
Усталостные разрушения материалов являются одной из главных проблем, с которыми сталкиваются в самых различных отраслях промышленности, включая авиацию, автомобилестроение и системы производства энергии. Однако, недавние исследования, проведенные Городским университетом Гонконга и Шанхайским университетом Цзяо Тун, привели к созданию алюминиевого сплава, обладающего уникальной стойкостью к усталости, с использованием передовых технологий 3D-печати.
Профессор Лу Цзянь, декан инженерного колледжа и директор Гонконгского филиала Национального исследовательского центра материаловедения драгоценных металлов, руководил этим исследованием. Он отметил, что усталостное разрушение является одной из главных проблем, влияющих на срок службы и надежность динамических механических систем. Обычные металлы, как правило, демонстрируют усталостную прочность на уровне менее половины их предела прочности на растяжение.
Недостаточная усталостная прочность обусловлена наличием масштабных дефектов в материалах, которые продолжают развиваться при циклическом нагружении, образуя трещины, которые со временем становятся все больше и приводят к разрушению структуры материала. Эта проблема особенно присуща сплавам, полученным с помощью 3D-печати, что ограничивает их применение.
Однако благодаря новому подходу, разработанному в результате совместных исследований учёных, удалось улучшить усталостную стойкость сплавов, полученных с помощью 3D-печати. Этот подход может быть применен не только к алюминиевым сплавам, но и к другим материалам, используемым в различных отраслях промышленности.
Подход заключается в использовании лазерного напыления в порошковом слое (LPBF) — одной из наиболее широко используемой технологий аддитивного производства металлов — для успешного изготовления нового алюминиевого сплава из порошков AlSi10Mg, легированного наночастицами TiB2. Усталостная стойкость этого сплава (сплав NTD-Al) более чем в два раза выше, чем у других алюминиевых сплавов, изготовленных 3D-печатью, и превосходит показатели высокопрочных деформируемых алюминиевых сплавов.
Команда использовала микрокомпьютерную томографию для исследования сплава NTD-Al и обнаружила по всему образцу непрерывную 3D-двухфазную ячеистую наноструктуру, которая состояла из сетки затвердевающих ячеистых структур со средним диаметром около 500 нанометров. 3D-двухфазная ячеистая наноструктура действует как прочный каркас, предотвращающий локальное накопление повреждений, препятствуя возникновению усталостных трещин.
В ходе серии испытаний на усталость исследовательская группа обнаружила, что напечатанный объемный сплав NTD-Al достиг усталостной прочности в 260 МПа, что более чем вдвое превышает показатели других алюминиевых сплавов аддитивного производства. Высокий предел усталостной прочности объемного сплава NTD-Al превзошел предел усталостной прочности всех других алюминиевых сплавов, включая обычные высокопрочные деформируемые алюминиевые сплавы с ограниченными металлургическими дефектами.
Использование передовых технологий 3D-печати позволяет создавать легкие компоненты с повышенной эффективностью нагружения, что имеет огромное значение для различных отраслей промышленности. Благодаря этой новой стратегии, разработчики смогут создавать более прочные и долговечные металлические компоненты, что приведет к улучшению надежности и срока службы механических систем.
Источник:
Чэньи Дан и др., Достижение сверхвысокой усталостной стойкости сплава AlSi10Mg с помощью аддитивного производства (Chengyi Dan et al, Achieving ultrahigh fatigue resistance in AlSi10Mg alloy by additive manufacturing), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038 /s41563-023-01651-9
Усталостные разрушения материалов являются одной из главных проблем, с которыми сталкиваются в самых различных отраслях промышленности, включая авиацию, автомобилестроение и системы производства энергии. Однако, недавние исследования, проведенные Городским университетом Гонконга и Шанхайским университетом Цзяо Тун, привели к созданию алюминиевого сплава, обладающего уникальной стойкостью к усталости, с использованием передовых технологий 3D-печати.
Профессор Лу Цзянь, декан инженерного колледжа и директор Гонконгского филиала Национального исследовательского центра материаловедения драгоценных металлов, руководил этим исследованием. Он отметил, что усталостное разрушение является одной из главных проблем, влияющих на срок службы и надежность динамических механических систем. Обычные металлы, как правило, демонстрируют усталостную прочность на уровне менее половины их предела прочности на растяжение.
Недостаточная усталостная прочность обусловлена наличием масштабных дефектов в материалах, которые продолжают развиваться при циклическом нагружении, образуя трещины, которые со временем становятся все больше и приводят к разрушению структуры материала. Эта проблема особенно присуща сплавам, полученным с помощью 3D-печати, что ограничивает их применение.
Однако благодаря новому подходу, разработанному в результате совместных исследований учёных, удалось улучшить усталостную стойкость сплавов, полученных с помощью 3D-печати. Этот подход может быть применен не только к алюминиевым сплавам, но и к другим материалам, используемым в различных отраслях промышленности.
Подход заключается в использовании лазерного напыления в порошковом слое (LPBF) — одной из наиболее широко используемой технологий аддитивного производства металлов — для успешного изготовления нового алюминиевого сплава из порошков AlSi10Mg, легированного наночастицами TiB2. Усталостная стойкость этого сплава (сплав NTD-Al) более чем в два раза выше, чем у других алюминиевых сплавов, изготовленных 3D-печатью, и превосходит показатели высокопрочных деформируемых алюминиевых сплавов.
Команда использовала микрокомпьютерную томографию для исследования сплава NTD-Al и обнаружила по всему образцу непрерывную 3D-двухфазную ячеистую наноструктуру, которая состояла из сетки затвердевающих ячеистых структур со средним диаметром около 500 нанометров. 3D-двухфазная ячеистая наноструктура действует как прочный каркас, предотвращающий локальное накопление повреждений, препятствуя возникновению усталостных трещин.
В ходе серии испытаний на усталость исследовательская группа обнаружила, что напечатанный объемный сплав NTD-Al достиг усталостной прочности в 260 МПа, что более чем вдвое превышает показатели других алюминиевых сплавов аддитивного производства. Высокий предел усталостной прочности объемного сплава NTD-Al превзошел предел усталостной прочности всех других алюминиевых сплавов, включая обычные высокопрочные деформируемые алюминиевые сплавы с ограниченными металлургическими дефектами.
Использование передовых технологий 3D-печати позволяет создавать легкие компоненты с повышенной эффективностью нагружения, что имеет огромное значение для различных отраслей промышленности. Благодаря этой новой стратегии, разработчики смогут создавать более прочные и долговечные металлические компоненты, что приведет к улучшению надежности и срока службы механических систем.
Источник:
Чэньи Дан и др., Достижение сверхвысокой усталостной стойкости сплава AlSi10Mg с помощью аддитивного производства (Chengyi Dan et al, Achieving ultrahigh fatigue resistance in AlSi10Mg alloy by additive manufacturing), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038 /s41563-023-01651-9
👍2
Лазерная цветная металлургия на примере выплавки цинка в Китае
Цветная металлургия в Китае имеет значительную долю в общем загрязнении окружающей среды, особенно из-за выбросов углекислого газа. Тем не менее, даже в Китае всё же задумываются над экологичностью, и с целью достижения углеродной нейтральности до 2060 года, учёные предлагают новый подход к производству цинка, который может снизить выбросы парниковых газов.
В недавно опубликованной статье в Frontiers of Environmental Science & Engineering, исследователи предлагают использовать лазерно-индуцированную фоторедукцию для выплавки цинка вместо традиционных методов, таких как высокотемпературный обжиг и электролиз. Цинковая промышленность в Китае является одной из основных причин выбросов углекислого газа и образования опасных твердых отходов.
Новый метод оптической металлургии, предложенный исследователями, позволяет разложить сфалерит - основной исходный материал для производства электролитического цинка - с использованием лазеров. Этот метод не только обеспечивает получение металла высокой чистоты, но и снижает выбросы парниковых газов и загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, которые обычно возникают при традиционном электролизе цинка.
Для проверки эффективности лазерно-индуцированного разложения сфалерита, исследователи разработали экспериментальное устройство, включающее лазер, линзу, вакуумную камеру и фотоаппарат. Вакуумная камера играет важную роль в предотвращении вмешательства кислорода, что повышает эффективность процесса.
Этот новый метод переработки цинка может иметь значительные положительные последствия для окружающей среды и здоровья людей. Кроме того, использование лазеров вместо высокотемпературного обжига и электролиза может сэкономить энергию и ресурсы, что важно для достижения целей Китая по углеродной нейтральности.
Источник:
Ин Чен и др., Прямое получение металлического цинка с использованием лазерно-индуцированного цинка для устранения выбросов углерода при электролизном производстве цинка (Ying Chen et al, Direct generation of Zn metal using laser-induced ZnS to eradicate carbon emissions from electrolysis Zn production), Frontiers of Environmental Science & Engineering (2023). DOI: 10.1007/s11783-024-1767-8
Цветная металлургия в Китае имеет значительную долю в общем загрязнении окружающей среды, особенно из-за выбросов углекислого газа. Тем не менее, даже в Китае всё же задумываются над экологичностью, и с целью достижения углеродной нейтральности до 2060 года, учёные предлагают новый подход к производству цинка, который может снизить выбросы парниковых газов.
В недавно опубликованной статье в Frontiers of Environmental Science & Engineering, исследователи предлагают использовать лазерно-индуцированную фоторедукцию для выплавки цинка вместо традиционных методов, таких как высокотемпературный обжиг и электролиз. Цинковая промышленность в Китае является одной из основных причин выбросов углекислого газа и образования опасных твердых отходов.
Новый метод оптической металлургии, предложенный исследователями, позволяет разложить сфалерит - основной исходный материал для производства электролитического цинка - с использованием лазеров. Этот метод не только обеспечивает получение металла высокой чистоты, но и снижает выбросы парниковых газов и загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, которые обычно возникают при традиционном электролизе цинка.
Для проверки эффективности лазерно-индуцированного разложения сфалерита, исследователи разработали экспериментальное устройство, включающее лазер, линзу, вакуумную камеру и фотоаппарат. Вакуумная камера играет важную роль в предотвращении вмешательства кислорода, что повышает эффективность процесса.
Этот новый метод переработки цинка может иметь значительные положительные последствия для окружающей среды и здоровья людей. Кроме того, использование лазеров вместо высокотемпературного обжига и электролиза может сэкономить энергию и ресурсы, что важно для достижения целей Китая по углеродной нейтральности.
Источник:
Ин Чен и др., Прямое получение металлического цинка с использованием лазерно-индуцированного цинка для устранения выбросов углерода при электролизном производстве цинка (Ying Chen et al, Direct generation of Zn metal using laser-induced ZnS to eradicate carbon emissions from electrolysis Zn production), Frontiers of Environmental Science & Engineering (2023). DOI: 10.1007/s11783-024-1767-8
👍2
Роботы-слухачи, определяющие местоположение людей по звукам
Роботы, способные безопасно сосуществовать с людьми, должны иметь возможность обнаруживать и определять их местоположение, чтобы избежать возможных столкновений и несчастных случаев. Ученые из Технологического института Джорджии предложили новый подход к определению местоположения людей с помощью едва различимых звуков, которые они издают при передвижении. Этот метод основан на алгоритмах машинного обучения и может быть применен к различным роботизированным системам.
Исследователи создали набор данных под названием "Robot Kidnapper", который содержит 14 часов высококачественных аудиозаписей и видеозаписей, полученных с помощью камеры 360 RGB. Эти записи были сделаны во время экспериментов, в которых участникам предлагалось передвигаться вокруг робота различными способами. Этот набор данных позволил ученым эффективно обучить свои алгоритмы машинного обучения.
Метод акустической локализации, разработанный исследователями, предлагает новый подход к определению местоположения людей без необходимости издавать посторонние звуки, такие как разговоры или хлопки. Вместо этого использовались незаметные и случайные звуки, которые люди непреднамеренно издают при движении, в качестве "свободного" сигнала для определения их местоположения.
Роботы, оснащенные этой технологией, смогут безопасно передвигаться в общественных местах, таких как торговые центры или аэропорты, избегая столкновений с людьми. Они смогут также адаптироваться к изменяющейся среде и обнаруживать людей, даже если они находятся в движении или скрыты от визуального обнаружения.
Источник:
Mengyu Yang et al., Робот, которого нельзя похитить: акустическая локализация крадущихся людей (Mengyu Yang et al, The Un-Kidnappable Robot: Acoustic Localization of Sneaking People), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2310.03743
Роботы, способные безопасно сосуществовать с людьми, должны иметь возможность обнаруживать и определять их местоположение, чтобы избежать возможных столкновений и несчастных случаев. Ученые из Технологического института Джорджии предложили новый подход к определению местоположения людей с помощью едва различимых звуков, которые они издают при передвижении. Этот метод основан на алгоритмах машинного обучения и может быть применен к различным роботизированным системам.
Исследователи создали набор данных под названием "Robot Kidnapper", который содержит 14 часов высококачественных аудиозаписей и видеозаписей, полученных с помощью камеры 360 RGB. Эти записи были сделаны во время экспериментов, в которых участникам предлагалось передвигаться вокруг робота различными способами. Этот набор данных позволил ученым эффективно обучить свои алгоритмы машинного обучения.
Метод акустической локализации, разработанный исследователями, предлагает новый подход к определению местоположения людей без необходимости издавать посторонние звуки, такие как разговоры или хлопки. Вместо этого использовались незаметные и случайные звуки, которые люди непреднамеренно издают при движении, в качестве "свободного" сигнала для определения их местоположения.
Роботы, оснащенные этой технологией, смогут безопасно передвигаться в общественных местах, таких как торговые центры или аэропорты, избегая столкновений с людьми. Они смогут также адаптироваться к изменяющейся среде и обнаруживать людей, даже если они находятся в движении или скрыты от визуального обнаружения.
Источник:
Mengyu Yang et al., Робот, которого нельзя похитить: акустическая локализация крадущихся людей (Mengyu Yang et al, The Un-Kidnappable Robot: Acoustic Localization of Sneaking People), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2310.03743
👍1
Поиски сверхпроводимости в углеродных материалах
Исследование, проведенное учеными из Шэньчжэньского института передовых технологий, открывает новые перспективы в области высокотемпературной сверхпроводимости. Они сфокусировались на углеродных материалах и рассмотрели новые структуры сетчатых клеток, которые демонстрируют потенциал для высокотемпературной сверхпроводимости.
Используя вычислительные модели, исследователи разработали две новые углеродные структуры, названные C24 и C32, которые обладают особыми свойствами. Эти структуры имеют сетчатую форму и образуют кристаллические структуры, соединенные общими поверхностями.
Было обнаружено, что кристаллы сетчатой структуры C24, легированные металлами Na, Mg, Al, In и Tl, проявляют сверхпроводимость при температурах, превышающих 100 Кельвин. Это значительно превосходит температуры сверхпроводящего перехода обычных углеродных материалов, таких как алмаз, графен, углеродные нанотрубки и фуллерены.
Эти результаты открывают новые перспективы в области разработки высокотемпературных сверхпроводников на основе углерода. Углеродные материалы уже считаются материалами будущего, и сейчас исследования ведутся с целью улучшения их сверхпроводящих свойств.
Если ученым удастся дальше развить эти сетчатые структуры и найти способы стабилизировать высокотемпературную сверхпроводимость, это может привести к революционным изменениям в области энергетики и магнитных материалов. Высокотемпературные сверхпроводники могут быть использованы в создании более эффективных энергетических систем и передаче электроэнергии без потерь.
Источник:
Ю-Лонг Хай и др., Сверхпроводимость выше 100 К, предсказанная в сети углеродных клеток (Yu‐Long Hai et al, Superconductivity Above 100 K Predicted in Carbon‐Cage Network), Advanced Science (2023)). DOI: 10.1002/advs.202303639
Исследование, проведенное учеными из Шэньчжэньского института передовых технологий, открывает новые перспективы в области высокотемпературной сверхпроводимости. Они сфокусировались на углеродных материалах и рассмотрели новые структуры сетчатых клеток, которые демонстрируют потенциал для высокотемпературной сверхпроводимости.
Используя вычислительные модели, исследователи разработали две новые углеродные структуры, названные C24 и C32, которые обладают особыми свойствами. Эти структуры имеют сетчатую форму и образуют кристаллические структуры, соединенные общими поверхностями.
Было обнаружено, что кристаллы сетчатой структуры C24, легированные металлами Na, Mg, Al, In и Tl, проявляют сверхпроводимость при температурах, превышающих 100 Кельвин. Это значительно превосходит температуры сверхпроводящего перехода обычных углеродных материалов, таких как алмаз, графен, углеродные нанотрубки и фуллерены.
Эти результаты открывают новые перспективы в области разработки высокотемпературных сверхпроводников на основе углерода. Углеродные материалы уже считаются материалами будущего, и сейчас исследования ведутся с целью улучшения их сверхпроводящих свойств.
Если ученым удастся дальше развить эти сетчатые структуры и найти способы стабилизировать высокотемпературную сверхпроводимость, это может привести к революционным изменениям в области энергетики и магнитных материалов. Высокотемпературные сверхпроводники могут быть использованы в создании более эффективных энергетических систем и передаче электроэнергии без потерь.
Источник:
Ю-Лонг Хай и др., Сверхпроводимость выше 100 К, предсказанная в сети углеродных клеток (Yu‐Long Hai et al, Superconductivity Above 100 K Predicted in Carbon‐Cage Network), Advanced Science (2023)). DOI: 10.1002/advs.202303639
👍3
Акустическое зрение для слабовидящих
Австралийские учёные разработали передовую технологию для людей с ограниченными возможностями - очки, которые позволяют слепым и слабовидящим людям "видеть" с помощью звуков. Инновационное изобретение получило название "акустическое прикосновение", и оно имеет потенциал изменить жизнь миллионов людей с инвалидностью по зрению по всему миру.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, около 39 миллионов людей страдают от полной слепоты, а еще 246 миллионов имеют проблемы со зрением, что существенно ограничивает их возможности в повседневной жизни. Умные очки нового поколения, разработанные исследователями из Сиднейского технологического университета и Сиднейского университета совместно с стартапом ARIA Research, представляют собой инновационное решение этой проблемы.
Традиционные умные очки используют компьютерное зрение и другую сенсорную информацию для преобразования окружающей среды пользователя в компьютерно-синтезированную речь. Однако технология акустического прикосновения идет дальше, создавая уникальные звуковые представления объектов, когда они попадают в поле зрения устройства. Например, звук шелеста листьев может указывать на растение, а жужжание - на мобильный телефон. Это позволяет слепым и слабовидящим людям получать более детальную и точную информацию о своей окружающей среде.
Доктор Хоу Чжу из Сиднейского технологического университета провел исследование эффективности и удобства использования технологии акустического прикосновения для помощи слепым людям. В исследовании приняли участие 14 человек, включая семь слепых или слабовидящих и семь зрячих людей с завязанными глазами в качестве контрольной группы. Результаты показали, что носимое устройство с технологией акустического прикосновения существенно улучшило способность слепых и слабовидящих людей распознавать объекты и дотягиваться до них, не требуя при этом излишних усилий.
Источник:
Хоу Юань Чжу и др., Исследование эффективности использования акустического прикосновения для помощи слепым людям (Howe Yuan Zhu et al, An investigation into the effectiveness of using acoustic touch to assist people who are blind), PLOS ONE (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0290431
Австралийские учёные разработали передовую технологию для людей с ограниченными возможностями - очки, которые позволяют слепым и слабовидящим людям "видеть" с помощью звуков. Инновационное изобретение получило название "акустическое прикосновение", и оно имеет потенциал изменить жизнь миллионов людей с инвалидностью по зрению по всему миру.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, около 39 миллионов людей страдают от полной слепоты, а еще 246 миллионов имеют проблемы со зрением, что существенно ограничивает их возможности в повседневной жизни. Умные очки нового поколения, разработанные исследователями из Сиднейского технологического университета и Сиднейского университета совместно с стартапом ARIA Research, представляют собой инновационное решение этой проблемы.
Традиционные умные очки используют компьютерное зрение и другую сенсорную информацию для преобразования окружающей среды пользователя в компьютерно-синтезированную речь. Однако технология акустического прикосновения идет дальше, создавая уникальные звуковые представления объектов, когда они попадают в поле зрения устройства. Например, звук шелеста листьев может указывать на растение, а жужжание - на мобильный телефон. Это позволяет слепым и слабовидящим людям получать более детальную и точную информацию о своей окружающей среде.
Доктор Хоу Чжу из Сиднейского технологического университета провел исследование эффективности и удобства использования технологии акустического прикосновения для помощи слепым людям. В исследовании приняли участие 14 человек, включая семь слепых или слабовидящих и семь зрячих людей с завязанными глазами в качестве контрольной группы. Результаты показали, что носимое устройство с технологией акустического прикосновения существенно улучшило способность слепых и слабовидящих людей распознавать объекты и дотягиваться до них, не требуя при этом излишних усилий.
Источник:
Хоу Юань Чжу и др., Исследование эффективности использования акустического прикосновения для помощи слепым людям (Howe Yuan Zhu et al, An investigation into the effectiveness of using acoustic touch to assist people who are blind), PLOS ONE (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0290431
👍3
Роботизированный хобот
В лаборатории CREATE EPFL под руководством Джози Хьюз разработали мягкий роботизированный манипулятор, похожий на хобот слона, и назвали это урезанным геликоидом. Конструкция действительно была вдохновлена движениями хоботов слонов и щупалец осьминогов, и обладает большей податливостью и контролем по сравнению с традиционными жесткими роботами.
Исследователи команды CREATE объединили биологическое наблюдение и компьютерное моделирование, чтобы создать мягкую руку робота, способную выполнять сложные задачи и обеспечивать безопасное взаимодействие с людьми. Этот подход позволяет более эффективно сочетать гибкость и точность, что снижает потенциальные риски при работе с роботом.
Мягкая рука робота CREATE предназначена для безопасного взаимодействия с людьми и адаптируемости к различным задачам. Ее гибкость и податливость позволяют адаптироваться к разным формам и поверхностям, делая ее идеальным инструментом для выполнения сложных задач, таких как сбор фруктов или обращение с хрупкими предметами.
Применение этой технологии может быть широким. В здравоохранении она может использоваться для более бережного обращения с пациентами. В сфере ухода за пожилыми людьми мягкая рука робота может помочь в выполнении различных задач, уменьшая нагрузку на персонал и повышая уровень комфорта.
Промышленность также может воспользоваться преимуществами мягкой руки робота CREATE. Она может быть использована на деликатных сборочных линиях, где роботы работают вместе с людьми, увеличивая производительность и снижая риск повреждения изделий.
В сельском хозяйстве такая роботизированная рука может быть полезна для бережного обращения с посевами и уборкой урожая. Роботы могут сопровождать рабочих, снижая их рабочую нагрузку в периоды интенсивной работы.
Источник:
Цинхуа Гуан и др., Обрезанные геликоиды: архитектурная мягкая структура, позволяющая создавать мягких роботов с высокой точностью, большим рабочим пространством и совместимыми взаимодействиями (Qinghua Guan et al, Trimmed helicoids: an architectured soft structure yielding soft robots with high precision, large workspace, and compliant interactions), npj Robotics (2023). DOI: 10.1038/s44182-023-00004-7
В лаборатории CREATE EPFL под руководством Джози Хьюз разработали мягкий роботизированный манипулятор, похожий на хобот слона, и назвали это урезанным геликоидом. Конструкция действительно была вдохновлена движениями хоботов слонов и щупалец осьминогов, и обладает большей податливостью и контролем по сравнению с традиционными жесткими роботами.
Исследователи команды CREATE объединили биологическое наблюдение и компьютерное моделирование, чтобы создать мягкую руку робота, способную выполнять сложные задачи и обеспечивать безопасное взаимодействие с людьми. Этот подход позволяет более эффективно сочетать гибкость и точность, что снижает потенциальные риски при работе с роботом.
Мягкая рука робота CREATE предназначена для безопасного взаимодействия с людьми и адаптируемости к различным задачам. Ее гибкость и податливость позволяют адаптироваться к разным формам и поверхностям, делая ее идеальным инструментом для выполнения сложных задач, таких как сбор фруктов или обращение с хрупкими предметами.
Применение этой технологии может быть широким. В здравоохранении она может использоваться для более бережного обращения с пациентами. В сфере ухода за пожилыми людьми мягкая рука робота может помочь в выполнении различных задач, уменьшая нагрузку на персонал и повышая уровень комфорта.
Промышленность также может воспользоваться преимуществами мягкой руки робота CREATE. Она может быть использована на деликатных сборочных линиях, где роботы работают вместе с людьми, увеличивая производительность и снижая риск повреждения изделий.
В сельском хозяйстве такая роботизированная рука может быть полезна для бережного обращения с посевами и уборкой урожая. Роботы могут сопровождать рабочих, снижая их рабочую нагрузку в периоды интенсивной работы.
Источник:
Цинхуа Гуан и др., Обрезанные геликоиды: архитектурная мягкая структура, позволяющая создавать мягких роботов с высокой точностью, большим рабочим пространством и совместимыми взаимодействиями (Qinghua Guan et al, Trimmed helicoids: an architectured soft structure yielding soft robots with high precision, large workspace, and compliant interactions), npj Robotics (2023). DOI: 10.1038/s44182-023-00004-7
👍3
Осязание для роботов: новый гибкий датчик
Новый мягкий датчик, созданный исследователями UBC и Honda, представляет собой умное устройство, способное растягиваться и реагировать на множество прикосновений. Этот датчик имеет огромный потенциал в области робототехники и протезирования, так как он может быть нанесен на поверхность протезной руки или роботизированной конечности, придавая им чувствительность и ловкость.
Одной из главных особенностей этого датчика является его мягкость, которая делает его ощущение на ощупь схожим с человеческой кожей. Это позволяет создавать более безопасные и реалистичные взаимодействия между людьми и роботами или протезами. Доктор Мирза Сакиб Сарвар, автор исследования, подчеркивает, что датчик способен воспринимать различные типы сил, что позволяет роботизированной руке ловко реагировать на тактильные стимулы. Например, она сможет удерживать хрупкие предметы, не опасаясь раздавить или ронять их.
Основной материал, используемый в датчике, - силиконовая резина, которая обладает гибкостью, схожей с человеческой кожей. Это позволяет датчику сгибаться и морщиться, а также обнаруживать объекты при помощи слабых электрических полей, подобно сенсорным экранам. Однако, в отличие от сенсорных экранов, этот датчик способен обнаруживать силы как внутри, так и вдоль своей поверхности. Такая комбинация свойств делает его идеальным для использования в роботах, которые взаимодействуют с людьми.
Проект был реализован командой UBC при сотрудничестве с Frontier Robotics и исследовательским институтом Honda. Компания Honda известна своими инновационными разработками в области гуманоидной робототехники. Совместная работа позволила создать уникальный датчик, который открывает новые возможности в области робототехники и протезирования.
Источник:
Мирза С. Сарвар и др., Прикосновение, нажатие и поглаживание: мягкая емкостная сенсорная кожа (Mirza S. Sarwar et al, Touch, press and stroke: a soft capacitive sensor skin), Scientific Reports (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-43714-6
Новый мягкий датчик, созданный исследователями UBC и Honda, представляет собой умное устройство, способное растягиваться и реагировать на множество прикосновений. Этот датчик имеет огромный потенциал в области робототехники и протезирования, так как он может быть нанесен на поверхность протезной руки или роботизированной конечности, придавая им чувствительность и ловкость.
Одной из главных особенностей этого датчика является его мягкость, которая делает его ощущение на ощупь схожим с человеческой кожей. Это позволяет создавать более безопасные и реалистичные взаимодействия между людьми и роботами или протезами. Доктор Мирза Сакиб Сарвар, автор исследования, подчеркивает, что датчик способен воспринимать различные типы сил, что позволяет роботизированной руке ловко реагировать на тактильные стимулы. Например, она сможет удерживать хрупкие предметы, не опасаясь раздавить или ронять их.
Основной материал, используемый в датчике, - силиконовая резина, которая обладает гибкостью, схожей с человеческой кожей. Это позволяет датчику сгибаться и морщиться, а также обнаруживать объекты при помощи слабых электрических полей, подобно сенсорным экранам. Однако, в отличие от сенсорных экранов, этот датчик способен обнаруживать силы как внутри, так и вдоль своей поверхности. Такая комбинация свойств делает его идеальным для использования в роботах, которые взаимодействуют с людьми.
Проект был реализован командой UBC при сотрудничестве с Frontier Robotics и исследовательским институтом Honda. Компания Honda известна своими инновационными разработками в области гуманоидной робототехники. Совместная работа позволила создать уникальный датчик, который открывает новые возможности в области робототехники и протезирования.
Источник:
Мирза С. Сарвар и др., Прикосновение, нажатие и поглаживание: мягкая емкостная сенсорная кожа (Mirza S. Sarwar et al, Touch, press and stroke: a soft capacitive sensor skin), Scientific Reports (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-43714-6
👍1🔥1
LOKI - студенческий настольный ускоритель частиц.
Недавно команда студентов-инженеров представила инновационное устройство под названием LOKI - настольный ускоритель частиц. Это устройство было разработано для проведения контролируемых испытаний с целью изучения, как различные материалы ведут себя при попадании в них микрометеороидов. Исследование, опубликованное в Международном журнале студенческих отчетов о проектах, указывает на то, что LOKI может быть полезным инструментом при проектировании космических аппаратов и спутников, которые могут столкнуться с микрометеороидами и космическим мусором.
Команда ученых объясняет, что LOKI способен ускорять мельчайшие частицы, чтобы имитировать поведение микрометеороидов. Устройство может разгонять эти частицы до скоростей почти до километра в секунду в вакууме, что составляет около 14 000 км/ч. Первые тесты показали, что команда достигла скоростей частиц до 12 000 км/ч. Для наблюдения за воздействием этих частиц на различные материалы, включая полиимид и пластик, команда использовала высокоскоростную видеосъемку. В результате были обнаружены классические ударные кратеры, образовавшиеся при столкновениях на сверхвысоких скоростях.
LOKI предлагает практичность, гибкость и экономичность, что делает его ценным инструментом для таких исследований. По оценкам команды, стоимость одного теста составляет всего лишь 200 долларов США. Это позволяет исследователям более детально изучать влияние микрометеороидов на аэрокосмические материалы, которые используются в космических приложениях, включая освоение космоса.
Источник:
Сабина Фьюрер и др., Разработка взрывного ускорителя микрочастиц для имитации ударов микрометеороидов в космосе (Sabine Fuierer et al, Design of an explosive micro-particle accelerator to simulate micrometeoroid impacts in space), International Journal of Student Project Reporting (2023). DOI: 10.1504/IJSPR.2023.134223
Недавно команда студентов-инженеров представила инновационное устройство под названием LOKI - настольный ускоритель частиц. Это устройство было разработано для проведения контролируемых испытаний с целью изучения, как различные материалы ведут себя при попадании в них микрометеороидов. Исследование, опубликованное в Международном журнале студенческих отчетов о проектах, указывает на то, что LOKI может быть полезным инструментом при проектировании космических аппаратов и спутников, которые могут столкнуться с микрометеороидами и космическим мусором.
Команда ученых объясняет, что LOKI способен ускорять мельчайшие частицы, чтобы имитировать поведение микрометеороидов. Устройство может разгонять эти частицы до скоростей почти до километра в секунду в вакууме, что составляет около 14 000 км/ч. Первые тесты показали, что команда достигла скоростей частиц до 12 000 км/ч. Для наблюдения за воздействием этих частиц на различные материалы, включая полиимид и пластик, команда использовала высокоскоростную видеосъемку. В результате были обнаружены классические ударные кратеры, образовавшиеся при столкновениях на сверхвысоких скоростях.
LOKI предлагает практичность, гибкость и экономичность, что делает его ценным инструментом для таких исследований. По оценкам команды, стоимость одного теста составляет всего лишь 200 долларов США. Это позволяет исследователям более детально изучать влияние микрометеороидов на аэрокосмические материалы, которые используются в космических приложениях, включая освоение космоса.
Источник:
Сабина Фьюрер и др., Разработка взрывного ускорителя микрочастиц для имитации ударов микрометеороидов в космосе (Sabine Fuierer et al, Design of an explosive micro-particle accelerator to simulate micrometeoroid impacts in space), International Journal of Student Project Reporting (2023). DOI: 10.1504/IJSPR.2023.134223
👍2
Открытие уникальных свойств пятислойного ромбоэдрического графена
В последних исследованиях физики из Массачусетского технологического института (MIT) сотрудничали с другими учеными и достигли удивительных результатов в области материаловедения. Они метафорически превратили обычный графит, известный как карандашный грифель, в золото, создав пятислойный ромбоэдрический графен с уникальными свойствами.
Графит, состоящий из слоев графена, был изучен в течение длительного времени, но исследователям удалось обнаружить новые свойства, которые ранее не наблюдались. Работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, описывает, как ученые смогли создать материал, обладающий тремя важными свойствами, которые ранее считались недостижимыми для графита.
Доцент физического факультета MIT, Лонг Джу, руководил этим исследованием и подчеркивает его значимость. Он говорит: "Мы никогда не осознавали, что все эти интересные вещи заключены в графите. Это похоже на универсальную покупку". Джу также отмечает, что материалы с таким количеством свойств встречаются крайне редко.
Ромбоэдрический графен представляет собой пятислойную структуру, где атомы углерода расположены в шестиугольниках, напоминающих ячеистую структуру. Этот материал является объектом интенсивных исследований уже несколько лет, но только недавно ученые обнаружили, что складывание отдельных листов графена и скручивание их под определенным углом может придать материалу новые свойства. Это привело к появлению новой области исследований, названной "твистроника".
Однако в новом исследовании ученые обнаружили интересные свойства без необходимости скручивания. Путем укладки пяти слоев графена в определенном порядке они смогли добиться взаимодействия электронов, движущихся внутри материала. Это явление, известное как электронная корреляция, открывает двери для ряда новых свойств и приносит новый взгляд на возможности графита.
"Мы обнаружили, что материал может быть изолирующим, магнитным или топологическим", - говорит Джу. Последнее в какой-то степени связано как с проводниками, так и с изоляторами. По сути, объясняет Джу, топологический материал допускает беспрепятственное движение электронов по краям материала, но не через середину. Электроны движутся в одном направлении по "шоссе" на краю материала, разделенном медианой, которая составляет центр материала. Таким образом, край топологического материала является идеальным проводником, в то время как центр - изолятором.
"Наша работа устанавливает ромбоэдрический многослойный графен в качестве высоконастраиваемой платформы для изучения этих новых возможностей сильно коррелированной и топологической физики", - заключают Джу и его соавторы.
Источник:
Тонханг Хан и др., Коррелированный изолятор и изоляторы Черна в пятислойном ромбоэдрическом графене (Tonghang Han et al, Correlated insulator and Chern insulators in pentalayer rhombohedral-stacked graphene), Nature Nanotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41565-023-01520-1
В последних исследованиях физики из Массачусетского технологического института (MIT) сотрудничали с другими учеными и достигли удивительных результатов в области материаловедения. Они метафорически превратили обычный графит, известный как карандашный грифель, в золото, создав пятислойный ромбоэдрический графен с уникальными свойствами.
Графит, состоящий из слоев графена, был изучен в течение длительного времени, но исследователям удалось обнаружить новые свойства, которые ранее не наблюдались. Работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, описывает, как ученые смогли создать материал, обладающий тремя важными свойствами, которые ранее считались недостижимыми для графита.
Доцент физического факультета MIT, Лонг Джу, руководил этим исследованием и подчеркивает его значимость. Он говорит: "Мы никогда не осознавали, что все эти интересные вещи заключены в графите. Это похоже на универсальную покупку". Джу также отмечает, что материалы с таким количеством свойств встречаются крайне редко.
Ромбоэдрический графен представляет собой пятислойную структуру, где атомы углерода расположены в шестиугольниках, напоминающих ячеистую структуру. Этот материал является объектом интенсивных исследований уже несколько лет, но только недавно ученые обнаружили, что складывание отдельных листов графена и скручивание их под определенным углом может придать материалу новые свойства. Это привело к появлению новой области исследований, названной "твистроника".
Однако в новом исследовании ученые обнаружили интересные свойства без необходимости скручивания. Путем укладки пяти слоев графена в определенном порядке они смогли добиться взаимодействия электронов, движущихся внутри материала. Это явление, известное как электронная корреляция, открывает двери для ряда новых свойств и приносит новый взгляд на возможности графита.
"Мы обнаружили, что материал может быть изолирующим, магнитным или топологическим", - говорит Джу. Последнее в какой-то степени связано как с проводниками, так и с изоляторами. По сути, объясняет Джу, топологический материал допускает беспрепятственное движение электронов по краям материала, но не через середину. Электроны движутся в одном направлении по "шоссе" на краю материала, разделенном медианой, которая составляет центр материала. Таким образом, край топологического материала является идеальным проводником, в то время как центр - изолятором.
"Наша работа устанавливает ромбоэдрический многослойный графен в качестве высоконастраиваемой платформы для изучения этих новых возможностей сильно коррелированной и топологической физики", - заключают Джу и его соавторы.
Источник:
Тонханг Хан и др., Коррелированный изолятор и изоляторы Черна в пятислойном ромбоэдрическом графене (Tonghang Han et al, Correlated insulator and Chern insulators in pentalayer rhombohedral-stacked graphene), Nature Nanotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41565-023-01520-1
👍1
Новая "частотная расческа" позволяет идентифицировать молекулы на 20-наносекундных снимках
Частотные расчески, известные также как частотные гребенки, представляют собой инновационные лазерные системы, способные идентифицировать конкретные молекулы с невероятной точностью и чувствительностью. Они уже нашли применение в различных областях, начиная от мониторинга концентраций парниковых газов и заканчивая обнаружением COVID-19 в дыхании. Однако, до недавнего времени, частотные гребенки имели ограничения в скорости фиксации высокоскоростных процессов, таких как гиперзвуковое движение или сворачивание белков.
Недавние исследования, проведенные совместно Национальным институтом стандартов и технологий (NIST), Toptica Photonics AG и Университетом Колорадо в Боулдере, привели к разработке новой системы частотной гребенки. Эта система способна обнаруживать присутствие определенных молекул в образце каждые 20 наносекунд, что эквивалентно миллиардной доле секунды. Это означает, что исследователи теперь могут получить более детальное представление о промежуточных этапах быстро протекающих процессов, начиная от работы гиперзвуковых реактивных двигателей и заканчивая химическими реакциями в клетках.
В эксперименте исследователи использовали двухчастотную гребенку, которая состоит из двух лазерных лучей, работающих вместе для определения спектра цветов, поглощаемых молекулой. Отличительной особенностью этого эксперимента является использование более простой и дешевой установки, известной как "электрооптические гребенки". В этой установке один непрерывный пучок света разделяется на два луча, а затем электронный модулятор создает электрические поля, изменяющие каждый световой луч и формирующие отдельные "зубцы" частотной гребенки.
Это новое достижение открывает новые возможности для исследователей, позволяя им получить более глубокое понимание быстро протекающих процессов, которые ранее были недоступны. Открытия, сделанные этой исследовательской группой, были опубликованы в престижном журнале Nature Photonics, подчеркивая их важность и потенциальное влияние на различные области науки и технологий.
Источник:
Лонг Д.А. и др. Спектроскопия поглощения с двойным гребенчатым разрешением с наносекундным временным разрешением (Long, D.A. et al. Nanosecond time-resolved dual-comb absorption spectroscopy), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01316-8
Частотные расчески, известные также как частотные гребенки, представляют собой инновационные лазерные системы, способные идентифицировать конкретные молекулы с невероятной точностью и чувствительностью. Они уже нашли применение в различных областях, начиная от мониторинга концентраций парниковых газов и заканчивая обнаружением COVID-19 в дыхании. Однако, до недавнего времени, частотные гребенки имели ограничения в скорости фиксации высокоскоростных процессов, таких как гиперзвуковое движение или сворачивание белков.
Недавние исследования, проведенные совместно Национальным институтом стандартов и технологий (NIST), Toptica Photonics AG и Университетом Колорадо в Боулдере, привели к разработке новой системы частотной гребенки. Эта система способна обнаруживать присутствие определенных молекул в образце каждые 20 наносекунд, что эквивалентно миллиардной доле секунды. Это означает, что исследователи теперь могут получить более детальное представление о промежуточных этапах быстро протекающих процессов, начиная от работы гиперзвуковых реактивных двигателей и заканчивая химическими реакциями в клетках.
В эксперименте исследователи использовали двухчастотную гребенку, которая состоит из двух лазерных лучей, работающих вместе для определения спектра цветов, поглощаемых молекулой. Отличительной особенностью этого эксперимента является использование более простой и дешевой установки, известной как "электрооптические гребенки". В этой установке один непрерывный пучок света разделяется на два луча, а затем электронный модулятор создает электрические поля, изменяющие каждый световой луч и формирующие отдельные "зубцы" частотной гребенки.
Это новое достижение открывает новые возможности для исследователей, позволяя им получить более глубокое понимание быстро протекающих процессов, которые ранее были недоступны. Открытия, сделанные этой исследовательской группой, были опубликованы в престижном журнале Nature Photonics, подчеркивая их важность и потенциальное влияние на различные области науки и технологий.
Источник:
Лонг Д.А. и др. Спектроскопия поглощения с двойным гребенчатым разрешением с наносекундным временным разрешением (Long, D.A. et al. Nanosecond time-resolved dual-comb absorption spectroscopy), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01316-8
👍1
Forwarded from QWERTY
Физики упустили что-то важное — вода может испаряться без передачи тепла
Неожиданный эксперимент, проведенный в Массачусетском технологическом институте, показал, что свет может испарять воду без передачи тепла и делает это с большей эффективностью, чем нагрев.
Со школьных уроков физики вы знаете, что испарение воды происходит, когда молекулы у поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы улетучиться в воздух в газообразной форме.
К этому исследованию привели многочисленные наблюдения того, как скорость испарения в гидрогелях не соответствует значению используемого тепла. А именно интенсивнее, чем допускал нагрев. Причиной оказался именно свет, а не переносимое им тепло. Для проверки гипотезы учёные поместили образец гидрогеля в контейнер на весах и последовательно облучали его светом с разными длинами волн, в процессе чего измеряли количество массы, которую он терял со временем в результате испарения. Образец был тщательно изолирован от оборудования и ламп для предотвращения передачи тепловой энергии воде.
Оказалось, что вода действительно испарялась со скоростью, значительно превышающей допустимую по тепловому пределу. Степень испарения также зависела от длины волны света, достигая максимума при длине волны, соответствующей зелёному свету.
При подогревании образца в темноте электричеством объём испарённой воды остался в пределах обычной термодинамики и он был заметно ниже того, который испарился при облучении одним лишь светом.
Новое явление получило название «фотомолекулярный эффект». Открытие может привести к появлению лучших опреснителей воды и даже способно изменить климатические модели Земли.
Неожиданный эксперимент, проведенный в Массачусетском технологическом институте, показал, что свет может испарять воду без передачи тепла и делает это с большей эффективностью, чем нагрев.
Со школьных уроков физики вы знаете, что испарение воды происходит, когда молекулы у поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы улетучиться в воздух в газообразной форме.
К этому исследованию привели многочисленные наблюдения того, как скорость испарения в гидрогелях не соответствует значению используемого тепла. А именно интенсивнее, чем допускал нагрев. Причиной оказался именно свет, а не переносимое им тепло. Для проверки гипотезы учёные поместили образец гидрогеля в контейнер на весах и последовательно облучали его светом с разными длинами волн, в процессе чего измеряли количество массы, которую он терял со временем в результате испарения. Образец был тщательно изолирован от оборудования и ламп для предотвращения передачи тепловой энергии воде.
Оказалось, что вода действительно испарялась со скоростью, значительно превышающей допустимую по тепловому пределу. Степень испарения также зависела от длины волны света, достигая максимума при длине волны, соответствующей зелёному свету.
При подогревании образца в темноте электричеством объём испарённой воды остался в пределах обычной термодинамики и он был заметно ниже того, который испарился при облучении одним лишь светом.
Новое явление получило название «фотомолекулярный эффект». Открытие может привести к появлению лучших опреснителей воды и даже способно изменить климатические модели Земли.
MIT News
In a surprising finding, light can make water evaporate without heat
At the interface of water and air, light can, in certain conditions, bring about evaporation without the need for heat, according to an MIT study.
👍2
Чёткая голограмма в условиях турбулентности
Голографические изображения всегда сталкивались с проблемой искажений в динамических средах, и исследователи из Чжэцзянского университета нашли решение этой проблемы. Они представили метод TWC-Swin, который использует пространственную когерентность в качестве физического фактора для обучения глубокой нейронной сети.
Пространственная когерентность в голографии является мерой упорядоченности световых волн. Когда световые волны хаотичны, голографические изображения становятся размытыми и несут меньше информации. Поддержание пространственной когерентности является ключевым фактором для получения четкого голографического изображения.
Однако динамические среды, такие как океаническая или атмосферная турбулентность, могут нарушать пространственную когерентность из-за изменений показателя преломления среды. Это приводит к искажениям и размытию голографических изображений. Исследователи разработали метод TWC-Swin, чтобы справиться с этими проблемами.
TWC-Swin использует архитектуру преобразователя Swin, которая позволяет фиксировать как локальные, так и глобальные особенности изображений. Этот метод учитывает пространственную когерентность в качестве предшествующего фактора для обучения глубокой нейронной сети. Таким образом, TWC-Swin способен восстанавливать высококачественные голографические изображения, даже в присутствии турбулентности и других возмущений.
Чтобы проверить свой метод, авторы разработали систему обработки света, которая создавала голографические изображения с различными условиями пространственной когерентности и турбулентности. Эти голограммы были основаны на природных объектах и служили данными для обучения и тестирования нейронной сети .
Результаты показывают, что TWC-Swin эффективно восстанавливает голографические изображения даже при низкой пространственной когерентности и произвольной турбулентности, превосходя традиционные методы на основе сверточных сетей. Кроме того, как сообщается, метод демонстрирует сильные возможности обобщения, расширяя его применение до невидимых сцен, не включенных в обучающие данные.
Источник:
Синь Тонг и др., Использование магии света: пространственная когерентность, управляемая преобразователем для универсального голографического изображения (Xin Tong et al, Harnessing the magic of light: spatial coherence instructed swin transformer for universal holographic imaging), Advanced Photonics (2023). DOI: 10.1117/1.AP.5.6.066003
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
Голографические изображения всегда сталкивались с проблемой искажений в динамических средах, и исследователи из Чжэцзянского университета нашли решение этой проблемы. Они представили метод TWC-Swin, который использует пространственную когерентность в качестве физического фактора для обучения глубокой нейронной сети.
Пространственная когерентность в голографии является мерой упорядоченности световых волн. Когда световые волны хаотичны, голографические изображения становятся размытыми и несут меньше информации. Поддержание пространственной когерентности является ключевым фактором для получения четкого голографического изображения.
Однако динамические среды, такие как океаническая или атмосферная турбулентность, могут нарушать пространственную когерентность из-за изменений показателя преломления среды. Это приводит к искажениям и размытию голографических изображений. Исследователи разработали метод TWC-Swin, чтобы справиться с этими проблемами.
TWC-Swin использует архитектуру преобразователя Swin, которая позволяет фиксировать как локальные, так и глобальные особенности изображений. Этот метод учитывает пространственную когерентность в качестве предшествующего фактора для обучения глубокой нейронной сети. Таким образом, TWC-Swin способен восстанавливать высококачественные голографические изображения, даже в присутствии турбулентности и других возмущений.
Чтобы проверить свой метод, авторы разработали систему обработки света, которая создавала голографические изображения с различными условиями пространственной когерентности и турбулентности. Эти голограммы были основаны на природных объектах и служили данными для обучения и тестирования нейронной сети .
Результаты показывают, что TWC-Swin эффективно восстанавливает голографические изображения даже при низкой пространственной когерентности и произвольной турбулентности, превосходя традиционные методы на основе сверточных сетей. Кроме того, как сообщается, метод демонстрирует сильные возможности обобщения, расширяя его применение до невидимых сцен, не включенных в обучающие данные.
Источник:
Синь Тонг и др., Использование магии света: пространственная когерентность, управляемая преобразователем для универсального голографического изображения (Xin Tong et al, Harnessing the magic of light: spatial coherence instructed swin transformer for universal holographic imaging), Advanced Photonics (2023). DOI: 10.1117/1.AP.5.6.066003
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
👍2
Превращение углекислого газа в стабильное топливо с высокой эффективностью
В поисках альтернативных источников энергии и методов борьбы с изменением климата, ученые со всего мира ищут способы извлечения углекислого газа из воздуха и его последующего использования. Одной из самых многообещающих идей является превращение углекислого газа в стабильное топливо, способное заменить ископаемое топливо в различных приложениях. Однако большинство процессов конверсии сталкиваются с проблемами, такими как низкая эффективность переработки или получение топлива, которое трудно обрабатывать, которое токсично или легковоспламеняемо.
Недавно исследователи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали эффективный процесс, который может превращать углекислый газ в стабильное топливо в форме формиата. Формиат калия или натрия, уже производимый в промышленных масштабах и широко используемый как антиобледенитель для дорог и тротуаров, оказался идеальным кандидатом для использования в качестве топлива. Он не токсичен, негорюч, легко хранится и транспортируется, а также остается стабильным в обычных стальных резервуарах на протяжении длительного времени.
Весь процесс, начиная с улавливания углекислого газа и заканчивая электрохимическим преобразованием газа в порошок твердого формиата, был успешно продемонстрирован в небольшом лабораторном масштабе. Согласно исследователям, этот процесс может быть масштабирован для промышленного применения.
Отличительной особенностью нового процесса является его высокая эффективность. В отличие от других подходов, которые обычно включают двухэтапный процесс, новый метод обеспечивает конверсию более 90 процентов углекислого газа в формиат. В традиционных методах лишь около 20 процентов газообразного диоксида углерода превращается в желаемый продукт.
Процесс включает в себя сначала улавливание углекислого газа на основе щелочного раствора, который концентрирует углекислый газ либо из концентрированных потоков, таких как выбросы электростанций, либо из источников с очень низкой концентрацией, даже из открытого воздуха, в форму жидкого бикарбоната металла. Затем, с помощью электролизера с катионообменной мембраной, этот бикарбонат электрохимически преобразуется в высококонцентрированный жидкий раствор формиата калия или натрия, который можно затем высушить, чтобы получить твердый порошок.
Эти кристаллы имеют неограниченный срок хранения и остаются настолько стабильными, что их можно хранить годами или даже десятилетиями с минимальными потерями или без них. Для сравнения, даже самые лучшие из доступных на практике резервуаров для хранения водорода допускают утечку газа, что исключает любое использование, которое потребовало бы хранения в течение года.
Источник:
Чжэнь Чжан и др. Углеродный бикарбонатный электролизер (Zhen Zhang et al, A carbon-efficient bicarbonate electrolyzer), Cell Reports Physical Science (2023). DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101662
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
В поисках альтернативных источников энергии и методов борьбы с изменением климата, ученые со всего мира ищут способы извлечения углекислого газа из воздуха и его последующего использования. Одной из самых многообещающих идей является превращение углекислого газа в стабильное топливо, способное заменить ископаемое топливо в различных приложениях. Однако большинство процессов конверсии сталкиваются с проблемами, такими как низкая эффективность переработки или получение топлива, которое трудно обрабатывать, которое токсично или легковоспламеняемо.
Недавно исследователи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали эффективный процесс, который может превращать углекислый газ в стабильное топливо в форме формиата. Формиат калия или натрия, уже производимый в промышленных масштабах и широко используемый как антиобледенитель для дорог и тротуаров, оказался идеальным кандидатом для использования в качестве топлива. Он не токсичен, негорюч, легко хранится и транспортируется, а также остается стабильным в обычных стальных резервуарах на протяжении длительного времени.
Весь процесс, начиная с улавливания углекислого газа и заканчивая электрохимическим преобразованием газа в порошок твердого формиата, был успешно продемонстрирован в небольшом лабораторном масштабе. Согласно исследователям, этот процесс может быть масштабирован для промышленного применения.
Отличительной особенностью нового процесса является его высокая эффективность. В отличие от других подходов, которые обычно включают двухэтапный процесс, новый метод обеспечивает конверсию более 90 процентов углекислого газа в формиат. В традиционных методах лишь около 20 процентов газообразного диоксида углерода превращается в желаемый продукт.
Процесс включает в себя сначала улавливание углекислого газа на основе щелочного раствора, который концентрирует углекислый газ либо из концентрированных потоков, таких как выбросы электростанций, либо из источников с очень низкой концентрацией, даже из открытого воздуха, в форму жидкого бикарбоната металла. Затем, с помощью электролизера с катионообменной мембраной, этот бикарбонат электрохимически преобразуется в высококонцентрированный жидкий раствор формиата калия или натрия, который можно затем высушить, чтобы получить твердый порошок.
Эти кристаллы имеют неограниченный срок хранения и остаются настолько стабильными, что их можно хранить годами или даже десятилетиями с минимальными потерями или без них. Для сравнения, даже самые лучшие из доступных на практике резервуаров для хранения водорода допускают утечку газа, что исключает любое использование, которое потребовало бы хранения в течение года.
Источник:
Чжэнь Чжан и др. Углеродный бикарбонатный электролизер (Zhen Zhang et al, A carbon-efficient bicarbonate electrolyzer), Cell Reports Physical Science (2023). DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101662
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
👍6
Робот-собака-поводырь
В последние годы команда ученых и инженеров занимается разработкой уникальных роботов-поводырей, способных помочь людям с нарушениями зрения. Их последнее достижение - интерфейс перетягивания поводка, который позволяет людям эффективно управлять роботом, используя обучение с подкреплением.
Один из главных исследователей отмечает, что роботы, обученные с использованием этого интерфейса, способны передвигаться, ориентироваться в помещении, направлять людей и избегать препятствий всего за 10 часов обучения. Для сравнения, настоящие собаки-поводыри стоят около 50 000 долларов, а на их дрессировку уходит два-три года. Лишь около 50% собак заканчивают обучение и продолжают служить людям с нарушениями зрения. Это значительный шаг вперед, однако авторы подчёркивают, что необходимы дальнейшие исследования и разработки, прежде чем роботы-поводыри станут доступны для использования в различных средах.
Одной из главных целей команды является добавление интерфейса на естественном языке, чтобы пользователи могли общаться с роботом в зависимости от ситуации. Это позволит получать более точную и индивидуальную помощь. Например, человек с проблемами со зрением сможет попросить робота перейти дорогу, и робот должен будет понять и выполнить указание, игнорируя возможные опасности.
Команда активно сотрудничает с Национальной федерацией слепых в Сиракузах, чтобы получить обратную связь от людей с нарушениями зрения. Они признают, что такие отзывы и интуиция помогают им улучшать свои исследования. Например, слепые люди отмечают, что предупреждение о неровных водостоках или других препятствиях может быть важным аспектом, который роботы-поводыри должны учитывать.
Однако команда не ограничивает себя только этими функциями. Роботы-поводыри имеют потенциал быть более эффективными, чем настоящие собаки, особенно в условиях, где ориентирование является сложной задачей. Благодаря возможности хранения карт местности, роботы-поводыри могут стать незаменимыми помощниками в таких ситуациях.
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
В последние годы команда ученых и инженеров занимается разработкой уникальных роботов-поводырей, способных помочь людям с нарушениями зрения. Их последнее достижение - интерфейс перетягивания поводка, который позволяет людям эффективно управлять роботом, используя обучение с подкреплением.
Один из главных исследователей отмечает, что роботы, обученные с использованием этого интерфейса, способны передвигаться, ориентироваться в помещении, направлять людей и избегать препятствий всего за 10 часов обучения. Для сравнения, настоящие собаки-поводыри стоят около 50 000 долларов, а на их дрессировку уходит два-три года. Лишь около 50% собак заканчивают обучение и продолжают служить людям с нарушениями зрения. Это значительный шаг вперед, однако авторы подчёркивают, что необходимы дальнейшие исследования и разработки, прежде чем роботы-поводыри станут доступны для использования в различных средах.
Одной из главных целей команды является добавление интерфейса на естественном языке, чтобы пользователи могли общаться с роботом в зависимости от ситуации. Это позволит получать более точную и индивидуальную помощь. Например, человек с проблемами со зрением сможет попросить робота перейти дорогу, и робот должен будет понять и выполнить указание, игнорируя возможные опасности.
Команда активно сотрудничает с Национальной федерацией слепых в Сиракузах, чтобы получить обратную связь от людей с нарушениями зрения. Они признают, что такие отзывы и интуиция помогают им улучшать свои исследования. Например, слепые люди отмечают, что предупреждение о неровных водостоках или других препятствиях может быть важным аспектом, который роботы-поводыри должны учитывать.
Однако команда не ограничивает себя только этими функциями. Роботы-поводыри имеют потенциал быть более эффективными, чем настоящие собаки, особенно в условиях, где ориентирование является сложной задачей. Благодаря возможности хранения карт местности, роботы-поводыри могут стать незаменимыми помощниками в таких ситуациях.
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, Вы можете подписаться на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен и VK. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное.
👍2
Необычный магнитный материал открывает путь к энергоэффективным компьютерам
В последние годы мир материаловедения неустанно исследует и открывает новые материалы с экзотическими свойствами. Одним из таких материалов является мультиферроики - уникальный класс материалов, обладающих как магнитными, так и электрическими свойствами. Исследователи по всему миру приступили к изучению и использованию этих материалов в различных областях, от современной электроники до новых видов памяти.
Недавно исследовательское сотрудничество под руководством Хьюго Дила из Швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружило удивительное магнитное свойство экзотического материала, которое может привести к созданию компьютеров, потребляющих намного меньше энергии для переключения одного бита. Этот материал - легированный марганцем теллурид германия (GeTe, легированный Mn).
GeTe, легированный Mn, изначально был известен своими уникальными сегнетоэлектрическими и магнитными свойствами. Однако новое исследование показало, что он обладает также и магнитным порядком, отличным от типичных ферромагнетиков, таких как железо. В отличие от железа, которое выравнивается по магнитному полю, GeTe, легированный Mn, проявляет характеристики ферримагнетика.
Что такое ферримагнетик? В отличие от «обычных» магнитов, подобных тем, которые мы прикрепляем к нашим холодильникам, ферримагнетик больше похож на два магнита с немного разной силой, наложенных друг на друга. Открытие того, что GeTe, легированный Mn, ведет себя подобным образом, означает, что теперь у нас есть больше гибкости в управлении направлением намагничивания — важная особенность для ряда технологий.
Это оказалось важным, поскольку позволило ученым разработать метод повышения эффективности переключения направления намагничивания на поразительные шесть порядков. Вместо того, чтобы делать это традиционным способом подачи большого импульса тока, они вместо этого использовали небольшой, переменный электрический ток , за которым следовал крошечный толчок тока в нужный момент.
Этот крошечный «толчок» вызвал изменение, которое быстро распространилось по легированному Mn GeTe, как рябь в пруду. Это произошло потому, что материал ведет себя немного как твердое тело и немного как жидкость — по сути, стекло: изменение в одной части вызывает цепную реакцию, которая изменяет другие части. Исследователи назвали это явление «стохастическим резонансом».
Это открытие имеет огромный потенциал для будущих энергоэффективных вычислений. Компьютеры, использующие этот материал, могут потреблять менее одной миллионной доли той энергии, необходимой сейчас для переключения одного бита. Это означает, что будущие вычислительные системы могут стать гораздо более эффективными и компактными.
Однако применение GeTe, легированного Mn, не ограничивается только энергоэффективными вычислениями. Этот материал также предлагает более глубокое понимание коллективного поведения в мультиферроидных материалах. Исследователи надеются, что это открытие поможет разработать новые технологии и материалы, которые будут применяться в различных областях, от электроники до магнитных памятей нового поколения.
Источник:
Юрай Кремпаски и др., Эффективное магнитное переключение в коррелированном спиновом стекле (Juraj Krempaský et al, Efficient magnetic switching in a correlated spin glass), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41718-4
=======================
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!
В последние годы мир материаловедения неустанно исследует и открывает новые материалы с экзотическими свойствами. Одним из таких материалов является мультиферроики - уникальный класс материалов, обладающих как магнитными, так и электрическими свойствами. Исследователи по всему миру приступили к изучению и использованию этих материалов в различных областях, от современной электроники до новых видов памяти.
Недавно исследовательское сотрудничество под руководством Хьюго Дила из Швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружило удивительное магнитное свойство экзотического материала, которое может привести к созданию компьютеров, потребляющих намного меньше энергии для переключения одного бита. Этот материал - легированный марганцем теллурид германия (GeTe, легированный Mn).
GeTe, легированный Mn, изначально был известен своими уникальными сегнетоэлектрическими и магнитными свойствами. Однако новое исследование показало, что он обладает также и магнитным порядком, отличным от типичных ферромагнетиков, таких как железо. В отличие от железа, которое выравнивается по магнитному полю, GeTe, легированный Mn, проявляет характеристики ферримагнетика.
Что такое ферримагнетик? В отличие от «обычных» магнитов, подобных тем, которые мы прикрепляем к нашим холодильникам, ферримагнетик больше похож на два магнита с немного разной силой, наложенных друг на друга. Открытие того, что GeTe, легированный Mn, ведет себя подобным образом, означает, что теперь у нас есть больше гибкости в управлении направлением намагничивания — важная особенность для ряда технологий.
Это оказалось важным, поскольку позволило ученым разработать метод повышения эффективности переключения направления намагничивания на поразительные шесть порядков. Вместо того, чтобы делать это традиционным способом подачи большого импульса тока, они вместо этого использовали небольшой, переменный электрический ток , за которым следовал крошечный толчок тока в нужный момент.
Этот крошечный «толчок» вызвал изменение, которое быстро распространилось по легированному Mn GeTe, как рябь в пруду. Это произошло потому, что материал ведет себя немного как твердое тело и немного как жидкость — по сути, стекло: изменение в одной части вызывает цепную реакцию, которая изменяет другие части. Исследователи назвали это явление «стохастическим резонансом».
Это открытие имеет огромный потенциал для будущих энергоэффективных вычислений. Компьютеры, использующие этот материал, могут потреблять менее одной миллионной доли той энергии, необходимой сейчас для переключения одного бита. Это означает, что будущие вычислительные системы могут стать гораздо более эффективными и компактными.
Однако применение GeTe, легированного Mn, не ограничивается только энергоэффективными вычислениями. Этот материал также предлагает более глубокое понимание коллективного поведения в мультиферроидных материалах. Исследователи надеются, что это открытие поможет разработать новые технологии и материалы, которые будут применяться в различных областях, от электроники до магнитных памятей нового поколения.
Источник:
Юрай Кремпаски и др., Эффективное магнитное переключение в коррелированном спиновом стекле (Juraj Krempaský et al, Efficient magnetic switching in a correlated spin glass), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41718-4
=======================
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
Высокотемпературная сверхпроводимость трёхслойных купратов: вопросов стало меньше
Недавнее исследование, проведенное учёными из Китайской академии наук и других институтов Китая, нашло ответы на некоторые вопросы в отношении высоких сверхпроводящих критических температур (Tc) в трехслойных купратах, которые являются материалами с тремя слоями на основе меди.
Одной из ключевых находок исследования является электронное происхождение высокой температуры Tc, которую демонстрируют трехслойные купраты. Предыдущие исследования уже указывали на то, что критическая температура Tc чувствительно зависит от количества плоскостей CuO2 в структурной единице материала и достигает максимума для трехслойных купратов. Также было отмечено, что трехслойные купраты имеют электронную фазовую диаграмму, отличную от обычной фазовой диаграммы.
Однако, основной интерес исследователей заключался в понимании причин максимизации Tc и ее сохранении в сверхлегированной области трехслойных купратов. Для этого они использовали метод фотоэмиссии с угловым разрешением (ARPES) на трехслойном купратном сверхпроводнике Bi2223. ARPES - это мощный экспериментальный метод, который позволяет исследовать электронную структуру материалов с высоким разрешением.
Результаты исследования позволили более точно определить причину максимальной Tc и ее сохранение в сверхлегированной области трехслойных купратов. Это открытие может иметь важные последствия для развития новых сверхпроводников с еще более высокими температурами сверхпроводимости и более широкими областями применения.
Источник:
Сянью Луо и др., Электронное происхождение критической температуры высокой сверхпроводимости в трехслойных купратах (Xiangyu Luo et al, Electronic origin of high superconducting critical temperature in trilayer cuprates), Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02206-0
=======================
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!
Недавнее исследование, проведенное учёными из Китайской академии наук и других институтов Китая, нашло ответы на некоторые вопросы в отношении высоких сверхпроводящих критических температур (Tc) в трехслойных купратах, которые являются материалами с тремя слоями на основе меди.
Одной из ключевых находок исследования является электронное происхождение высокой температуры Tc, которую демонстрируют трехслойные купраты. Предыдущие исследования уже указывали на то, что критическая температура Tc чувствительно зависит от количества плоскостей CuO2 в структурной единице материала и достигает максимума для трехслойных купратов. Также было отмечено, что трехслойные купраты имеют электронную фазовую диаграмму, отличную от обычной фазовой диаграммы.
Однако, основной интерес исследователей заключался в понимании причин максимизации Tc и ее сохранении в сверхлегированной области трехслойных купратов. Для этого они использовали метод фотоэмиссии с угловым разрешением (ARPES) на трехслойном купратном сверхпроводнике Bi2223. ARPES - это мощный экспериментальный метод, который позволяет исследовать электронную структуру материалов с высоким разрешением.
Результаты исследования позволили более точно определить причину максимальной Tc и ее сохранение в сверхлегированной области трехслойных купратов. Это открытие может иметь важные последствия для развития новых сверхпроводников с еще более высокими температурами сверхпроводимости и более широкими областями применения.
Источник:
Сянью Луо и др., Электронное происхождение критической температуры высокой сверхпроводимости в трехслойных купратах (Xiangyu Luo et al, Electronic origin of high superconducting critical temperature in trilayer cuprates), Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02206-0
=======================
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!
👍1
Посторонним вход разрешен: предъявите научную грамотность!
11 ноября в 12:00 приглашаем всех желающих проверить свою научную картину мира на площадках по всему Санкт-Петербургу: ведущие ВУЗы, музеи, библиотеки и даже две церкви и даже бар ждут вас. Приходите на "Открытую Лабораторную"!
Принять участие в "Лабе" — то есть стать "лаборантом" — сможет любой желающий старше 10 лет.
За 30 минут нужно ответить на 25 разных вопросов. Среди них такие: радиоактивна ли тяжелая вода? Помнит ли бабочка, как она была личинкой? Сколько было людей на планете почти один миллион лет назад и сколько на Земле будет континентов через 200 миллионов лет?
После Лабораторной ваш ждут увлекательные лекции:
"Кто и зачем принес науку в массы?"
"Тёмная материя в космосе и в лаборатории"
“Секреты чистой воды”
"Как археологи изучают искусство?"
"Чему мы научились у насекомых?"
"Властелины мира: военное дело римлян эпохи Цезаря"
и многие другие, а еще экскурсии по настоящим лабам и музеям!
Среди наших ЗавЛабов — лекторов:
Александр Бутягин — археолог, заведующий сектором античной археологии Государственного Эрмитажа.
Денис Байгозин — н.с. ун-та ИТМО, рук-ль ХимЦентра при ФМЛ 239, зам.дир. по науке ООО «НПО Забота об энергии», химик-разработчик ООО «Акваребризер», популяризатор @blogximika
Александр Циберкин — врач-эндокринолог, автор блога «Занимательная эндокринология», @fun_with_medicine
Александр Хохлов — руководитель отдела проектов малых космических аппаратов (МКА) ООО «Геоскан», популяризатор космонавтики.
Алексей Шпильман — кандидат технических наук, заведующий центром анализа данных и машинного обучения НИУ ВШЭ.
и многие другие!
В прилагаемой статье список площадок и подробности. Выбирайте площадку, ЗавЛаба, регистрируйтесь и приходите — это бесплатно.
Для тех, кого нет в ВК есть список площадок в Санкт-Петербурге. Передайте друзьям!
11 ноября в 12:00 приглашаем всех желающих проверить свою научную картину мира на площадках по всему Санкт-Петербургу: ведущие ВУЗы, музеи, библиотеки и даже две церкви и даже бар ждут вас. Приходите на "Открытую Лабораторную"!
Принять участие в "Лабе" — то есть стать "лаборантом" — сможет любой желающий старше 10 лет.
За 30 минут нужно ответить на 25 разных вопросов. Среди них такие: радиоактивна ли тяжелая вода? Помнит ли бабочка, как она была личинкой? Сколько было людей на планете почти один миллион лет назад и сколько на Земле будет континентов через 200 миллионов лет?
После Лабораторной ваш ждут увлекательные лекции:
"Кто и зачем принес науку в массы?"
"Тёмная материя в космосе и в лаборатории"
“Секреты чистой воды”
"Как археологи изучают искусство?"
"Чему мы научились у насекомых?"
"Властелины мира: военное дело римлян эпохи Цезаря"
и многие другие, а еще экскурсии по настоящим лабам и музеям!
Среди наших ЗавЛабов — лекторов:
Александр Бутягин — археолог, заведующий сектором античной археологии Государственного Эрмитажа.
Денис Байгозин — н.с. ун-та ИТМО, рук-ль ХимЦентра при ФМЛ 239, зам.дир. по науке ООО «НПО Забота об энергии», химик-разработчик ООО «Акваребризер», популяризатор @blogximika
Александр Циберкин — врач-эндокринолог, автор блога «Занимательная эндокринология», @fun_with_medicine
Александр Хохлов — руководитель отдела проектов малых космических аппаратов (МКА) ООО «Геоскан», популяризатор космонавтики.
Алексей Шпильман — кандидат технических наук, заведующий центром анализа данных и машинного обучения НИУ ВШЭ.
и многие другие!
В прилагаемой статье список площадок и подробности. Выбирайте площадку, ЗавЛаба, регистрируйтесь и приходите — это бесплатно.
Для тех, кого нет в ВК есть список площадок в Санкт-Петербурге. Передайте друзьям!
👍3
Микротепловые двигатели испытывают предел Карно
Разработка эффективного теплового двигателя, способного максимизировать мощность при максимальной КПД, является важной задачей в научных кругах. Существующие тепловые двигатели ограничены пределом Карно, который определяет максимальную эффективность преобразования тепла в работу. Однако исследователи из Индийского института науки (IISc) и Центра перспективных научных исследований имени Джавахарлала Неру (JNCASR) сумели преодолеть это ограничение и разработали новый «микротепловой двигатель» в лабораторных условиях.
Изучение, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет собой значительный прорыв в области тепловых двигателей. Профессор Аджай К. Суд, автор статьи и главный научный советник Правительства Индии, отмечает, что их исследование демонстрирует возможность достижения высокой эффективности и высокой мощности одновременно.
Тепловые двигатели преобразуют тепло в работу, используя механизмы, такие как перемещение поршня в определенном направлении. Однако, чтобы достичь 100% эффективности, необходимо избежать потерь тепла при обратном процессе, когда поршень возвращается в исходное состояние. Французский физик Сади Карно предложил в 1824 году, что это возможно только при чрезвычайно медленном процессе, но это приводит к нулевой выходной мощности, что делает такой двигатель практически бесполезным. Важно найти компромисс между энергоэффективностью и мощностью.
В течение десятилетий исследователи пытались найти решение этой проблемы, и в начале 2000-х годов они обратились к микроскопическим системам. Однако до недавнего времени решение этой термодинамической загадки казалось невозможным. В 2017 году в одной статье было заявлено, что данная проблема не может быть решена.
В текущем исследовании команда имитировала функционирование обычного теплового двигателя в микронном масштабе. Вместо того, чтобы использовать смесь газа и топлива, они взяли крошечный гелеобразный коллоидный шарик и использовали лазерный луч, чтобы направить его движение, подобно тому, как работает поршень в макроскопическом двигателе.
«Наш уникальный микродвигатель работает всего с одной частицей», — говорит Раджеш Ганапати, профессор JNCASR и еще один автор. Размер двигателя очень мал, примерно 1/100 ширины человеческого волоса, добавляет он.
Команда также использовала быстро меняющееся электрическое поле для переключения двигателя между двумя состояниями. В этих условиях они обнаружили, что рассеиваемое тепло резко снизилось, в результате чего эффективность приблизилась к 95% от предела, указанного Карно.
«То, чего мы достигли, — это сокращение времени распределения тепла за счет введения электрического поля. Такое сокращение времени распределения тепла позволяет двигателю работать с высоким КПД и одновременно выдавать большую выходную мощность даже при работе на высоких скоростях», — говорит Кришнамурти.
Результаты экспериментов показывают, что при определенных условиях можно достичь высокой мощности с высоким КПД . Такое достижение может проложить путь к созданию более энергоэффективных устройств в будущем.
Источник:
Судиш Кришнамурти и др., Преодоление компромисса между энергоэффективностью в микротепловом двигателе за счет инженерного взаимодействия системы и ванны (Sudeesh Krishnamurthy et al, Overcoming power-efficiency tradeoff in a micro heat engine by engineered system-bath interactions), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42350-y
=======================
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!
Разработка эффективного теплового двигателя, способного максимизировать мощность при максимальной КПД, является важной задачей в научных кругах. Существующие тепловые двигатели ограничены пределом Карно, который определяет максимальную эффективность преобразования тепла в работу. Однако исследователи из Индийского института науки (IISc) и Центра перспективных научных исследований имени Джавахарлала Неру (JNCASR) сумели преодолеть это ограничение и разработали новый «микротепловой двигатель» в лабораторных условиях.
Изучение, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет собой значительный прорыв в области тепловых двигателей. Профессор Аджай К. Суд, автор статьи и главный научный советник Правительства Индии, отмечает, что их исследование демонстрирует возможность достижения высокой эффективности и высокой мощности одновременно.
Тепловые двигатели преобразуют тепло в работу, используя механизмы, такие как перемещение поршня в определенном направлении. Однако, чтобы достичь 100% эффективности, необходимо избежать потерь тепла при обратном процессе, когда поршень возвращается в исходное состояние. Французский физик Сади Карно предложил в 1824 году, что это возможно только при чрезвычайно медленном процессе, но это приводит к нулевой выходной мощности, что делает такой двигатель практически бесполезным. Важно найти компромисс между энергоэффективностью и мощностью.
В течение десятилетий исследователи пытались найти решение этой проблемы, и в начале 2000-х годов они обратились к микроскопическим системам. Однако до недавнего времени решение этой термодинамической загадки казалось невозможным. В 2017 году в одной статье было заявлено, что данная проблема не может быть решена.
В текущем исследовании команда имитировала функционирование обычного теплового двигателя в микронном масштабе. Вместо того, чтобы использовать смесь газа и топлива, они взяли крошечный гелеобразный коллоидный шарик и использовали лазерный луч, чтобы направить его движение, подобно тому, как работает поршень в макроскопическом двигателе.
«Наш уникальный микродвигатель работает всего с одной частицей», — говорит Раджеш Ганапати, профессор JNCASR и еще один автор. Размер двигателя очень мал, примерно 1/100 ширины человеческого волоса, добавляет он.
Команда также использовала быстро меняющееся электрическое поле для переключения двигателя между двумя состояниями. В этих условиях они обнаружили, что рассеиваемое тепло резко снизилось, в результате чего эффективность приблизилась к 95% от предела, указанного Карно.
«То, чего мы достигли, — это сокращение времени распределения тепла за счет введения электрического поля. Такое сокращение времени распределения тепла позволяет двигателю работать с высоким КПД и одновременно выдавать большую выходную мощность даже при работе на высоких скоростях», — говорит Кришнамурти.
Результаты экспериментов показывают, что при определенных условиях можно достичь высокой мощности с высоким КПД . Такое достижение может проложить путь к созданию более энергоэффективных устройств в будущем.
Источник:
Судиш Кришнамурти и др., Преодоление компромисса между энергоэффективностью в микротепловом двигателе за счет инженерного взаимодействия системы и ванны (Sudeesh Krishnamurthy et al, Overcoming power-efficiency tradeoff in a micro heat engine by engineered system-bath interactions), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42350-y
=======================
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!
👍1👏1
Создание безопасных оптических пинцетов
Оптические пинцеты представляют собой инновационное устройство, которое позволяет ученым манипулировать крошечными объектами, включая клетки и наночастицы, с помощью лазеров. В 2018 году за разработку этой технологии ученым была присуждена Нобелевская премия, что подчеркивает ее важность и потенциал.
Сегодня ученые активно работают над улучшением оптических пинцетов, делая их более безопасными для использования на живых клетках. Для этого они применяют суперкомпьютеры, чтобы смоделировать и оптимизировать работу пинцетов, исключив возможные негативные воздействия на живые организмы. Такой подход позволяет применять оптические пинцеты в различных областях, включая терапию рака и мониторинг окружающей среды.
Одной из последних разработок в этой области является метод гипотермических опто-термофоретических пинцетов (HOTT), созданный Паваной Коллипарой и его коллегами. Они разработали способ охлаждения целевой частицы с использованием радиатора и термоэлектрического охладителя. Этот метод позволяет улавливать различные коллоиды и биологические клетки в их естественной жидкости с минимальной мощностью лазера. Таким образом, проблемы, связанные с перегревом образца, которые возникали при использовании традиционных лазерных пинцетов, могут быть преодолены.
Главная идея работы Коллипары и его команды заключается в том, чтобы предотвратить повреждение образца от перегрева, охладив его перед воздействием лазерного луча. Это позволяет сохранить целостность и жизнеспособность клеток и других биологических объектов, которые манипулируются с помощью оптических пинцетов.
Благодаря этим новым достижениям в области оптических пинцетов, ученые приближаются к индустриализации этой технологии в биологических приложениях. Они видят потенциал в использовании оптических пинцетов в селективной клеточной хирургии и адресной доставке лекарств. Это открывает новые перспективы для разработки более эффективных и точных методов лечения различных заболеваний, включая рак.
Источник:
Павана Сиддхартха Коллипара и др., Гипотермические оптотермофоретические пинцеты (Pavana Siddhartha Kollipara et al, Hypothermal opto-thermophoretic tweezers), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40865-y
=======================
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!
Оптические пинцеты представляют собой инновационное устройство, которое позволяет ученым манипулировать крошечными объектами, включая клетки и наночастицы, с помощью лазеров. В 2018 году за разработку этой технологии ученым была присуждена Нобелевская премия, что подчеркивает ее важность и потенциал.
Сегодня ученые активно работают над улучшением оптических пинцетов, делая их более безопасными для использования на живых клетках. Для этого они применяют суперкомпьютеры, чтобы смоделировать и оптимизировать работу пинцетов, исключив возможные негативные воздействия на живые организмы. Такой подход позволяет применять оптические пинцеты в различных областях, включая терапию рака и мониторинг окружающей среды.
Одной из последних разработок в этой области является метод гипотермических опто-термофоретических пинцетов (HOTT), созданный Паваной Коллипарой и его коллегами. Они разработали способ охлаждения целевой частицы с использованием радиатора и термоэлектрического охладителя. Этот метод позволяет улавливать различные коллоиды и биологические клетки в их естественной жидкости с минимальной мощностью лазера. Таким образом, проблемы, связанные с перегревом образца, которые возникали при использовании традиционных лазерных пинцетов, могут быть преодолены.
Главная идея работы Коллипары и его команды заключается в том, чтобы предотвратить повреждение образца от перегрева, охладив его перед воздействием лазерного луча. Это позволяет сохранить целостность и жизнеспособность клеток и других биологических объектов, которые манипулируются с помощью оптических пинцетов.
Благодаря этим новым достижениям в области оптических пинцетов, ученые приближаются к индустриализации этой технологии в биологических приложениях. Они видят потенциал в использовании оптических пинцетов в селективной клеточной хирургии и адресной доставке лекарств. Это открывает новые перспективы для разработки более эффективных и точных методов лечения различных заболеваний, включая рак.
Источник:
Павана Сиддхартха Коллипара и др., Гипотермические оптотермофоретические пинцеты (Pavana Siddhartha Kollipara et al, Hypothermal opto-thermophoretic tweezers), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40865-y
=======================
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!
👍1