Литий-органический аккумулятор
Гонка за усовершенствованием литиевых аккумуляторов продолжается. По мере изучения научных новостей, я продолжаю поражаться тому, сколько новых технологий и результатов исследований появляется ежедневно. Порой не знаешь, что публиковать, а что нет, ведь заранее узнать, выстрелит технология или нет заранее невозможно. Поэтому приходится рассказывать о том, что интереснее. Сами по себе литиевые аккумуляторы, в том виде, в котором они существуют сейчас, стали прорывом в энергетике. Тем не менее, наличие больших трудностей на пути реализации литиевых аккумуляторов сделали их не самыми совершенными устройствами, поэтому простор для решения различных задач существует большой. Одной из проблем, или несовершенств современных аккумуляторов является применение в конструкции их катодов кобальта. Этот металл не самый безопасный для человека, к тому же его мало на земле и он дорогой.
В поисках альтернативы исследователи из ACS Central Science обратили внимание на органический материал бис-тетрааминобензохинон (TAQ). В своем исследовании они оценили потенциал TAQ в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов и обнаружили, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными катодами.
Напомню, что катоды в современных литиевых аккумуляторах являются интеркаляционными. Такие электроды не накапливают ионы-носители заряда на поверхности, а поглощают их внутри своей структуры. То есть они либо осуществляют очень быструю обратимую химическую реакцию с ионами-носителями, либо имеют некоторую наноструктуру, которая может помещать в себя большое количество ионов. Именно изобретение таких электродов сделало возможным литиевые аккумуляторы, так как традиционная (по тем временам) технология с металлическими электродами в жидком электролите приводила к образованию дендритов: литий осаждался неравномерно в виде игольчатых образований и приводил к коротким замыканиям. Потом реакция с выделением кислорода, нагрев и бум. Сейчас идёт речь об изобретении электрода на органической основе.
TAQ представляет собой органическое соединение, которое может быть получено из возобновляемых ресурсов. Он изобилен и нетоксичен, что делает его более экологически чистым вариантом, чем кобальт. Кроме того, TAQ обладает высокой электрохимической стабильностью и может выдерживать длительные циклы зарядки и разрядки без значительной потери емкости.
Для улучшения циклической стабильности и увеличения адгезии TAQ к токосъемнику катода из нержавеющей стали, исследователи добавили в катод TAQ материалы, содержащие целлюлозу и резину. В ходе испытаний новый композитный катод продемонстрировал хорошую производительность, сравнимую с традиционными катодами на основе кобальта.
Источник:
Тяньян Чен и др., Многослойный органический катод для литий-ионных батарей высокой энергии, быстрой зарядки и длительного срока службы (Tianyang Chen et al, A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries), ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/accentsci.3c01478
=======================
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!
Гонка за усовершенствованием литиевых аккумуляторов продолжается. По мере изучения научных новостей, я продолжаю поражаться тому, сколько новых технологий и результатов исследований появляется ежедневно. Порой не знаешь, что публиковать, а что нет, ведь заранее узнать, выстрелит технология или нет заранее невозможно. Поэтому приходится рассказывать о том, что интереснее. Сами по себе литиевые аккумуляторы, в том виде, в котором они существуют сейчас, стали прорывом в энергетике. Тем не менее, наличие больших трудностей на пути реализации литиевых аккумуляторов сделали их не самыми совершенными устройствами, поэтому простор для решения различных задач существует большой. Одной из проблем, или несовершенств современных аккумуляторов является применение в конструкции их катодов кобальта. Этот металл не самый безопасный для человека, к тому же его мало на земле и он дорогой.
В поисках альтернативы исследователи из ACS Central Science обратили внимание на органический материал бис-тетрааминобензохинон (TAQ). В своем исследовании они оценили потенциал TAQ в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов и обнаружили, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными катодами.
Напомню, что катоды в современных литиевых аккумуляторах являются интеркаляционными. Такие электроды не накапливают ионы-носители заряда на поверхности, а поглощают их внутри своей структуры. То есть они либо осуществляют очень быструю обратимую химическую реакцию с ионами-носителями, либо имеют некоторую наноструктуру, которая может помещать в себя большое количество ионов. Именно изобретение таких электродов сделало возможным литиевые аккумуляторы, так как традиционная (по тем временам) технология с металлическими электродами в жидком электролите приводила к образованию дендритов: литий осаждался неравномерно в виде игольчатых образований и приводил к коротким замыканиям. Потом реакция с выделением кислорода, нагрев и бум. Сейчас идёт речь об изобретении электрода на органической основе.
TAQ представляет собой органическое соединение, которое может быть получено из возобновляемых ресурсов. Он изобилен и нетоксичен, что делает его более экологически чистым вариантом, чем кобальт. Кроме того, TAQ обладает высокой электрохимической стабильностью и может выдерживать длительные циклы зарядки и разрядки без значительной потери емкости.
Для улучшения циклической стабильности и увеличения адгезии TAQ к токосъемнику катода из нержавеющей стали, исследователи добавили в катод TAQ материалы, содержащие целлюлозу и резину. В ходе испытаний новый композитный катод продемонстрировал хорошую производительность, сравнимую с традиционными катодами на основе кобальта.
Источник:
Тяньян Чен и др., Многослойный органический катод для литий-ионных батарей высокой энергии, быстрой зарядки и длительного срока службы (Tianyang Chen et al, A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries), ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/accentsci.3c01478
=======================
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
Мини-роботы, вдохновленные насекомыми
Мы недавно обсуждали уже засилье роботов, которые похожи на что и на кого угодно, но не на человека. Дескать не к тому нас авторы фантастики готовили. И вот ещё одно достижение в области негуманоидной робототехники. Исследователи из Университета штата Вашингтон сделали двух крошечных роботов, вдохновленных насекомыми: мини-жука и водомерку. На данный момент они являются самыми маленькими, легкими и быстрыми полнофункциональными микророботами, когда-либо созданными.
Мини-жук весит всего восемь миллиграммов, а водомерка — 55 миллиграммов. Это делает их самыми легкими микророботами в мире.
Оба робота могут двигаться со скоростью около шести миллиметров в секунду. Это сравнимо со скоростью движения насекомых, с которых они "срисованы". Крошечные приводы, заставляющие роботов двигаться, являются самыми маленькими и быстрыми из когда-либо созданных для микроробототехники.
Приводы микророботов изготовлены из сплава с памятью формы. Этот материал способен менять форму при нагревании и возвращаться к исходной форме при охлаждении. В отличие от обычных двигателей, приводы из сплава с памятью формы не имеют движущихся или вращающихся частей, что делает их очень прочными с механической точки зрения.
Но у читателя может возникнуть закономерный вопрос: зачем нужно делать таких роботов? Не поучится ли повторение истории с подкованной блохой? Авторы исследования предлагают сразу несколько потенциальных направлений применения насекомоподобных роботов. Прежде всего, это замена живых насекомых в некоторых случаях: микророботы могут быть использованы для опыления растений в сельскохозяйственных целях, что может помочь повысить урожайность. Также их можно применить в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, например, для поиска и спасения людей, попавших в завалы или другие труднодоступные места. Надо тогда сделать роботов-муравьёв с такой же грузоподъёмностью, чтобы они могли и выносить пострадавших (шутка).
Микророботы могут быть использованы для мониторинга окружающей среды, включая воздух, воду и почву. И в области микропроизводства микроскопических деталей и устройств. Ну и наконец, микрохирургия: микророботы могут быть использованы для проведения роботизированных хирургических операций, что может снизить риск осложнений и ускорить процесс восстановления.
Источник:
Конор К. Тригстад и др., Новый быстрый привод Unimorph SMA на основе SMA с дозой 1 мг для микроробототехники (Conor K. Trygstad et al, A New 1-mg Fast Unimorph SMA-Based Actuator for Microrobotics), IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (2023). DOI: 10.1109/IROS55552.2023.10342518
=======================
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!
Мы недавно обсуждали уже засилье роботов, которые похожи на что и на кого угодно, но не на человека. Дескать не к тому нас авторы фантастики готовили. И вот ещё одно достижение в области негуманоидной робототехники. Исследователи из Университета штата Вашингтон сделали двух крошечных роботов, вдохновленных насекомыми: мини-жука и водомерку. На данный момент они являются самыми маленькими, легкими и быстрыми полнофункциональными микророботами, когда-либо созданными.
Мини-жук весит всего восемь миллиграммов, а водомерка — 55 миллиграммов. Это делает их самыми легкими микророботами в мире.
Оба робота могут двигаться со скоростью около шести миллиметров в секунду. Это сравнимо со скоростью движения насекомых, с которых они "срисованы". Крошечные приводы, заставляющие роботов двигаться, являются самыми маленькими и быстрыми из когда-либо созданных для микроробототехники.
Приводы микророботов изготовлены из сплава с памятью формы. Этот материал способен менять форму при нагревании и возвращаться к исходной форме при охлаждении. В отличие от обычных двигателей, приводы из сплава с памятью формы не имеют движущихся или вращающихся частей, что делает их очень прочными с механической точки зрения.
Но у читателя может возникнуть закономерный вопрос: зачем нужно делать таких роботов? Не поучится ли повторение истории с подкованной блохой? Авторы исследования предлагают сразу несколько потенциальных направлений применения насекомоподобных роботов. Прежде всего, это замена живых насекомых в некоторых случаях: микророботы могут быть использованы для опыления растений в сельскохозяйственных целях, что может помочь повысить урожайность. Также их можно применить в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, например, для поиска и спасения людей, попавших в завалы или другие труднодоступные места. Надо тогда сделать роботов-муравьёв с такой же грузоподъёмностью, чтобы они могли и выносить пострадавших (шутка).
Микророботы могут быть использованы для мониторинга окружающей среды, включая воздух, воду и почву. И в области микропроизводства микроскопических деталей и устройств. Ну и наконец, микрохирургия: микророботы могут быть использованы для проведения роботизированных хирургических операций, что может снизить риск осложнений и ускорить процесс восстановления.
Источник:
Конор К. Тригстад и др., Новый быстрый привод Unimorph SMA на основе SMA с дозой 1 мг для микроробототехники (Conor K. Trygstad et al, A New 1-mg Fast Unimorph SMA-Based Actuator for Microrobotics), IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (2023). DOI: 10.1109/IROS55552.2023.10342518
=======================
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
Вы, наверное, уже поняли, что картинки для постов я делаю при помощи нейросети?
Так вот, тут забавное случилось, когда я стал делать картинку для последнего поста. Я написал, что мне нужен робот-водомерка. А нейросеть упрямо думала, что я от неё хочу счётчик для воды... Даже когда я решил уточнить...
Вопрос предсказуемо решился удалением слова "водомерка"
Так вот, тут забавное случилось, когда я стал делать картинку для последнего поста. Я написал, что мне нужен робот-водомерка. А нейросеть упрямо думала, что я от неё хочу счётчик для воды... Даже когда я решил уточнить...
Вопрос предсказуемо решился удалением слова "водомерка"
👍4
Вместо чистоты - квантовая защита
Группа ученых из Дрездена и Вюрцбурга смастерила полупроводниковое и, на минуточку, квантовое устройство с исключительной надежностью и чувствительностью, защищенное топологическим квантовым явлением. Технология может позволить создавать высокоточные квантовые модули для топологической физики, а также имеет потенциал привлечения внимания полупроводниковой промышленности к квантовым технологиям.
Топологический скин-эффект - это квантовое явление, которое защищает функциональность устройства от внешних возмущений, позволяя проводить измерения с беспрецедентной точностью. Учёные смогли достичь такого эффекта за счет продуманного расположения контактов на материале алюминий-галлий-арсенид.
Современные полупроводниковые устройства являются крошечными переключающими компонентами, которые контролируют поток электронов в современных электронных устройствах. С их помощью работают абсолютно все современные высокотехнологичные устройства, такие как сотовые телефоны и ноутбуки, а также современное медицинское оборудование. Современную эпоху смело можно назвать кремниевым веком, или веком полупроводников, и достичь этого удалось во многом благодаря тщательному контролю примесей в полупроводниках. Примеси материала, а также изменения температуры могут нарушить поток электронов, что приведет к нестабильности в работе.
Новое устройство, созданное физиками-теоретиками и экспериментаторами из Вюрцбург-Дрезденского кластера передового опыта ct.qmat, устраняет эту проблему. Поток электронов в этом устройстве защищен топологическим квантовым явлением. Это делает топологические устройства все более привлекательными для полупроводниковой промышленности, поскольку они исключают необходимость в чрезвычайно высоких уровнях чистоты материала, что в настоящее время увеличивает затраты на производство электроники.
Источник:
Кирилл Очкан и др., Неэрмитова топология в многотерминальном квантовом устройстве Холла (Kyrylo Ochkan et al, Non-Hermitian topology in a multi-terminal quantum Hall device), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02337-4
=======================
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!
Группа ученых из Дрездена и Вюрцбурга смастерила полупроводниковое и, на минуточку, квантовое устройство с исключительной надежностью и чувствительностью, защищенное топологическим квантовым явлением. Технология может позволить создавать высокоточные квантовые модули для топологической физики, а также имеет потенциал привлечения внимания полупроводниковой промышленности к квантовым технологиям.
Топологический скин-эффект - это квантовое явление, которое защищает функциональность устройства от внешних возмущений, позволяя проводить измерения с беспрецедентной точностью. Учёные смогли достичь такого эффекта за счет продуманного расположения контактов на материале алюминий-галлий-арсенид.
Современные полупроводниковые устройства являются крошечными переключающими компонентами, которые контролируют поток электронов в современных электронных устройствах. С их помощью работают абсолютно все современные высокотехнологичные устройства, такие как сотовые телефоны и ноутбуки, а также современное медицинское оборудование. Современную эпоху смело можно назвать кремниевым веком, или веком полупроводников, и достичь этого удалось во многом благодаря тщательному контролю примесей в полупроводниках. Примеси материала, а также изменения температуры могут нарушить поток электронов, что приведет к нестабильности в работе.
Новое устройство, созданное физиками-теоретиками и экспериментаторами из Вюрцбург-Дрезденского кластера передового опыта ct.qmat, устраняет эту проблему. Поток электронов в этом устройстве защищен топологическим квантовым явлением. Это делает топологические устройства все более привлекательными для полупроводниковой промышленности, поскольку они исключают необходимость в чрезвычайно высоких уровнях чистоты материала, что в настоящее время увеличивает затраты на производство электроники.
Источник:
Кирилл Очкан и др., Неэрмитова топология в многотерминальном квантовом устройстве Холла (Kyrylo Ochkan et al, Non-Hermitian topology in a multi-terminal quantum Hall device), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02337-4
=======================
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
Кубиты из доступных материалов
Создание квантовых компьютеров подразумевает построение довольно сложных устройств, пока что непригодных для масштабирования и массового производства. Всё дело в том, что квантовые состояния кубитов очень хрупкие, любые внешние воздействия могут их разрушить. Но технологии не стоят на месте и, похоже, в области создания доступных и простых кубитов наметился перелом, при чём с помощью обыкновенных полупроводников.
Карбид кремния (SiC) — полупроводниковый материал со множеством уникальных свойств, которые делают его привлекательным для различных применений, включая оптоэлектронику, силовую электронику и квантовую информатику.
В квантовой информатике SiC рассматривается как перспективный материал для создания кубитов — основных элементов квантовых компьютеров. Кубиты в SiC можно реализовать с помощью дефектов в кристаллической решетке, таких как вакансии и примесные атомы.
Недавно ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Сандиаских национальных лабораторий Министерства энергетики США и партнерских учреждений провели комплексное исследование по созданию кубитов в SiC. Впервые в своем роде исследовании ученые использовали передовые наноразмерные исследовательские инструменты в двух лабораториях и успешно продемонстрировали метод имплантации кубитов в SiC с чрезвычайной точностью. Они также провели современный анализ того, как SiC реагирует на атомном уровне на имплантацию кубитов.
Исследователи работают над совершенствованием процесса создания кубитов в SiC. Эти кубиты принимают форму двух расположенных рядом дырок размером с атом или вакансий внутри кристалла SiC. Ученые называют эту пару атомных дырок дивакансией. В документе группы описывается, как они используют процесс, усовершенствованный в Центре интегрированных нанотехнологий (CINT) Сандии, для создания кубитов. Используя один из инструментов CINT по созданию наноразмерных материалов, ученые смогли точно имплантировать ионы кремния в SiC. В результате этого процесса атомы SiC выбиваются, создавая в материале дивакансии. Этот процесс позволяет ученым не только указать точное количество атомов, которые нужно удалить, но и контролировать их расположение с точностью до нескольких нанометров.
Помимо кубитов, SiC также рассматривается как перспективный материал для создания других квантовых устройств, таких как квантовые датчики и квантовые коммуникационные системы. Благодаря своим уникальным свойствам SiC может обеспечить более высокую стабильность, эффективность и надежность этих устройств по сравнению с традиционными материалами.
Источник:
Назар Делеган и др., Детерминированная наномасштабная имплантация квантовых спиновых дефектов и визуализация дифракционной деформации (Nazar Delegan et al, Deterministic nanoscale quantum spin-defect implantation and diffraction strain imaging), Nanotechnology (2023). DOI: 10.1088/1361-6528/acdd09
=======================
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!
Создание квантовых компьютеров подразумевает построение довольно сложных устройств, пока что непригодных для масштабирования и массового производства. Всё дело в том, что квантовые состояния кубитов очень хрупкие, любые внешние воздействия могут их разрушить. Но технологии не стоят на месте и, похоже, в области создания доступных и простых кубитов наметился перелом, при чём с помощью обыкновенных полупроводников.
Карбид кремния (SiC) — полупроводниковый материал со множеством уникальных свойств, которые делают его привлекательным для различных применений, включая оптоэлектронику, силовую электронику и квантовую информатику.
В квантовой информатике SiC рассматривается как перспективный материал для создания кубитов — основных элементов квантовых компьютеров. Кубиты в SiC можно реализовать с помощью дефектов в кристаллической решетке, таких как вакансии и примесные атомы.
Недавно ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Сандиаских национальных лабораторий Министерства энергетики США и партнерских учреждений провели комплексное исследование по созданию кубитов в SiC. Впервые в своем роде исследовании ученые использовали передовые наноразмерные исследовательские инструменты в двух лабораториях и успешно продемонстрировали метод имплантации кубитов в SiC с чрезвычайной точностью. Они также провели современный анализ того, как SiC реагирует на атомном уровне на имплантацию кубитов.
Исследователи работают над совершенствованием процесса создания кубитов в SiC. Эти кубиты принимают форму двух расположенных рядом дырок размером с атом или вакансий внутри кристалла SiC. Ученые называют эту пару атомных дырок дивакансией. В документе группы описывается, как они используют процесс, усовершенствованный в Центре интегрированных нанотехнологий (CINT) Сандии, для создания кубитов. Используя один из инструментов CINT по созданию наноразмерных материалов, ученые смогли точно имплантировать ионы кремния в SiC. В результате этого процесса атомы SiC выбиваются, создавая в материале дивакансии. Этот процесс позволяет ученым не только указать точное количество атомов, которые нужно удалить, но и контролировать их расположение с точностью до нескольких нанометров.
Помимо кубитов, SiC также рассматривается как перспективный материал для создания других квантовых устройств, таких как квантовые датчики и квантовые коммуникационные системы. Благодаря своим уникальным свойствам SiC может обеспечить более высокую стабильность, эффективность и надежность этих устройств по сравнению с традиционными материалами.
Источник:
Назар Делеган и др., Детерминированная наномасштабная имплантация квантовых спиновых дефектов и визуализация дифракционной деформации (Nazar Delegan et al, Deterministic nanoscale quantum spin-defect implantation and diffraction strain imaging), Nanotechnology (2023). DOI: 10.1088/1361-6528/acdd09
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Новый метод нанопечати металлических структур
В этот раз при помощи света. Наноразмерные структуры могут стать воротами в мир многих технологий, которые сейчас существуют лишь в лаборатории, и даже тех, которых сейчас даже не существует. Порой, для создания удивительных технологий надо создать нечто безупречное, или что-то тонкое, в прямом и переносном смысле. Так было с полупроводниками, которые расцвели благодаря технологиям тонкого контроля примесей. Там, возможно, будет со сверхпроводниками, когда мы сможем создавать уникальные рукотворные молекулярные структуры. Или с квантовыми компьютерами, когда мы создадим особые сложные наноструктуры, в которых кубиты смогут работать и "чувствовать себя в безопасности" от внешних воздействий. Как пример для, непосредственно, наноструктур - создание сетки тонких пластинок или ворсинок из пьезоэлектрических материалов, которые смогут напрямую извлекать тепловую энергию из нагретого газа, производя электричество и охлаждая, тем самым, газ.
Нанопечать объёмных наноструктур, разумеется, уже существует, однако методы такой печати до недавнего времени были такими, что не позволяло им выходить за рамки лабораторий. Теперь же, исследователи из Технологического института Джорджии разработали новый метод, который в 480 раз быстрее и в 35 раз дешевле, чем традиционные технологии. Новый метод нанопечати металлов основан на использовании света для создания наноразмерных металлических структур. В отличие от традиционных методов, которые требуют дорогостоящего и сложного оборудования, основой метода является недорогой источник света, например, простой светодиод или полупроводниковый лазер низкой интенсивности.
В качестве рабочего материала используются химические соединения, которые высвобождают металлы при воздействии света. Свет фокусируется на поверхности, и энергия света вызывает химическую реакцию, которая приводит к формированию наноразмерных металлических структур. Процесс печати контролируется с помощью специального программного обеспечения, которое призвано не только управлять процессом, но и обеспечивать необходимую точность.
Помимо уже описанных преимуществ в скорости и стоимости печати, новый метод также непритязателен к материалу основы, или подложки. Он может использоваться для печати наноразмерных металлических структур как на металлах, так и на полимерах, стекле или керамике.
Область применений, даже при поверхностном анализе, уже внушительная. Это точно электроника, можно будет печатать наносхемы, включающие не только транзисторы, но и другие электронные компоненты, не используя при этом дорогое и труднодоступное фотолитографическое оборудование. Это же и касается потенциально революционной передовой технологии вычислений, которая вытеснит электронику - фотоники, от которой требуются не только тонкие структуры, но и особые материалы и композиты. Также, может случиться прорыв в области создания биосенсоров и других датчиков, которые требуют сложных микроструктур. Напоследок - создание систем хранения энергии и топливных ячеек, от которых также требуются сложные и малоразмерные структуры.
Источник:
Юнгхо Чой и др., Масштабируемая печать металлических наноструктур посредством проекции сверхлюминесцентного света (Jungho Choi et al, Scalable Printing of Metal Nanostructures through Superluminescent Light Projection), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202308112
=======================
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 этот раз при помощи света. Наноразмерные структуры могут стать воротами в мир многих технологий, которые сейчас существуют лишь в лаборатории, и даже тех, которых сейчас даже не существует. Порой, для создания удивительных технологий надо создать нечто безупречное, или что-то тонкое, в прямом и переносном смысле. Так было с полупроводниками, которые расцвели благодаря технологиям тонкого контроля примесей. Там, возможно, будет со сверхпроводниками, когда мы сможем создавать уникальные рукотворные молекулярные структуры. Или с квантовыми компьютерами, когда мы создадим особые сложные наноструктуры, в которых кубиты смогут работать и "чувствовать себя в безопасности" от внешних воздействий. Как пример для, непосредственно, наноструктур - создание сетки тонких пластинок или ворсинок из пьезоэлектрических материалов, которые смогут напрямую извлекать тепловую энергию из нагретого газа, производя электричество и охлаждая, тем самым, газ.
Нанопечать объёмных наноструктур, разумеется, уже существует, однако методы такой печати до недавнего времени были такими, что не позволяло им выходить за рамки лабораторий. Теперь же, исследователи из Технологического института Джорджии разработали новый метод, который в 480 раз быстрее и в 35 раз дешевле, чем традиционные технологии. Новый метод нанопечати металлов основан на использовании света для создания наноразмерных металлических структур. В отличие от традиционных методов, которые требуют дорогостоящего и сложного оборудования, основой метода является недорогой источник света, например, простой светодиод или полупроводниковый лазер низкой интенсивности.
В качестве рабочего материала используются химические соединения, которые высвобождают металлы при воздействии света. Свет фокусируется на поверхности, и энергия света вызывает химическую реакцию, которая приводит к формированию наноразмерных металлических структур. Процесс печати контролируется с помощью специального программного обеспечения, которое призвано не только управлять процессом, но и обеспечивать необходимую точность.
Помимо уже описанных преимуществ в скорости и стоимости печати, новый метод также непритязателен к материалу основы, или подложки. Он может использоваться для печати наноразмерных металлических структур как на металлах, так и на полимерах, стекле или керамике.
Область применений, даже при поверхностном анализе, уже внушительная. Это точно электроника, можно будет печатать наносхемы, включающие не только транзисторы, но и другие электронные компоненты, не используя при этом дорогое и труднодоступное фотолитографическое оборудование. Это же и касается потенциально революционной передовой технологии вычислений, которая вытеснит электронику - фотоники, от которой требуются не только тонкие структуры, но и особые материалы и композиты. Также, может случиться прорыв в области создания биосенсоров и других датчиков, которые требуют сложных микроструктур. Напоследок - создание систем хранения энергии и топливных ячеек, от которых также требуются сложные и малоразмерные структуры.
Источник:
Юнгхо Чой и др., Масштабируемая печать металлических наноструктур посредством проекции сверхлюминесцентного света (Jungho Choi et al, Scalable Printing of Metal Nanostructures through Superluminescent Light Projection), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202308112
=======================
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❤1
Примеси усовершенствовали термоэлектрики
Ещё одна история о том, как контроль примесей и молекулярной структуры вещества решают ключевые задачи и делают уже существующие технологии ещё более совершенными. В этот раз речь пойдёт о термоэлектрических материалах и о работе российских и израильских учёных. Нечасто можно среди научных новостей прочитать про Сколтех, например.
Термоэлектрические материалы - это класс полупроводников, способных преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Их уже используют в различных областях, включая производство электроэнергии, охлаждение и отопление. Однако поиск термоэлектрических материалов с высокой эффективностью и длительным сроком службы остается сложной задачей.
Ученые из Сколтеха, Института биохимической физики имени Эмануэля РАН и других ведущих научных организаций России и Израиля провели исследование, результаты которого могут повысить надёжность и срок службы теллурида свинца. Это широко применяемый термоэлектрической полупроводник, в частности, его используют на газопроводах Ямала, где он обеспечивает работу датчиков вдали от линий электропередач. Небольшая часть газа отводится и сжигается в специальных трубках, и это тепло горящего газа преобразуется в электричество, необходимое для работы датчиков. Получается автономная система, которая сильно зависит от надёжности подобных устройств. Однако, теллурид свинца имеет существенный недостаток: он может разрушаться при контакте с материалами, имеющими другой коэффициент теплового расширения. Полагаю, что ехать непонятно куда среди ямальской зимы ради замены термоэлектрического источника бывает затруднительно, поэтому проблема достаточно актуальна.
Ученые исследовали влияние легирования на механические свойства теллурида свинца. Легирование - это и есть часть того самого контроля примесей, и представляет собой процесс дозированного внедрения примесей в кристаллическую структуру полупроводника для изменения его электрических и термоэлектрических свойств. В данном исследовании были использованы два основных типа легирования: легирование N-типа и легирование P-типа. С точки зрения электрических свойств, первый тип легирования меняет свойство полупроводника таким образом, что основным носителем заряда становится электрон, а второй - делает носителем заряда положительные квазичастицы, называемые дырками. Оказалось, что разный тип легирования полупроводников может не только менять электрические, но и механические свойства термоэлектрических полупроводников, что и выяснили учёные.
Легирование N-типа привело к увеличению твердости и прочности материала, в то время как легирование P-типа привело к повышению пластичности. Эти результаты свидетельствуют о том, что легирование может быть использовано для повышения долговечности термоэлектрических устройств на основе теллурида свинца. Иными словами, можно изменить свойства термоэлектрика таким образом, чтобы он не разрушался от разницы температурных деформаций между термоэлектриком и корпусом, например. Или можно изготовить многослойный композит из полупроводников с разным легированием, чтобы смягчить разницу деформаций. В конце концов, сам факт того, что при легировании полупроводников заметно меняются не только электрические, но и механические свойства, является интересным открытием, полезным в других отраслях.
Источник:
Илья В. Чепкасов и др., Природа хрупкого поведения легированных термоэлектрических материалов на основе PbTe (Ilya V. Chepkasov et al, Origin of brittle behavior of doped PbTe-based thermoelectric materials), Applied Physics Letters (2024). DOI: 10.1063/5.0185002
=======================
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!
Ещё одна история о том, как контроль примесей и молекулярной структуры вещества решают ключевые задачи и делают уже существующие технологии ещё более совершенными. В этот раз речь пойдёт о термоэлектрических материалах и о работе российских и израильских учёных. Нечасто можно среди научных новостей прочитать про Сколтех, например.
Термоэлектрические материалы - это класс полупроводников, способных преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Их уже используют в различных областях, включая производство электроэнергии, охлаждение и отопление. Однако поиск термоэлектрических материалов с высокой эффективностью и длительным сроком службы остается сложной задачей.
Ученые из Сколтеха, Института биохимической физики имени Эмануэля РАН и других ведущих научных организаций России и Израиля провели исследование, результаты которого могут повысить надёжность и срок службы теллурида свинца. Это широко применяемый термоэлектрической полупроводник, в частности, его используют на газопроводах Ямала, где он обеспечивает работу датчиков вдали от линий электропередач. Небольшая часть газа отводится и сжигается в специальных трубках, и это тепло горящего газа преобразуется в электричество, необходимое для работы датчиков. Получается автономная система, которая сильно зависит от надёжности подобных устройств. Однако, теллурид свинца имеет существенный недостаток: он может разрушаться при контакте с материалами, имеющими другой коэффициент теплового расширения. Полагаю, что ехать непонятно куда среди ямальской зимы ради замены термоэлектрического источника бывает затруднительно, поэтому проблема достаточно актуальна.
Ученые исследовали влияние легирования на механические свойства теллурида свинца. Легирование - это и есть часть того самого контроля примесей, и представляет собой процесс дозированного внедрения примесей в кристаллическую структуру полупроводника для изменения его электрических и термоэлектрических свойств. В данном исследовании были использованы два основных типа легирования: легирование N-типа и легирование P-типа. С точки зрения электрических свойств, первый тип легирования меняет свойство полупроводника таким образом, что основным носителем заряда становится электрон, а второй - делает носителем заряда положительные квазичастицы, называемые дырками. Оказалось, что разный тип легирования полупроводников может не только менять электрические, но и механические свойства термоэлектрических полупроводников, что и выяснили учёные.
Легирование N-типа привело к увеличению твердости и прочности материала, в то время как легирование P-типа привело к повышению пластичности. Эти результаты свидетельствуют о том, что легирование может быть использовано для повышения долговечности термоэлектрических устройств на основе теллурида свинца. Иными словами, можно изменить свойства термоэлектрика таким образом, чтобы он не разрушался от разницы температурных деформаций между термоэлектриком и корпусом, например. Или можно изготовить многослойный композит из полупроводников с разным легированием, чтобы смягчить разницу деформаций. В конце концов, сам факт того, что при легировании полупроводников заметно меняются не только электрические, но и механические свойства, является интересным открытием, полезным в других отраслях.
Источник:
Илья В. Чепкасов и др., Природа хрупкого поведения легированных термоэлектрических материалов на основе PbTe (Ilya V. Chepkasov et al, Origin of brittle behavior of doped PbTe-based thermoelectric materials), Applied Physics Letters (2024). DOI: 10.1063/5.0185002
=======================
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
Оптическая схема внутри волокна
Ученые из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге, Шотландия, добились впечатляющих результатов в программировании оптических схем, открыв новые возможности для создания сверхбыстрых квантовых компьютеров и невзламываемых сетей связи.
Профессор Мехул Малик, физик-экспериментатор и профессор физики в школе инженерных и физических наук Университета Хериот-Ватт, объясняет: "Свет может переносить огромное количество информации, и оптические схемы, которые выполняют вычисления с помощью света, а не электричества, рассматриваются как следующий большой скачок в вычислительных технологиях".
Однако, по мере усложнения оптических схем, их эксплуатация и производство становятся более сложными, что может негативно повлиять на их производительность. Исследование профессора Малика и его команды предлагает альтернативный и более универсальный способ разработки оптических схем, используя естественный процесс, происходящий в природе.
Используя коммерческие оптические волокна, которые широко используются для передачи Интернета, ученые обнаружили, что могут очень точно программировать оптические схемы непосредственно внутри волокна. Это стало возможным благодаря изучению сложного процесса рассеяния света внутри оптического волокна и точному формированию света, попадающего в него.
Профессор Малик считает, что их исследование открывает новые горизонты в области оптических схем и квантовых технологий. Оно имеет потенциал для создания более мощных квантовых компьютеров, более безопасных сетей связи и новых типов датчиков и устройств, которые могут найти применение в самых разных областях, таких как медицина и материаловедение.
Источник:
Обратное проектирование многомерных квантовых оптических схем в сложной среде (Inverse design of high-dimensional quantum optical circuits in a complex medium), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02319-6
=======================
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 Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге, Шотландия, добились впечатляющих результатов в программировании оптических схем, открыв новые возможности для создания сверхбыстрых квантовых компьютеров и невзламываемых сетей связи.
Профессор Мехул Малик, физик-экспериментатор и профессор физики в школе инженерных и физических наук Университета Хериот-Ватт, объясняет: "Свет может переносить огромное количество информации, и оптические схемы, которые выполняют вычисления с помощью света, а не электричества, рассматриваются как следующий большой скачок в вычислительных технологиях".
Однако, по мере усложнения оптических схем, их эксплуатация и производство становятся более сложными, что может негативно повлиять на их производительность. Исследование профессора Малика и его команды предлагает альтернативный и более универсальный способ разработки оптических схем, используя естественный процесс, происходящий в природе.
Используя коммерческие оптические волокна, которые широко используются для передачи Интернета, ученые обнаружили, что могут очень точно программировать оптические схемы непосредственно внутри волокна. Это стало возможным благодаря изучению сложного процесса рассеяния света внутри оптического волокна и точному формированию света, попадающего в него.
Профессор Малик считает, что их исследование открывает новые горизонты в области оптических схем и квантовых технологий. Оно имеет потенциал для создания более мощных квантовых компьютеров, более безопасных сетей связи и новых типов датчиков и устройств, которые могут найти применение в самых разных областях, таких как медицина и материаловедение.
Источник:
Обратное проектирование многомерных квантовых оптических схем в сложной среде (Inverse design of high-dimensional quantum optical circuits in a complex medium), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02319-6
=======================
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
Новая технология электромагнитной подвески
Поезда Maglev работают на принципе электромагнитной индукции. Поезд оснащен электромагнитами, которые создают магнитное поле, взаимодействующее с магнитными пластинами, расположенными на пути. Это взаимодействие создает подъемную силу, которая удерживает поезд над путями. Движение поезда обеспечивается линейным двигателем, который также использует электромагниты для создания тяги.
Однако, как и у любой технологии, она не лишена проблем. Одной из них является банальная неровности пути. Они могут возникать из-за дефектов в конструкции пути, неравномерного оседания грунта или воздействия внешних факторов, например, землетрясений. Неровности пути могут привести к вибрации и раскачиванию поезда, что негативно сказывается на комфорте пассажиров и может привести к техническим проблемам. Ну и к крушениям тоже, но это уже вопрос надёжности самих путей. Это исследование нацелено прежде всего на устранения толчков и вибраций при движении, так как магнитная подвеска лишена самой обыкновенной механической подвески, которая как раз и могла бы поглощать воздействия неровностей.
Для решения этой проблемы исследователи из Пекинского университета Цзяотун разработали новую схему управления, которая позволяет уменьшить влияние неровностей пути на движение поезда Maglev. Эта схема использует усовершенствованный детектор возмущений для оценки неровностей пути и затем корректирует управление поездом так, чтобы компенсировать эти неровности. В результате поезд движется более плавно и комфортно, а также снижается износ оборудования.
Новая схема управления была успешно протестирована на экспериментальном поезде Maglev. Результаты показали, что схема позволяет значительно уменьшить вибрацию и раскачивание поезда, а также улучшить его управляемость. Это делает поезда Maglev более привлекательным видом общественного транспорта и открывает возможности для их более широкого использования в будущем.
Источник:
Иран Се и др., Усовершенствованное управление с заданными характеристиками в фиксированное время на основе наблюдателя возмущений высокоскоростных поездов EMS с неровностями пути (Yiran Xie et al, Refined disturbance observer based prescribed performance fixed-time control of high-speed EMS trains with track irregularities), High-speed Railway (2023). DOI: 10.1016/j.hspr.2023.09.001
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Поезда Maglev работают на принципе электромагнитной индукции. Поезд оснащен электромагнитами, которые создают магнитное поле, взаимодействующее с магнитными пластинами, расположенными на пути. Это взаимодействие создает подъемную силу, которая удерживает поезд над путями. Движение поезда обеспечивается линейным двигателем, который также использует электромагниты для создания тяги.
Однако, как и у любой технологии, она не лишена проблем. Одной из них является банальная неровности пути. Они могут возникать из-за дефектов в конструкции пути, неравномерного оседания грунта или воздействия внешних факторов, например, землетрясений. Неровности пути могут привести к вибрации и раскачиванию поезда, что негативно сказывается на комфорте пассажиров и может привести к техническим проблемам. Ну и к крушениям тоже, но это уже вопрос надёжности самих путей. Это исследование нацелено прежде всего на устранения толчков и вибраций при движении, так как магнитная подвеска лишена самой обыкновенной механической подвески, которая как раз и могла бы поглощать воздействия неровностей.
Для решения этой проблемы исследователи из Пекинского университета Цзяотун разработали новую схему управления, которая позволяет уменьшить влияние неровностей пути на движение поезда Maglev. Эта схема использует усовершенствованный детектор возмущений для оценки неровностей пути и затем корректирует управление поездом так, чтобы компенсировать эти неровности. В результате поезд движется более плавно и комфортно, а также снижается износ оборудования.
Новая схема управления была успешно протестирована на экспериментальном поезде Maglev. Результаты показали, что схема позволяет значительно уменьшить вибрацию и раскачивание поезда, а также улучшить его управляемость. Это делает поезда Maglev более привлекательным видом общественного транспорта и открывает возможности для их более широкого использования в будущем.
Источник:
Иран Се и др., Усовершенствованное управление с заданными характеристиками в фиксированное время на основе наблюдателя возмущений высокоскоростных поездов EMS с неровностями пути (Yiran Xie et al, Refined disturbance observer based prescribed performance fixed-time control of high-speed EMS trains with track irregularities), High-speed Railway (2023). DOI: 10.1016/j.hspr.2023.09.001
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Метаматериалы для дисплеев интегральной визуализации (II): архитектура и реализация
Существует такая технология, которая называется дисплеи интегральной визуализации (II). Это весьма перспективная технология для создания реалистичных трехмерных изображений. Прототипы уже, конечно, существуют, однако традиционные дисплеи II ограничены по разрешению, полю зрения и глубине резкости.
Также существует концепция дисплеев Meta-II, которые сочетают в себе технологии метаматериалов и II для создания более компактных, легких и эффективных дисплеев с более высоким разрешением, полем зрения и глубиной резкости.
Напомню, что метаматериалы - это искусственные материалы, обладающие необычными свойствами, которые не встречаются в природе. В данном случае речь идёт о материалах со специфическими оптическими свойствами. Метаматериалы могут использоваться для создания линз, зеркал и других оптических элементов, которые могут манипулировать светом на уровне субволновых длин.
В новой статье, опубликованной в журнале eLight, группа ученых под руководством профессора Цзянь-Вэнь Дуна и Цзун Циня из Университета Сунь Ятсена разработала новую техническую архитектуру истинного 3D под названием мета-II NED, впервые достигнув сочетания метаоптики и II демонстрирует практическое применение дисплеев близкой дистанции (NED). То есть такие, которые чуть ли не в глазу находятся.
Meta-II NED состоит из коммерческого микродисплея с высокой плотностью пикселей и массива металинз большой площади. Массив металинз изготовлен из клея для наноимпринтов с высоким показателем преломления с использованием высокоточной технологии наноимпринтинга большой площади. Массив металинз манипулирует светом на уровне пикселей. Это позволяет создавать более тонкие и легкие дисплеи с более высоким разрешением, полем зрения и глубиной резкости.
Поскольку микродисплеи имеют все более высокую плотность пикселей, традиционная оптическая архитектура не подходит для манипулирования светом на уровне пикселей. Метаоптика имеет потенциал преодолеть эти узкие места благодаря своей беспрецедентной гибкости в манипулировании светом на уровне пикселей с помощью монолитного устройства. Ожидается, что дисплей Meta-II станет большим шагом на пути к виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) следующего поколения, создавая более захватывающий опыт.
Источник:
Чжи-Бин Фан и др., Интегральная визуализация окологлазного 3D-дисплея с использованием массива металинз с наноимпринтами (Zhi-Bin Fan et al, Integral imaging near-eye 3D display using a nanoimprint metalens array), eLight (2024). DOI: 10.1186/s43593-023-00055-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Существует такая технология, которая называется дисплеи интегральной визуализации (II). Это весьма перспективная технология для создания реалистичных трехмерных изображений. Прототипы уже, конечно, существуют, однако традиционные дисплеи II ограничены по разрешению, полю зрения и глубине резкости.
Также существует концепция дисплеев Meta-II, которые сочетают в себе технологии метаматериалов и II для создания более компактных, легких и эффективных дисплеев с более высоким разрешением, полем зрения и глубиной резкости.
Напомню, что метаматериалы - это искусственные материалы, обладающие необычными свойствами, которые не встречаются в природе. В данном случае речь идёт о материалах со специфическими оптическими свойствами. Метаматериалы могут использоваться для создания линз, зеркал и других оптических элементов, которые могут манипулировать светом на уровне субволновых длин.
В новой статье, опубликованной в журнале eLight, группа ученых под руководством профессора Цзянь-Вэнь Дуна и Цзун Циня из Университета Сунь Ятсена разработала новую техническую архитектуру истинного 3D под названием мета-II NED, впервые достигнув сочетания метаоптики и II демонстрирует практическое применение дисплеев близкой дистанции (NED). То есть такие, которые чуть ли не в глазу находятся.
Meta-II NED состоит из коммерческого микродисплея с высокой плотностью пикселей и массива металинз большой площади. Массив металинз изготовлен из клея для наноимпринтов с высоким показателем преломления с использованием высокоточной технологии наноимпринтинга большой площади. Массив металинз манипулирует светом на уровне пикселей. Это позволяет создавать более тонкие и легкие дисплеи с более высоким разрешением, полем зрения и глубиной резкости.
Поскольку микродисплеи имеют все более высокую плотность пикселей, традиционная оптическая архитектура не подходит для манипулирования светом на уровне пикселей. Метаоптика имеет потенциал преодолеть эти узкие места благодаря своей беспрецедентной гибкости в манипулировании светом на уровне пикселей с помощью монолитного устройства. Ожидается, что дисплей Meta-II станет большим шагом на пути к виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) следующего поколения, создавая более захватывающий опыт.
Источник:
Чжи-Бин Фан и др., Интегральная визуализация окологлазного 3D-дисплея с использованием массива металинз с наноимпринтами (Zhi-Bin Fan et al, Integral imaging near-eye 3D display using a nanoimprint metalens array), eLight (2024). DOI: 10.1186/s43593-023-00055-1
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Органическая электроника и новые способы восприятия света
В последнее время неуклонно растет интерес к гибким и носимым устройствам, которые могут адаптироваться к различным поверхностям и сохранять свою функциональность даже при сгибании или деформации. В этом контексте исследователи из Университета Осаки достигли впечатляющих результатов в разработке гибких оптических датчиков, используя уникальные свойства углеродных нанотрубок.
Углерод, нанотрубки, графен. Опять двадцать пять, как говорится, этот материал действительно попахивает современным "философским камнем".
В своем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, команда ученых во главе с Рей Кавабатой представила инновационный оптический датчик, интегрированный в ультратонкий гибкий лист. Этот датчик обладает необыкновенной гибкостью и устойчивостью к механическим воздействиям, что позволяет ему сохранять свою функциональность даже после многократного сгибания или сминания в комок.
В отличие от традиционных оптических датчиков, которые изготавливаются из жестких материалов, таких как неорганические полупроводники и сегнетоэлектрики, новый датчик использует набор крошечных фотодетекторов из углеродных нанотрубок, напечатанных на ультратонкой полимерной подложке. Принцип работы этих фотодетекторов основан на изменении температуры углеродных нанотрубок под воздействием света. Этот температурный градиент генерирует сигнал напряжения, который затем преобразуется в сигнал изображения с помощью органических транзисторов, также напечатанных на полимерной подложке.
Одним из ключевых преимуществ нового датчика является его чувствительность к видимому и инфракрасному свету. Это делает его пригодным для различных приложений, включая биосенсорику, медицинскую диагностику, контроль качества окружающей среды и робототехнику. Кроме того, благодаря своей беспроводной связи по протоколу Bluetooth датчик может передавать данные в реальном времени без необходимости физического подключения к компьютеру.
Ну и самое главное - это не классический красно-сине-зелёный датчик, который воспроизводит цвета в трёхцветной палитре, характерной для человеческого глаза. Технология способна напрямую детектировать длину волны излучения и измерять реальный цвет, то есть непосредственно длину волны излучения. В отличие от обычных оптических датчиков, которые реагируют только на узкий диапазон длин волн. То есть каждый пиксель будет передавать информацию о том, свет какой длины волны на него падает. Для передачи изображения это, может, и не так актуально, люди всё равно будут видеть цвета как видели, однако технология позволит сделать оптические сенсоры гораздо более доступными и надёжными.
Источник:
Рей Кавабата и др., Сверхгибкий беспроводной имидж-сканер, интегрированный с органическими схемами для широкополосного инфракрасного термического анализа (Rei Kawabata et al, Ultraflexible Wireless Imager Integrated with Organic Circuits for Broadband Infrared Thermal Analysis), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202309864
=======================
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 последнее время неуклонно растет интерес к гибким и носимым устройствам, которые могут адаптироваться к различным поверхностям и сохранять свою функциональность даже при сгибании или деформации. В этом контексте исследователи из Университета Осаки достигли впечатляющих результатов в разработке гибких оптических датчиков, используя уникальные свойства углеродных нанотрубок.
Углерод, нанотрубки, графен. Опять двадцать пять, как говорится, этот материал действительно попахивает современным "философским камнем".
В своем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, команда ученых во главе с Рей Кавабатой представила инновационный оптический датчик, интегрированный в ультратонкий гибкий лист. Этот датчик обладает необыкновенной гибкостью и устойчивостью к механическим воздействиям, что позволяет ему сохранять свою функциональность даже после многократного сгибания или сминания в комок.
В отличие от традиционных оптических датчиков, которые изготавливаются из жестких материалов, таких как неорганические полупроводники и сегнетоэлектрики, новый датчик использует набор крошечных фотодетекторов из углеродных нанотрубок, напечатанных на ультратонкой полимерной подложке. Принцип работы этих фотодетекторов основан на изменении температуры углеродных нанотрубок под воздействием света. Этот температурный градиент генерирует сигнал напряжения, который затем преобразуется в сигнал изображения с помощью органических транзисторов, также напечатанных на полимерной подложке.
Одним из ключевых преимуществ нового датчика является его чувствительность к видимому и инфракрасному свету. Это делает его пригодным для различных приложений, включая биосенсорику, медицинскую диагностику, контроль качества окружающей среды и робототехнику. Кроме того, благодаря своей беспроводной связи по протоколу Bluetooth датчик может передавать данные в реальном времени без необходимости физического подключения к компьютеру.
Ну и самое главное - это не классический красно-сине-зелёный датчик, который воспроизводит цвета в трёхцветной палитре, характерной для человеческого глаза. Технология способна напрямую детектировать длину волны излучения и измерять реальный цвет, то есть непосредственно длину волны излучения. В отличие от обычных оптических датчиков, которые реагируют только на узкий диапазон длин волн. То есть каждый пиксель будет передавать информацию о том, свет какой длины волны на него падает. Для передачи изображения это, может, и не так актуально, люди всё равно будут видеть цвета как видели, однако технология позволит сделать оптические сенсоры гораздо более доступными и надёжными.
Источник:
Рей Кавабата и др., Сверхгибкий беспроводной имидж-сканер, интегрированный с органическими схемами для широкополосного инфракрасного термического анализа (Rei Kawabata et al, Ultraflexible Wireless Imager Integrated with Organic Circuits for Broadband Infrared Thermal Analysis), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202309864
=======================
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
Скрученная многослойная кристаллическая структура
Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, Стэнфордского университета и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (LBNL) впервые вырастили скрученную многослойную кристаллическую структуру и измерили ее свойства. Такая структура открывает перспективы в разработке материалов следующего поколения для солнечных батарей, квантовых компьютеров, лазеров и других устройств.
Кристаллы, разработанные командой, расширили концепцию эпитаксии — явления, которое происходит, когда один тип кристаллического материала упорядоченно растет поверх другого материала. Понимание эпитаксиального роста имело решающее значение для развития многих отраслей промышленности на протяжении более 50 лет, особенно полупроводниковой промышленности. Действительно, эпитаксия является частью многих электронных устройств, которые мы используем сегодня, от сотовых телефонов до компьютеров и солнечных панелей, позволяя электричеству проходить или не проходить через них.
Новая скрученная многослойная кристаллическая структура была создана путем выращивания тонких слоев двух разных материалов друг на друге. Слои были выращены под небольшим углом друг к другу, что привело к скручиванию структуры. Это скручивание привело к новым электронным свойствам, которые могут быть использованы для создания новых типов устройств.
«Эту структуру мы раньше не видели — для меня это было огромным сюрпризом», — сказал И Цуй, профессор Стэнфорда и SLAC и соавтор статьи, опубликованной в журнале Science, с описанием работы. «В будущих экспериментах внутри этой трехслойной скрученной структуры может появиться новое квантовое электронное свойство».
Исследователи считают, что новая скрученная многослойная кристаллическая структура может быть использована для создания более эффективных солнечных батарей, квантовых компьютеров, лазеров и других устройств. Они планируют продолжить изучение свойств этой структуры и ее потенциальных применений.
Источник:
Йи Цуй и др., Скрученная эпитаксия золотых нанодисков, выращенных между скрученными слоями подложки дисульфида молибдена (Yi Cui et al, Twisted epitaxy of gold nanodisks grown between twisted substrate layers of molybdenum disulfide), Science (2024). DOI: 10.1126/science.adk5947
=======================
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 Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, Стэнфордского университета и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (LBNL) впервые вырастили скрученную многослойную кристаллическую структуру и измерили ее свойства. Такая структура открывает перспективы в разработке материалов следующего поколения для солнечных батарей, квантовых компьютеров, лазеров и других устройств.
Кристаллы, разработанные командой, расширили концепцию эпитаксии — явления, которое происходит, когда один тип кристаллического материала упорядоченно растет поверх другого материала. Понимание эпитаксиального роста имело решающее значение для развития многих отраслей промышленности на протяжении более 50 лет, особенно полупроводниковой промышленности. Действительно, эпитаксия является частью многих электронных устройств, которые мы используем сегодня, от сотовых телефонов до компьютеров и солнечных панелей, позволяя электричеству проходить или не проходить через них.
Новая скрученная многослойная кристаллическая структура была создана путем выращивания тонких слоев двух разных материалов друг на друге. Слои были выращены под небольшим углом друг к другу, что привело к скручиванию структуры. Это скручивание привело к новым электронным свойствам, которые могут быть использованы для создания новых типов устройств.
«Эту структуру мы раньше не видели — для меня это было огромным сюрпризом», — сказал И Цуй, профессор Стэнфорда и SLAC и соавтор статьи, опубликованной в журнале Science, с описанием работы. «В будущих экспериментах внутри этой трехслойной скрученной структуры может появиться новое квантовое электронное свойство».
Исследователи считают, что новая скрученная многослойная кристаллическая структура может быть использована для создания более эффективных солнечных батарей, квантовых компьютеров, лазеров и других устройств. Они планируют продолжить изучение свойств этой структуры и ее потенциальных применений.
Источник:
Йи Цуй и др., Скрученная эпитаксия золотых нанодисков, выращенных между скрученными слоями подложки дисульфида молибдена (Yi Cui et al, Twisted epitaxy of gold nanodisks grown between twisted substrate layers of molybdenum disulfide), Science (2024). DOI: 10.1126/science.adk5947
=======================
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