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
Какая на ощупь квантовая сверхтекучая жидкость?
Сверхтекучий гелий-3 – это физическое явление, которое долгое время вызывало интерес у ученых. Однако только недавно исследователи из Ланкастерского университета в Великобритании смогли приблизиться к ответу на вопрос о том, как бы ощущался сверхтекучий гелий-3, если бы в него можно было положить руку.
Доктор Самули Аутти, ведущий автор исследования, поделился результатами своих экспериментов в журнале Nature Communications. Он отметил, что интерфейс между квантовой физикой и классической физикой человеческого опыта является одной из главных открытых проблем в современной физике. Однако благодаря этому исследованию, мы можем представить себе, как бы мы чувствовали себя, касаясь этой квантовой системы.
Эксперименты проводились в экстремальных условиях при температуре около 10 000 градусов выше абсолютного нуля. Для исследования сверхтекучей жидкости использовался механический резонатор размером с палец. При перемешивании палочкой сверхтекучий гелий-3 уносит выделяющееся тепло по поверхностям контейнера. Основная часть этой жидкости ведет себя как вакуум, оставаясь полностью пассивной.
Доктор Аутти пояснил, что если бы мы могли сунуть палец в эту жидкость, она показалась бы нам двухмерной. Большая часть сверхтекучей жидкости кажется пустой, но тепло течет вдоль пальца по краям объема. Исследователи пришли к выводу, что основная часть сверхтекучего гелия-3 окружена независимой двумерной сверхтекучей жидкостью, которая взаимодействует с механическими зондами. Таким образом, доступ к объемной сверхтекучей жидкости возможен только при внезапном всплеске энергии.
Источник:
С. Аутти и др., Транспорт связанных состояний квазичастиц в двумерной граничной сверхтекучей жидкости (S. Autti et al, Transport of bound quasiparticle states in a two-dimensional boundary superfluid), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.16518.
=======================
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!
Сверхтекучий гелий-3 – это физическое явление, которое долгое время вызывало интерес у ученых. Однако только недавно исследователи из Ланкастерского университета в Великобритании смогли приблизиться к ответу на вопрос о том, как бы ощущался сверхтекучий гелий-3, если бы в него можно было положить руку.
Доктор Самули Аутти, ведущий автор исследования, поделился результатами своих экспериментов в журнале Nature Communications. Он отметил, что интерфейс между квантовой физикой и классической физикой человеческого опыта является одной из главных открытых проблем в современной физике. Однако благодаря этому исследованию, мы можем представить себе, как бы мы чувствовали себя, касаясь этой квантовой системы.
Эксперименты проводились в экстремальных условиях при температуре около 10 000 градусов выше абсолютного нуля. Для исследования сверхтекучей жидкости использовался механический резонатор размером с палец. При перемешивании палочкой сверхтекучий гелий-3 уносит выделяющееся тепло по поверхностям контейнера. Основная часть этой жидкости ведет себя как вакуум, оставаясь полностью пассивной.
Доктор Аутти пояснил, что если бы мы могли сунуть палец в эту жидкость, она показалась бы нам двухмерной. Большая часть сверхтекучей жидкости кажется пустой, но тепло течет вдоль пальца по краям объема. Исследователи пришли к выводу, что основная часть сверхтекучего гелия-3 окружена независимой двумерной сверхтекучей жидкостью, которая взаимодействует с механическими зондами. Таким образом, доступ к объемной сверхтекучей жидкости возможен только при внезапном всплеске энергии.
Источник:
С. Аутти и др., Транспорт связанных состояний квазичастиц в двумерной граничной сверхтекучей жидкости (S. Autti et al, Transport of bound quasiparticle states in a two-dimensional boundary superfluid), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.16518.
=======================
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
Полупроводниковая технология на службе аккумуляторов
Технология нанесения покрытия, основанная на атомно-слоевом осаждении, которую обычно применяют в полупроводниковой промышленности, может иметь революционный эффект на производство и производительность твердотельных батарей. Ученые из Аргоннской национальной лаборатории США успешно адаптировали этот метод для использования с серосодержащими твердыми электролитами, открывая новые возможности для повышения эффективности аккумуляторов.
Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, представляет первую демонстрацию атомно-слоевого осаждения на порошковой форме серосодержащих твердых электролитов. Электролиты играют важную роль в передаче ионов между электродами батареи, преобразуя химическую энергию в электричество. Аргиродиты, класс твердотельных электролитов, содержащих серу, были основным объектом исследования.
Аргиродиты обладают рядом преимуществ перед другими твердотельными электролитами. Они обладают более высокой ионной проводимостью, что позволяет им более эффективно передавать ионы через батарею. Это может значительно ускорить процесс зарядки электромобилей и сделать его более удобным для потребителей. Кроме того, аргиродиты легче и дешевле перерабатывать в гранулы, которые используются в производстве батарей.
Однако, при производстве возникают сложности, связанные с реакцией аргиродитов с воздухом и электродными материалами, такими как металлический литий. Эти реакции могут привести к образованию химических соединений, которые негативно влияют на качество границы раздела электролита и электрода. Они также могут замедлить транспорт ионов лития, снизить производительность батареи и вызвать образование дендритов - структур, которые делают батареи менее безопасными и долговечными.
Для решения этих проблем исследователи из Аргоннской национальной лаборатории стремятся разработать новый метод точного определения химического состава поверхности аргиродита. Это позволит им более эффективно контролировать процесс производства и улучшить качество батарей. Результаты этого исследования могут иметь значительное влияние на развитие твердотельных батарей и их применение в различных областях, включая электромобили и энергетическое хранение.
Источник:
Закари Д. Худ и др., Многофункциональные покрытия на порошках твердых электролитов на основе сульфидов с повышенной технологичностью, стабильностью и характеристиками для твердотельных батарей (Zachary D. Hood et al, Multifunctional Coatings on Sulfide‐Based Solid Electrolyte Powders with Enhanced Processability, Stability, and Performance for Solid‐State Batteries), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202300673
=======================
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!
Технология нанесения покрытия, основанная на атомно-слоевом осаждении, которую обычно применяют в полупроводниковой промышленности, может иметь революционный эффект на производство и производительность твердотельных батарей. Ученые из Аргоннской национальной лаборатории США успешно адаптировали этот метод для использования с серосодержащими твердыми электролитами, открывая новые возможности для повышения эффективности аккумуляторов.
Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, представляет первую демонстрацию атомно-слоевого осаждения на порошковой форме серосодержащих твердых электролитов. Электролиты играют важную роль в передаче ионов между электродами батареи, преобразуя химическую энергию в электричество. Аргиродиты, класс твердотельных электролитов, содержащих серу, были основным объектом исследования.
Аргиродиты обладают рядом преимуществ перед другими твердотельными электролитами. Они обладают более высокой ионной проводимостью, что позволяет им более эффективно передавать ионы через батарею. Это может значительно ускорить процесс зарядки электромобилей и сделать его более удобным для потребителей. Кроме того, аргиродиты легче и дешевле перерабатывать в гранулы, которые используются в производстве батарей.
Однако, при производстве возникают сложности, связанные с реакцией аргиродитов с воздухом и электродными материалами, такими как металлический литий. Эти реакции могут привести к образованию химических соединений, которые негативно влияют на качество границы раздела электролита и электрода. Они также могут замедлить транспорт ионов лития, снизить производительность батареи и вызвать образование дендритов - структур, которые делают батареи менее безопасными и долговечными.
Для решения этих проблем исследователи из Аргоннской национальной лаборатории стремятся разработать новый метод точного определения химического состава поверхности аргиродита. Это позволит им более эффективно контролировать процесс производства и улучшить качество батарей. Результаты этого исследования могут иметь значительное влияние на развитие твердотельных батарей и их применение в различных областях, включая электромобили и энергетическое хранение.
Источник:
Закари Д. Худ и др., Многофункциональные покрытия на порошках твердых электролитов на основе сульфидов с повышенной технологичностью, стабильностью и характеристиками для твердотельных батарей (Zachary D. Hood et al, Multifunctional Coatings on Sulfide‐Based Solid Electrolyte Powders with Enhanced Processability, Stability, and Performance for Solid‐State Batteries), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202300673
=======================
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
Создание новых экологичных пластмасс при помощи ИИ
Пластмассы являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и поэтому важно найти способы сделать их более экологичными и эффективными. Химики по всему миру работают над этим вопросом, и одним из перспективных решений является использование биомассы и отходов в процессе создания полимеров.
Одним из примеров таких ингредиентов являются стебли кукурузы, водоросли и даже мусор. Они содержат дополнительные химические связи, которые могут придать полимерам новые свойства и большую гибкость. Добавление этих ингредиентов в список компонентов позволяет создавать пластмассы с различными характеристиками, такими как эластичность, термостойкость и герметичность.
Однако, поиск оптимальных сочетаний компонентов может быть сложной задачей. В этом помогает инструмент машинного обучения NREL PolyID: Polymer Inverse Design. С помощью искусственного интеллекта, PolyID предсказывает свойства материалов на основе их молекулярной структуры. Это позволяет компаниям проверять миллионы возможных конструкций полимеров и составлять короткий список наиболее подходящих кандидатов для конкретного применения.
Алгоритм, лежащий в основе PolyID, основан на современной разработке, известной как "теория группового вклада". Он устанавливает связи между расположением различных элементов, таких как кислород, водород, углерод и другие, и свойствами материала. Это позволяет предсказывать различные характеристики полимеров, что помогает ученым создавать новые материалы с желаемыми физическими свойствами.
Благодаря растущей библиотеке связей между молекулярными структурами полимеров и их известными свойствами, PolyID "учится" предсказывать, каким образом можно создавать новые полимеры для достижения определенных характеристик. С помощью этого инструмента ученые могут работать в обратном направлении, сначала определяя желаемые свойства и затем выбирая потенциальные конструкции полимеров, основываясь на тысячах существующих полимеров в их справочной библиотеке.
Источник:
А. Нолан Уилсон и др., PolyID: искусственный интеллект для обнаружения эффективных и устойчивых полимеров (A. Nolan Wilson et al, PolyID: Artificial Intelligence for Discovering Performance-Advantaged and Sustainable Polymers), Macromolecules (2023). DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00994.
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Пластмассы являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и поэтому важно найти способы сделать их более экологичными и эффективными. Химики по всему миру работают над этим вопросом, и одним из перспективных решений является использование биомассы и отходов в процессе создания полимеров.
Одним из примеров таких ингредиентов являются стебли кукурузы, водоросли и даже мусор. Они содержат дополнительные химические связи, которые могут придать полимерам новые свойства и большую гибкость. Добавление этих ингредиентов в список компонентов позволяет создавать пластмассы с различными характеристиками, такими как эластичность, термостойкость и герметичность.
Однако, поиск оптимальных сочетаний компонентов может быть сложной задачей. В этом помогает инструмент машинного обучения NREL PolyID: Polymer Inverse Design. С помощью искусственного интеллекта, PolyID предсказывает свойства материалов на основе их молекулярной структуры. Это позволяет компаниям проверять миллионы возможных конструкций полимеров и составлять короткий список наиболее подходящих кандидатов для конкретного применения.
Алгоритм, лежащий в основе PolyID, основан на современной разработке, известной как "теория группового вклада". Он устанавливает связи между расположением различных элементов, таких как кислород, водород, углерод и другие, и свойствами материала. Это позволяет предсказывать различные характеристики полимеров, что помогает ученым создавать новые материалы с желаемыми физическими свойствами.
Благодаря растущей библиотеке связей между молекулярными структурами полимеров и их известными свойствами, PolyID "учится" предсказывать, каким образом можно создавать новые полимеры для достижения определенных характеристик. С помощью этого инструмента ученые могут работать в обратном направлении, сначала определяя желаемые свойства и затем выбирая потенциальные конструкции полимеров, основываясь на тысячах существующих полимеров в их справочной библиотеке.
Источник:
А. Нолан Уилсон и др., PolyID: искусственный интеллект для обнаружения эффективных и устойчивых полимеров (A. Nolan Wilson et al, PolyID: Artificial Intelligence for Discovering Performance-Advantaged and Sustainable Polymers), Macromolecules (2023). DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00994.
=======================
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
Квазикристалл из ДНК
Квазикристаллы из наночастиц, созданные с использованием ДНК, представляют собой уникальную и перспективную материальную структуру, которая может иметь ряд интересных свойств. В отличие от обычных кристаллов, которые имеют повторяющуюся структуру, квазикристаллы обладают неповторяющимися узорами. Такие материалы могут обладать уникальными свойствами, такими как различное поглощение тепла и света, необычные электронные свойства и особенности поверхности.
Исследователи из Северо-Западного университета, Мичиганского университета и Центра совместных исследований биоматериалов в Сан-Себастьяне, Испания, впервые создали квазикристалл, собранный с помощью ДНК. Это открытие открывает новые возможности в дизайне наноматериалов и нанотехнологий.
Инженеры, занимающиеся наноразмерной сборкой, рассматривают наночастицы как своего рода "дизайнерский атом", который позволяет им получить больший контроль над созданием синтетических материалов. Одной из главных задач является сборка частиц в желаемые структуры с нужными свойствами. Команда исследователей использовала ДНК в качестве дизайнерского клея, чтобы собрать наночастицы в квазикристаллическую структуру.
Существование квазикристаллов было загадкой на протяжении десятилетий, и открытие этих материалов было удостоено Нобелевской премии. Группа ученых, возглавляемая профессором Чадом Миркином из Северо-Западного университета, известна своим использованием ДНК для создания коллоидных кристаллов из наночастиц. В то же время, профессор Луис Лиз-Марзан из Испанского центра совместных исследований в области биоматериалов специализируется на производстве наночастиц, которые могут образовывать квазикристаллы в правильных условиях.
Команда исследователей сфокусировалась на бипирамидальных формах, которые представляют собой две пирамиды, склеенные своими основаниями. Они экспериментировали с разным количеством сторон и изменением формы путем сжатия и растяжения. Эти исследования помогли им лучше понять процессы сборки и структуру квазикристаллов.
Источник:
Вэньцзе Чжоу и др., Коллоидные квазикристаллы, созданные с помощью ДНК (Wenjie Zhou et al, Colloidal quasicrystals engineered with DNA), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01706-x
=======================
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!
Квазикристаллы из наночастиц, созданные с использованием ДНК, представляют собой уникальную и перспективную материальную структуру, которая может иметь ряд интересных свойств. В отличие от обычных кристаллов, которые имеют повторяющуюся структуру, квазикристаллы обладают неповторяющимися узорами. Такие материалы могут обладать уникальными свойствами, такими как различное поглощение тепла и света, необычные электронные свойства и особенности поверхности.
Исследователи из Северо-Западного университета, Мичиганского университета и Центра совместных исследований биоматериалов в Сан-Себастьяне, Испания, впервые создали квазикристалл, собранный с помощью ДНК. Это открытие открывает новые возможности в дизайне наноматериалов и нанотехнологий.
Инженеры, занимающиеся наноразмерной сборкой, рассматривают наночастицы как своего рода "дизайнерский атом", который позволяет им получить больший контроль над созданием синтетических материалов. Одной из главных задач является сборка частиц в желаемые структуры с нужными свойствами. Команда исследователей использовала ДНК в качестве дизайнерского клея, чтобы собрать наночастицы в квазикристаллическую структуру.
Существование квазикристаллов было загадкой на протяжении десятилетий, и открытие этих материалов было удостоено Нобелевской премии. Группа ученых, возглавляемая профессором Чадом Миркином из Северо-Западного университета, известна своим использованием ДНК для создания коллоидных кристаллов из наночастиц. В то же время, профессор Луис Лиз-Марзан из Испанского центра совместных исследований в области биоматериалов специализируется на производстве наночастиц, которые могут образовывать квазикристаллы в правильных условиях.
Команда исследователей сфокусировалась на бипирамидальных формах, которые представляют собой две пирамиды, склеенные своими основаниями. Они экспериментировали с разным количеством сторон и изменением формы путем сжатия и растяжения. Эти исследования помогли им лучше понять процессы сборки и структуру квазикристаллов.
Источник:
Вэньцзе Чжоу и др., Коллоидные квазикристаллы, созданные с помощью ДНК (Wenjie Zhou et al, Colloidal quasicrystals engineered with DNA), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01706-x
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Твердотельный тепловой транзистор
Команда исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала первый стабильный и полностью твердотельный тепловой транзистор, который использует электрическое поле для контроля движения тепла внутри полупроводникового устройства.
Это достижение может иметь огромное значение для современных информационных технологий, поскольку чипы становятся все меньше, а количество транзисторов на них продолжает расти. Это приводит к увеличению выделения тепла, что негативно сказывается на производительности и надежности чипов.
Теперь ученые предлагают новый принцип проектирования, который позволяет управлять движением тепла с помощью включения и выключения электрического поля, подобно тому, как это делается с электрическими транзисторами уже много десятилетий. Электрические транзисторы являются основными строительными блоками современной электроники, и их использование для управления теплом открывает новые возможности в области компьютерных чипов.
Одно из потенциальных применений этой новой технологии - это улучшение производительности компьютерных систем. Путем точного контроля теплового движения, ученые могут предотвратить перегрев чипов и улучшить их работу. Это особенно важно для задач, требующих высокой производительности, таких как искусственный интеллект, машинное обучение и большие вычисления.
Кроме того, данное исследование может пролить свет на то, как тепло регулируется в человеческом теле. Точный контроль прохождения тепла через материалы был давней мечтой для физиков и инженеров. Этот новый принцип проектирования может помочь в понимании и разработке новых методов регулирования температуры в биомедицинских приложениях, таких как охлаждение тканей или регулирование температуры внутри органов.
Источник:
Ман Ли и др., Молекулярный тепловой переключатель с электрическим управлением (Man Li et al, Electrically gated molecular thermal switch), Science (2023). DOI: 10.1126/science.abo4297
=======================
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!
Команда исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала первый стабильный и полностью твердотельный тепловой транзистор, который использует электрическое поле для контроля движения тепла внутри полупроводникового устройства.
Это достижение может иметь огромное значение для современных информационных технологий, поскольку чипы становятся все меньше, а количество транзисторов на них продолжает расти. Это приводит к увеличению выделения тепла, что негативно сказывается на производительности и надежности чипов.
Теперь ученые предлагают новый принцип проектирования, который позволяет управлять движением тепла с помощью включения и выключения электрического поля, подобно тому, как это делается с электрическими транзисторами уже много десятилетий. Электрические транзисторы являются основными строительными блоками современной электроники, и их использование для управления теплом открывает новые возможности в области компьютерных чипов.
Одно из потенциальных применений этой новой технологии - это улучшение производительности компьютерных систем. Путем точного контроля теплового движения, ученые могут предотвратить перегрев чипов и улучшить их работу. Это особенно важно для задач, требующих высокой производительности, таких как искусственный интеллект, машинное обучение и большие вычисления.
Кроме того, данное исследование может пролить свет на то, как тепло регулируется в человеческом теле. Точный контроль прохождения тепла через материалы был давней мечтой для физиков и инженеров. Этот новый принцип проектирования может помочь в понимании и разработке новых методов регулирования температуры в биомедицинских приложениях, таких как охлаждение тканей или регулирование температуры внутри органов.
Источник:
Ман Ли и др., Молекулярный тепловой переключатель с электрическим управлением (Man Li et al, Electrically gated molecular thermal switch), Science (2023). DOI: 10.1126/science.abo4297
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Новый метод терагерцовой дефектоскопии
Дефектоскопия - одно из важнейших направлений в инженерном деле и в технических науках. Любой дефект в любой системе, будь то просто конструкция или сложный микропроцессор, либо сразу отправляет изделие в ящик с надписью "брак", либо приводит к поломке в самый неподходящий момент. Не говоря уже о критических отказах, который могут привести к страшным последствиям.
Недавние исследования привели к созданию нового уникального терагерцового датчика, который может обнаруживать скрытые дефекты и структуры в материалах. Этот датчик разработан исследователями из Инженерной школы Самуэля Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского института наносистем.
Традиционные системы терагерцовой визуализации используют терагерцовые волны, которые способны проникать через визуально непрозрачные материалы. Они широко применяются в промышленном контроле качества, системах досмотра, биомедицине и оборонной отрасли. Однако существующие системы имеют ограниченную пропускную способность, громоздки и требуют растрового сканирования для получения изображений скрытых объектов.
Новый терагерцовый датчик, разработанный исследователями, может быстро обнаруживать скрытые дефекты или объекты в целевом объеме образца с помощью однопиксельного спектроскопического терагерцового детектора.
Вместо традиционных методов поточечного сканирования и формирования цифрового изображения этот датчик исследует объем исследуемого образца, освещенного терагерцовым излучением, за один снимок , без формирования или цифровой обработки изображения образца.
Новый датчик состоит из серии дифракционных слоев, автоматически оптимизированных с использованием алгоритмов глубокого обучения. После обучения эти слои преобразуются в физический прототип с использованием подходов аддитивного производства, таких как 3D-печать. Это позволяет системе выполнять полностью оптическую обработку без обременительной необходимости растрового сканирования или захвата/обработки цифровых изображений.
Под руководством доктора Айдогана Озджана и доктора Моны Джаррахи, этот датчик служит полностью оптическим процессором, способным искать и классифицировать неожиданные источники волн, вызываемых дифракцией на скрытых дефектах. Это открывает новые возможности для более эффективной искусственного интеллекта в терагерцовой визуализации и зондировании.
Статья, описывающая этот датчик, была опубликована в журнале Nature Communications. Этот сдвиг в технологии терагерцовой визуализации и зондирования позволит улучшить контроль качества в промышленности, обеспечить более точные диагностики в медицине и повысить эффективность систем безопасности и обороны.
Источник:
Цзинси Ли и др., Быстрое обнаружение скрытых объектов и дефектов с помощью однопиксельного дифракционного терагерцового датчика (Jingxi Li et al, Rapid sensing of hidden objects and defects using a single-pixel diffractive terahertz sensor), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42554-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Дефектоскопия - одно из важнейших направлений в инженерном деле и в технических науках. Любой дефект в любой системе, будь то просто конструкция или сложный микропроцессор, либо сразу отправляет изделие в ящик с надписью "брак", либо приводит к поломке в самый неподходящий момент. Не говоря уже о критических отказах, который могут привести к страшным последствиям.
Недавние исследования привели к созданию нового уникального терагерцового датчика, который может обнаруживать скрытые дефекты и структуры в материалах. Этот датчик разработан исследователями из Инженерной школы Самуэля Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского института наносистем.
Традиционные системы терагерцовой визуализации используют терагерцовые волны, которые способны проникать через визуально непрозрачные материалы. Они широко применяются в промышленном контроле качества, системах досмотра, биомедицине и оборонной отрасли. Однако существующие системы имеют ограниченную пропускную способность, громоздки и требуют растрового сканирования для получения изображений скрытых объектов.
Новый терагерцовый датчик, разработанный исследователями, может быстро обнаруживать скрытые дефекты или объекты в целевом объеме образца с помощью однопиксельного спектроскопического терагерцового детектора.
Вместо традиционных методов поточечного сканирования и формирования цифрового изображения этот датчик исследует объем исследуемого образца, освещенного терагерцовым излучением, за один снимок , без формирования или цифровой обработки изображения образца.
Новый датчик состоит из серии дифракционных слоев, автоматически оптимизированных с использованием алгоритмов глубокого обучения. После обучения эти слои преобразуются в физический прототип с использованием подходов аддитивного производства, таких как 3D-печать. Это позволяет системе выполнять полностью оптическую обработку без обременительной необходимости растрового сканирования или захвата/обработки цифровых изображений.
Под руководством доктора Айдогана Озджана и доктора Моны Джаррахи, этот датчик служит полностью оптическим процессором, способным искать и классифицировать неожиданные источники волн, вызываемых дифракцией на скрытых дефектах. Это открывает новые возможности для более эффективной искусственного интеллекта в терагерцовой визуализации и зондировании.
Статья, описывающая этот датчик, была опубликована в журнале Nature Communications. Этот сдвиг в технологии терагерцовой визуализации и зондирования позволит улучшить контроль качества в промышленности, обеспечить более точные диагностики в медицине и повысить эффективность систем безопасности и обороны.
Источник:
Цзинси Ли и др., Быстрое обнаружение скрытых объектов и дефектов с помощью однопиксельного дифракционного терагерцового датчика (Jingxi Li et al, Rapid sensing of hidden objects and defects using a single-pixel diffractive terahertz sensor), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42554-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Наноприбор для исследования физического вакуума
Когда мы говорим о пустом пространстве, обычно представляем его пустотой, где ничего нет и ничего не происходит. Однако, если мы углубимся в квантовый мир, где квантовые эффекты становятся важными, мы обнаружим, что то, что казалось пустым, на самом деле заполнено бурлящей электромагнитной активности. Виртуальные фотоны появляются и исчезают, создавая поле вакуумных флуктуаций. Это называется физическим вакуумом.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, привлекло внимание научного сообщества. Исследователям из Института промышленных наук Токийского университета удалось создать наноразмерную гибридную систему, которая позволяет взаимодействовать с этими квантовыми флуктуациями. Они использовали квантовые точечные контакты, чтобы связать одиночный кольцевой резонатор на кристалле с двумерной электронной системой.
Квантовый точечный контакт представляет собой структуру, соединяющую резонатор с двумерными электронами. Резонатор, который представляет собой наноразмерную квадратную металлическую петлю с крошечным зазором, реагирует на определенные резонансные частоты терагерцового излучения. Ранее для подобных измерений требовались массивы резонаторов, но благодаря новому подходу команда смогла обнаружить сверхсильную связь, используя только один терагерцовый резонатор с разъемным кольцом.
Возможность определения квантового состояния с помощью простой структуры с одним резонатором делает обработку квантовой информации более осуществимой в будущем. Кроме того, использование электрического, а не оптического зондирования с помощью электронов открывает новые перспективы для более эффективных методов изучения и взаимодействия с квантовыми флуктуациями.
Это исследование подтверждает, что пустота не такая пустая, как мы думали раньше. Внутри нашего видимого мира существует невидимый, но активный квантовый мир, который может играть важную роль в будущих технологиях и научных открытиях.
Источник:
Казуюки Курояма и др., Электрическое обнаружение сверхсильного когерентного взаимодействия между терагерцовыми полями и электронами с использованием квантовых точечных контактов (Kazuyuki Kuroyama et al, Electrical Detection of Ultrastrong Coherent Interaction between Terahertz Fields and Electrons Using Quantum Point Contacts), Nano Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02272
=======================
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!
Когда мы говорим о пустом пространстве, обычно представляем его пустотой, где ничего нет и ничего не происходит. Однако, если мы углубимся в квантовый мир, где квантовые эффекты становятся важными, мы обнаружим, что то, что казалось пустым, на самом деле заполнено бурлящей электромагнитной активности. Виртуальные фотоны появляются и исчезают, создавая поле вакуумных флуктуаций. Это называется физическим вакуумом.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, привлекло внимание научного сообщества. Исследователям из Института промышленных наук Токийского университета удалось создать наноразмерную гибридную систему, которая позволяет взаимодействовать с этими квантовыми флуктуациями. Они использовали квантовые точечные контакты, чтобы связать одиночный кольцевой резонатор на кристалле с двумерной электронной системой.
Квантовый точечный контакт представляет собой структуру, соединяющую резонатор с двумерными электронами. Резонатор, который представляет собой наноразмерную квадратную металлическую петлю с крошечным зазором, реагирует на определенные резонансные частоты терагерцового излучения. Ранее для подобных измерений требовались массивы резонаторов, но благодаря новому подходу команда смогла обнаружить сверхсильную связь, используя только один терагерцовый резонатор с разъемным кольцом.
Возможность определения квантового состояния с помощью простой структуры с одним резонатором делает обработку квантовой информации более осуществимой в будущем. Кроме того, использование электрического, а не оптического зондирования с помощью электронов открывает новые перспективы для более эффективных методов изучения и взаимодействия с квантовыми флуктуациями.
Это исследование подтверждает, что пустота не такая пустая, как мы думали раньше. Внутри нашего видимого мира существует невидимый, но активный квантовый мир, который может играть важную роль в будущих технологиях и научных открытиях.
Источник:
Казуюки Курояма и др., Электрическое обнаружение сверхсильного когерентного взаимодействия между терагерцовыми полями и электронами с использованием квантовых точечных контактов (Kazuyuki Kuroyama et al, Electrical Detection of Ultrastrong Coherent Interaction between Terahertz Fields and Electrons Using Quantum Point Contacts), Nano Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02272
=======================
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
Протонная проницаемость графена: переход к энергетическим технологиям будущего
Учёные из Национального института исследования графена при Манчестерском университете сделали захватывающее открытие, которое может иметь огромное значение для развития возобновляемой энергетики. В своем исследовании они обнаружили, что свет можно использовать для ускорения транспорта протонов через графен.
Графен - это уникальный материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, который обладает выдающимися электрическими и тепловыми проводимостями. Ранее считалось, что графен непроницаем для протонов, но новое исследование показало, что при освещении светом происходит возбуждение электронов в графене. Эти возбужденные электроны взаимодействуют с протонами, ускоряя их транспорт через материал.
Это открытие имеет огромный потенциал для развития новых технологий возобновляемой энергетики, особенно в области производства водорода. Транспорт протонов является ключевым шагом в процессе создания водородных топливных элементов и солнечного расщепления воды. Благодаря использованию света для ускорения транспорта протонов через графен, мы можем ожидать разработки более эффективных и экологически чистых технологий в этой области.
Доктор Марсело Лосада-Идальго, ведущий исследователь этого проекта, подчеркнул важность понимания связи между электронными и ионными транспортными свойствами на молекулярном уровне. Это позволит разработать новые стратегии для ускорения процессов, необходимых для многих технологий возобновляемой энергетики, включая производство и использование водорода.
Таким образом, открытие ученых из Манчестера может привести к революционным изменениям в области производства водорода и других технологий возобновляемой энергетики. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных и устойчивых источников энергии, что является критическим шагом в борьбе с изменением климата и обеспечении устойчивого будущего для нашей планеты.
Источник:
С. Хуанг и др., Управляемое воротами подавление светового транспорта протонов через графеновые электроды (S. Huang et al, Gate-controlled suppression of light-driven proton transport through graphene electrodes), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42617-4
=======================
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!
Учёные из Национального института исследования графена при Манчестерском университете сделали захватывающее открытие, которое может иметь огромное значение для развития возобновляемой энергетики. В своем исследовании они обнаружили, что свет можно использовать для ускорения транспорта протонов через графен.
Графен - это уникальный материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, который обладает выдающимися электрическими и тепловыми проводимостями. Ранее считалось, что графен непроницаем для протонов, но новое исследование показало, что при освещении светом происходит возбуждение электронов в графене. Эти возбужденные электроны взаимодействуют с протонами, ускоряя их транспорт через материал.
Это открытие имеет огромный потенциал для развития новых технологий возобновляемой энергетики, особенно в области производства водорода. Транспорт протонов является ключевым шагом в процессе создания водородных топливных элементов и солнечного расщепления воды. Благодаря использованию света для ускорения транспорта протонов через графен, мы можем ожидать разработки более эффективных и экологически чистых технологий в этой области.
Доктор Марсело Лосада-Идальго, ведущий исследователь этого проекта, подчеркнул важность понимания связи между электронными и ионными транспортными свойствами на молекулярном уровне. Это позволит разработать новые стратегии для ускорения процессов, необходимых для многих технологий возобновляемой энергетики, включая производство и использование водорода.
Таким образом, открытие ученых из Манчестера может привести к революционным изменениям в области производства водорода и других технологий возобновляемой энергетики. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных и устойчивых источников энергии, что является критическим шагом в борьбе с изменением климата и обеспечении устойчивого будущего для нашей планеты.
Источник:
С. Хуанг и др., Управляемое воротами подавление светового транспорта протонов через графеновые электроды (S. Huang et al, Gate-controlled suppression of light-driven proton transport through graphene electrodes), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42617-4
=======================
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!
👍3
Допустить ошибку чтобы исправить ошибку: новый метод исправления ошибок 3D-печати микроструктур
В современном мире технологий стремление к уменьшению размеров стало одним из главных трендов. От микромасштабных медицинских устройств до миниатюрных оптических компонентов, все больше усилий прикладывается для создания более мелких и сложных структур. В этом процессе 3D-печать двухфотонной полимеризации (TPP) играет важную роль, позволяя достичь значительных успехов в различных областях.
Однако в области микрооптики даже незначительные ошибки в нанометровом диапазоне могут иметь серьезные последствия. Поэтому важно уметь понимать и компенсировать систематические ошибки, возникающие в процессе печати. Исследование, опубликованное в Журнале оптических микросистем, посвящено решению этой проблемы путем исправления ошибок наклона и кривизны при печати TPP.
Традиционный метод исправления ошибок включает использование дорогостоящих инструментов метрологии поверхности, таких как конфокальные микроскопы или сканирующие электронные микроскопы. Но эти методы могут быть непомерно дорогими для многих лабораторий. В связи с этим исследователи из Университета прикладных наук Бонн-Рейн-Зиг в Германии предложили упрощенную оптическую установку для измерения ошибок наклона и кривизны, которую они успешно протестировали.
Идея заключалась в том, чтобы напечатать оптическую структуру без компенсации ошибок и затем наблюдать, как эти недостатки влияют на изображение структуры при освещении лазером. Затем с помощью компьютерного алгоритма исследователи восстановили ошибки, что позволило компенсировать их в последующих отпечатках. Подобный метод уже применяется для проверки размеров небольших структур в полупроводниковом производстве.
Одним из ключевых преимуществ нового метода является его доступность. В отличие от дорогостоящих инструментов метрологии поверхности, упрощенная оптическая установка может быть доступной для многих лабораторий и исследовательских учреждений. Это открывает новые возможности для более широкого применения 3D-печати в микрооптике и других областях.
Источник:
Элиас Эллинген и др., Скаттерометрия Фурье для компенсации отклонений наклона и кривизны трехмерных принтеров с двухфотонной полимеризацией (Elias Ellingen et al, Fourier scatterometry for compensation of tilt and curvature deviations of two-photon polymerization three-dimensional printers), Journal of Optical Microsystems (2023). DOI: 10.1117/1.JOM.3.4.043501
=======================
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 современном мире технологий стремление к уменьшению размеров стало одним из главных трендов. От микромасштабных медицинских устройств до миниатюрных оптических компонентов, все больше усилий прикладывается для создания более мелких и сложных структур. В этом процессе 3D-печать двухфотонной полимеризации (TPP) играет важную роль, позволяя достичь значительных успехов в различных областях.
Однако в области микрооптики даже незначительные ошибки в нанометровом диапазоне могут иметь серьезные последствия. Поэтому важно уметь понимать и компенсировать систематические ошибки, возникающие в процессе печати. Исследование, опубликованное в Журнале оптических микросистем, посвящено решению этой проблемы путем исправления ошибок наклона и кривизны при печати TPP.
Традиционный метод исправления ошибок включает использование дорогостоящих инструментов метрологии поверхности, таких как конфокальные микроскопы или сканирующие электронные микроскопы. Но эти методы могут быть непомерно дорогими для многих лабораторий. В связи с этим исследователи из Университета прикладных наук Бонн-Рейн-Зиг в Германии предложили упрощенную оптическую установку для измерения ошибок наклона и кривизны, которую они успешно протестировали.
Идея заключалась в том, чтобы напечатать оптическую структуру без компенсации ошибок и затем наблюдать, как эти недостатки влияют на изображение структуры при освещении лазером. Затем с помощью компьютерного алгоритма исследователи восстановили ошибки, что позволило компенсировать их в последующих отпечатках. Подобный метод уже применяется для проверки размеров небольших структур в полупроводниковом производстве.
Одним из ключевых преимуществ нового метода является его доступность. В отличие от дорогостоящих инструментов метрологии поверхности, упрощенная оптическая установка может быть доступной для многих лабораторий и исследовательских учреждений. Это открывает новые возможности для более широкого применения 3D-печати в микрооптике и других областях.
Источник:
Элиас Эллинген и др., Скаттерометрия Фурье для компенсации отклонений наклона и кривизны трехмерных принтеров с двухфотонной полимеризацией (Elias Ellingen et al, Fourier scatterometry for compensation of tilt and curvature deviations of two-photon polymerization three-dimensional printers), Journal of Optical Microsystems (2023). DOI: 10.1117/1.JOM.3.4.043501
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Возврат к целлофану? Новая технология создания экологичных 3D-упаковок на основе целлюлозы
В ходе пилотного исследования, проведенного Центром технических исследований VTT в Финляндии, были достигнуты революционные результаты в создании высокорастяжимых формуемых полотен на основе целлюлозы, используемых для производства жестких пластиковых упаковок. Эти результаты открывают новые перспективы для производства экологически чистых 3D-упаковочных решений, которые ранее были недостижимы.
Исследователи VTT планируют представить свои результаты на выставке The Greener Manufacturing Show 2023 в Кельне, Германия, которая пройдет 8–9 ноября. Они смогли значительно увеличить растяжимость материала, используя технологию вспенивания. В результате, новые формуемые полотна на основе целлюлозы обладают растяжимостью до 30%, что значительно превышает показатели типичных коммерческих картонных упаковок (3% - 6%) и даже лучших формованных картонных упаковок (10% - 18%).
Это технологическое достижение открывает новые возможности для брендов, которые стремятся предложить более экологичные продукты своим потребителям. Например, пищевым компаниям, производящим мясное ассорти, теперь доступно увеличение размера картонной упаковки с 75 граммов до 200–250 граммов. Путем регулирования процесса формирования и размеров лотков, даже более крупные картонные упаковки становятся возможными.
Ярмо Коуко, руководитель исследовательской группы VTT, подчеркивает, что полипропиленовая пленка, один из наиболее широко используемых полимеров в мире, обладает растяжимостью до 300%. Однако новое изобретение VTT предлагает жизнеспособную и устойчивую альтернативу на рынке упаковочных материалов.
В настоящее время в мире проводится множество научных исследований, направленных на решение проблемы использования пластика. Однако часто эти исследования ограничиваются только теоретическими разработками. Поэтому результаты пилотного исследования VTT вызывают особый интерес и гордость, так как они демонстрируют коммерческий потенциал новой жесткой упаковки на основе целлюлозы.
=======================
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 ходе пилотного исследования, проведенного Центром технических исследований VTT в Финляндии, были достигнуты революционные результаты в создании высокорастяжимых формуемых полотен на основе целлюлозы, используемых для производства жестких пластиковых упаковок. Эти результаты открывают новые перспективы для производства экологически чистых 3D-упаковочных решений, которые ранее были недостижимы.
Исследователи VTT планируют представить свои результаты на выставке The Greener Manufacturing Show 2023 в Кельне, Германия, которая пройдет 8–9 ноября. Они смогли значительно увеличить растяжимость материала, используя технологию вспенивания. В результате, новые формуемые полотна на основе целлюлозы обладают растяжимостью до 30%, что значительно превышает показатели типичных коммерческих картонных упаковок (3% - 6%) и даже лучших формованных картонных упаковок (10% - 18%).
Это технологическое достижение открывает новые возможности для брендов, которые стремятся предложить более экологичные продукты своим потребителям. Например, пищевым компаниям, производящим мясное ассорти, теперь доступно увеличение размера картонной упаковки с 75 граммов до 200–250 граммов. Путем регулирования процесса формирования и размеров лотков, даже более крупные картонные упаковки становятся возможными.
Ярмо Коуко, руководитель исследовательской группы VTT, подчеркивает, что полипропиленовая пленка, один из наиболее широко используемых полимеров в мире, обладает растяжимостью до 300%. Однако новое изобретение VTT предлагает жизнеспособную и устойчивую альтернативу на рынке упаковочных материалов.
В настоящее время в мире проводится множество научных исследований, направленных на решение проблемы использования пластика. Однако часто эти исследования ограничиваются только теоретическими разработками. Поэтому результаты пилотного исследования VTT вызывают особый интерес и гордость, так как они демонстрируют коммерческий потенциал новой жесткой упаковки на основе целлюлозы.
=======================
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
- Зачем археологам изучать искусство?
- Нужны ли руки Венере Милосской?
- Как молоток может стать шедевром?
- Почему нет разницы между палеолитической статуэткой и картинами Уорхола?
- Чем Рубенс похож на письменный стол?
Уже завтра узнаем из лекции "Как археологи изучают искусство?".
11 ноября 2023 года в 12:00 приходите на “Открытую лабораторную” проверить научную грамотность, а после Лабы вас ждет лекция!
Спикер: Александр Бутягин — археолог, заведующий сектором античной археологии Государственного Эрмитажа.
Регистрация по ссылке, мероприятие бесплатное: https://openlaba2023.timepad.ru/event/26…
Локация: Точка кипения Международный банковский институт
Адрес: Санкт-Петербург, ул. Малая Садовая, д. 6
Другие места проведения акции: https://vk.com/@openlaba_spb-2023
- Нужны ли руки Венере Милосской?
- Как молоток может стать шедевром?
- Почему нет разницы между палеолитической статуэткой и картинами Уорхола?
- Чем Рубенс похож на письменный стол?
Уже завтра узнаем из лекции "Как археологи изучают искусство?".
11 ноября 2023 года в 12:00 приходите на “Открытую лабораторную” проверить научную грамотность, а после Лабы вас ждет лекция!
Спикер: Александр Бутягин — археолог, заведующий сектором античной археологии Государственного Эрмитажа.
Регистрация по ссылке, мероприятие бесплатное: https://openlaba2023.timepad.ru/event/26…
Локация: Точка кипения Международный банковский институт
Адрес: Санкт-Петербург, ул. Малая Садовая, д. 6
Другие места проведения акции: https://vk.com/@openlaba_spb-2023
VK
Посторонним вход разрешен: предъявите научную грамотность!
Санкт-Петербург. Все площадки на карте: https://clck.ru/36MDyX Выбирайте и регистрируйтесь, друзья!
👍2
Медные катушки защищают детекторы нейтрино от магнитных полей
Физики элементарных частиц всегда сталкиваются с трудностями, когда они пытаются изучить поведение нейтрино и других заряженных частиц. Они используют сложные инструменты, чтобы обнаружить очень слабые вспышки света, которые возникают при взаимодействии этих частиц со средой. Однако, эти инструменты, такие как черенковские детекторы, сталкиваются с проблемами, связанными с магнитными полями Земли, которые снижают их эффективность.
Исследователи из Университета Овьедо в Испании, включая Сару Родригес Кабо, предложили интересное решение для этой проблемы. Они предложили разместить проволочные катушки с током вокруг детекторов, чтобы компенсировать влияние магнитных полей и защитить фотоприемники от них. Внешние магнитные поля, включая поле Земли, влияют на движение низкоэнергетических электронов в фотоумножителе. Когда направление поля перпендикулярно оси трубки, это приводит к изменениям в работе анода, который собирает электроны, и, следовательно, снижает эффективность сбора фотонов.
Исследователи провели серию симуляций, чтобы проанализировать влияние различных параметров на компенсацию магнитных полей. Они изучили, как сила и направление магнитного поля, создаваемого катушками, зависят от размера детектора, расстояния между катушками и силы тока. В результате исследования они обнаружили, что с помощью специфической геометрии и расположения проволочных катушек можно справиться с магнитными полями в тех частях детектора, на которые обычно сложно повлиять. Их моделирование показало, что около 99,5% фотоумножителей, которые обычно теряют эффективность менее 1% из-за магнитных полей, могут быть восстановлены с помощью этого метода.
Это открытие имеет большое значение для физиков элементарных частиц, так как позволяет повысить эффективность черенковских детекторов и получить более точную информацию о частицах и их происхождении. Благодаря этому методу, исследователи смогут более точно изучать космические лучи, нейтрино и другие заряженные частицы, расширяя наши знания о фундаментальных свойствах Вселенной.
Источник:
Сара Р. Кабо и др., Моделирование магнитного экранирования для обнаружения частиц (Sara R. Cabo et al, Magnetic shielding simulation for particle detection), The European Physical Journal Plus (2023). DOI: 10.1140/epjp/s13360-023-04520-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Физики элементарных частиц всегда сталкиваются с трудностями, когда они пытаются изучить поведение нейтрино и других заряженных частиц. Они используют сложные инструменты, чтобы обнаружить очень слабые вспышки света, которые возникают при взаимодействии этих частиц со средой. Однако, эти инструменты, такие как черенковские детекторы, сталкиваются с проблемами, связанными с магнитными полями Земли, которые снижают их эффективность.
Исследователи из Университета Овьедо в Испании, включая Сару Родригес Кабо, предложили интересное решение для этой проблемы. Они предложили разместить проволочные катушки с током вокруг детекторов, чтобы компенсировать влияние магнитных полей и защитить фотоприемники от них. Внешние магнитные поля, включая поле Земли, влияют на движение низкоэнергетических электронов в фотоумножителе. Когда направление поля перпендикулярно оси трубки, это приводит к изменениям в работе анода, который собирает электроны, и, следовательно, снижает эффективность сбора фотонов.
Исследователи провели серию симуляций, чтобы проанализировать влияние различных параметров на компенсацию магнитных полей. Они изучили, как сила и направление магнитного поля, создаваемого катушками, зависят от размера детектора, расстояния между катушками и силы тока. В результате исследования они обнаружили, что с помощью специфической геометрии и расположения проволочных катушек можно справиться с магнитными полями в тех частях детектора, на которые обычно сложно повлиять. Их моделирование показало, что около 99,5% фотоумножителей, которые обычно теряют эффективность менее 1% из-за магнитных полей, могут быть восстановлены с помощью этого метода.
Это открытие имеет большое значение для физиков элементарных частиц, так как позволяет повысить эффективность черенковских детекторов и получить более точную информацию о частицах и их происхождении. Благодаря этому методу, исследователи смогут более точно изучать космические лучи, нейтрино и другие заряженные частицы, расширяя наши знания о фундаментальных свойствах Вселенной.
Источник:
Сара Р. Кабо и др., Моделирование магнитного экранирования для обнаружения частиц (Sara R. Cabo et al, Magnetic shielding simulation for particle detection), The European Physical Journal Plus (2023). DOI: 10.1140/epjp/s13360-023-04520-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Электростатический микропринтер для печати пьезоэлектрических плёнок
Микропринтер, разработанный исследовательской группой Гонконгского университета науки и технологий (HKUST), представляет собой перспективное решение для производства микроэлектромеханических систем (МЭМС) в медицинских устройствах. Он способен печатать пьезоэлектрические пленки в 100 раз быстрее, чем существующие аналоги, что открывает новые возможности для массового производства и снижения затрат.
Одной из ключевых особенностей микропринтера является его способность манипулировать тонкими пленочными узорами с помощью электростатического поля. Это позволяет эффективно контролировать структуру и размеры элементов, таких как наночастицы, пленки и узоры, которые широко применяются в различных областях, включая зондирование, приведение в действие, катализ и сбор энергии.
Спрос на МЭМС продолжает расти, особенно в сферах носимой и имплантируемой электроники, миниатюрных портативных устройств и Интернета вещей. Поэтому разработка новых пьезоэлектрических материалов и методов их массового производства стала приоритетной задачей для многих исследователей.
Ранее, микропроизводство 3D-объектов с адаптированной микроструктурой и функциональностью было сложной задачей. Однако, благодаря новому микропринтеру, разработанному командой HKUST, этот процесс стал значительно более эффективным и быстрым. Используя механизм 3D-микропечати с колючим диском, соединенным с иглой и источником питания, исследователи смогли достичь высокой точности и качества печати.
Новая технология открывает перед инженерами и дизайнерами широкие возможности для создания сложных и функциональных МЭМС с минимальными затратами на производство. Благодаря ускоренному процессу печати, становится возможным создавать большие объемы МЭМС в короткие сроки, что является важным фактором для промышленных предприятий.
Источник:
Сюэму Ли и др., Быстрая и универсальная электростатическая микропечать на дисках для пьезоэлектрических элементов (Xuemu Li et al, Fast and versatile electrostatic disc microprinting for piezoelectric elements), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42159-9
=======================
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!
Микропринтер, разработанный исследовательской группой Гонконгского университета науки и технологий (HKUST), представляет собой перспективное решение для производства микроэлектромеханических систем (МЭМС) в медицинских устройствах. Он способен печатать пьезоэлектрические пленки в 100 раз быстрее, чем существующие аналоги, что открывает новые возможности для массового производства и снижения затрат.
Одной из ключевых особенностей микропринтера является его способность манипулировать тонкими пленочными узорами с помощью электростатического поля. Это позволяет эффективно контролировать структуру и размеры элементов, таких как наночастицы, пленки и узоры, которые широко применяются в различных областях, включая зондирование, приведение в действие, катализ и сбор энергии.
Спрос на МЭМС продолжает расти, особенно в сферах носимой и имплантируемой электроники, миниатюрных портативных устройств и Интернета вещей. Поэтому разработка новых пьезоэлектрических материалов и методов их массового производства стала приоритетной задачей для многих исследователей.
Ранее, микропроизводство 3D-объектов с адаптированной микроструктурой и функциональностью было сложной задачей. Однако, благодаря новому микропринтеру, разработанному командой HKUST, этот процесс стал значительно более эффективным и быстрым. Используя механизм 3D-микропечати с колючим диском, соединенным с иглой и источником питания, исследователи смогли достичь высокой точности и качества печати.
Новая технология открывает перед инженерами и дизайнерами широкие возможности для создания сложных и функциональных МЭМС с минимальными затратами на производство. Благодаря ускоренному процессу печати, становится возможным создавать большие объемы МЭМС в короткие сроки, что является важным фактором для промышленных предприятий.
Источник:
Сюэму Ли и др., Быстрая и универсальная электростатическая микропечать на дисках для пьезоэлектрических элементов (Xuemu Li et al, Fast and versatile electrostatic disc microprinting for piezoelectric elements), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42159-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3