Цифровой двойник термоядерной плазмы
Использование энергии термоядерного синтеза - это одно из возможных решений существующих глобальных энергетических проблем. По крайней мере, усилий в освоении термояда прикладывается немало, считается, что это будет следующая ступень после освоения ядерной энергетики. Известно, что наиболее эффективным и многообещающим методом для термоядерных реакторов является метод магнитного удержания. Суть данного метода состоит в удержании высокотемпературной плазмы в реакторе с высокой плотностью при помощи магнитного поля. Так работает установка типа Токамак, она имеет форму, напоминающую тор, расшифровывается как "тороидальная камера с магнитными катушками". Название исчерпывающее, я полагаю. В результате реакции термоядерного синтеза в плазме выделяется энергия, которая впоследствии преобразуется в электричество.
Для того, чтобы это всё работало, в перспективе, необходимо в режиме реального времени осуществлять прогнозирование и контроль поведения термоядерной плазмы, что является непростой задачей из-за её сложного поведения и множества факторов, которые необходимо учитывать: нагрев, подача топлива, примеси, нейтральные частицы и другие. При этом, многие из разрабатываемых термоядерных реакторов будут иметь ограниченные возможности измерения, датчики просто не выдерживают таких адских условий. Это потребует прогнозирующего управления и оценки состояния плазмы в условиях недостаточной информации и большой неопределённости.
Исследовательская группа из Высшей инженерной школы Киотского университета предложила новаторскую систему управления с применением метода ассимиляции данных. Метод работает так: существует вычислительная модель плазмы в реакторе, которая имитирует её поведение. В неё в режиме реального времени загоняются данные о работе самоё установки, так и о состоянии плазмы. Данные этой модели используются для управления плазмой. Иными словами - это цифровой двойник плазмы, при помощи которого мы можем лучше понимать, что внутри реактора происходит. Это позволяет оптимизировать прогностическую модель с использованием наблюдений в режиме реального времени. Такой подход позволяет оценить оптимальное управление на основе улучшенной прогностической модели, даже в условиях высокой неопределённости и нехватки информации. Метод ассимиляции данных известен своей эффективностью в повышении точности прогнозов и анализа крупномасштабных имитационных моделей, и его применение в данном контексте выглядит многообещающе.
Контроль термоядерной плазмы является сложной и многогранной задачей, требующей комплексного подхода и использования различных методов и технологий. Разработка новых и совершенствование существующих методов управления, а также внедрение инновационных подходов, таких как ассимиляция данных, искусственный интеллект и высокопроизводительные вычисления, способны внести значительный вклад в развитие и реализацию термоядерной энергетики.
Источник:
Юя Моришита и др., Первое применение контроля на основе ассимиляции данных к термоядерной плазме (Yuya Morishita et al, First application of data assimilation-based control to fusion plasma), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-023-49432-3
=======================
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!
Использование энергии термоядерного синтеза - это одно из возможных решений существующих глобальных энергетических проблем. По крайней мере, усилий в освоении термояда прикладывается немало, считается, что это будет следующая ступень после освоения ядерной энергетики. Известно, что наиболее эффективным и многообещающим методом для термоядерных реакторов является метод магнитного удержания. Суть данного метода состоит в удержании высокотемпературной плазмы в реакторе с высокой плотностью при помощи магнитного поля. Так работает установка типа Токамак, она имеет форму, напоминающую тор, расшифровывается как "тороидальная камера с магнитными катушками". Название исчерпывающее, я полагаю. В результате реакции термоядерного синтеза в плазме выделяется энергия, которая впоследствии преобразуется в электричество.
Для того, чтобы это всё работало, в перспективе, необходимо в режиме реального времени осуществлять прогнозирование и контроль поведения термоядерной плазмы, что является непростой задачей из-за её сложного поведения и множества факторов, которые необходимо учитывать: нагрев, подача топлива, примеси, нейтральные частицы и другие. При этом, многие из разрабатываемых термоядерных реакторов будут иметь ограниченные возможности измерения, датчики просто не выдерживают таких адских условий. Это потребует прогнозирующего управления и оценки состояния плазмы в условиях недостаточной информации и большой неопределённости.
Исследовательская группа из Высшей инженерной школы Киотского университета предложила новаторскую систему управления с применением метода ассимиляции данных. Метод работает так: существует вычислительная модель плазмы в реакторе, которая имитирует её поведение. В неё в режиме реального времени загоняются данные о работе самоё установки, так и о состоянии плазмы. Данные этой модели используются для управления плазмой. Иными словами - это цифровой двойник плазмы, при помощи которого мы можем лучше понимать, что внутри реактора происходит. Это позволяет оптимизировать прогностическую модель с использованием наблюдений в режиме реального времени. Такой подход позволяет оценить оптимальное управление на основе улучшенной прогностической модели, даже в условиях высокой неопределённости и нехватки информации. Метод ассимиляции данных известен своей эффективностью в повышении точности прогнозов и анализа крупномасштабных имитационных моделей, и его применение в данном контексте выглядит многообещающе.
Контроль термоядерной плазмы является сложной и многогранной задачей, требующей комплексного подхода и использования различных методов и технологий. Разработка новых и совершенствование существующих методов управления, а также внедрение инновационных подходов, таких как ассимиляция данных, искусственный интеллект и высокопроизводительные вычисления, способны внести значительный вклад в развитие и реализацию термоядерной энергетики.
Источник:
Юя Моришита и др., Первое применение контроля на основе ассимиляции данных к термоядерной плазме (Yuya Morishita et al, First application of data assimilation-based control to fusion plasma), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-023-49432-3
=======================
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
Молниеносный датчик обнаружения водорода. Первый в мире!
С ростом популярности экологически чистых водородных технологий возрастает необходимость в высокоэффективных датчиках утечек водорода. Мы же не хотим второго гинденбурга, правда? Среди прочих задач особое внимание привлекает разработка технологии обнаружения утечек водорода в течение одной секунды, что соответствует стандартам Министерства энергетики США.
Команда из Корейского института передовых технологий (KAIST) под руководством доктора Мин-Сын Джо и профессора Джун-Бо Юна кафедры электротехники и электроники успешно достигла всех желаемых показателей производительности согласно всемирно признанным стандартам. Это стало возможным благодаря сотрудничеству с группой исследования материалов в области электромагнитной энергии в Центре фундаментальных материалов Hyundai Motor Company и профессором Мин-Хо Со из Пусанского национального университета. 10 января исследовательская группа объявила о разработке первого в мире датчика водорода со скоростью срабатывания менее 0,6 секунды.
Стремясь создать технологию обнаружения водорода, которая будет более быстрой и стабильной, чем существующие коммерческие датчики водорода, команда KAIST в 2021 году приступила к разработке датчика водорода следующего поколения совместно с Hyundai Motor Company. После двух лет упорной работы им удалось достичь поставленной цели. Исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.
Традиционные исследования датчиков водорода в основном сосредоточены на чувствительных материалах на основе палладия (Pd). Хотя эти исследования продемонстрировали отличные результаты по определенным показателям эффективности, они не соответствовали всем желаемым параметрам, а их коммерциализация была ограничена из-за сложности пакетной обработки.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа разработала датчик, который удовлетворяет всем показателям производительности, сочетая независимую микро/наноструктуру и технологию обработки на основе материалов из чистого палладия. Исследователи применили метод электрохимического осаждения для создания микро/наноструктур из чистого палладия. Эта структура обеспечивает высокую чувствительность и быстрое время отклика. Кроме того, исследования показали, что датчик стабильно работает в широком диапазоне концентраций водорода.
Источник:
Мин Сын Джо и др., Сверхбыстрое (~0,6 с), надежное и высоколинейное обнаружение водорода до 10% с использованием полностью взвешенной нанопроволоки из чистого Pd (Min-Seung Jo et al, Ultrafast (∼0.6 s), Robust, and Highly Linear Hydrogen Detection up to 10% Using Fully Suspended Pure Pd Nanowire), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c06806
=======================
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!
С ростом популярности экологически чистых водородных технологий возрастает необходимость в высокоэффективных датчиках утечек водорода. Мы же не хотим второго гинденбурга, правда? Среди прочих задач особое внимание привлекает разработка технологии обнаружения утечек водорода в течение одной секунды, что соответствует стандартам Министерства энергетики США.
Команда из Корейского института передовых технологий (KAIST) под руководством доктора Мин-Сын Джо и профессора Джун-Бо Юна кафедры электротехники и электроники успешно достигла всех желаемых показателей производительности согласно всемирно признанным стандартам. Это стало возможным благодаря сотрудничеству с группой исследования материалов в области электромагнитной энергии в Центре фундаментальных материалов Hyundai Motor Company и профессором Мин-Хо Со из Пусанского национального университета. 10 января исследовательская группа объявила о разработке первого в мире датчика водорода со скоростью срабатывания менее 0,6 секунды.
Стремясь создать технологию обнаружения водорода, которая будет более быстрой и стабильной, чем существующие коммерческие датчики водорода, команда KAIST в 2021 году приступила к разработке датчика водорода следующего поколения совместно с Hyundai Motor Company. После двух лет упорной работы им удалось достичь поставленной цели. Исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.
Традиционные исследования датчиков водорода в основном сосредоточены на чувствительных материалах на основе палладия (Pd). Хотя эти исследования продемонстрировали отличные результаты по определенным показателям эффективности, они не соответствовали всем желаемым параметрам, а их коммерциализация была ограничена из-за сложности пакетной обработки.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа разработала датчик, который удовлетворяет всем показателям производительности, сочетая независимую микро/наноструктуру и технологию обработки на основе материалов из чистого палладия. Исследователи применили метод электрохимического осаждения для создания микро/наноструктур из чистого палладия. Эта структура обеспечивает высокую чувствительность и быстрое время отклика. Кроме того, исследования показали, что датчик стабильно работает в широком диапазоне концентраций водорода.
Источник:
Мин Сын Джо и др., Сверхбыстрое (~0,6 с), надежное и высоколинейное обнаружение водорода до 10% с использованием полностью взвешенной нанопроволоки из чистого Pd (Min-Seung Jo et al, Ultrafast (∼0.6 s), Robust, and Highly Linear Hydrogen Detection up to 10% Using Fully Suspended Pure Pd Nanowire), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c06806
=======================
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
Оптическое обучение нейросетей: убийца кремниевых чипов или тупик?
В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к применению искусственного интеллекта (ИИ) в самых разных областях. Однако современные модели ИИ, использующие миллиарды обучаемых параметров, требуют огромного объема памяти и вычислительных мощностей, что приводит к высоким затратам на обучение и развертывание. Это побуждает исследователей искать новые пути снижения вычислительных и энергетических затрат, связанных с использованием ИИ.
Одним из перспективных направлений в этой области является оптическая реализация архитектур нейронных сетей. Оптические системы обладают рядом преимуществ перед традиционными кремниевыми чипами, включая низкие потери сигнала, высокую скорость передачи данных и возможность параллельной обработки информации. Это делает оптические системы привлекательными для решения задач, требующих высокой производительности и энергоэффективности.
Недавно в журнале Advanced Photonics было опубликовано исследование группы ученых из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL), в котором они представили новый подход к оптической реализации нейронных сетей. Исследователи использовали многомодовые волокна для передачи света и небольшой набор программируемых в цифровом виде параметров, что позволило им достичь такой же производительности в задачах классификации изображений, как и полностью цифровые системы с более чем в 100 раз большим количеством программируемых параметров.
Этот подход оптимизирует требования к памяти и снижает потребность в энергоемких цифровых процессах, обеспечивая при этом одинаковый уровень точности в различных задачах машинного обучения. Исследователи также показали, что их система способна выполнять нелинейные оптические вычисления с использованием микроватт средней оптической мощности, что является значительным шагом вперед в реализации потенциала оптических нейронных сетей.
Результаты этого исследования демонстрируют потенциал оптических систем для обучения нейросетей с использованием значительно меньшего количества параметров и энергии, чем традиционные кремниевые чипы. Это открывает новые возможности для создания энергоэффективных и высокопроизводительных систем ИИ, которые могут быть использованы в различных приложениях, включая распознавание образов, обработку естественного языка и автономное вождение.
Однако, несмотря на многообещающие результаты, существуют и некоторые ограничения, связанные с оптической реализацией нейронных сетей. Одним из основных недостатков является сложность и высокая стоимость оптических компонентов, необходимых для построения таких систем. Кроме того, оптические системы более чувствительны к шуму и помехам, что может привести к ошибкам в вычислениях. Для решения этих проблем требуются дальнейшие исследования и разработки.
Источник:
Илькер Огуз и др., Программирование нелинейного распространения для эффективных оптических обучающихся машин (Ilker Oguz et al, Programming nonlinear propagation for efficient optical learning machines), Advanced Photonics (2024). DOI: 10.1117/1.AP.6.1.016002
=======================
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 наблюдается стремительный рост интереса к применению искусственного интеллекта (ИИ) в самых разных областях. Однако современные модели ИИ, использующие миллиарды обучаемых параметров, требуют огромного объема памяти и вычислительных мощностей, что приводит к высоким затратам на обучение и развертывание. Это побуждает исследователей искать новые пути снижения вычислительных и энергетических затрат, связанных с использованием ИИ.
Одним из перспективных направлений в этой области является оптическая реализация архитектур нейронных сетей. Оптические системы обладают рядом преимуществ перед традиционными кремниевыми чипами, включая низкие потери сигнала, высокую скорость передачи данных и возможность параллельной обработки информации. Это делает оптические системы привлекательными для решения задач, требующих высокой производительности и энергоэффективности.
Недавно в журнале Advanced Photonics было опубликовано исследование группы ученых из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL), в котором они представили новый подход к оптической реализации нейронных сетей. Исследователи использовали многомодовые волокна для передачи света и небольшой набор программируемых в цифровом виде параметров, что позволило им достичь такой же производительности в задачах классификации изображений, как и полностью цифровые системы с более чем в 100 раз большим количеством программируемых параметров.
Этот подход оптимизирует требования к памяти и снижает потребность в энергоемких цифровых процессах, обеспечивая при этом одинаковый уровень точности в различных задачах машинного обучения. Исследователи также показали, что их система способна выполнять нелинейные оптические вычисления с использованием микроватт средней оптической мощности, что является значительным шагом вперед в реализации потенциала оптических нейронных сетей.
Результаты этого исследования демонстрируют потенциал оптических систем для обучения нейросетей с использованием значительно меньшего количества параметров и энергии, чем традиционные кремниевые чипы. Это открывает новые возможности для создания энергоэффективных и высокопроизводительных систем ИИ, которые могут быть использованы в различных приложениях, включая распознавание образов, обработку естественного языка и автономное вождение.
Однако, несмотря на многообещающие результаты, существуют и некоторые ограничения, связанные с оптической реализацией нейронных сетей. Одним из основных недостатков является сложность и высокая стоимость оптических компонентов, необходимых для построения таких систем. Кроме того, оптические системы более чувствительны к шуму и помехам, что может привести к ошибкам в вычислениях. Для решения этих проблем требуются дальнейшие исследования и разработки.
Источник:
Илькер Огуз и др., Программирование нелинейного распространения для эффективных оптических обучающихся машин (Ilker Oguz et al, Programming nonlinear propagation for efficient optical learning machines), Advanced Photonics (2024). DOI: 10.1117/1.AP.6.1.016002
=======================
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
Кремниевые аноды для твердотельных аккумуляторов: шаг к следующему поколению батарей
Высокопроизводительные аккумуляторы необходимы для широкого спектра применений, включая электромобили, смартфоны, ноутбуки и другие портативные устройства. Спрос на более емкие, легкие и долговечные батареи постоянно растет. Одним из наиболее перспективных направлений в области разработки аккумуляторов является создание твердотельных батарей.
Твердотельные аккумуляторы отличаются от традиционных литий-ионных аккумуляторов тем, что в них вместо жидкого электролита используется твердый электролит. Твердый электролит обеспечивает ряд преимуществ, включая более высокую плотность энергии, увеличенный срок службы и повышенную безопасность. Однако создание твердотельных аккумуляторов с высокими характеристиками является сложной задачей. Одним из ключевых компонентов твердотельных аккумуляторов является анод. Анод отвечает за хранение лития. Кремний является одним из наиболее перспективных материалов для анодов твердотельных аккумуляторов, благодаря своей высокой емкости и низкому потенциалу. Однако кремниевые аноды имеют ряд недостатков, включая нестабильность и механические разрушения при циклировании.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Materials, исследователи из Университета Юстуса Либиха в Гиссене, Университета Марбурга, Института исследований железа Макса Планка и Университета Торонто представили результаты исследования свойств кремниевых анодов в твердотельных батареях. Исследователи использовали различные экспериментальные и теоретические методы для количественной оценки переноса лития в электроде, сильного механического изменения объема кремния во время процессов зарядки и разрядки и реакции с твердым электролитом.
Результаты исследования показали, что кремниевые аноды обладают большим потенциалом для улучшения характеристик твердотельных аккумуляторов. Исследователи разработали новый подход к модификации поверхности кремниевых анодов, который позволил повысить их стабильность и устойчивость к механическим разрушениям. Кроме того, исследователи предложили новый механизм реакции кремния с твердым электролитом, который объясняет наблюдаемое поведение кремниевых анодов при циклировании.
Источник:
Ханью Хо и др., Химико-механические механизмы разрушения кремниевого анода в твердотельных батареях (Hanyu Huo et al, Chemo-mechanical failure mechanisms of the silicon anode in solid-state batteries), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01792-x
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Высокопроизводительные аккумуляторы необходимы для широкого спектра применений, включая электромобили, смартфоны, ноутбуки и другие портативные устройства. Спрос на более емкие, легкие и долговечные батареи постоянно растет. Одним из наиболее перспективных направлений в области разработки аккумуляторов является создание твердотельных батарей.
Твердотельные аккумуляторы отличаются от традиционных литий-ионных аккумуляторов тем, что в них вместо жидкого электролита используется твердый электролит. Твердый электролит обеспечивает ряд преимуществ, включая более высокую плотность энергии, увеличенный срок службы и повышенную безопасность. Однако создание твердотельных аккумуляторов с высокими характеристиками является сложной задачей. Одним из ключевых компонентов твердотельных аккумуляторов является анод. Анод отвечает за хранение лития. Кремний является одним из наиболее перспективных материалов для анодов твердотельных аккумуляторов, благодаря своей высокой емкости и низкому потенциалу. Однако кремниевые аноды имеют ряд недостатков, включая нестабильность и механические разрушения при циклировании.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Materials, исследователи из Университета Юстуса Либиха в Гиссене, Университета Марбурга, Института исследований железа Макса Планка и Университета Торонто представили результаты исследования свойств кремниевых анодов в твердотельных батареях. Исследователи использовали различные экспериментальные и теоретические методы для количественной оценки переноса лития в электроде, сильного механического изменения объема кремния во время процессов зарядки и разрядки и реакции с твердым электролитом.
Результаты исследования показали, что кремниевые аноды обладают большим потенциалом для улучшения характеристик твердотельных аккумуляторов. Исследователи разработали новый подход к модификации поверхности кремниевых анодов, который позволил повысить их стабильность и устойчивость к механическим разрушениям. Кроме того, исследователи предложили новый механизм реакции кремния с твердым электролитом, который объясняет наблюдаемое поведение кремниевых анодов при циклировании.
Источник:
Ханью Хо и др., Химико-механические механизмы разрушения кремниевого анода в твердотельных батареях (Hanyu Huo et al, Chemo-mechanical failure mechanisms of the silicon anode in solid-state batteries), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01792-x
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Графен вместо песка в бетоне
Зависимость мира от бетона, который является вторым по распространенности материалом после воды, привела к экологическому и ресурсному кризису. Темпы добычи песка значительно превышают естественное пополнение запасов, что вызывает серьезные проблемы для окружающей среды.
Исследование, проведенное учеными из Университета Райса и опубликованное в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, предлагает инновационное решение этой проблемы. Исследователи обнаружили, что графен, полученный из металлургического кокса, побочного продукта производства стали, может стать эффективной заменой песка в бетоне. Да-да, опять этот графен...
Графен обладает рядом уникальных свойств, которые делают его идеальным материалом для использования в качестве заполнителя в бетоне. Он чрезвычайно прочный, легкий и обладает высокой адгезией к цементу. Кроме того, он не подвержен коррозии и обладает огнестойкостью.
В ходе исследования ученые сравнили бетон, изготовленный с использованием графенового заполнителя, с бетоном, изготовленным с использованием традиционных песчаных заполнителей. Результаты показали, что бетон на основе графена был на 25% легче, но при этом обладал такой же прочностью, как и бетон на основе песка.
Это открытие может иметь значительное влияние на строительную отрасль. Использование графена в качестве заменителя песка позволит снизить потребность в добыче песка, что приведет к сокращению экологических последствий. Кроме того, более легкий и прочный бетон может снизить вес зданий, что приведет к экономии энергии и сокращению выбросов углекислого газа.
Однако, несмотря на многообещающие результаты исследования, необходимы дополнительные исследования для оценки долговечности и поведения бетона на основе графена в различных условиях. Кроме того, необходимо разработать экономически эффективные методы производства графена в больших масштабах.
Источник:
Пол А. Адвинкула и др., Замена бетонных заполнителей мгновенным графеном, полученным из угля (Paul A. Advincula et al, Replacement of Concrete Aggregates with Coal-Derived Flash Graphene), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c15156
=======================
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!
Зависимость мира от бетона, который является вторым по распространенности материалом после воды, привела к экологическому и ресурсному кризису. Темпы добычи песка значительно превышают естественное пополнение запасов, что вызывает серьезные проблемы для окружающей среды.
Исследование, проведенное учеными из Университета Райса и опубликованное в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, предлагает инновационное решение этой проблемы. Исследователи обнаружили, что графен, полученный из металлургического кокса, побочного продукта производства стали, может стать эффективной заменой песка в бетоне. Да-да, опять этот графен...
Графен обладает рядом уникальных свойств, которые делают его идеальным материалом для использования в качестве заполнителя в бетоне. Он чрезвычайно прочный, легкий и обладает высокой адгезией к цементу. Кроме того, он не подвержен коррозии и обладает огнестойкостью.
В ходе исследования ученые сравнили бетон, изготовленный с использованием графенового заполнителя, с бетоном, изготовленным с использованием традиционных песчаных заполнителей. Результаты показали, что бетон на основе графена был на 25% легче, но при этом обладал такой же прочностью, как и бетон на основе песка.
Это открытие может иметь значительное влияние на строительную отрасль. Использование графена в качестве заменителя песка позволит снизить потребность в добыче песка, что приведет к сокращению экологических последствий. Кроме того, более легкий и прочный бетон может снизить вес зданий, что приведет к экономии энергии и сокращению выбросов углекислого газа.
Однако, несмотря на многообещающие результаты исследования, необходимы дополнительные исследования для оценки долговечности и поведения бетона на основе графена в различных условиях. Кроме того, необходимо разработать экономически эффективные методы производства графена в больших масштабах.
Источник:
Пол А. Адвинкула и др., Замена бетонных заполнителей мгновенным графеном, полученным из угля (Paul A. Advincula et al, Replacement of Concrete Aggregates with Coal-Derived Flash Graphene), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c15156
=======================
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!
👍6
Биогибридные роботы: сочетание биологии и механики
В последние годы все большее внимание привлекают исследования биогибридных роботов, которые представляют собой сочетание биологии и механики. Такие роботы обладают уникальными возможностями, которые недоступны традиционным механическим роботам.
Одним из ярких примеров биогибридных роботов является двуногий робот, созданный исследователями из Токийского университета, Япония. Этот робот, опубликованный 26 января в журнале Matter, способен ходить и поворачиваться благодаря использованию мышечных тканей в качестве приводов.
Автором-корреспондентом этого исследования является Сёдзи Такеучи из Токийского университета, Япония. Он говорит: "Использование мышц в качестве приводов позволяет нам построить компактного робота и добиться эффективных, бесшумных движений с мягким прикосновением".
Ранее созданные биогибридные роботы, использующие мышцы, могли ползать и плавать прямо вперед, но не могли поворачивать. Способность поворачивать и совершать резкие повороты является важной функцией роботов, позволяющей избегать препятствий.
Чтобы создать более ловкого робота с тонкими и деликатными движениями, исследователи разработали биогибридного робота, который имитирует человеческую походку и работает в воде.
Робот имеет пенопластовый буй и утяжеленные ноги, которые помогают ему стоять прямо под водой. Скелет робота в основном сделан из силиконовой резины, которая может сгибаться и изгибаться в соответствии с движениями мышц.
Затем исследователи прикрепили полоски выращенных в лаборатории тканей скелетных мышц к силиконовой резине и каждой ноге. Когда исследователи воздействовали на мышечную ткань электричеством, мышца сокращалась, поднимая ногу вверх. Пятка ноги приземлилась вперед, когда электричество рассеялось.
Поочередно проводя электростимуляцию левой и правой ноги каждые пять секунд, биогибридный робот смог ходить и поворачивать под водой.
Источник:
Биогибридный двуногий робот, работающий на основе скелетных мышц (Biohybrid bipedal robot powered by skeletal muscle tissue), Matter (2024). DOI: 10.1016/j.matt.2023.12.035
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
В последние годы все большее внимание привлекают исследования биогибридных роботов, которые представляют собой сочетание биологии и механики. Такие роботы обладают уникальными возможностями, которые недоступны традиционным механическим роботам.
Одним из ярких примеров биогибридных роботов является двуногий робот, созданный исследователями из Токийского университета, Япония. Этот робот, опубликованный 26 января в журнале Matter, способен ходить и поворачиваться благодаря использованию мышечных тканей в качестве приводов.
Автором-корреспондентом этого исследования является Сёдзи Такеучи из Токийского университета, Япония. Он говорит: "Использование мышц в качестве приводов позволяет нам построить компактного робота и добиться эффективных, бесшумных движений с мягким прикосновением".
Ранее созданные биогибридные роботы, использующие мышцы, могли ползать и плавать прямо вперед, но не могли поворачивать. Способность поворачивать и совершать резкие повороты является важной функцией роботов, позволяющей избегать препятствий.
Чтобы создать более ловкого робота с тонкими и деликатными движениями, исследователи разработали биогибридного робота, который имитирует человеческую походку и работает в воде.
Робот имеет пенопластовый буй и утяжеленные ноги, которые помогают ему стоять прямо под водой. Скелет робота в основном сделан из силиконовой резины, которая может сгибаться и изгибаться в соответствии с движениями мышц.
Затем исследователи прикрепили полоски выращенных в лаборатории тканей скелетных мышц к силиконовой резине и каждой ноге. Когда исследователи воздействовали на мышечную ткань электричеством, мышца сокращалась, поднимая ногу вверх. Пятка ноги приземлилась вперед, когда электричество рассеялось.
Поочередно проводя электростимуляцию левой и правой ноги каждые пять секунд, биогибридный робот смог ходить и поворачивать под водой.
Источник:
Биогибридный двуногий робот, работающий на основе скелетных мышц (Biohybrid bipedal robot powered by skeletal muscle tissue), Matter (2024). DOI: 10.1016/j.matt.2023.12.035
=======================
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
Энергия от тепла и электричества
Одна из причин, по которой сейчас активно ищут альтернативные источники энергии - не только климатическая повестка. Мы покидаем эпоху дешёвых энергоносителей. В будущем хранение и извлечение энергии будет всё дороже, и технологии альтернативных источников могут в этом помочь, конечно. Но есть и другой путь - тратить энергию более рационально и эффективно, а если чать энергии улетучилась - попытаться снова её уловить. Второй закон термодинамики. Энергия стремится к рассеянию, но этому можно воспрепятствовать. Это как в современных электромобилях: за счёт рекуперации - режима, когда автомобиль движется по инерции, а моторы работают как генераторы - экономится очень много энергии и КПД электромобиля может достигать 90-95%.
Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством докторов Хён Чхоль Сона и Сонхуна Хура разработала новый тип гибридной системы сбора энергии, которая сочетает в себе термоэлектрический и пьезоэлектрический эффекты. Благодаря этому удалось увеличить выработку энергии более чем на 50% по сравнению с традиционными методами.
Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством докторов Хён Чхоль Сона и Сонхуна Хура разработала новый тип гибридной системы сбора энергии, которая сочетает в себе термоэлектрический и пьезоэлектрический эффекты. Благодаря этому удалось увеличить выработку энергии более чем на 50% по сравнению с традиционными методами.
Для улучшения эффекта рассеивания тепла в вибрационной среде исследователи использовали кантилевер вместо традиционного радиатора. Кантилевер представляет собой свободно закрепленную балку, которая колеблется под воздействием вибрации. Это позволяет увеличить выход термоэлектрического устройства более чем на 25%.
Кроме того, исследователи разработали гибридную структуру сбора энергии, в которой пьезоэлектрический генератор расположен между термоэлектрическими генераторами. Такая структура позволяет эффективно собирать энергию как от тепла, так и от вибрации, создавая синергетический эффект.
Источник:
Сын-Бум Ким и др., Синергетический эффект пьезоэлектрического устройства сбора энергии для повышения термоэлектрической энергии: эффективный гибридный метод сбора энергии (Seung-Bum Kim et al, A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method), Energy Conversion and Management (2023). DOI: 10.1016/j.enconman.2023.117774
=======================
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!
Одна из причин, по которой сейчас активно ищут альтернативные источники энергии - не только климатическая повестка. Мы покидаем эпоху дешёвых энергоносителей. В будущем хранение и извлечение энергии будет всё дороже, и технологии альтернативных источников могут в этом помочь, конечно. Но есть и другой путь - тратить энергию более рационально и эффективно, а если чать энергии улетучилась - попытаться снова её уловить. Второй закон термодинамики. Энергия стремится к рассеянию, но этому можно воспрепятствовать. Это как в современных электромобилях: за счёт рекуперации - режима, когда автомобиль движется по инерции, а моторы работают как генераторы - экономится очень много энергии и КПД электромобиля может достигать 90-95%.
Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством докторов Хён Чхоль Сона и Сонхуна Хура разработала новый тип гибридной системы сбора энергии, которая сочетает в себе термоэлектрический и пьезоэлектрический эффекты. Благодаря этому удалось увеличить выработку энергии более чем на 50% по сравнению с традиционными методами.
Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством докторов Хён Чхоль Сона и Сонхуна Хура разработала новый тип гибридной системы сбора энергии, которая сочетает в себе термоэлектрический и пьезоэлектрический эффекты. Благодаря этому удалось увеличить выработку энергии более чем на 50% по сравнению с традиционными методами.
Для улучшения эффекта рассеивания тепла в вибрационной среде исследователи использовали кантилевер вместо традиционного радиатора. Кантилевер представляет собой свободно закрепленную балку, которая колеблется под воздействием вибрации. Это позволяет увеличить выход термоэлектрического устройства более чем на 25%.
Кроме того, исследователи разработали гибридную структуру сбора энергии, в которой пьезоэлектрический генератор расположен между термоэлектрическими генераторами. Такая структура позволяет эффективно собирать энергию как от тепла, так и от вибрации, создавая синергетический эффект.
Источник:
Сын-Бум Ким и др., Синергетический эффект пьезоэлектрического устройства сбора энергии для повышения термоэлектрической энергии: эффективный гибридный метод сбора энергии (Seung-Bum Kim et al, A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method), Energy Conversion and Management (2023). DOI: 10.1016/j.enconman.2023.117774
=======================
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
Сверхтвердое состояние вещества: открытие китайских физиков
Сверхпроводимость, сверхтекучесть, недавно - сверхсмазывание (или сверхскольжение), а теперь - сверхтвёрдость. Уже четвёртый из списка суперспособностей материалов. Группа китайских физиков из нескольких институтов впервые в мире наблюдала материал в сверхтвердой фазе материи. Статья об их исследовании была опубликована в журнале Nature.
Сверхтвердое тело — это материал, который одновременно обладает свойствами твердого тела и сверхтекучести, то есть его частицы могут свободно перемещаться без трения. Теоретическая возможность существования таких материалов была предсказана еще в 1970-х годах Энтони Леггеттом, но до сих пор их не удавалось найти в природе или синтезировать в лаборатории.
Чтобы создать сверхтвердое тело, исследователи использовали соединение NBCP (ниобий-бор-углерод-фосфор), которое обладает уникальной структурой атомов, расположенных в треугольных решетках. Подвергая NBCP воздействию магнитного поля, ученые обнаружили, что все его атомы начинают вращаться в одном направлении. Однако когда магнитное поле снимается, атомы стремятся ориентироваться со спином, противоположным спину их соседей, но из-за ограниченности возможных ориентаций в треугольной структуре возникает эффект «разочарования».
Это наблюдение показало, что при правильных условиях NBCP может существовать как супертвердое тело. Чтобы создать такие условия, ученые построили специальный прибор для измерения магнитокалорического эффекта, который позволил им составить карту энтропийного состояния вещества. Сравнив полученные результаты с теоретическими расчетами, исследователи убедились, что находятся на правильном пути.
Для окончательного подтверждения сверхтвердого состояния вещества ученые провели нейтронографические измерения и сравнили их с теоретическими предсказаниями. Результаты подтвердили, что NBCP действительно переходит в сверхтвердое состояние при определенных условиях.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
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!
Сверхпроводимость, сверхтекучесть, недавно - сверхсмазывание (или сверхскольжение), а теперь - сверхтвёрдость. Уже четвёртый из списка суперспособностей материалов. Группа китайских физиков из нескольких институтов впервые в мире наблюдала материал в сверхтвердой фазе материи. Статья об их исследовании была опубликована в журнале Nature.
Сверхтвердое тело — это материал, который одновременно обладает свойствами твердого тела и сверхтекучести, то есть его частицы могут свободно перемещаться без трения. Теоретическая возможность существования таких материалов была предсказана еще в 1970-х годах Энтони Леггеттом, но до сих пор их не удавалось найти в природе или синтезировать в лаборатории.
Чтобы создать сверхтвердое тело, исследователи использовали соединение NBCP (ниобий-бор-углерод-фосфор), которое обладает уникальной структурой атомов, расположенных в треугольных решетках. Подвергая NBCP воздействию магнитного поля, ученые обнаружили, что все его атомы начинают вращаться в одном направлении. Однако когда магнитное поле снимается, атомы стремятся ориентироваться со спином, противоположным спину их соседей, но из-за ограниченности возможных ориентаций в треугольной структуре возникает эффект «разочарования».
Это наблюдение показало, что при правильных условиях NBCP может существовать как супертвердое тело. Чтобы создать такие условия, ученые построили специальный прибор для измерения магнитокалорического эффекта, который позволил им составить карту энтропийного состояния вещества. Сравнив полученные результаты с теоретическими расчетами, исследователи убедились, что находятся на правильном пути.
Для окончательного подтверждения сверхтвердого состояния вещества ученые провели нейтронографические измерения и сравнили их с теоретическими предсказаниями. Результаты подтвердили, что NBCP действительно переходит в сверхтвердое состояние при определенных условиях.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
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
Искусственный интеллект на основе коллоидных частиц: новый подход к вычислениям
Искусственный интеллект (ИИ) быстро развивается и имеет потенциал революционизировать многие аспекты нашей жизни. Традиционно ИИ использует цифровые вычисления, выполняемые на микроэлектронных чипах. Однако в последние годы исследователи заинтересовались возможностью использования физических систем для ИИ. Такие системы, известные как физические резервуары, используют динамику физических процессов, таких как водные поверхности, бактерии или модели щупалец осьминога, для выполнения вычислений.
Недавно физики из Лейпцигского университета создали тип нейронной сети, работающей не с электричеством, а с так называемыми активными коллоидными частицами. Коллоидные частицы — это частицы, тонко диспергированные в их дисперсионной среде (твердой, газовой или жидкой). Для своих экспериментов физики разработали крошечные агрегаты из пластика и наночастиц золота, в которых одна частица вращается вокруг другой, приводимая в движение лазером.
Эти устройства обладают определенными физическими свойствами, которые делают их интересными для расчета пластов. «Каждая из этих единиц может обрабатывать информацию, и многие единицы составляют так называемый резервуар. Мы изменяем вращательное движение частиц в резервуаре с помощью входного сигнала. Результирующее вращение содержит результат вычислений», — объясняет доктор. Сянцзунь Ван. «Как и многие нейронные сети, систему необходимо обучить выполнять определенные вычисления».
Новым аспектом работы Лейпцигского университета является использование коллоидных частиц в качестве физической системы для ИИ и прогнозирования временных рядов. Исследователи обнаружили, что коллоидные частицы можно использовать для выполнения вычислений, аналогичных вычислениям, выполняемым электрическими нейронными сетями. Это открывает возможность использования коллоидных частиц для создания новых типов компьютеров и других устройств, использующих ИИ.
Исследователи также обнаружили, что коллоидные частицы можно использовать для прогнозирования временных рядов. Временной ряд — это последовательность данных, взятых в течение определенного периода времени. Коллоидные частицы можно научить распознавать закономерности во временных рядах и использовать эту информацию для прогнозирования будущих значений. Это делает коллоидные частицы потенциально полезными для таких приложений, как прогнозирование погоды, прогнозирование спроса и обнаружение аномалий.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
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!
Искусственный интеллект (ИИ) быстро развивается и имеет потенциал революционизировать многие аспекты нашей жизни. Традиционно ИИ использует цифровые вычисления, выполняемые на микроэлектронных чипах. Однако в последние годы исследователи заинтересовались возможностью использования физических систем для ИИ. Такие системы, известные как физические резервуары, используют динамику физических процессов, таких как водные поверхности, бактерии или модели щупалец осьминога, для выполнения вычислений.
Недавно физики из Лейпцигского университета создали тип нейронной сети, работающей не с электричеством, а с так называемыми активными коллоидными частицами. Коллоидные частицы — это частицы, тонко диспергированные в их дисперсионной среде (твердой, газовой или жидкой). Для своих экспериментов физики разработали крошечные агрегаты из пластика и наночастиц золота, в которых одна частица вращается вокруг другой, приводимая в движение лазером.
Эти устройства обладают определенными физическими свойствами, которые делают их интересными для расчета пластов. «Каждая из этих единиц может обрабатывать информацию, и многие единицы составляют так называемый резервуар. Мы изменяем вращательное движение частиц в резервуаре с помощью входного сигнала. Результирующее вращение содержит результат вычислений», — объясняет доктор. Сянцзунь Ван. «Как и многие нейронные сети, систему необходимо обучить выполнять определенные вычисления».
Новым аспектом работы Лейпцигского университета является использование коллоидных частиц в качестве физической системы для ИИ и прогнозирования временных рядов. Исследователи обнаружили, что коллоидные частицы можно использовать для выполнения вычислений, аналогичных вычислениям, выполняемым электрическими нейронными сетями. Это открывает возможность использования коллоидных частиц для создания новых типов компьютеров и других устройств, использующих ИИ.
Исследователи также обнаружили, что коллоидные частицы можно использовать для прогнозирования временных рядов. Временной ряд — это последовательность данных, взятых в течение определенного периода времени. Коллоидные частицы можно научить распознавать закономерности во временных рядах и использовать эту информацию для прогнозирования будущих значений. Это делает коллоидные частицы потенциально полезными для таких приложений, как прогнозирование погоды, прогнозирование спроса и обнаружение аномалий.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
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
Механический датчик, питаемый звуковыми волнами
В современном мире датчики играют важную роль в различных областях, включая инфраструктуру, медицину и промышленность. Эти устройства постоянно нуждаются в электропитании, которое обычно обеспечивается батареями. Однако замена батарей создает значительные проблемы с утилизацией отходов.
Исследователи под руководством Марка Серра-Гарсии и профессора геофизики ETH Йохана Робертссона разработали новый тип механического датчика, который может решить эту проблему. Датчик работает чисто механически и не требует внешнего источника энергии. Он использует вибрационную энергию, содержащуюся в звуковых волнах.
Всякий раз, когда произносится определенное слово или генерируется определенный тон или шум, излучаемые звуковые волны вызывают вибрацию датчика. Этой энергии достаточно для генерации крошечного электрического импульса, который включает выключенное электронное устройство.
Датчик состоит из нескольких слоев тонкопленочных материалов, которые размещаются на подложке. Внутри датчика находится резонансная камера, которая настроена на определенную частоту звуковых волн. Когда датчик подвергается воздействию звуковых волн этой частоты, его резонансная частота усиливается. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний датчика и, как следствие, к увеличению генерируемого электрического тока.
Датчик может использоваться в различных приложениях. Например, его можно установить на на мостах, зданиях и других объектах для мониторинга их состояния. Также датчик может быть интегрирован в медицинские устройства, такие как протезы для глухих, для включения и выключения устройства голосом. Умные дома: датчик может быть использован в для управления освещением, отоплением и другими устройствами с помощью голосовых команд. Наконец, технологию можно использовать в промышленности для контроля работы машин и оборудования.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
В современном мире датчики играют важную роль в различных областях, включая инфраструктуру, медицину и промышленность. Эти устройства постоянно нуждаются в электропитании, которое обычно обеспечивается батареями. Однако замена батарей создает значительные проблемы с утилизацией отходов.
Исследователи под руководством Марка Серра-Гарсии и профессора геофизики ETH Йохана Робертссона разработали новый тип механического датчика, который может решить эту проблему. Датчик работает чисто механически и не требует внешнего источника энергии. Он использует вибрационную энергию, содержащуюся в звуковых волнах.
Всякий раз, когда произносится определенное слово или генерируется определенный тон или шум, излучаемые звуковые волны вызывают вибрацию датчика. Этой энергии достаточно для генерации крошечного электрического импульса, который включает выключенное электронное устройство.
Датчик состоит из нескольких слоев тонкопленочных материалов, которые размещаются на подложке. Внутри датчика находится резонансная камера, которая настроена на определенную частоту звуковых волн. Когда датчик подвергается воздействию звуковых волн этой частоты, его резонансная частота усиливается. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний датчика и, как следствие, к увеличению генерируемого электрического тока.
Датчик может использоваться в различных приложениях. Например, его можно установить на на мостах, зданиях и других объектах для мониторинга их состояния. Также датчик может быть интегрирован в медицинские устройства, такие как протезы для глухих, для включения и выключения устройства голосом. Умные дома: датчик может быть использован в для управления освещением, отоплением и другими устройствами с помощью голосовых команд. Наконец, технологию можно использовать в промышленности для контроля работы машин и оборудования.
Источник:
Юнсен Сян и др., Гигантский магнитокалорический эффект в кандидате в спиновое сверхтвердое вещество Na2BaCo(PO4)2 (Junsen Xiang et al, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na2BaCo(PO4)2), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w
=======================
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
Цвета разные, состав одинаковый: чернила со структурным цветом
С чернилами и красками человечество знакомо давно. И весь этот период существовала проблема - добиться желаемого цвета, его яркости, красочности, других оттеночных характеристик, а также стабильности. Столетиями люди искали вещества и составы для разных красок, причем проблема была не только в самом веществе, но и в их смешивании. Вещества не должны реагировать друг с другом и растворяться в основе, иначе при смешивании голубого и желтого внезапно может получиться какой-нибудь коричневый. Кроме того, зачастую желаемый цвет получается из довольно небезопасных соединений. Например, популярным веществом для получения яркого и насыщенного красного цвета является минерал киноварь - сульфид ртути. А насыщенные синие, зелёные и жёлтые цвета получают из красок на основе кобальта и хрома, тоже не самых безопасных для человека элементов.
Ситуация отчасти изменилась с появлением органических пигментов. Да и по мере развития химии были открыты новые безопасные и стабильные соединения для красок и чернил, но и они не были лишены недостатков. Основной из них - сложность и труднодоступность соединений для красок, а у органических - стабильность под воздействием ультрафиолета.
Природа цвета - достаточно интересная область. Мы не будем сейчас вдаваться в подробности восприятия цвета, сосредоточимся на его появлении. Вещество отражает свет некоторой, довольно узкой, части спектра видимого излучения, и делает оно это посредством электронной оболочки атомов. И молекул. Кстати да, у молекул тоже может быть общая для всей структуры электронная оболочка, которая может обладать весьма уникальными свойствами. Электронные оболочки сложных органических молекул как раз и открыли целую область органических красителей. Однако, сложные электронные оболочки могут быть не только у молекул. Можно сделать очень маленькие частички вещества, всего в несколько единиц или десятка атомов, и у таких частичек также образуются электронные оболочки, в которые за счёт такого размера начинают проявляться квантовые свойства, в том числе способность отражать свет определённой длины волны или части спектра. Например, наночастицы золота, в зависимости от размера, могут иметь самые разные цвета, от голубого до красного. Это называется структурным цветом, который определяется структурами наноразмерного масштаба. Но делать краску из золота - это как-то слишком, правда?
Инженеры-материаловеды Университета Кобе Фуджи Минору и Сугимото Хироши разработали совершенно новый подход к производству цветов. Они использовали сферические наночастицы кремния размером около 100 нанометров, которые рассеивают свет в яркие цвета за счет явления «резонанса Ми». При резонансе Ми сферические частицы, размер которых сравним с длиной волны света, особенно сильно отражают волны определенной длины. Это означает, что цвет, который в основном исходит от суспензии наночастиц, можно контролировать, изменяя их размер.
Новый метод позволяет создавать цвета, которые не ухудшаются со временем, не зависят от угла обзора и могут быть легко напечатаны. Исследователи считают, что их разработка может найти применение в различных областях, включая производство одежды, косметики, упаковочных материалов и даже в оптических системах.
Источник:
Монослой Ми-резонансных кремниевых наносфер для структурного окрашивания (Monolayer of Mie-Resonant Silicon Nanospheres for Structural Coloration), ACS Applied Nano Materials (2024). DOI: 10.1021/acsanm.3c04689
=======================
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!
С чернилами и красками человечество знакомо давно. И весь этот период существовала проблема - добиться желаемого цвета, его яркости, красочности, других оттеночных характеристик, а также стабильности. Столетиями люди искали вещества и составы для разных красок, причем проблема была не только в самом веществе, но и в их смешивании. Вещества не должны реагировать друг с другом и растворяться в основе, иначе при смешивании голубого и желтого внезапно может получиться какой-нибудь коричневый. Кроме того, зачастую желаемый цвет получается из довольно небезопасных соединений. Например, популярным веществом для получения яркого и насыщенного красного цвета является минерал киноварь - сульфид ртути. А насыщенные синие, зелёные и жёлтые цвета получают из красок на основе кобальта и хрома, тоже не самых безопасных для человека элементов.
Ситуация отчасти изменилась с появлением органических пигментов. Да и по мере развития химии были открыты новые безопасные и стабильные соединения для красок и чернил, но и они не были лишены недостатков. Основной из них - сложность и труднодоступность соединений для красок, а у органических - стабильность под воздействием ультрафиолета.
Природа цвета - достаточно интересная область. Мы не будем сейчас вдаваться в подробности восприятия цвета, сосредоточимся на его появлении. Вещество отражает свет некоторой, довольно узкой, части спектра видимого излучения, и делает оно это посредством электронной оболочки атомов. И молекул. Кстати да, у молекул тоже может быть общая для всей структуры электронная оболочка, которая может обладать весьма уникальными свойствами. Электронные оболочки сложных органических молекул как раз и открыли целую область органических красителей. Однако, сложные электронные оболочки могут быть не только у молекул. Можно сделать очень маленькие частички вещества, всего в несколько единиц или десятка атомов, и у таких частичек также образуются электронные оболочки, в которые за счёт такого размера начинают проявляться квантовые свойства, в том числе способность отражать свет определённой длины волны или части спектра. Например, наночастицы золота, в зависимости от размера, могут иметь самые разные цвета, от голубого до красного. Это называется структурным цветом, который определяется структурами наноразмерного масштаба. Но делать краску из золота - это как-то слишком, правда?
Инженеры-материаловеды Университета Кобе Фуджи Минору и Сугимото Хироши разработали совершенно новый подход к производству цветов. Они использовали сферические наночастицы кремния размером около 100 нанометров, которые рассеивают свет в яркие цвета за счет явления «резонанса Ми». При резонансе Ми сферические частицы, размер которых сравним с длиной волны света, особенно сильно отражают волны определенной длины. Это означает, что цвет, который в основном исходит от суспензии наночастиц, можно контролировать, изменяя их размер.
Новый метод позволяет создавать цвета, которые не ухудшаются со временем, не зависят от угла обзора и могут быть легко напечатаны. Исследователи считают, что их разработка может найти применение в различных областях, включая производство одежды, косметики, упаковочных материалов и даже в оптических системах.
Источник:
Монослой Ми-резонансных кремниевых наносфер для структурного окрашивания (Monolayer of Mie-Resonant Silicon Nanospheres for Structural Coloration), ACS Applied Nano Materials (2024). DOI: 10.1021/acsanm.3c04689
=======================
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
Нанокластеры: от нанометрового масштаба к одноатомному катализу
Нанокластеры (НК) представляют собой кристаллические материалы, которые существуют в нанометровом масштабе и состоят из атомов или молекул в сочетании с такими металлами, как кобальт, никель, железо и платина. Они нашли применение в различных областях, включая доставку лекарств, катализ и очистку воды.
Уменьшение размера НК может раскрыть дополнительный потенциал, позволяя реализовать такие процессы, как одноатомный катализ. В этом контексте координация органических молекул с отдельными атомами переходных металлов открывает перспективы для дальнейшего развития в этой области.
Инновационный подход к дальнейшему уменьшению размера НК предполагает введение атомов металла в самоорганизующиеся монослойные пленки на плоских поверхностях. Однако крайне важно проявлять осторожность, чтобы расположение атомов металла на этих поверхностях не нарушало упорядоченный характер этих монослойных пленок.
Недавно в исследовании, опубликованном в Journal of Materials Chemistry C, доктор Тойо Кадзу Ямада из Высшей инженерной школы Университета Тиба вместе с коллегами продемонстрировали поверхностный рост атомов кобальта на массивах молекулярных колец при комнатной температуре. Этот передовой метод формирования функциональных нанокластеров с точностью атомного масштаба может быть использован при разработке высокоэффективных катализаторов или в квантовых вычислениях.
В исследовании команда использовала кольцевые молекулярные структуры, называемые «краун-эфирами», которые содержат бензольные и бромные кольца. Эти структуры использовались для улавливания и выращивания НК кобальта на плоских медных поверхностях. Полученные НК кобальта имели два размера: 1,5 нм и 3,6 нм. Для дальнейшего понимания их свойств и структуры были использованы методы сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).
Результаты исследования показывают, что НК кобальта, выращенные на массивах молекулярных колец, обладают высокой стабильностью и однородностью. Они также демонстрируют высокую каталитическую активность в реакции восстановления окиси углерода.
Источник:
Тойо Кадзу Ямада и др., Рост нанокластеров переходного металла кобальта на поверхности с использованием двумерной матрицы краун-эфира (Toyo Kazu Yamada et al, On-surface growth of transition-metal cobalt nanoclusters using a 2D crown-ether array), Journal of Materials Chemistry C (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c04689
=======================
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!
Нанокластеры (НК) представляют собой кристаллические материалы, которые существуют в нанометровом масштабе и состоят из атомов или молекул в сочетании с такими металлами, как кобальт, никель, железо и платина. Они нашли применение в различных областях, включая доставку лекарств, катализ и очистку воды.
Уменьшение размера НК может раскрыть дополнительный потенциал, позволяя реализовать такие процессы, как одноатомный катализ. В этом контексте координация органических молекул с отдельными атомами переходных металлов открывает перспективы для дальнейшего развития в этой области.
Инновационный подход к дальнейшему уменьшению размера НК предполагает введение атомов металла в самоорганизующиеся монослойные пленки на плоских поверхностях. Однако крайне важно проявлять осторожность, чтобы расположение атомов металла на этих поверхностях не нарушало упорядоченный характер этих монослойных пленок.
Недавно в исследовании, опубликованном в Journal of Materials Chemistry C, доктор Тойо Кадзу Ямада из Высшей инженерной школы Университета Тиба вместе с коллегами продемонстрировали поверхностный рост атомов кобальта на массивах молекулярных колец при комнатной температуре. Этот передовой метод формирования функциональных нанокластеров с точностью атомного масштаба может быть использован при разработке высокоэффективных катализаторов или в квантовых вычислениях.
В исследовании команда использовала кольцевые молекулярные структуры, называемые «краун-эфирами», которые содержат бензольные и бромные кольца. Эти структуры использовались для улавливания и выращивания НК кобальта на плоских медных поверхностях. Полученные НК кобальта имели два размера: 1,5 нм и 3,6 нм. Для дальнейшего понимания их свойств и структуры были использованы методы сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).
Результаты исследования показывают, что НК кобальта, выращенные на массивах молекулярных колец, обладают высокой стабильностью и однородностью. Они также демонстрируют высокую каталитическую активность в реакции восстановления окиси углерода.
Источник:
Тойо Кадзу Ямада и др., Рост нанокластеров переходного металла кобальта на поверхности с использованием двумерной матрицы краун-эфира (Toyo Kazu Yamada et al, On-surface growth of transition-metal cobalt nanoclusters using a 2D crown-ether array), Journal of Materials Chemistry C (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c04689
=======================
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
Волоконный лазер в диапазоне волн 1,2 мкм
Лазеры с длиной волны 1,2 мкм находят широкое применение в различных областях, включая фотодинамическую терапию, биомедицинскую диагностику, зондирование кислорода и оптическую параметрическую генерацию. Волоконные лазеры в диапазоне волн 1,2 мкм имеют ряд преимуществ перед другими типами лазеров, таких как простая конструкция, хорошее качество луча и гибкость эксплуатации.
В последние годы исследователи добились значительных успехов в разработке волоконных лазеров в диапазоне волн 1,2 мкм. В 2020 году команда исследователей из Национального университета оборонных технологий (NUDT), Китай, продемонстрировала мощный волоконный лазер с длиной волны 1,2 мкм, основанный на эффекте вынужденного комбинационного рассеяния света (VCEL). Лазер генерировал непрерывную мощность до 735,8 Вт с длиной волны 1252,7 нм, что является самой высокой выходной мощностью, когда-либо достигнутой для волоконных лазеров в этом диапазоне.
Дальнейшее развитие волоконных лазеров в диапазоне волн 1,2 мкм будет способствовать их широкому внедрению в различные области применения. Их можно использовать для проведения фотодинамической терапии для активации фотосенсибилизаторов в опухолевых клетках, что приводит к их разрушению. Также лазеры с длиной волны 1,2 мкм могут использоваться для измерения концентрации различных биомолекул в тканях и жидкостях организма. В частности, можно измерять концентрацию кислорода в различных средах, таких как воздух, вода и кровь.
Источник:
Ян Чжан и др. Мощный перестраиваемый рамановский волоконный лазер в диапазоне волн 1,2 мкм (Yang Zhang et al, High power tunable Raman fiber laser at 1.2 μm waveband), Frontiers of Optoelectronics (2024). DOI: 10.1007/s12200-024-00105-7
=======================
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!
Лазеры с длиной волны 1,2 мкм находят широкое применение в различных областях, включая фотодинамическую терапию, биомедицинскую диагностику, зондирование кислорода и оптическую параметрическую генерацию. Волоконные лазеры в диапазоне волн 1,2 мкм имеют ряд преимуществ перед другими типами лазеров, таких как простая конструкция, хорошее качество луча и гибкость эксплуатации.
В последние годы исследователи добились значительных успехов в разработке волоконных лазеров в диапазоне волн 1,2 мкм. В 2020 году команда исследователей из Национального университета оборонных технологий (NUDT), Китай, продемонстрировала мощный волоконный лазер с длиной волны 1,2 мкм, основанный на эффекте вынужденного комбинационного рассеяния света (VCEL). Лазер генерировал непрерывную мощность до 735,8 Вт с длиной волны 1252,7 нм, что является самой высокой выходной мощностью, когда-либо достигнутой для волоконных лазеров в этом диапазоне.
Дальнейшее развитие волоконных лазеров в диапазоне волн 1,2 мкм будет способствовать их широкому внедрению в различные области применения. Их можно использовать для проведения фотодинамической терапии для активации фотосенсибилизаторов в опухолевых клетках, что приводит к их разрушению. Также лазеры с длиной волны 1,2 мкм могут использоваться для измерения концентрации различных биомолекул в тканях и жидкостях организма. В частности, можно измерять концентрацию кислорода в различных средах, таких как воздух, вода и кровь.
Источник:
Ян Чжан и др. Мощный перестраиваемый рамановский волоконный лазер в диапазоне волн 1,2 мкм (Yang Zhang et al, High power tunable Raman fiber laser at 1.2 μm waveband), Frontiers of Optoelectronics (2024). DOI: 10.1007/s12200-024-00105-7
=======================
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
Солнечные элементы на квантовых точках
Слышали про нанотехнологии? Уверен, что да, какое-то время про них из каждого утюга вещали. Однако не все понимают, что сие есть такое нанотехнологии. Микропроцессор в вашем гаджете или ПК - это тоже уже нанотехнологии, так как размеры транзисторов десятки и даже единицы нанометров. А если у вас есть телевизор с технологией квантовых точек - то это тоже нанотехнологии. Квантовые точки - это такие очень маленькие структуры, также размером в единицы и десятки нанометров, которые могут быть как простыми наноскопическими шариками материала, либо сложными, в каком-то роде, молекулами. Суть квантовых точек заключается в их размере, в первую очередь. При таких размерах начинают проявляться квантовые эффекты. А какие - уже зависит от структуры квантовых точек. Наиболее распространённое применение квантовых точек, на данный момент, это люминесценция. Пока что полноценные дисплеи на квантовых не продвинулись дальше лабораторий и прототипов. Да, телевизоры на квантовых точках пока что используют эти самые точки в качестве контрастной цветной подсветки для улучшения изображения. Однако, среди потенциальных устройств на квантовых точках наметилось пополнение.
Ученые из Школы энергетики и химической инженерии UNIST под руководством профессора Сунг-Ён Чанга разработали самый эффективный в мире на сегодняшний день солнечный элемент на квантовых точках (QD), которое демонстрирует исключительную производительность и сохраняет свою эффективность даже после длительного хранения. Учёные смогли синтезировать перовскитные квантовые точки (ПКТ) на основе органических катионов, что обеспечивает исключительную стабильность и подавляет внутренние дефекты в фотоактивном слое солнечных элементов. И всё благодаря разработанной новой технике обмена лигандов, которыми могут быть атомы, ионы или молекулы, которые могут связываться с другими атомами и молекулами посредством донорно-акцепторного взаимодействия.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Energy, показали, что разработанная технология позволила достичь впечатляющей эффективности солнечных элементов QD на уровне 18,1%. Это является рекордным показателем среди солнечных элементов с квантовыми точками, признанным престижной Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) в Соединенных Штатах.
Источник:
Стратегия обмена лигандами на основе йодида алкиламмония для высокоэффективных солнечных элементов с квантовыми точками на основе перовскита органических катионов (Havid Aqoma et al, Alkyl ammonium iodide-based ligand exchange strategy for high-efficiency organic-cation perovskite quantum dot solar cells), Nature Energy (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01450-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Слышали про нанотехнологии? Уверен, что да, какое-то время про них из каждого утюга вещали. Однако не все понимают, что сие есть такое нанотехнологии. Микропроцессор в вашем гаджете или ПК - это тоже уже нанотехнологии, так как размеры транзисторов десятки и даже единицы нанометров. А если у вас есть телевизор с технологией квантовых точек - то это тоже нанотехнологии. Квантовые точки - это такие очень маленькие структуры, также размером в единицы и десятки нанометров, которые могут быть как простыми наноскопическими шариками материала, либо сложными, в каком-то роде, молекулами. Суть квантовых точек заключается в их размере, в первую очередь. При таких размерах начинают проявляться квантовые эффекты. А какие - уже зависит от структуры квантовых точек. Наиболее распространённое применение квантовых точек, на данный момент, это люминесценция. Пока что полноценные дисплеи на квантовых не продвинулись дальше лабораторий и прототипов. Да, телевизоры на квантовых точках пока что используют эти самые точки в качестве контрастной цветной подсветки для улучшения изображения. Однако, среди потенциальных устройств на квантовых точках наметилось пополнение.
Ученые из Школы энергетики и химической инженерии UNIST под руководством профессора Сунг-Ён Чанга разработали самый эффективный в мире на сегодняшний день солнечный элемент на квантовых точках (QD), которое демонстрирует исключительную производительность и сохраняет свою эффективность даже после длительного хранения. Учёные смогли синтезировать перовскитные квантовые точки (ПКТ) на основе органических катионов, что обеспечивает исключительную стабильность и подавляет внутренние дефекты в фотоактивном слое солнечных элементов. И всё благодаря разработанной новой технике обмена лигандов, которыми могут быть атомы, ионы или молекулы, которые могут связываться с другими атомами и молекулами посредством донорно-акцепторного взаимодействия.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Energy, показали, что разработанная технология позволила достичь впечатляющей эффективности солнечных элементов QD на уровне 18,1%. Это является рекордным показателем среди солнечных элементов с квантовыми точками, признанным престижной Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) в Соединенных Штатах.
Источник:
Стратегия обмена лигандами на основе йодида алкиламмония для высокоэффективных солнечных элементов с квантовыми точками на основе перовскита органических катионов (Havid Aqoma et al, Alkyl ammonium iodide-based ligand exchange strategy for high-efficiency organic-cation perovskite quantum dot solar cells), Nature Energy (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01450-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Разгадка одной из тайн металлического стекла
У многих сразу возникнет вопрос: при чем тут металл и стекло? Ну так вот, стекло может быть металлическим. Их ещё называют аморфными металлами или сплавами. То есть структура металлического стекла короткопериодическая, в отличие от металла, у которого длиннопериодическая структура. Если по-простому, кристаллическая решётка аморфного металла не упорядоченная, не как рисуют в учебниках, а гораздо более хаотичная. Достигается это за счёт моментального отверждения металла при быстром охлаждении, атомы просто не успеваются выстраиваться в ровный кристалл. Свойства металлических стёкол заметно отличаются в сравнении с их низкоэнтропийными собратьями. Они гораздо прочнее и заметно более жёсткие, часто обладают больше твёрдостью, но гораздо хуже проводят электрический ток. Выглядят они как обычные металлы, но их блеск выглядит немного иначе, порой кажется, что это смесь стекла и металла.
Благодаря своим свойствам, аморфные металлы привлекают большое внимание учёных. Очень многие явления, связанные с металлическими стёклами, являются трудными в понимании и оттого интересными с научной точки зрения. Например, деформация металлических стекол является сложным процессом, который до сих пор не полностью изучен. Одной из основных причин этого является то, что деформация металлических стекол происходит не в упорядоченной структуре, в которой положение и перемещение атомов достаточно предсказуемо, а в полном хаосе. Это означает, что для понимания механизмов деформации необходимо изучать движение отдельных атомов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, профессор Ян Шроерс и его коллеги изучили деформацию металлических стекол на атомном уровне. Для этого они использовали образцы циркония, меди и других металлических стекол в мягком состоянии. Ученые использовали просвечивающую электронную микроскопию для наблюдения за движением отдельных атомов во время деформации.
Результаты исследования показали, что деформация металлических стекол происходит путем скольжения атомов относительно друг друга. Это скольжение происходит вдоль определенных плоскостей, которые называются плоскостями скольжения. Плоскости скольжения представляют собой области, в которых связи между атомами слабее, чем в других областях.
Ученые также обнаружили, что деформация металлических стекол зависит от размера образца. Образцы меньшего размера деформируются легче, чем образцы большего размера. Это связано с тем, что в образцах меньшего размера меньше дефектов, которые могут препятствовать скольжению атомов.
Источник:
Найцзя Лю и др., Поведение деформации в наноразмерных аморфных металлах в зависимости от размера, предполагающее переход от коллективного к индивидуальному транспорту атомов (Naijia Liu et al, Size-dependent deformation behavior in nanosized amorphous metals suggesting transition from collective to individual atomic transport), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41582-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
У многих сразу возникнет вопрос: при чем тут металл и стекло? Ну так вот, стекло может быть металлическим. Их ещё называют аморфными металлами или сплавами. То есть структура металлического стекла короткопериодическая, в отличие от металла, у которого длиннопериодическая структура. Если по-простому, кристаллическая решётка аморфного металла не упорядоченная, не как рисуют в учебниках, а гораздо более хаотичная. Достигается это за счёт моментального отверждения металла при быстром охлаждении, атомы просто не успеваются выстраиваться в ровный кристалл. Свойства металлических стёкол заметно отличаются в сравнении с их низкоэнтропийными собратьями. Они гораздо прочнее и заметно более жёсткие, часто обладают больше твёрдостью, но гораздо хуже проводят электрический ток. Выглядят они как обычные металлы, но их блеск выглядит немного иначе, порой кажется, что это смесь стекла и металла.
Благодаря своим свойствам, аморфные металлы привлекают большое внимание учёных. Очень многие явления, связанные с металлическими стёклами, являются трудными в понимании и оттого интересными с научной точки зрения. Например, деформация металлических стекол является сложным процессом, который до сих пор не полностью изучен. Одной из основных причин этого является то, что деформация металлических стекол происходит не в упорядоченной структуре, в которой положение и перемещение атомов достаточно предсказуемо, а в полном хаосе. Это означает, что для понимания механизмов деформации необходимо изучать движение отдельных атомов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, профессор Ян Шроерс и его коллеги изучили деформацию металлических стекол на атомном уровне. Для этого они использовали образцы циркония, меди и других металлических стекол в мягком состоянии. Ученые использовали просвечивающую электронную микроскопию для наблюдения за движением отдельных атомов во время деформации.
Результаты исследования показали, что деформация металлических стекол происходит путем скольжения атомов относительно друг друга. Это скольжение происходит вдоль определенных плоскостей, которые называются плоскостями скольжения. Плоскости скольжения представляют собой области, в которых связи между атомами слабее, чем в других областях.
Ученые также обнаружили, что деформация металлических стекол зависит от размера образца. Образцы меньшего размера деформируются легче, чем образцы большего размера. Это связано с тем, что в образцах меньшего размера меньше дефектов, которые могут препятствовать скольжению атомов.
Источник:
Найцзя Лю и др., Поведение деформации в наноразмерных аморфных металлах в зависимости от размера, предполагающее переход от коллективного к индивидуальному транспорту атомов (Naijia Liu et al, Size-dependent deformation behavior in nanosized amorphous metals suggesting transition from collective to individual atomic transport), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41582-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Первый долгоживущий кристалл времени
Кристалл времени, созданный командой из Технического университета Дортмунда, стал настоящим научным прорывом. Их исследование подтвердило гипотезу Фрэнка Вильчека о существовании кристаллов времени, которую он выдвинул около десяти лет назад. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
Кристаллы в пространстве представляют собой периодическое расположение атомов на больших масштабах длины. Они обладают гладкими гранями и красивым внешним видом, напоминающим драгоценные камни. Фрэнк Вильчек предположил, что наряду с кристаллами в пространстве должны существовать и кристаллы во времени. Он утверждал, что физические свойства таких кристаллов должны периодически меняться во времени, даже без внешнего воздействия.
С начала 2017 года ученым удалось несколько раз продемонстрировать потенциальные кристаллы времени. Однако ранее созданные системы требовали периодического возбуждения, что не соответствовало идеи Вильчека. Но только в 2022 году в конденсате Бозе-Эйнштейна удалось создать кристалл, который периодически менялся во времени, не зависимо от внешних факторов. Однако его жизнь была крайне короткой - всего несколько миллисекунд.
И вот теперь физики из Дортмунда под руководством доктора Алекса Грейлиха представили новый кристалл времени, который прожил в миллионы раз дольше, чем предыдущие эксперименты. Они использовали специальный кристалл из арсенида индия-галлия, где ядерные спины действовали как резервуар для кристалла времени. Кристалл был постоянно освещен, что способствовало формированию поляризации ядерных спинов.
Статус экспериментов на данный момент таков, что время жизни кристалла составляет не менее 40 минут, что в 10 миллионов раз дольше, чем было продемонстрировано ранее, и потенциально он может жить гораздо дольше. Путем систематического изменения условий эксперимента можно изменять период кристалла в широких пределах. Однако возможно также перемещение в области, где кристалл «плавится», т. е. теряет периодичность. Эти области также интересны тем, что тогда проявляется хаотичное поведение, которое может сохраняться в течение длительного периода времени. Также впервые учёным удалось использовать теоретические инструменты для анализа хаотического поведения таких систем.
Источник:
А. Грейлих и др., Надежный кристалл непрерывного времени в электрон-ядерной спиновой системе (A. Greilich et al, Robust continuous time crystal in an electron–nuclear spin system), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02351-6
=======================
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!
Кристалл времени, созданный командой из Технического университета Дортмунда, стал настоящим научным прорывом. Их исследование подтвердило гипотезу Фрэнка Вильчека о существовании кристаллов времени, которую он выдвинул около десяти лет назад. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
Кристаллы в пространстве представляют собой периодическое расположение атомов на больших масштабах длины. Они обладают гладкими гранями и красивым внешним видом, напоминающим драгоценные камни. Фрэнк Вильчек предположил, что наряду с кристаллами в пространстве должны существовать и кристаллы во времени. Он утверждал, что физические свойства таких кристаллов должны периодически меняться во времени, даже без внешнего воздействия.
С начала 2017 года ученым удалось несколько раз продемонстрировать потенциальные кристаллы времени. Однако ранее созданные системы требовали периодического возбуждения, что не соответствовало идеи Вильчека. Но только в 2022 году в конденсате Бозе-Эйнштейна удалось создать кристалл, который периодически менялся во времени, не зависимо от внешних факторов. Однако его жизнь была крайне короткой - всего несколько миллисекунд.
И вот теперь физики из Дортмунда под руководством доктора Алекса Грейлиха представили новый кристалл времени, который прожил в миллионы раз дольше, чем предыдущие эксперименты. Они использовали специальный кристалл из арсенида индия-галлия, где ядерные спины действовали как резервуар для кристалла времени. Кристалл был постоянно освещен, что способствовало формированию поляризации ядерных спинов.
Статус экспериментов на данный момент таков, что время жизни кристалла составляет не менее 40 минут, что в 10 миллионов раз дольше, чем было продемонстрировано ранее, и потенциально он может жить гораздо дольше. Путем систематического изменения условий эксперимента можно изменять период кристалла в широких пределах. Однако возможно также перемещение в области, где кристалл «плавится», т. е. теряет периодичность. Эти области также интересны тем, что тогда проявляется хаотичное поведение, которое может сохраняться в течение длительного периода времени. Также впервые учёным удалось использовать теоретические инструменты для анализа хаотического поведения таких систем.
Источник:
А. Грейлих и др., Надежный кристалл непрерывного времени в электрон-ядерной спиновой системе (A. Greilich et al, Robust continuous time crystal in an electron–nuclear spin system), Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02351-6
=======================
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!
👍4🤔2
Микрочип из алмаза для квантового Интернета
Исследователи из Массачусетского технологического института и Кембриджского университета создали невероятно маленькое устройство, которое могло бы обеспечить быстрый и эффективный поток квантовой информации на большие расстояния. Ключом к устройству является «микрочип» из алмаза, в котором некоторые атомы углерода алмаза заменены атомами олова.
Микрочип работает следующим образом. Свет проходит через волноводы, где он взаимодействует с атомами олова. В результате этого взаимодействия свет приобретает квантовые свойства, которые позволяют ему переносить квантовую информацию. Квантовая информация в форме квантовых битов или кубитов легко разрушается шумами окружающей среды, такими как магнитные поля, которые разрушают информацию. Поэтому, с одной стороны, желательно иметь кубиты, которые не сильно взаимодействуют с окружающей средой. С другой стороны, однако, эти кубиты должны сильно взаимодействовать со светом или фотонами, что является ключом к передаче информации на расстояния.
Исследователи из Массачусетского технологического института и Кембриджа реализуют оба варианта путем совместной интеграции двух разных типов кубитов, которые работают в тандеме для сохранения и передачи информации. Кроме того, команда сообщает о высокой эффективности передачи этой информации.
Существует много видов кубитов, но два распространенных типа основаны на вращении или спине электрона или ядра (слева направо или справа налево). В новом устройстве используются как электронные, так и ядерные кубиты. Вращающийся электрон, или электронный кубит, очень хорошо взаимодействует с окружающей средой, в то время как вращающееся ядро атома, или ядерный кубит, этого не делает. Учёные объединили кубит, который легко взаимодействует со светом, с кубитом, который очень хорошо изолирован и, таким образом, сохраняет информацию в течение длительного времени.
В новом устройстве электрон, носитель электронного кубита, проносящийся в алмазе, может застрять в дефекте олова. И этот электронный кубит затем может передать свою информацию вращающемуся ядру олова, носителю ядерного кубита.
В общем, свет передает информацию через оптическое волокно к новому устройству, которое включает в себя набор из нескольких крошечных алмазных волноводов, каждый из которых примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса. Таким образом, несколько устройств могут выступать в качестве узлов, контролирующих поток информации в квантовом Интернете .
Источник:
Райан А. Паркер и др., Алмазный нанофотонный интерфейс с оптически доступным детерминированным электроядерным спиновым регистром (Ryan A. Parker et al, A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01332-8
=======================
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 Массачусетского технологического института и Кембриджского университета создали невероятно маленькое устройство, которое могло бы обеспечить быстрый и эффективный поток квантовой информации на большие расстояния. Ключом к устройству является «микрочип» из алмаза, в котором некоторые атомы углерода алмаза заменены атомами олова.
Микрочип работает следующим образом. Свет проходит через волноводы, где он взаимодействует с атомами олова. В результате этого взаимодействия свет приобретает квантовые свойства, которые позволяют ему переносить квантовую информацию. Квантовая информация в форме квантовых битов или кубитов легко разрушается шумами окружающей среды, такими как магнитные поля, которые разрушают информацию. Поэтому, с одной стороны, желательно иметь кубиты, которые не сильно взаимодействуют с окружающей средой. С другой стороны, однако, эти кубиты должны сильно взаимодействовать со светом или фотонами, что является ключом к передаче информации на расстояния.
Исследователи из Массачусетского технологического института и Кембриджа реализуют оба варианта путем совместной интеграции двух разных типов кубитов, которые работают в тандеме для сохранения и передачи информации. Кроме того, команда сообщает о высокой эффективности передачи этой информации.
Существует много видов кубитов, но два распространенных типа основаны на вращении или спине электрона или ядра (слева направо или справа налево). В новом устройстве используются как электронные, так и ядерные кубиты. Вращающийся электрон, или электронный кубит, очень хорошо взаимодействует с окружающей средой, в то время как вращающееся ядро атома, или ядерный кубит, этого не делает. Учёные объединили кубит, который легко взаимодействует со светом, с кубитом, который очень хорошо изолирован и, таким образом, сохраняет информацию в течение длительного времени.
В новом устройстве электрон, носитель электронного кубита, проносящийся в алмазе, может застрять в дефекте олова. И этот электронный кубит затем может передать свою информацию вращающемуся ядру олова, носителю ядерного кубита.
В общем, свет передает информацию через оптическое волокно к новому устройству, которое включает в себя набор из нескольких крошечных алмазных волноводов, каждый из которых примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса. Таким образом, несколько устройств могут выступать в качестве узлов, контролирующих поток информации в квантовом Интернете .
Источник:
Райан А. Паркер и др., Алмазный нанофотонный интерфейс с оптически доступным детерминированным электроядерным спиновым регистром (Ryan A. Parker et al, A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register), Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01332-8
=======================
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
«Дефектный» материал решает загадку сверхпроводника
Всё началось с того, что Кайфер Парзик, доктор философии лаборатории атомной физики и физики твердого тела факультета физики Корнелльского университета, провел эксперимент по рассеянию рентгеновских лучей, чтобы изучить образцы никелата. Он синтезировал их новым методом в надежде обнаружить упорядочение заряда, связанное с высокотемпературной сверхпроводимостью. Однако, к его удивлению, в его образцах не было существенного порядка заряда. Это озадачило его и его коллег, заставив их пересмотреть свои гипотезы и начать тщательное расследование.
Однако позже, после дальнейших исследований (эти результаты показались всё же более странными, а не неудачными) Парзик, его руководитель профессор Кайл Шен и другие сотрудники пришли к выводу, что метод синтеза Парзика позволил получить никелаты, которые были гораздо более чистыми по сравнению с ранее полученными и не имели недостатков, которые искажали предыдущие исследования никелатов. Это привело к получению новой информации о природе этих материалов.
Никелаты в последние годы привлекают большое внимание как близкие аналоги купратов, семейства сверхпроводников на основе оксида меди с высокими температурами перехода, превышающими 100 Кельвинов. Однако, в отличие от купратов, электрическое сопротивление никелатов не исчезает полностью при переходе в сверхпроводящее состояние. Это необычное поведение, как полагают многие учёные, может быть ключом к пониманию высокотемпературной сверхпроводимости.
Никелаты представляют большой интерес для исследователей в связи с их потенциальными применениями в высокотемпературных сверхпроводниках, которые имеют более низкие требования к охлаждению и могут быть использованы в различных технологиях, включая электроэнергетику, транспорт и медицину.
Синтез никелатов, проведенный Парзиком и его коллегами, позволил получить материалы с улучшенными свойствами и расширил наше понимание природы никелатов и их поведения в электрическом поле. Это открывает новые возможности для дальнейших исследований и разработки высокотемпературных сверхпроводников с использованием никелатов.
Источник:
К Парзик и др., Отсутствие волнового порядка зарядовой плотности 3a0 в бесконечнослойном никелате NdNiO2 (C. T. Parzyck et al, Absence of 3a0 charge density wave order in the infinite-layer nickelate NdNiO2), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01797-0
=======================
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!
Всё началось с того, что Кайфер Парзик, доктор философии лаборатории атомной физики и физики твердого тела факультета физики Корнелльского университета, провел эксперимент по рассеянию рентгеновских лучей, чтобы изучить образцы никелата. Он синтезировал их новым методом в надежде обнаружить упорядочение заряда, связанное с высокотемпературной сверхпроводимостью. Однако, к его удивлению, в его образцах не было существенного порядка заряда. Это озадачило его и его коллег, заставив их пересмотреть свои гипотезы и начать тщательное расследование.
Однако позже, после дальнейших исследований (эти результаты показались всё же более странными, а не неудачными) Парзик, его руководитель профессор Кайл Шен и другие сотрудники пришли к выводу, что метод синтеза Парзика позволил получить никелаты, которые были гораздо более чистыми по сравнению с ранее полученными и не имели недостатков, которые искажали предыдущие исследования никелатов. Это привело к получению новой информации о природе этих материалов.
Никелаты в последние годы привлекают большое внимание как близкие аналоги купратов, семейства сверхпроводников на основе оксида меди с высокими температурами перехода, превышающими 100 Кельвинов. Однако, в отличие от купратов, электрическое сопротивление никелатов не исчезает полностью при переходе в сверхпроводящее состояние. Это необычное поведение, как полагают многие учёные, может быть ключом к пониманию высокотемпературной сверхпроводимости.
Никелаты представляют большой интерес для исследователей в связи с их потенциальными применениями в высокотемпературных сверхпроводниках, которые имеют более низкие требования к охлаждению и могут быть использованы в различных технологиях, включая электроэнергетику, транспорт и медицину.
Синтез никелатов, проведенный Парзиком и его коллегами, позволил получить материалы с улучшенными свойствами и расширил наше понимание природы никелатов и их поведения в электрическом поле. Это открывает новые возможности для дальнейших исследований и разработки высокотемпературных сверхпроводников с использованием никелатов.
Источник:
К Парзик и др., Отсутствие волнового порядка зарядовой плотности 3a0 в бесконечнослойном никелате NdNiO2 (C. T. Parzyck et al, Absence of 3a0 charge density wave order in the infinite-layer nickelate NdNiO2), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01797-0
=======================
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!
👍2😐1
Технология аэрозольной печати для микрофлюидных устройств
Технология поверхностных акустических волн (ПАВ) является ключевой технологией для микрофлюидики, области, занимающейся управлением жидкостями на микроскопическом уровне. ПАВ-устройства используются в различных приложениях, таких как диагностика биологических образцов, доставка лекарств и управление химическими реакциями.
Традиционные методы изготовления ПАВ-устройств включают в себя сложные и дорогостоящие процессы в чистых помещениях. Это делает их непригодными для быстрого прототипирования и массового производства.
Исследователи из Университета Дьюка и Технологического института Вирджинии разработали новый метод изготовления ПАВ-устройств с использованием аэрозольной струйной печати. Этот метод позволяет быстро и недорого изготавливать индивидуальные устройства из различных материалов, таких как серебряные нанопроволоки, графен и поли(3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат (PEDOT:PSS).
Аэрозольная печать является бесконтактным методом, который не требует использования фотолитографии или травления. Это упрощает и ускоряет процесс изготовления. Кроме того, аэрозольная печать может использоваться для печати на различных подложках, что делает ее универсальным методом изготовления ПАВ-устройств.
Исследователи продемонстрировали работу ПАВ-устройств, изготовленных с использованием аэрозольной печати, для манипулирования жидкостями и частицами на микромасштабе. Устройства были протестированы на различных жидкостях, включая воду, кровь и клетки.
Результаты исследования показали, что ПАВ-устройства, изготовленные с использованием аэрозольной печати, обладают высокой производительностью и надежностью. Эти устройства могут использоваться в различных приложениях микрофлюидики, таких как диагностика заболеваний, доставка лекарств и управление химическими реакциями.
Новый метод изготовления ПАВ-устройств с использованием аэрозольной струйной печати открывает новые возможности для быстрого прототипирования и массового производства этих устройств. Это может привести к появлению новых применений ПАВ-технологии в различных областях, таких как медицина, биология и химия.
Источник:
Джозеф Рич и др., Аэрозольная струйная печать микрофлюидных устройств на поверхностных акустических волнах (Joseph Rich et al, Aerosol jet printing of surface acoustic wave microfluidic devices), Microsystems & Nanoengineering (2024). DOI: 10.1038/s41378-023-00606-z
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Технология поверхностных акустических волн (ПАВ) является ключевой технологией для микрофлюидики, области, занимающейся управлением жидкостями на микроскопическом уровне. ПАВ-устройства используются в различных приложениях, таких как диагностика биологических образцов, доставка лекарств и управление химическими реакциями.
Традиционные методы изготовления ПАВ-устройств включают в себя сложные и дорогостоящие процессы в чистых помещениях. Это делает их непригодными для быстрого прототипирования и массового производства.
Исследователи из Университета Дьюка и Технологического института Вирджинии разработали новый метод изготовления ПАВ-устройств с использованием аэрозольной струйной печати. Этот метод позволяет быстро и недорого изготавливать индивидуальные устройства из различных материалов, таких как серебряные нанопроволоки, графен и поли(3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат (PEDOT:PSS).
Аэрозольная печать является бесконтактным методом, который не требует использования фотолитографии или травления. Это упрощает и ускоряет процесс изготовления. Кроме того, аэрозольная печать может использоваться для печати на различных подложках, что делает ее универсальным методом изготовления ПАВ-устройств.
Исследователи продемонстрировали работу ПАВ-устройств, изготовленных с использованием аэрозольной печати, для манипулирования жидкостями и частицами на микромасштабе. Устройства были протестированы на различных жидкостях, включая воду, кровь и клетки.
Результаты исследования показали, что ПАВ-устройства, изготовленные с использованием аэрозольной печати, обладают высокой производительностью и надежностью. Эти устройства могут использоваться в различных приложениях микрофлюидики, таких как диагностика заболеваний, доставка лекарств и управление химическими реакциями.
Новый метод изготовления ПАВ-устройств с использованием аэрозольной струйной печати открывает новые возможности для быстрого прототипирования и массового производства этих устройств. Это может привести к появлению новых применений ПАВ-технологии в различных областях, таких как медицина, биология и химия.
Источник:
Джозеф Рич и др., Аэрозольная струйная печать микрофлюидных устройств на поверхностных акустических волнах (Joseph Rich et al, Aerosol jet printing of surface acoustic wave microfluidic devices), Microsystems & Nanoengineering (2024). DOI: 10.1038/s41378-023-00606-z
=======================
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
Компактная система распознавания лиц с использованием метаповерхности
Системы распознавания лиц становятся все более распространенными, поскольку они используются для разблокировки смартфонов, входа в банковские приложения и даже для обеспечения безопасности в аэропортах. Традиционные системы распознавания лиц используют точечные проекторы, которые проецируют на лицо пользователя массив инфракрасных точек. Камера устройства считывает шаблон этих точек и сопоставляет его с хранящимся в базе данных шаблоном, чтобы определить личность пользователя.
Однако традиционные системы распознавания лиц имеют ряд недостатков. Они относительно велики и потребляют много энергии, что делает их непригодными для использования в небольших устройствах, таких как смартфоны. Кроме того, они могут быть обмануты с помощью фотографий или видеороликов.
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали новую систему распознавания лиц, которая лишена этих недостатков. Новая система использует метаповерхность, которая представляет собой плоскую поверхность, которая может рассеивать свет в заданном направлении. Это позволяет создать компактную и энергоэффективную систему распознавания лиц, которая не может быть обманута с помощью фотографий или видеороликов.
В ходе демонстраций, подтверждающих концепцию, новая система распознала лицо Давида Микеланджело так же хорошо, как и существующая система для смартфонов. Исследователи считают, что новая система может быть использована для создания более безопасных и удобных систем распознавания лиц для различных применений.
Новая система распознавания лиц находится на ранних стадиях разработки, но она имеет большой потенциал для использования в различных областях. Исследователи планируют продолжить работу над системой, чтобы повысить ее точность и производительность.
Источник:
Вэнь-Ченг Сюй и др., Структурированный свет на основе Metasurface и PCSEL для монокулярного восприятия глубины и распознавания лиц (Wen-Cheng Hsu et al, Metasurface- and PCSEL-Based Structured Light for Monocular Depth Perception and Facial Recognition), Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c05002
=======================
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!
Системы распознавания лиц становятся все более распространенными, поскольку они используются для разблокировки смартфонов, входа в банковские приложения и даже для обеспечения безопасности в аэропортах. Традиционные системы распознавания лиц используют точечные проекторы, которые проецируют на лицо пользователя массив инфракрасных точек. Камера устройства считывает шаблон этих точек и сопоставляет его с хранящимся в базе данных шаблоном, чтобы определить личность пользователя.
Однако традиционные системы распознавания лиц имеют ряд недостатков. Они относительно велики и потребляют много энергии, что делает их непригодными для использования в небольших устройствах, таких как смартфоны. Кроме того, они могут быть обмануты с помощью фотографий или видеороликов.
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали новую систему распознавания лиц, которая лишена этих недостатков. Новая система использует метаповерхность, которая представляет собой плоскую поверхность, которая может рассеивать свет в заданном направлении. Это позволяет создать компактную и энергоэффективную систему распознавания лиц, которая не может быть обманута с помощью фотографий или видеороликов.
В ходе демонстраций, подтверждающих концепцию, новая система распознала лицо Давида Микеланджело так же хорошо, как и существующая система для смартфонов. Исследователи считают, что новая система может быть использована для создания более безопасных и удобных систем распознавания лиц для различных применений.
Новая система распознавания лиц находится на ранних стадиях разработки, но она имеет большой потенциал для использования в различных областях. Исследователи планируют продолжить работу над системой, чтобы повысить ее точность и производительность.
Источник:
Вэнь-Ченг Сюй и др., Структурированный свет на основе Metasurface и PCSEL для монокулярного восприятия глубины и распознавания лиц (Wen-Cheng Hsu et al, Metasurface- and PCSEL-Based Structured Light for Monocular Depth Perception and Facial Recognition), Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c05002
=======================
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