Паруса и оптимизированные маршруты: новое решение для сокращения выбросов углекислого газа от судоходства
Сектор международного судоходства играет ключевую роль в мировой экономике, но его вклад в выбросы углекислого газа (CO2) становится все более ощутимым. Огромные грузовые суда, перевозящие товары по всему миру, сегодня выбрасывают в атмосферу столько же CO2, сколько вся Германия. С учетом этого, сокращение выбросов от судоходства на 34% к 2030 году становится необходимым для достижения целей Парижского соглашения.
Однако, как отрасль сможет достичь этой краткосрочной цели, особенно учитывая, что низкоуглеродистое топливо через трубопроводы не будет доступно в необходимых масштабах до 2030-х годов? Ответ может быть в древнем решении - паруса. Но необычайные полотна прошлых веков, а современные высокотехнологичные системы, способные использовать возобновляемую энергию ветра в дополнение к корабельному двигателю.
На сегодняшний день, судоходные компании обратили внимание на несколько передовых конструкций парусов, которые могут помочь снизить выбросы углекислого газа. Одним из претендентов являются роторы Флеттнера - цилиндры, вращающиеся для создания движущей силы. Другим вариантом являются «крылья», разработанные на основе конструкций, используемых в гонках на яхтах, и напоминающие крылья самолета. Оба варианта позволяют судам использовать меньше топлива и, следовательно, выделять меньше парниковых газов.
Группа учёных из Центра Тиндаля по исследованию изменения климата Манчестерского университета обнаружила, что реальная возможность сократить выбросы от судоходства в ближайшее десятилетие заключается в сочетании парусов с оптимальными маршрутами, проложенными с использованием систем спутниковой навигации. Это концепция оптимизированной маршрутизации, знакомая большинству из нас, когда мы используем Карты Google для нахождения самого быстрого пути к месту назначения.
Для судов процесс аналогичен. Вместо поиска самого быстрого пути, программное обеспечение моделирует поведение судна в воде, рассчитывая маршруты и скорости, которые минимизируют расход топлива. Путем комбинирования оптимизированного маршрута с использованием парусов, суда могут отклоняться от стандартного курса и использовать ветровую тягу для экономии топлива и снижения выбросов парниковых газов.
Сектор международного судоходства должен принять вызов и принять меры для сокращения выбросов углекислого газа. Паруса, в сочетании с оптимизированными маршрутами, предлагают новое решение, которое может помочь достичь краткосрочных целей сокращения выбросов. Однако для этого необходимо инвестировать в разработку и улучшение парусных систем, а также в обучение экипажей судов.
Источник:
Джеймс Мейсон и др. Количественная оптимизация рейса с использованием ветровой тяги для краткосрочного снижения выбросов CO 2 в судоходстве (James Mason et al, Quantifying voyage optimisation with wind propulsion for short-term CO2 mitigation in shipping), Ocean Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.116065
=======================
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!
Сектор международного судоходства играет ключевую роль в мировой экономике, но его вклад в выбросы углекислого газа (CO2) становится все более ощутимым. Огромные грузовые суда, перевозящие товары по всему миру, сегодня выбрасывают в атмосферу столько же CO2, сколько вся Германия. С учетом этого, сокращение выбросов от судоходства на 34% к 2030 году становится необходимым для достижения целей Парижского соглашения.
Однако, как отрасль сможет достичь этой краткосрочной цели, особенно учитывая, что низкоуглеродистое топливо через трубопроводы не будет доступно в необходимых масштабах до 2030-х годов? Ответ может быть в древнем решении - паруса. Но необычайные полотна прошлых веков, а современные высокотехнологичные системы, способные использовать возобновляемую энергию ветра в дополнение к корабельному двигателю.
На сегодняшний день, судоходные компании обратили внимание на несколько передовых конструкций парусов, которые могут помочь снизить выбросы углекислого газа. Одним из претендентов являются роторы Флеттнера - цилиндры, вращающиеся для создания движущей силы. Другим вариантом являются «крылья», разработанные на основе конструкций, используемых в гонках на яхтах, и напоминающие крылья самолета. Оба варианта позволяют судам использовать меньше топлива и, следовательно, выделять меньше парниковых газов.
Группа учёных из Центра Тиндаля по исследованию изменения климата Манчестерского университета обнаружила, что реальная возможность сократить выбросы от судоходства в ближайшее десятилетие заключается в сочетании парусов с оптимальными маршрутами, проложенными с использованием систем спутниковой навигации. Это концепция оптимизированной маршрутизации, знакомая большинству из нас, когда мы используем Карты Google для нахождения самого быстрого пути к месту назначения.
Для судов процесс аналогичен. Вместо поиска самого быстрого пути, программное обеспечение моделирует поведение судна в воде, рассчитывая маршруты и скорости, которые минимизируют расход топлива. Путем комбинирования оптимизированного маршрута с использованием парусов, суда могут отклоняться от стандартного курса и использовать ветровую тягу для экономии топлива и снижения выбросов парниковых газов.
Сектор международного судоходства должен принять вызов и принять меры для сокращения выбросов углекислого газа. Паруса, в сочетании с оптимизированными маршрутами, предлагают новое решение, которое может помочь достичь краткосрочных целей сокращения выбросов. Однако для этого необходимо инвестировать в разработку и улучшение парусных систем, а также в обучение экипажей судов.
Источник:
Джеймс Мейсон и др. Количественная оптимизация рейса с использованием ветровой тяги для краткосрочного снижения выбросов CO 2 в судоходстве (James Mason et al, Quantifying voyage optimisation with wind propulsion for short-term CO2 mitigation in shipping), Ocean Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.116065
=======================
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
Робот-экскаватор строит стены из камня
Стена из сухого камня, построенная исследователями ETH Zurich с использованием автономного экскаватора HEAP, является прекрасным примером инновационного применения технологий в строительстве. Этот проект, разработанный в Национальном центре компетенций в области исследований цифрового производства (NCCR dfab), представляет собой интересное направление в автономной конструкции.
Основной принцип работы экскаватора HEAP заключается в его способности создавать 3D-карту строительной площадки и определять расположение уже существующих строительных блоков и камней. Благодаря специально разработанным инструментам и методам машинного зрения, экскаватор может сканировать и захватывать большие камни в непосредственной близости от него. Кроме того, он способен определить приблизительный вес и центр тяжести каждого камня.
С помощью алгоритма, разработанного исследователями, экскаватор HEAP определяет наилучшее положение для каждого камня и автоматически размещает его в нужном месте. Это позволяет ему размещать от 20 до 30 камней за одну партию, что эквивалентно количеству, которое может доставить одна партия. Таким образом, автономная машина значительно увеличивает эффективность и скорость строительного процесса.
Этот проект имеет огромный потенциал для применения в различных областях строительства и ландшафтного дизайна. Например, автономные экскаваторы могут использоваться для создания декоративных стен, ограждений или даже искусственных водных преград. Благодаря своей автономности и точности, они могут значительно сократить время и затраты на строительство.
Исследования ETH Zurich и их публикация в журнале Science Robotics подчеркивают важность развития технологий в строительной отрасли. Автономные системы, такие как экскаватор HEAP, не только улучшают процесс строительства, но и открывают новые возможности для архитекторов и дизайнеров. Будущее строительства обещает быть увлекательным и инновационным благодаря таким проектам и исследованиям.
Источник:
Райан Джонс и др., Рамка для роботизированных раскопок и строительства из сухого камня с использованием материалов на месте (Ryan Johns et al, A framework for robotic excavation and dry stone construction using on-site materials), Science Robotics (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.abp9758
=======================
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!
Стена из сухого камня, построенная исследователями ETH Zurich с использованием автономного экскаватора HEAP, является прекрасным примером инновационного применения технологий в строительстве. Этот проект, разработанный в Национальном центре компетенций в области исследований цифрового производства (NCCR dfab), представляет собой интересное направление в автономной конструкции.
Основной принцип работы экскаватора HEAP заключается в его способности создавать 3D-карту строительной площадки и определять расположение уже существующих строительных блоков и камней. Благодаря специально разработанным инструментам и методам машинного зрения, экскаватор может сканировать и захватывать большие камни в непосредственной близости от него. Кроме того, он способен определить приблизительный вес и центр тяжести каждого камня.
С помощью алгоритма, разработанного исследователями, экскаватор HEAP определяет наилучшее положение для каждого камня и автоматически размещает его в нужном месте. Это позволяет ему размещать от 20 до 30 камней за одну партию, что эквивалентно количеству, которое может доставить одна партия. Таким образом, автономная машина значительно увеличивает эффективность и скорость строительного процесса.
Этот проект имеет огромный потенциал для применения в различных областях строительства и ландшафтного дизайна. Например, автономные экскаваторы могут использоваться для создания декоративных стен, ограждений или даже искусственных водных преград. Благодаря своей автономности и точности, они могут значительно сократить время и затраты на строительство.
Исследования ETH Zurich и их публикация в журнале Science Robotics подчеркивают важность развития технологий в строительной отрасли. Автономные системы, такие как экскаватор HEAP, не только улучшают процесс строительства, но и открывают новые возможности для архитекторов и дизайнеров. Будущее строительства обещает быть увлекательным и инновационным благодаря таким проектам и исследованиям.
Источник:
Райан Джонс и др., Рамка для роботизированных раскопок и строительства из сухого камня с использованием материалов на месте (Ryan Johns et al, A framework for robotic excavation and dry stone construction using on-site materials), Science Robotics (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.abp9758
=======================
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
Из угольных отходов в углеродное волокно
Инновационные исследования ученых Центра прикладных энергетических исследований (CAER) Университета Кентукки по превращению отходов угля штата Кентукки в высокоценные углеродные продукты вызывают все больший интерес в научном сообществе. В недавней статье, опубликованной в журнале Carbon, исследовательская группа углеродных материалов CAER представила свои последние результаты исследований в области использования угольных отходов.
Одним из ключевых достижений исследователей является производство углеродного волокна из восстановленных угольных отходов. Это означает, что углеродное волокно может быть получено из материала, который ранее считался просто отходом и подвергался сжиганию. Такая технология имеет огромный потенциал для создания недорогих углеродных волокон и восстановления угольных отходов.
Углеродное волокно имеет широкий спектр применений, включая использование в автомобильной и авиационной промышленности, строительстве, производстве спортивных товаров и многих других отраслях. Поэтому возможность получения углеродного волокна из угольных отходов может привести к созданию новых экономически выгодных цепочек поставок и способствовать развитию глобальной экономики.
Одной из основных проблем, которую исследователи CAER решают, является использование отходов угля как ресурса. В процессе обогащения угля перед его сжиганием для производства электроэнергии образуется суспензия, называемая нижним потоком. Этот поток состоит из мелкого угля, камней и глинистых частиц, которые ранее считались просто отходами. Однако исследователи CAER разработали методы, позволяющие использовать этот нижний поток для производства углеродного волокна.
Такой подход не только позволяет утилизировать отходы угля, но и создает дополнительные возможности для использования угля в качестве недорогого прекурсора для углеродных продуктов, включая графит и углеродное волокно. Это открывает новые перспективы для энергетической отрасли, транспорта, национальной безопасности и развития возобновляемых источников энергии.
Исследования ученых CAER являются важным шагом в создании устойчивой экономики и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Превращение угольных отходов в ценные углеродные продукты не только помогает решить проблему их накопления, но и способствует развитию инновационных технологий и созданию новых рабочих мест.
Источник:
Джон Д. Крэддок и др., Изотропное углеродное волокно, полученное из пека, из угольных отходов (John D. Craddock et al, Isotropic pitch-derived carbon fiber from waste coal), Carbon (2023). DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118590
=======================
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!
Инновационные исследования ученых Центра прикладных энергетических исследований (CAER) Университета Кентукки по превращению отходов угля штата Кентукки в высокоценные углеродные продукты вызывают все больший интерес в научном сообществе. В недавней статье, опубликованной в журнале Carbon, исследовательская группа углеродных материалов CAER представила свои последние результаты исследований в области использования угольных отходов.
Одним из ключевых достижений исследователей является производство углеродного волокна из восстановленных угольных отходов. Это означает, что углеродное волокно может быть получено из материала, который ранее считался просто отходом и подвергался сжиганию. Такая технология имеет огромный потенциал для создания недорогих углеродных волокон и восстановления угольных отходов.
Углеродное волокно имеет широкий спектр применений, включая использование в автомобильной и авиационной промышленности, строительстве, производстве спортивных товаров и многих других отраслях. Поэтому возможность получения углеродного волокна из угольных отходов может привести к созданию новых экономически выгодных цепочек поставок и способствовать развитию глобальной экономики.
Одной из основных проблем, которую исследователи CAER решают, является использование отходов угля как ресурса. В процессе обогащения угля перед его сжиганием для производства электроэнергии образуется суспензия, называемая нижним потоком. Этот поток состоит из мелкого угля, камней и глинистых частиц, которые ранее считались просто отходами. Однако исследователи CAER разработали методы, позволяющие использовать этот нижний поток для производства углеродного волокна.
Такой подход не только позволяет утилизировать отходы угля, но и создает дополнительные возможности для использования угля в качестве недорогого прекурсора для углеродных продуктов, включая графит и углеродное волокно. Это открывает новые перспективы для энергетической отрасли, транспорта, национальной безопасности и развития возобновляемых источников энергии.
Исследования ученых CAER являются важным шагом в создании устойчивой экономики и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Превращение угольных отходов в ценные углеродные продукты не только помогает решить проблему их накопления, но и способствует развитию инновационных технологий и созданию новых рабочих мест.
Источник:
Джон Д. Крэддок и др., Изотропное углеродное волокно, полученное из пека, из угольных отходов (John D. Craddock et al, Isotropic pitch-derived carbon fiber from waste coal), Carbon (2023). DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118590
=======================
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
Быстрозарядные литиевые аккумуляторы с графитовыми электродами
Исследователи из Технологического университета Хуачжун в Китае представили новую стратегию разработки быстрозаряжающихся литий-ионных батарей (LiB), которая может привести к значительному прогрессу в области энергетики и электроники. Их работа, опубликованная в журнале Nature Energy, открыла новые перспективы для увеличения скорости зарядки и улучшения емкости LiB.
Одной из основных проблем, ограничивающих быструю зарядку LiB, является десольватация Li+ в электролите и диффузия на границе твердого тела и электролита (SEI). Исследователи обнаружили, что использование материала на основе графита, а именно Li3P, может существенно снизить эти проблемы. Li3P способен обеспечить более низкий барьер десольватации Li+ и более быструю диффузионную способность Li+ через SEI по сравнению с обычными компонентами SEI.
Это открытие имеет огромное значение для развития электроники и энергетического сектора. Быстрозаряжающиеся LiB могут значительно улучшить эффективность электромобилей, позволяя им быстро заряжаться и ездить на большие расстояния без необходимости долгого ожидания зарядки. Кроме того, это также может привести к развитию новых портативных устройств, которые будут иметь более длительное время работы и меньше зависеть от постоянного подключения к источнику питания.
Однако, несмотря на все преимущества, исследователи признают, что еще предстоит провести дополнительные исследования и тесты, чтобы определить практическую применимость и эффективность новой стратегии. Возможно, потребуется время для коммерциализации этой технологии и ее внедрения в широкомасштабное производство.
Источник:
Шуйбин Ту и др., Возможность быстрой зарядки литий-ионных батарей на основе графита, обеспечиваемая межфазной фазой кристаллического твердого тела и электролита на основе Li3P (Shuibin Tu et al, Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase), Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01387-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Технологического университета Хуачжун в Китае представили новую стратегию разработки быстрозаряжающихся литий-ионных батарей (LiB), которая может привести к значительному прогрессу в области энергетики и электроники. Их работа, опубликованная в журнале Nature Energy, открыла новые перспективы для увеличения скорости зарядки и улучшения емкости LiB.
Одной из основных проблем, ограничивающих быструю зарядку LiB, является десольватация Li+ в электролите и диффузия на границе твердого тела и электролита (SEI). Исследователи обнаружили, что использование материала на основе графита, а именно Li3P, может существенно снизить эти проблемы. Li3P способен обеспечить более низкий барьер десольватации Li+ и более быструю диффузионную способность Li+ через SEI по сравнению с обычными компонентами SEI.
Это открытие имеет огромное значение для развития электроники и энергетического сектора. Быстрозаряжающиеся LiB могут значительно улучшить эффективность электромобилей, позволяя им быстро заряжаться и ездить на большие расстояния без необходимости долгого ожидания зарядки. Кроме того, это также может привести к развитию новых портативных устройств, которые будут иметь более длительное время работы и меньше зависеть от постоянного подключения к источнику питания.
Однако, несмотря на все преимущества, исследователи признают, что еще предстоит провести дополнительные исследования и тесты, чтобы определить практическую применимость и эффективность новой стратегии. Возможно, потребуется время для коммерциализации этой технологии и ее внедрения в широкомасштабное производство.
Источник:
Шуйбин Ту и др., Возможность быстрой зарядки литий-ионных батарей на основе графита, обеспечиваемая межфазной фазой кристаллического твердого тела и электролита на основе Li3P (Shuibin Tu et al, Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase), Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01387-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Квантовое скремблирование - вопросов стало меньше
Квантовое скремблирование - это явление, которое за последние годы привлекло внимание физиков, так как они стремятся лучше понять, как квантовая информация распространяется в системах взаимодействующих частиц. В закрытых системах, где обмен энергией возможен только между частями системы, скремблирование является характерной чертой хаотической квантовой динамики. Однако в открытых системах, которые могут обмениваться энергией и веществом с окружающей средой, на скремблирование влияют дополнительные факторы, такие как шум и ошибки.
Два исследователя из Калифорнийского университета в Беркли и Гарвардского университета представили новую структуру, которая дает универсальную картину скремблирования информации в открытых квантовых системах. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters, предлагает простую точку зрения на распространение ошибок в открытых квантовых системах и может помочь объяснить некоторые ранее загадочные наблюдения, полученные в экспериментах по магнитному резонансу.
Ключевая идея исследования заключается в том, что шифрование информации в открытой системе зависит от влияния ошибок на "распределение размеров операторов" - характеристику сложности оператора с течением времени. Ранее было намекнуто на эту связь в некоторых исследованиях, но Шустер и Яо впервые ясно сформулировали это. Они обнаружили, что взаимодействие между ошибками может привести к изменению размеров операторов и, следовательно, к изменению шифрования информации в системе.
Это исследование открывает новые перспективы для понимания и моделирования скремблирования информации в квантовых системах. Понимание влияния ошибок на распределение размеров операторов может помочь улучшить квантовую коммуникацию и защиту информации от внешних воздействий. Будущие исследования в этой области могут привести к новым прорывам в развитии квантовых технологий и улучшению наших знаний о квантовой физике.
Источник:
Томас Шустер и др., Рост операторов в открытых квантовых системах (Thomas Schuster et al, Operator Growth in Open Quantum Systems), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.160402
=======================
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!
Квантовое скремблирование - это явление, которое за последние годы привлекло внимание физиков, так как они стремятся лучше понять, как квантовая информация распространяется в системах взаимодействующих частиц. В закрытых системах, где обмен энергией возможен только между частями системы, скремблирование является характерной чертой хаотической квантовой динамики. Однако в открытых системах, которые могут обмениваться энергией и веществом с окружающей средой, на скремблирование влияют дополнительные факторы, такие как шум и ошибки.
Два исследователя из Калифорнийского университета в Беркли и Гарвардского университета представили новую структуру, которая дает универсальную картину скремблирования информации в открытых квантовых системах. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters, предлагает простую точку зрения на распространение ошибок в открытых квантовых системах и может помочь объяснить некоторые ранее загадочные наблюдения, полученные в экспериментах по магнитному резонансу.
Ключевая идея исследования заключается в том, что шифрование информации в открытой системе зависит от влияния ошибок на "распределение размеров операторов" - характеристику сложности оператора с течением времени. Ранее было намекнуто на эту связь в некоторых исследованиях, но Шустер и Яо впервые ясно сформулировали это. Они обнаружили, что взаимодействие между ошибками может привести к изменению размеров операторов и, следовательно, к изменению шифрования информации в системе.
Это исследование открывает новые перспективы для понимания и моделирования скремблирования информации в квантовых системах. Понимание влияния ошибок на распределение размеров операторов может помочь улучшить квантовую коммуникацию и защиту информации от внешних воздействий. Будущие исследования в этой области могут привести к новым прорывам в развитии квантовых технологий и улучшению наших знаний о квантовой физике.
Источник:
Томас Шустер и др., Рост операторов в открытых квантовых системах (Thomas Schuster et al, Operator Growth in Open Quantum Systems), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.160402
=======================
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
Странный металл: новые открытия в мире квантовой физики
В последних экспериментах, проведенных в Университете Райса, квантовый материал, известный как "странный металл", продемонстрировал необычно низкий уровень шума при работе с квантовыми флуктуациями. Опубликованные результаты исследования в журнале Science предоставили первое прямое свидетельство того, что электричество, вероятно, течет через странные металлы в форме необычной жидкости, которую трудно объяснить с точки зрения квантовых пакетов заряда, известных как квазичастицы.
Один из соавторов исследования, Дуг Нательсон, поделился своими мыслями: "Шум значительно подавляется по сравнению с обычными проводами. Возможно, это свидетельство того, что квазичастицы не являются четко определенными вещами или что их просто нет, и заряд движется более сложным образом. Нам нужно найти правильный словарь, чтобы говорить о том, как заряд может двигаться коллективно".
Эксперименты проводились на наноразмерных нитях материала с точным соотношением иттербия, родия и кремния (YbRh2Si2) 1-2-2, который является хорошо изученным квантово-критическим материалом. Этот материал обладает высокой степенью квантовой запутанности, что приводит к температурно-зависимому поведению. Например, при охлаждении ниже критической температуры, материал мгновенно переходит из немагнитного состояния в магнитное. При температурах чуть выше критического порога, YbRh2Si2 представляет собой "тяжелый фермионный" металл с квазичастицами, несущими заряд, которые в сотни раз массивнее голых электронов.
В металлах каждая квазичастица или дискретная единица заряда является продуктом сложных взаимодействий между электронами. Квазичастица - это концепция, которую физики используют для объяснения совокупного эффекта этих взаимодействий как единого квантового объекта для целей квантово-механических расчетов. Однако некоторые предыдущие теоретические исследования предполагали, что странные металлические носители заряда могут не быть квазичастицами.
Эти новые результаты открывают двери для дальнейших исследований в области странных металлов и их поведения. Понимание того, как заряд движется в таких материалах, может иметь важные практические применения в различных областях, включая разработку новых технологий передачи электричества с меньшими потерями и более эффективных электронных устройств.
Источник:
Лиян Чен и др., Дробовой шум в странном металле (Liyang Chen et al, Shot noise in a strange metal), Science (2023). DOI: 10.1126/science.abq6100
=======================
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 последних экспериментах, проведенных в Университете Райса, квантовый материал, известный как "странный металл", продемонстрировал необычно низкий уровень шума при работе с квантовыми флуктуациями. Опубликованные результаты исследования в журнале Science предоставили первое прямое свидетельство того, что электричество, вероятно, течет через странные металлы в форме необычной жидкости, которую трудно объяснить с точки зрения квантовых пакетов заряда, известных как квазичастицы.
Один из соавторов исследования, Дуг Нательсон, поделился своими мыслями: "Шум значительно подавляется по сравнению с обычными проводами. Возможно, это свидетельство того, что квазичастицы не являются четко определенными вещами или что их просто нет, и заряд движется более сложным образом. Нам нужно найти правильный словарь, чтобы говорить о том, как заряд может двигаться коллективно".
Эксперименты проводились на наноразмерных нитях материала с точным соотношением иттербия, родия и кремния (YbRh2Si2) 1-2-2, который является хорошо изученным квантово-критическим материалом. Этот материал обладает высокой степенью квантовой запутанности, что приводит к температурно-зависимому поведению. Например, при охлаждении ниже критической температуры, материал мгновенно переходит из немагнитного состояния в магнитное. При температурах чуть выше критического порога, YbRh2Si2 представляет собой "тяжелый фермионный" металл с квазичастицами, несущими заряд, которые в сотни раз массивнее голых электронов.
В металлах каждая квазичастица или дискретная единица заряда является продуктом сложных взаимодействий между электронами. Квазичастица - это концепция, которую физики используют для объяснения совокупного эффекта этих взаимодействий как единого квантового объекта для целей квантово-механических расчетов. Однако некоторые предыдущие теоретические исследования предполагали, что странные металлические носители заряда могут не быть квазичастицами.
Эти новые результаты открывают двери для дальнейших исследований в области странных металлов и их поведения. Понимание того, как заряд движется в таких материалах, может иметь важные практические применения в различных областях, включая разработку новых технологий передачи электричества с меньшими потерями и более эффективных электронных устройств.
Источник:
Лиян Чен и др., Дробовой шум в странном металле (Liyang Chen et al, Shot noise in a strange metal), Science (2023). DOI: 10.1126/science.abq6100
=======================
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🤔1
Современные технологии помогли раскрыть загадку доломита
Доломит - это минерал, который встречается в различных географических областях, таких как Доломитовые Альпы в Италии, Ниагарский водопад, Белые скалы Дувра и Худу в штате Юта. Однако, несмотря на его широкое распространение в породах возрастом более 100 миллионов лет, он почти отсутствует в более молодых образованиях. Эта загадка, известная как "Проблема Доломитов", долгое время беспокоила ученых.
Недавно команде исследователей из Мичиганского университета и Университета Хоккайдо в Японии удалось разрешить эту геологическую загадку благодаря новой теории, основанной на атомном моделировании. В течение 200 лет ученым не удавалось вырастить доломит в лаборатории в условиях, аналогичных естественному процессу его формирования. Однако теперь, благодаря новым исследованиям, они смогли достичь успеха.
Секрет заключался в устранении дефектов минеральной структуры доломита по мере его роста. При естественном образовании доломита в воде атомы аккуратно осаждаются на краю растущей поверхности кристалла. Однако, край роста доломита состоит из чередующихся рядов кальция и магния, и атомы этих элементов случайным образом прикрепляются к растущим кристаллам, создавая дефекты. Эти дефекты препятствуют образованию дополнительных слоев доломита, замедляя его рост.
Исследователям удалось решить эту проблему, проводя многократное смывание дефектов, например, с помощью дождя или приливов. Неупорядоченные атомы, которые менее стабильны, чем атомы в правильном положении, растворяются первыми при промывании минерала водой. Таким образом, слой доломита может сформироваться всего за несколько лет.
Для точного моделирования роста доломита исследователям пришлось рассчитать силу взаимодействия между атомами и существующей поверхностью доломита. Это требовало оценки энергии каждого отдельного взаимодействия между электронами и атомами в растущем кристалле.
Источник:
Джунсу Ким и др. Растворение обеспечивает рост кристаллов доломита в условиях окружающей среды (Joonsoo Kim et al, Dissolution enables dolomite crystal growth near ambient conditions), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi3690
=======================
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!
Доломит - это минерал, который встречается в различных географических областях, таких как Доломитовые Альпы в Италии, Ниагарский водопад, Белые скалы Дувра и Худу в штате Юта. Однако, несмотря на его широкое распространение в породах возрастом более 100 миллионов лет, он почти отсутствует в более молодых образованиях. Эта загадка, известная как "Проблема Доломитов", долгое время беспокоила ученых.
Недавно команде исследователей из Мичиганского университета и Университета Хоккайдо в Японии удалось разрешить эту геологическую загадку благодаря новой теории, основанной на атомном моделировании. В течение 200 лет ученым не удавалось вырастить доломит в лаборатории в условиях, аналогичных естественному процессу его формирования. Однако теперь, благодаря новым исследованиям, они смогли достичь успеха.
Секрет заключался в устранении дефектов минеральной структуры доломита по мере его роста. При естественном образовании доломита в воде атомы аккуратно осаждаются на краю растущей поверхности кристалла. Однако, край роста доломита состоит из чередующихся рядов кальция и магния, и атомы этих элементов случайным образом прикрепляются к растущим кристаллам, создавая дефекты. Эти дефекты препятствуют образованию дополнительных слоев доломита, замедляя его рост.
Исследователям удалось решить эту проблему, проводя многократное смывание дефектов, например, с помощью дождя или приливов. Неупорядоченные атомы, которые менее стабильны, чем атомы в правильном положении, растворяются первыми при промывании минерала водой. Таким образом, слой доломита может сформироваться всего за несколько лет.
Для точного моделирования роста доломита исследователям пришлось рассчитать силу взаимодействия между атомами и существующей поверхностью доломита. Это требовало оценки энергии каждого отдельного взаимодействия между электронами и атомами в растущем кристалле.
Источник:
Джунсу Ким и др. Растворение обеспечивает рост кристаллов доломита в условиях окружающей среды (Joonsoo Kim et al, Dissolution enables dolomite crystal growth near ambient conditions), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi3690
=======================
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🔥1
Цельнометаллический фуллерен, но нестабильный
Недавно группа химиков из Нанкайского университета, Нанкинского технологического университета, Шаньсийского университета и Университета Сан-Себастьяна в Чили совместно провели удивительное исследование, результатом которого стало создание фуллереноподобной молекулы, состоящей полностью из атомов металлов. Этот прорыв был опубликован в журнале Science и может иметь большое значение для научных исследований.
Фуллерены - это особые формы углерода, образующие закрытую клеточную структуру. Ранее уже были созданы неорганические фуллерены, но ни один из них не был полностью металлическим. В новой работе исследователи смогли создать фуллереноподобную молекулу, состоящую из 20 атомов сурьмы, 12 атомов золота и одного атома калия. Это достигнуто путем кристаллизации и использования метода синтеза, объединяющего высокотемпературный твердофазный синтез с металлоорганической химией.
Структура молекулы представляет собой додекаэдрический кластер, где атом калия находится в центре, а атомы сурьмы образуют вершины. Атомы золота расположены в центре каждой грани. Это открытие было совершенно неожиданным для исследователей, которые, хотя и знали, что создают что-то новое, не предполагали, что получат такую уникальную структуру.
К сожалению, молекула оказалась крайне нестабильной, что делает ее малопригодной для практического использования. Однако, это открытие дает ценную информацию о взаимосвязи между металлами в целом, что может быть полезным для различных исследований. Например, ученые обратили внимание на часть структуры, где две грани соединяются бок о бок, образуя форму бабочки. Это наблюдение может иметь важное значение для дальнейших исследований в области металлогенетики и катализа.
Источник:
Ю-Хе Сюй и др., Цельнометаллический фуллерен (Yu-He Xu et al, An all-metal fullerene), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adj6491
=======================
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!
Недавно группа химиков из Нанкайского университета, Нанкинского технологического университета, Шаньсийского университета и Университета Сан-Себастьяна в Чили совместно провели удивительное исследование, результатом которого стало создание фуллереноподобной молекулы, состоящей полностью из атомов металлов. Этот прорыв был опубликован в журнале Science и может иметь большое значение для научных исследований.
Фуллерены - это особые формы углерода, образующие закрытую клеточную структуру. Ранее уже были созданы неорганические фуллерены, но ни один из них не был полностью металлическим. В новой работе исследователи смогли создать фуллереноподобную молекулу, состоящую из 20 атомов сурьмы, 12 атомов золота и одного атома калия. Это достигнуто путем кристаллизации и использования метода синтеза, объединяющего высокотемпературный твердофазный синтез с металлоорганической химией.
Структура молекулы представляет собой додекаэдрический кластер, где атом калия находится в центре, а атомы сурьмы образуют вершины. Атомы золота расположены в центре каждой грани. Это открытие было совершенно неожиданным для исследователей, которые, хотя и знали, что создают что-то новое, не предполагали, что получат такую уникальную структуру.
К сожалению, молекула оказалась крайне нестабильной, что делает ее малопригодной для практического использования. Однако, это открытие дает ценную информацию о взаимосвязи между металлами в целом, что может быть полезным для различных исследований. Например, ученые обратили внимание на часть структуры, где две грани соединяются бок о бок, образуя форму бабочки. Это наблюдение может иметь важное значение для дальнейших исследований в области металлогенетики и катализа.
Источник:
Ю-Хе Сюй и др., Цельнометаллический фуллерен (Yu-He Xu et al, An all-metal fullerene), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adj6491
=======================
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
Нейросети из света: новые достижения
Глубокое обучение привнесло значительные изменения в обработку и использование данных. Однако с ростом объемов данных и возрастающими вычислительными требованиями нам необходимы более эффективные методы обработки, хранения и анализа информации. В этой области оптические вычисления представляют собой следующий прорыв в компьютерных технологиях. Вместо использования электронных сигналов, оптические вычисления основываются на свойствах световых волн, таких как длина волны и поляризация. Дифракционные глубокие нейронные сети (D2NN) используют эти свойства для выполнения задач, таких как распознавание изображений и объектов. Такие сети состоят из двумерных массивов пикселей, представленных в виде дифракционных слоев. Каждый пиксель является настраиваемым параметром, который влияет на свойства проходящих через него световых волн. Это уникальная конструкция позволяет сетям выполнять вычисления, манипулируя информацией, содержащейся в световых волнах. До сих пор D2NN использовали свойства световых волн, такие как интенсивность, фаза, поляризация и длина волны.
В последнем исследовании, опубликованном в Advanced Photonics Nexus, ученые из Китайского университета Миньцзу, Пекинского университета и Шаньсийского университета представили новое развитие в области D2NN. Они разработали три D2NN с дифракционными слоями, способными распознавать объекты, используя информацию, содержащуюся в орбитальном угловом моменте (ОАМ) света. ОАМ - это свойство световых волн, связанное с их вращением или скручивающим движением. Оно может принимать бесконечное количество независимых значений, каждое из которых соответствует определенному режиму света. Благодаря широкому спектру возможных состояний или режимов, ОАМ может передавать пространственную информацию, такую как положение, расположение или структура объектов.
Предложенные в исследовании D2NN с дифракционными слоями и кодировкой ОАМ имеют большой потенциал для решения задач классификации. Однодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ могут использоваться для одно- и многозадачной классификации, а многодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ - для повторяемой многозадачной классификации. Это открывает новые возможности для применения оптических вычислений в различных сферах, таких как компьютерное зрение, обработка изображений и распознавание образов.
Источник:
Куо Чжан и др., Расширенная полностью оптическая классификация с использованием дифракционных сетей, кодированных по орбитальному угловому моменту (Kuo Zhang et al, Advanced all-optical classification using orbital-angular-momentum-encoded diffractive networks), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.6.066006
=======================
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!
Глубокое обучение привнесло значительные изменения в обработку и использование данных. Однако с ростом объемов данных и возрастающими вычислительными требованиями нам необходимы более эффективные методы обработки, хранения и анализа информации. В этой области оптические вычисления представляют собой следующий прорыв в компьютерных технологиях. Вместо использования электронных сигналов, оптические вычисления основываются на свойствах световых волн, таких как длина волны и поляризация. Дифракционные глубокие нейронные сети (D2NN) используют эти свойства для выполнения задач, таких как распознавание изображений и объектов. Такие сети состоят из двумерных массивов пикселей, представленных в виде дифракционных слоев. Каждый пиксель является настраиваемым параметром, который влияет на свойства проходящих через него световых волн. Это уникальная конструкция позволяет сетям выполнять вычисления, манипулируя информацией, содержащейся в световых волнах. До сих пор D2NN использовали свойства световых волн, такие как интенсивность, фаза, поляризация и длина волны.
В последнем исследовании, опубликованном в Advanced Photonics Nexus, ученые из Китайского университета Миньцзу, Пекинского университета и Шаньсийского университета представили новое развитие в области D2NN. Они разработали три D2NN с дифракционными слоями, способными распознавать объекты, используя информацию, содержащуюся в орбитальном угловом моменте (ОАМ) света. ОАМ - это свойство световых волн, связанное с их вращением или скручивающим движением. Оно может принимать бесконечное количество независимых значений, каждое из которых соответствует определенному режиму света. Благодаря широкому спектру возможных состояний или режимов, ОАМ может передавать пространственную информацию, такую как положение, расположение или структура объектов.
Предложенные в исследовании D2NN с дифракционными слоями и кодировкой ОАМ имеют большой потенциал для решения задач классификации. Однодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ могут использоваться для одно- и многозадачной классификации, а многодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ - для повторяемой многозадачной классификации. Это открывает новые возможности для применения оптических вычислений в различных сферах, таких как компьютерное зрение, обработка изображений и распознавание образов.
Источник:
Куо Чжан и др., Расширенная полностью оптическая классификация с использованием дифракционных сетей, кодированных по орбитальному угловому моменту (Kuo Zhang et al, Advanced all-optical classification using orbital-angular-momentum-encoded diffractive networks), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.6.066006
=======================
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
Необычное поведение экситонов: на шаг ближе к бытовым квантовым компьютерам
Новый вид "провода" для перемещения экситонов, разработанный в Мичиганском университете, открывает новые перспективы в создании устройств, включая квантовые компьютеры при комнатной температуре. Экситоны - это электроны, связанные с положительно заряженным пространством в решетке материала, и их перемещение может быть ограничено различными факторами, такими как паразитные емкости и потери энергии.
Однако исследователи обнаружили резкое нарушение соотношения Эйнштейна, которое обычно используется для описания движения частиц в пространстве, и использовали это для перемещения экситонов в более компактных упаковках. Это открывает возможности для создания более эффективных устройств, которые могут использовать комбинацию оптики и экситоники вместо электроники.
Экситоны также обладают способностью преобразовываться в свет и обратно, что делает их идеальными для использования в квантовых вычислениях. Они могут кодировать квантовую информацию и удерживать ее дольше, чем электроны в полупроводниках. Однако время удержания экситонов до сих пор измерялось в пикосекундах (10^-12 секунд), исследователи пытаются использовать фемтосекундные лазерные импульсы (10^-15 секунд) для обработки информации.
Ранее было предложено использовать акустические волны для перемещения экситонов через полупроводники. Теперь с помощью новой пирамидальной структуры удалось обеспечить более точный транспорт экситонов, ограниченных одним измерением, похожим на провод. Это открывает новые возможности для создания устройств, которые могут использовать экситоны для передачи информации.
Источник:
Зидонг Ли и др., Улучшенный дрейфовый транспорт экситонов посредством подавленной диффузии в одномерных направляющих (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c04870
=======================
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!
Новый вид "провода" для перемещения экситонов, разработанный в Мичиганском университете, открывает новые перспективы в создании устройств, включая квантовые компьютеры при комнатной температуре. Экситоны - это электроны, связанные с положительно заряженным пространством в решетке материала, и их перемещение может быть ограничено различными факторами, такими как паразитные емкости и потери энергии.
Однако исследователи обнаружили резкое нарушение соотношения Эйнштейна, которое обычно используется для описания движения частиц в пространстве, и использовали это для перемещения экситонов в более компактных упаковках. Это открывает возможности для создания более эффективных устройств, которые могут использовать комбинацию оптики и экситоники вместо электроники.
Экситоны также обладают способностью преобразовываться в свет и обратно, что делает их идеальными для использования в квантовых вычислениях. Они могут кодировать квантовую информацию и удерживать ее дольше, чем электроны в полупроводниках. Однако время удержания экситонов до сих пор измерялось в пикосекундах (10^-12 секунд), исследователи пытаются использовать фемтосекундные лазерные импульсы (10^-15 секунд) для обработки информации.
Ранее было предложено использовать акустические волны для перемещения экситонов через полупроводники. Теперь с помощью новой пирамидальной структуры удалось обеспечить более точный транспорт экситонов, ограниченных одним измерением, похожим на провод. Это открывает новые возможности для создания устройств, которые могут использовать экситоны для передачи информации.
Источник:
Зидонг Ли и др., Улучшенный дрейфовый транспорт экситонов посредством подавленной диффузии в одномерных направляющих (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c04870
=======================
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
Тепловые энергоэффективные вычисления
В последние десятилетия физики и инженеры искали способы повторного использования потерянной энергии, которая возникает при нагреве электронных устройств. Теперь, благодаря совместным усилиям ученых из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Центрально-Южного университета в Китае, появился новый подход, который может изменить игру в области энергоэффективной обработки данных.
Доктор Джамал Беракдар, профессор физики в Университете Мартина Лютера, объясняет, что одной из проблем было сложное направление и контроль тепловых сигналов. Однако именно это необходимо для использования тепловых сигналов в надежной обработке данных. Результаты исследования команды были опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.
Идея состоит в использовании непроводящих магнитных полос вместе с обычными металлическими проставками вместо обычных электронных схем. Эта необычная комбинация позволяет контролируемо проводить и усиливать тепловые сигналы для питания логических вычислительных операций и тепловых диодов. Однако, как отмечает Беракдар, одним из недостатков нового метода является его скорость, которая в настоящее время не соответствует требованиям современных смартфонов.
Тем не менее, этот новый метод может стать перспективным для использования в компьютерах следующего поколения, которые будут предназначены для выполнения энергосберегающих расчетов. Вместе с тем, он может способствовать экономии энергии в сфере информационных технологий путем эффективного использования избыточного тепла.
Источник:
Си-гуан Ван и др., Спинтронные термодиоды и логические элементы с поддержкой PT-симметрии (Xi‐guang Wang et al, PT‐Symmetry Enabled Spintronic Thermal Diodes and Logic Gates), Advanced Electronic Materials (2023). DOI: 10.1002/aelm.202300325
=======================
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 десятилетия физики и инженеры искали способы повторного использования потерянной энергии, которая возникает при нагреве электронных устройств. Теперь, благодаря совместным усилиям ученых из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Центрально-Южного университета в Китае, появился новый подход, который может изменить игру в области энергоэффективной обработки данных.
Доктор Джамал Беракдар, профессор физики в Университете Мартина Лютера, объясняет, что одной из проблем было сложное направление и контроль тепловых сигналов. Однако именно это необходимо для использования тепловых сигналов в надежной обработке данных. Результаты исследования команды были опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.
Идея состоит в использовании непроводящих магнитных полос вместе с обычными металлическими проставками вместо обычных электронных схем. Эта необычная комбинация позволяет контролируемо проводить и усиливать тепловые сигналы для питания логических вычислительных операций и тепловых диодов. Однако, как отмечает Беракдар, одним из недостатков нового метода является его скорость, которая в настоящее время не соответствует требованиям современных смартфонов.
Тем не менее, этот новый метод может стать перспективным для использования в компьютерах следующего поколения, которые будут предназначены для выполнения энергосберегающих расчетов. Вместе с тем, он может способствовать экономии энергии в сфере информационных технологий путем эффективного использования избыточного тепла.
Источник:
Си-гуан Ван и др., Спинтронные термодиоды и логические элементы с поддержкой PT-симметрии (Xi‐guang Wang et al, PT‐Symmetry Enabled Spintronic Thermal Diodes and Logic Gates), Advanced Electronic Materials (2023). DOI: 10.1002/aelm.202300325
=======================
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
Полупроводник из алмаза: надёжный, эффективный, экологичный
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали революционное полупроводниковое устройство, которое использует алмаз и обладает самым высоким напряжением пробоя и самым низким током утечки среди всех ранее созданных алмазных устройств. Это открытие открывает новые возможности для более эффективного использования энергии, особенно в контексте перехода к возобновляемым источникам энергии.
В настоящее время, силовые устройства контролируют около 50% мировой электроэнергии, и ожидается, что этот процент увеличится до 80% в ближайшие десять лет. Одновременно с этим, спрос на электроэнергию увеличится на 50% к 2050 году. Чтобы удовлетворить эти потребности и модернизировать электрическую сеть, необходимо отказаться от традиционных материалов, таких как кремний, и перейти к новым материалам, таким как алмаз.
Профессор электротехники и компьютерной техники Джан Байрам, руководитель исследования, подчеркивает важность перехода к новым материалам, которые обладают высокой эффективностью и пропускной способностью. Он отмечает, что с увеличением использования пропускной способности и созданием большего объема данных, необходимо найти способы сделать энергопотребление более эффективным, а не только увеличивать производство энергии и строить новые электростанции.
Алмаз является идеальным материалом для полупроводниковых устройств благодаря своим уникальным свойствам. Он обладает сверхширокой запрещенной зоной и высокой теплопроводностью. Благодаря этим характеристикам, алмазные полупроводники могут работать при гораздо более высоких напряжениях и температурах, обеспечивая стабильную и эффективную работу устройств.
Новое полупроводниковое устройство, разработанное исследователями из Университета Иллинойса, открывает перспективы для создания более эффективных технологий энергопотребления. Это может привести к снижению энергозатрат и улучшению производительности систем, что особенно важно в контексте растущего спроса на электроэнергию и перехода к более устойчивым источникам энергии.
Источник:
Чжуоран Хан и др., Алмазные диоды с боковым барьером Шоттки p-типа с высоким напряжением пробоя (4612 В при 0,01 мА/мм) (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), IEEE Electron Device Letters (2023). DOI: 10.1109/LED.2023.3310910
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали революционное полупроводниковое устройство, которое использует алмаз и обладает самым высоким напряжением пробоя и самым низким током утечки среди всех ранее созданных алмазных устройств. Это открытие открывает новые возможности для более эффективного использования энергии, особенно в контексте перехода к возобновляемым источникам энергии.
В настоящее время, силовые устройства контролируют около 50% мировой электроэнергии, и ожидается, что этот процент увеличится до 80% в ближайшие десять лет. Одновременно с этим, спрос на электроэнергию увеличится на 50% к 2050 году. Чтобы удовлетворить эти потребности и модернизировать электрическую сеть, необходимо отказаться от традиционных материалов, таких как кремний, и перейти к новым материалам, таким как алмаз.
Профессор электротехники и компьютерной техники Джан Байрам, руководитель исследования, подчеркивает важность перехода к новым материалам, которые обладают высокой эффективностью и пропускной способностью. Он отмечает, что с увеличением использования пропускной способности и созданием большего объема данных, необходимо найти способы сделать энергопотребление более эффективным, а не только увеличивать производство энергии и строить новые электростанции.
Алмаз является идеальным материалом для полупроводниковых устройств благодаря своим уникальным свойствам. Он обладает сверхширокой запрещенной зоной и высокой теплопроводностью. Благодаря этим характеристикам, алмазные полупроводники могут работать при гораздо более высоких напряжениях и температурах, обеспечивая стабильную и эффективную работу устройств.
Новое полупроводниковое устройство, разработанное исследователями из Университета Иллинойса, открывает перспективы для создания более эффективных технологий энергопотребления. Это может привести к снижению энергозатрат и улучшению производительности систем, что особенно важно в контексте растущего спроса на электроэнергию и перехода к более устойчивым источникам энергии.
Источник:
Чжуоран Хан и др., Алмазные диоды с боковым барьером Шоттки p-типа с высоким напряжением пробоя (4612 В при 0,01 мА/мм) (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), IEEE Electron Device Letters (2023). DOI: 10.1109/LED.2023.3310910
=======================
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
Синтез плёнок из углеродных нанотрубок увеличили втрое
Ученые Сколтеха обнаружили, что добавление газообразного водорода в реакционную камеру вместе с окисью углерода позволяет почти утроить выход углеродных нанотрубок по сравнению с использованием других стимуляторов роста, не ухудшая их качество.
Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой форму углерода, где листы атомов графена свернуты в полые цилиндры. Они отличаются по длине, диаметру и хиральности, что влияет на их свойства, включая электропроводность. Эти нанотрубки могут быть произведены в виде порошка, тонких пленок, волокон и других форм, в зависимости от их предполагаемого применения.
Благодаря своим уникальным механическим, электрическим, оптическим и термическим свойствам, одностенные углеродные нанотрубки находят применение в различных технологиях и продуктах. Они используются в автомобильных шинах для повышения прочности и устойчивости к разрыву, а также в композитных материалах для лопастей ветряных турбин. Гибкие сенсорные экраны и компоненты литий-ионных аккумуляторов также могут быть улучшены с помощью этих нанотрубок. Однако основное применение одностенных углеродных нанотрубок в виде тонких пленок связано с электроникой и оптикой.
В новом методе в высокотемпературную среду вводятся газовые потоки источника углерода (углеродного сырья для выращивания нанотрубок, такого как углеводороды, окись углерода, этанол и т. д.) и предшественника катализатора (как правило, предшественника наночастиц железа — например, ферроцена).
Высокая температура разлагает прекурсор на каталитические наночастицы с последующим разложением источника углерода и осаждением углерода на их поверхности, образованием фуллереновой полусферической шапки и ростом нанотрубок. На выходе из реактора нанотрубки фильтруются одновременно, образуя на поверхности фильтра «2D» сетку — тонкую пленку ОУНТ.
«Существующие решения не смогли существенно повысить производительность синтеза на основе CO. Для диоксида углерода характерно дву-, трехкратное увеличение выхода, а добавление серы оказалось неэффективным для процесса на основе CO», — прокомментировал Илья Новиков, основной автор издания, недавно защитивший кандидатскую диссертацию по синтезу нанотрубок в Сколтехе. «Мы рассматривали водород как возможный эффективный стимулятор роста. В предыдущих работах было обнаружено, что его введение в атмосферу CO может вызвать дополнительную реакцию с образованием углерода в дополнение к реакции Будуара — гидрирование CO. Мы пришли к выводу, что это может сработать и в нашем случае».
После тщательного исследования влияния водорода на выход синтеза ОСУНТ, а также свойства продукта нанотрубок, авторы обнаружили 15-кратное увеличение производительности синтеза при концентрации газообразного водорода 10% объёма без ухудшения структурных свойств и эксплуатационных характеристик пленок нанотрубок.
«Изучив механизмы роста нанотрубок методами оптической спектроскопии и электронной микроскопии, а также проведя детальное изучение термодинамики процесса, мы пришли к выводу, что гидрирование монооксида углерода действительно ответственно за такой замечательный эффект», - сказал профессор Альберт Насибулин, руководитель лаборатории наноматериалов Сколтеха.
Источник:
Илья В. Новиков и др., Ускорение синтеза одностенных углеродных нанотрубок на основе CO с водородом (Ilya V. Novikov et al, Boosting CO-based synthesis of single-walled carbon nanotubes with hydrogen), Chemical Engineering Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.146527
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые Сколтеха обнаружили, что добавление газообразного водорода в реакционную камеру вместе с окисью углерода позволяет почти утроить выход углеродных нанотрубок по сравнению с использованием других стимуляторов роста, не ухудшая их качество.
Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой форму углерода, где листы атомов графена свернуты в полые цилиндры. Они отличаются по длине, диаметру и хиральности, что влияет на их свойства, включая электропроводность. Эти нанотрубки могут быть произведены в виде порошка, тонких пленок, волокон и других форм, в зависимости от их предполагаемого применения.
Благодаря своим уникальным механическим, электрическим, оптическим и термическим свойствам, одностенные углеродные нанотрубки находят применение в различных технологиях и продуктах. Они используются в автомобильных шинах для повышения прочности и устойчивости к разрыву, а также в композитных материалах для лопастей ветряных турбин. Гибкие сенсорные экраны и компоненты литий-ионных аккумуляторов также могут быть улучшены с помощью этих нанотрубок. Однако основное применение одностенных углеродных нанотрубок в виде тонких пленок связано с электроникой и оптикой.
В новом методе в высокотемпературную среду вводятся газовые потоки источника углерода (углеродного сырья для выращивания нанотрубок, такого как углеводороды, окись углерода, этанол и т. д.) и предшественника катализатора (как правило, предшественника наночастиц железа — например, ферроцена).
Высокая температура разлагает прекурсор на каталитические наночастицы с последующим разложением источника углерода и осаждением углерода на их поверхности, образованием фуллереновой полусферической шапки и ростом нанотрубок. На выходе из реактора нанотрубки фильтруются одновременно, образуя на поверхности фильтра «2D» сетку — тонкую пленку ОУНТ.
«Существующие решения не смогли существенно повысить производительность синтеза на основе CO. Для диоксида углерода характерно дву-, трехкратное увеличение выхода, а добавление серы оказалось неэффективным для процесса на основе CO», — прокомментировал Илья Новиков, основной автор издания, недавно защитивший кандидатскую диссертацию по синтезу нанотрубок в Сколтехе. «Мы рассматривали водород как возможный эффективный стимулятор роста. В предыдущих работах было обнаружено, что его введение в атмосферу CO может вызвать дополнительную реакцию с образованием углерода в дополнение к реакции Будуара — гидрирование CO. Мы пришли к выводу, что это может сработать и в нашем случае».
После тщательного исследования влияния водорода на выход синтеза ОСУНТ, а также свойства продукта нанотрубок, авторы обнаружили 15-кратное увеличение производительности синтеза при концентрации газообразного водорода 10% объёма без ухудшения структурных свойств и эксплуатационных характеристик пленок нанотрубок.
«Изучив механизмы роста нанотрубок методами оптической спектроскопии и электронной микроскопии, а также проведя детальное изучение термодинамики процесса, мы пришли к выводу, что гидрирование монооксида углерода действительно ответственно за такой замечательный эффект», - сказал профессор Альберт Насибулин, руководитель лаборатории наноматериалов Сколтеха.
Источник:
Илья В. Новиков и др., Ускорение синтеза одностенных углеродных нанотрубок на основе CO с водородом (Ilya V. Novikov et al, Boosting CO-based synthesis of single-walled carbon nanotubes with hydrogen), Chemical Engineering Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.146527
=======================
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🔥1
Рекордный ускоритель электронов: мощный и очень компактный
Ускорители частиц имеют огромный потенциал для применения в различных областях, таких как полупроводники, медицинская визуализация и терапия, а также исследования в области материалов, энергетики и медицины. Однако, традиционные ускорители требуют огромного пространства, что делает их дорогими и доступными только для небольшого числа национальных лабораторий и университетов.
Недавние исследования, проведенные командой ученых из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и компании TAU Systems Inc., привели к созданию компактного ускорителя частиц длиной менее 20 метров. Этот ускоритель способен производить электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). Сравнительно, в США в настоящее время существуют только два других ускорителя, способных достичь таких высоких энергий электронов, но их длина составляет около 3 километров.
Бьорн "Мануэль" Хегелич, доцент кафедры физики UT и генеральный директор TAU Systems, рассказал о своих достижениях в недавней статье, опубликованной в журнале Matter and Radiation at Extremes. Он отметил, что их ускоритель может достигать высоких энергий в камере размером всего 10 сантиметров. Это открывает новые возможности для использования ускорителей частиц в различных областях.
Команда Хегелича в настоящее время исследует потенциал своего ускорителя, известного как усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля, в различных областях. Они надеются использовать его для проверки устойчивости космической электроники к радиации, для получения трехмерных изображений внутренних структур новых полупроводниковых чипов, а также для разработки новых методов лечения рака и передовых методов медицинской визуализации.
Идея лазерных ускорителей кильватерного поля была впервые предложена в 1979 году. Она заключается в использовании мощного лазера для воздействия на газообразный гелий, превращая его в плазму и создавая волны, которые выбивают электроны из газа, образуя высокоэнергетический электронный луч.
Источник:
Константин Аникулаесей и др., Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц (Constantin Aniculaesei et al, The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator), Matter and Radiation at Extremes (2023). DOI: 10.1063/5.0161687
=======================
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!
Ускорители частиц имеют огромный потенциал для применения в различных областях, таких как полупроводники, медицинская визуализация и терапия, а также исследования в области материалов, энергетики и медицины. Однако, традиционные ускорители требуют огромного пространства, что делает их дорогими и доступными только для небольшого числа национальных лабораторий и университетов.
Недавние исследования, проведенные командой ученых из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и компании TAU Systems Inc., привели к созданию компактного ускорителя частиц длиной менее 20 метров. Этот ускоритель способен производить электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). Сравнительно, в США в настоящее время существуют только два других ускорителя, способных достичь таких высоких энергий электронов, но их длина составляет около 3 километров.
Бьорн "Мануэль" Хегелич, доцент кафедры физики UT и генеральный директор TAU Systems, рассказал о своих достижениях в недавней статье, опубликованной в журнале Matter and Radiation at Extremes. Он отметил, что их ускоритель может достигать высоких энергий в камере размером всего 10 сантиметров. Это открывает новые возможности для использования ускорителей частиц в различных областях.
Команда Хегелича в настоящее время исследует потенциал своего ускорителя, известного как усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля, в различных областях. Они надеются использовать его для проверки устойчивости космической электроники к радиации, для получения трехмерных изображений внутренних структур новых полупроводниковых чипов, а также для разработки новых методов лечения рака и передовых методов медицинской визуализации.
Идея лазерных ускорителей кильватерного поля была впервые предложена в 1979 году. Она заключается в использовании мощного лазера для воздействия на газообразный гелий, превращая его в плазму и создавая волны, которые выбивают электроны из газа, образуя высокоэнергетический электронный луч.
Источник:
Константин Аникулаесей и др., Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц (Constantin Aniculaesei et al, The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator), Matter and Radiation at Extremes (2023). DOI: 10.1063/5.0161687
=======================
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
Ядро атома - это молекула
Ученые из Института современной физики Китайской академии наук вместе со своими коллегами смогли сделать удивительное открытие, связанное с ядерной физикой. Они обнаружили структуру молекулярного типа в основном состоянии атомных ядер. Это открытие имеет важное значение для нашего понимания ядерных структур и взаимодействий между нуклонами.
Атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, является квантовой системой многих тел. Оно невероятно мало по размеру, составляя всего около одной десятитысячной части размера атома. Однако в ядре содержится более 99,9% общей массы атома. Взаимодействия между нуклонами создают различные ядерные структуры, которые варьируются от сферических до деформированных ядер и даже нейтронных гало с редкой поверхностной плотностью.
Особенно интересным фактом является появление кластерных структур внутри этих ядерных образований. Кластерные структуры представляют собой группы нуклонов, связанных внутри ядра. Они редко наблюдаются в основном состоянии атомных ядер, и исследователи ведут дискуссии о них уже много лет.
Начиная с 1938 года, физики-теоретики предположили возможное существование кластерных структур, подобных альфа-молекулам, в основных состояниях ядер, таких как бериллий-8, углерод-12 и кислород-16. Однако эта теоретическая гипотеза оставалась непроверенной из-за популярности одночастичного описания классической модели оболочки.
Теперь же ученые из Института современной физики и их коллеги использовали новый экспериментальный метод, чтобы подтвердить наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии ядра бериллия-10, ядра, богатого нейтронами. Эксперимент проводился на Заводе радиоактивных изотопов в Центре RIKEN Nishina в Японии.
В ходе эксперимента был использован метод реакции нокаута обратной кинематики. Вторичный луч бериллия-10, движущийся со скоростью, равной половине скорости света, бомбардировал мишень из твердого водорода. В результате, альфа-кластеры, связанные внутри ядра бериллия-10, выбивались протонами практически без передачи импульса остаточному ядру. Это позволило сохранить информацию о структуре кластера в основном состоянии бериллия-10.
Результаты эксперимента подтвердили наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии бериллия-10. Это замечательное открытие расширяет наше понимание ядерной физики и может иметь значительные последствия для развития новых технологий и материалов, основанных на ядерных структурах.
Источник:
П.Дж. Ли и др., Проверка молекулярной структуры основного состояния Be10 с использованием измерений поперечного сечения тройной дифференциальной реакции Be10(p,pα)He6 (P. J. Li et al, Validation of the Be10 Ground-State Molecular Structure Using Be10(p,pα)He6 Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.212501
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Института современной физики Китайской академии наук вместе со своими коллегами смогли сделать удивительное открытие, связанное с ядерной физикой. Они обнаружили структуру молекулярного типа в основном состоянии атомных ядер. Это открытие имеет важное значение для нашего понимания ядерных структур и взаимодействий между нуклонами.
Атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, является квантовой системой многих тел. Оно невероятно мало по размеру, составляя всего около одной десятитысячной части размера атома. Однако в ядре содержится более 99,9% общей массы атома. Взаимодействия между нуклонами создают различные ядерные структуры, которые варьируются от сферических до деформированных ядер и даже нейтронных гало с редкой поверхностной плотностью.
Особенно интересным фактом является появление кластерных структур внутри этих ядерных образований. Кластерные структуры представляют собой группы нуклонов, связанных внутри ядра. Они редко наблюдаются в основном состоянии атомных ядер, и исследователи ведут дискуссии о них уже много лет.
Начиная с 1938 года, физики-теоретики предположили возможное существование кластерных структур, подобных альфа-молекулам, в основных состояниях ядер, таких как бериллий-8, углерод-12 и кислород-16. Однако эта теоретическая гипотеза оставалась непроверенной из-за популярности одночастичного описания классической модели оболочки.
Теперь же ученые из Института современной физики и их коллеги использовали новый экспериментальный метод, чтобы подтвердить наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии ядра бериллия-10, ядра, богатого нейтронами. Эксперимент проводился на Заводе радиоактивных изотопов в Центре RIKEN Nishina в Японии.
В ходе эксперимента был использован метод реакции нокаута обратной кинематики. Вторичный луч бериллия-10, движущийся со скоростью, равной половине скорости света, бомбардировал мишень из твердого водорода. В результате, альфа-кластеры, связанные внутри ядра бериллия-10, выбивались протонами практически без передачи импульса остаточному ядру. Это позволило сохранить информацию о структуре кластера в основном состоянии бериллия-10.
Результаты эксперимента подтвердили наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии бериллия-10. Это замечательное открытие расширяет наше понимание ядерной физики и может иметь значительные последствия для развития новых технологий и материалов, основанных на ядерных структурах.
Источник:
П.Дж. Ли и др., Проверка молекулярной структуры основного состояния Be10 с использованием измерений поперечного сечения тройной дифференциальной реакции Be10(p,pα)He6 (P. J. Li et al, Validation of the Be10 Ground-State Molecular Structure Using Be10(p,pα)He6 Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.212501
=======================
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
Снова графен, теперь "волшебный"
Новые достижения в области разработки устройств из 2D-материалов открывают удивительные перспективы для квантовых технологий. Однако до сих пор мало исследований было посвящено потерям энергии в сильно взаимодействующих системах. В этой области профессор Эрнст Мейер и его команда с факультета физики Базельского университета провели уникальное исследование, используя атомно-силовой микроскоп в маятниковом режиме.
Исследователи использовали двухслойный графен, созданный коллегами из LMU в Мюнхене, и скрутили его на угол 1,08°. При таком скручивании два слоя графена образуют «муаровые» сверхструктуры, которые придают материалу новые свойства. Например, при скручивании на так называемый магический угол 1,08° графен становится сверхпроводником при очень низких температурах, что означает, что он может проводить электричество практически без потерь энергии.
Доктор Алексина Оллиер с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ) смогла доказать, что угол скручивания слоев атомного графена был одинаковым по всему слою и составлял около 1,06°. Она также измерила, как токопроводящие свойства графенового слоя могут изменяться и регулироваться в зависимости от заряда, приложенного к устройству. В зависимости от заряда отдельных графеновых ячеек материал вел себя как изолятор или полупроводник.
Хотя исследователи не достигли сверхпроводимости в графене из-за относительно высокой температуры во время измерений (5 Кельвинов или -268,15°C), они все же смогли модифицировать и измерить токопроводящие свойства устройства. Более того, они придали графену магнитные свойства, что является важным шагом в развитии новых технологий.
Источник:
Алексина Оллиер и др., Рассеяние энергии в двухслойном графене, скрученном под магическим углом (Alexina Ollier et al, Energy dissipation on magic angle twisted bilayer graphene), Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01441-4
=======================
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!
Новые достижения в области разработки устройств из 2D-материалов открывают удивительные перспективы для квантовых технологий. Однако до сих пор мало исследований было посвящено потерям энергии в сильно взаимодействующих системах. В этой области профессор Эрнст Мейер и его команда с факультета физики Базельского университета провели уникальное исследование, используя атомно-силовой микроскоп в маятниковом режиме.
Исследователи использовали двухслойный графен, созданный коллегами из LMU в Мюнхене, и скрутили его на угол 1,08°. При таком скручивании два слоя графена образуют «муаровые» сверхструктуры, которые придают материалу новые свойства. Например, при скручивании на так называемый магический угол 1,08° графен становится сверхпроводником при очень низких температурах, что означает, что он может проводить электричество практически без потерь энергии.
Доктор Алексина Оллиер с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ) смогла доказать, что угол скручивания слоев атомного графена был одинаковым по всему слою и составлял около 1,06°. Она также измерила, как токопроводящие свойства графенового слоя могут изменяться и регулироваться в зависимости от заряда, приложенного к устройству. В зависимости от заряда отдельных графеновых ячеек материал вел себя как изолятор или полупроводник.
Хотя исследователи не достигли сверхпроводимости в графене из-за относительно высокой температуры во время измерений (5 Кельвинов или -268,15°C), они все же смогли модифицировать и измерить токопроводящие свойства устройства. Более того, они придали графену магнитные свойства, что является важным шагом в развитии новых технологий.
Источник:
Алексина Оллиер и др., Рассеяние энергии в двухслойном графене, скрученном под магическим углом (Alexina Ollier et al, Energy dissipation on magic angle twisted bilayer graphene), Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01441-4
=======================
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
Самоочищающиеся туалеты: инновационное решение для поддержания гигиены
У нас уже была туалетная публикация, про новый гидрофобный материал для унитазов, к которому ничего не прилипает. Теперь уже другие учёные разработали гидрофобное покрытие, к которому даже бактерии не прилипают!
Исследователи, работающие в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, представили новое прозрачное покрытие, которое делает поверхности, такие как фарфор и стекло, более водоотталкивающими.
Обычно для придания поверхностям водоотталкивающих свойств ученые создают микроскопические структуры, например, зазубрины или крючки на птичьих перьях, чтобы улавливать воздух или масла между поверхностью и каплями воды. Однако этот подход требует значительных усилий и может изменить внешний вид поверхности.
Исследователи Мустафа Сердар Онсес и его коллеги предпочли иной подход. Они измельчили поли(диметилсилоксан) (ПДМС), силиконовое масло, в шаровой мельнице в течение часа. Мельницей были использованы маленькие шарики из карбида вольфрама, которые бомбардировали масло на высоких скоростях, разрывая некоторые химические связи полимера и образуя новые молекулы. Результатом этого процесса стало измельченное ПДМС, которое быстро прикрепляется к поверхностям, таким как стекло и фарфор, образуя прочный маслянистый слой.
Интересно, что исследователи нанесли измельченное масло только на одну сторону внутренней части простерилизованного унитаза, оставив другую половину необработанной. После тестирования они обнаружили, что обработанная сторона унитаза эффективно отталкивает воду и предотвращает рост бактериальных пленок.
Это открытие имеет огромный потенциал для общественных мест, где туалеты используются множеством людей. Благодаря самоочищающемуся покрытию, поверхности туалетов могут оставаться чистыми и гигиеничными даже после многократного использования. Это также может помочь в борьбе с распространением инфекций и заболеваний, связанных с недостаточной гигиеной.
Источник:
Нусрет Челик и др., Механохимическая активация силикона для крупномасштабного изготовления противобиообрастающих жидкоподобных поверхностей (Nusret Celik et al, Mechanochemical Activation of Silicone for Large-Scale Fabrication of Anti-Biofouling Liquid-like Surfaces), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c11352
=======================
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!
У нас уже была туалетная публикация, про новый гидрофобный материал для унитазов, к которому ничего не прилипает. Теперь уже другие учёные разработали гидрофобное покрытие, к которому даже бактерии не прилипают!
Исследователи, работающие в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, представили новое прозрачное покрытие, которое делает поверхности, такие как фарфор и стекло, более водоотталкивающими.
Обычно для придания поверхностям водоотталкивающих свойств ученые создают микроскопические структуры, например, зазубрины или крючки на птичьих перьях, чтобы улавливать воздух или масла между поверхностью и каплями воды. Однако этот подход требует значительных усилий и может изменить внешний вид поверхности.
Исследователи Мустафа Сердар Онсес и его коллеги предпочли иной подход. Они измельчили поли(диметилсилоксан) (ПДМС), силиконовое масло, в шаровой мельнице в течение часа. Мельницей были использованы маленькие шарики из карбида вольфрама, которые бомбардировали масло на высоких скоростях, разрывая некоторые химические связи полимера и образуя новые молекулы. Результатом этого процесса стало измельченное ПДМС, которое быстро прикрепляется к поверхностям, таким как стекло и фарфор, образуя прочный маслянистый слой.
Интересно, что исследователи нанесли измельченное масло только на одну сторону внутренней части простерилизованного унитаза, оставив другую половину необработанной. После тестирования они обнаружили, что обработанная сторона унитаза эффективно отталкивает воду и предотвращает рост бактериальных пленок.
Это открытие имеет огромный потенциал для общественных мест, где туалеты используются множеством людей. Благодаря самоочищающемуся покрытию, поверхности туалетов могут оставаться чистыми и гигиеничными даже после многократного использования. Это также может помочь в борьбе с распространением инфекций и заболеваний, связанных с недостаточной гигиеной.
Источник:
Нусрет Челик и др., Механохимическая активация силикона для крупномасштабного изготовления противобиообрастающих жидкоподобных поверхностей (Nusret Celik et al, Mechanochemical Activation of Silicone for Large-Scale Fabrication of Anti-Biofouling Liquid-like Surfaces), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c11352
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Адаптивная оптика против векторных аберраций
Адаптивная оптика (АО) является важным методом для коррекции фазовых аберраций в оптических системах. Однако, помимо фазовых аберраций, поляризационные аберрации также могут оказывать значительное влияние на оптическую систему. Векторные аберрации, возникающие в результате комбинированного воздействия фазовых и поляризационных аберраций, могут серьезно снижать разрешение системы и точность векторной информации.
Исследователи из группы eLight под руководством доктора Чао Хэ из Оксфордского университета представили новый метод адаптивной оптики следующего поколения, названный векторной адаптивной оптикой (V-AO). Целью этого метода является улучшение как однородности состояния векторного поля, так и оптического разрешения в оптических системах. V-AO представляет собой инновационную технологию, способную корректировать как поляризационные, так и фазовые аберрации.
Этот метод является мощным инструментом, который может значительно повысить производительность различных оптических систем, включая микроскопы, телескопы и лазерные системы. Применение V-AO открывает новые возможности в передовой биомедицинской визуализации, наблюдении за планетами и производстве интегральных микросхем.
Авторы статьи выделяют три различных метода реализации V-AO: сенсорный, квази-безсенсорный и модально-безсенсорный. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и может быть применен в различных ситуациях. Исследователи представляют экспериментальные результаты, демонстрирующие эффективность V-AO в коррекции распространенных векторных аберраций.
Источник:
Чао Хэ и др., Векторная адаптивная оптика (Chao He et al, Vectorial adaptive optics), eLight (2023). DOI: 10.1186/s43593-023-00056-0
=======================
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!
Адаптивная оптика (АО) является важным методом для коррекции фазовых аберраций в оптических системах. Однако, помимо фазовых аберраций, поляризационные аберрации также могут оказывать значительное влияние на оптическую систему. Векторные аберрации, возникающие в результате комбинированного воздействия фазовых и поляризационных аберраций, могут серьезно снижать разрешение системы и точность векторной информации.
Исследователи из группы eLight под руководством доктора Чао Хэ из Оксфордского университета представили новый метод адаптивной оптики следующего поколения, названный векторной адаптивной оптикой (V-AO). Целью этого метода является улучшение как однородности состояния векторного поля, так и оптического разрешения в оптических системах. V-AO представляет собой инновационную технологию, способную корректировать как поляризационные, так и фазовые аберрации.
Этот метод является мощным инструментом, который может значительно повысить производительность различных оптических систем, включая микроскопы, телескопы и лазерные системы. Применение V-AO открывает новые возможности в передовой биомедицинской визуализации, наблюдении за планетами и производстве интегральных микросхем.
Авторы статьи выделяют три различных метода реализации V-AO: сенсорный, квази-безсенсорный и модально-безсенсорный. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и может быть применен в различных ситуациях. Исследователи представляют экспериментальные результаты, демонстрирующие эффективность V-AO в коррекции распространенных векторных аберраций.
Источник:
Чао Хэ и др., Векторная адаптивная оптика (Chao He et al, Vectorial adaptive optics), eLight (2023). DOI: 10.1186/s43593-023-00056-0
=======================
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
Материал, меняющий поведение в зависимости от температуры
Инновационные материалы, способные изменять свое поведение в зависимости от температуры, могут стать ключевым компонентом будущих автономных роботов. Ученые сообщают о разработке нового композитного материала, который может взаимодействовать с окружающей средой, адаптируясь к изменению температуры. Это открытие было сделано профессором гражданской и экологической инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, Шелли Чжан, и ее коллегами.
Исследователи использовали компьютерные алгоритмы, два различных полимера и 3D-печать для создания уникального материала, который расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры. Этот материал может быть настроен для реагирования на изменения окружающей среды с участием человека или без него.
Чжан объясняет, что создание материала, который реагирует на окружающую среду, представляет собой сложную задачу, которую трудно представить с помощью только человеческой интуиции. Поэтому исследователи использовали компьютерные модели, чтобы определить оптимальное сочетание материалов и геометрии.
В результате работы команды был разработан двухполимерный композит, который может вести себя по-разному при различных температурах. При низких температурах материал ведет себя как мягкая резина, а при высоких - как жесткий пластик.
Для проверки своего изобретения исследователи использовали простую задачу - включение светодиодов. Их новый композитный материал успешно реагировал на изменение температуры и выполнял поставленную задачу.
Источник:
Вейчен Ли и др., Алгоритмическое кодирование адаптивных реакций в многоматериальных архитектурах, чувствительных к температуре (Weichen Li et al, Algorithmic encoding of adaptive responses in temperature-sensing multimaterial architectures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adk0620
=======================
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!
Инновационные материалы, способные изменять свое поведение в зависимости от температуры, могут стать ключевым компонентом будущих автономных роботов. Ученые сообщают о разработке нового композитного материала, который может взаимодействовать с окружающей средой, адаптируясь к изменению температуры. Это открытие было сделано профессором гражданской и экологической инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, Шелли Чжан, и ее коллегами.
Исследователи использовали компьютерные алгоритмы, два различных полимера и 3D-печать для создания уникального материала, который расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры. Этот материал может быть настроен для реагирования на изменения окружающей среды с участием человека или без него.
Чжан объясняет, что создание материала, который реагирует на окружающую среду, представляет собой сложную задачу, которую трудно представить с помощью только человеческой интуиции. Поэтому исследователи использовали компьютерные модели, чтобы определить оптимальное сочетание материалов и геометрии.
В результате работы команды был разработан двухполимерный композит, который может вести себя по-разному при различных температурах. При низких температурах материал ведет себя как мягкая резина, а при высоких - как жесткий пластик.
Для проверки своего изобретения исследователи использовали простую задачу - включение светодиодов. Их новый композитный материал успешно реагировал на изменение температуры и выполнял поставленную задачу.
Источник:
Вейчен Ли и др., Алгоритмическое кодирование адаптивных реакций в многоматериальных архитектурах, чувствительных к температуре (Weichen Li et al, Algorithmic encoding of adaptive responses in temperature-sensing multimaterial architectures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adk0620
=======================
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
Детонация вместо горения: перспективы новых двигательных установок
Камеры сгорания, используемые для приведения в движение двигательных установок, являются важной частью многих технологий. Обычно они имеют объемную форму, например, цилиндрическую, и выполняют функцию преобразования химической энергии в тепловую и механическую энергию путем окисления топлива. Однако, научные исследователи сейчас обращают внимание на альтернативный подход к сжиганию топлива, известный как детонационное сжигание.
Детонационное сжигание основано на использовании ударных волн для ускорения процесса окисления топливно-воздушной смеси. Эта технология, изначально изучавшаяся в Мичиганском университете в 1960-х и 70-х годах, сейчас переживает свое второе рождение благодаря своим уникальным характеристикам. Исследователи Мичиганского университета, в сотрудничестве с учеными из Университета Пердью и Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), разработали новый форм-фактор для двигателя с детонационным приводом. Они представили линейный массив форсунок, способных справляться с быстро движущимися ударными волнами в прямоугольной области.
Особенностью этого исследования является то, что линейная камера сгорания была впервые исследована с высокой степенью детализации, что позволило выявить механизм стабилизации детонации. Это открытие имеет потенциал изменить двигательные системы, повысить их эффективность и обеспечить гиперзвуковые режимы полета. Кроме того, такая система может преодолеть некоторые конструктивные ограничения, связанные с традиционными камерами сгорания.
Профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Мичиганском университете, Венкат Раман, подчеркнул, что линейная система может быть полезна для обеспечения тяги по требованию в небольших самолетах, дронах или для управления ориентацией полетных систем. Эта технология имеет потенциал применения в различных областях, включая производство электроэнергии и гиперзвуковые полеты.
Исследователи собрали детали об ударной волне, реакционном слое и геометрических особенностях системы, используя компьютерное моделирование. Это позволило им лучше понять причины стабилизации детонации и применить эти знания для разработки более эффективных двигателей.
Источник:
Майкл Ульман и др., Стабилизация самовозбуждающихся волн в камере сгорания с линейной детонацией (Michael Ullman et al, Self-excited wave stabilization in a linear detonation combustor), Combustion and Flame (2023). DOI: 10.1016/j.combustflame.2023.113044
=======================
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!
Камеры сгорания, используемые для приведения в движение двигательных установок, являются важной частью многих технологий. Обычно они имеют объемную форму, например, цилиндрическую, и выполняют функцию преобразования химической энергии в тепловую и механическую энергию путем окисления топлива. Однако, научные исследователи сейчас обращают внимание на альтернативный подход к сжиганию топлива, известный как детонационное сжигание.
Детонационное сжигание основано на использовании ударных волн для ускорения процесса окисления топливно-воздушной смеси. Эта технология, изначально изучавшаяся в Мичиганском университете в 1960-х и 70-х годах, сейчас переживает свое второе рождение благодаря своим уникальным характеристикам. Исследователи Мичиганского университета, в сотрудничестве с учеными из Университета Пердью и Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), разработали новый форм-фактор для двигателя с детонационным приводом. Они представили линейный массив форсунок, способных справляться с быстро движущимися ударными волнами в прямоугольной области.
Особенностью этого исследования является то, что линейная камера сгорания была впервые исследована с высокой степенью детализации, что позволило выявить механизм стабилизации детонации. Это открытие имеет потенциал изменить двигательные системы, повысить их эффективность и обеспечить гиперзвуковые режимы полета. Кроме того, такая система может преодолеть некоторые конструктивные ограничения, связанные с традиционными камерами сгорания.
Профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Мичиганском университете, Венкат Раман, подчеркнул, что линейная система может быть полезна для обеспечения тяги по требованию в небольших самолетах, дронах или для управления ориентацией полетных систем. Эта технология имеет потенциал применения в различных областях, включая производство электроэнергии и гиперзвуковые полеты.
Исследователи собрали детали об ударной волне, реакционном слое и геометрических особенностях системы, используя компьютерное моделирование. Это позволило им лучше понять причины стабилизации детонации и применить эти знания для разработки более эффективных двигателей.
Источник:
Майкл Ульман и др., Стабилизация самовозбуждающихся волн в камере сгорания с линейной детонацией (Michael Ullman et al, Self-excited wave stabilization in a linear detonation combustor), Combustion and Flame (2023). DOI: 10.1016/j.combustflame.2023.113044
=======================
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