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
Физическое шумоподавление изображений без цифровых вычислений
Традиционные методы шумоподавления изображений основаны на итерационных алгоритмах, что делает их непригодными для приложений реального времени. В последние годы появились методы шумоподавления изображений, основанные на глубоких нейронных сетях (DNN), которые демонстрируют высокую точность и производительность в реальном времени. Однако эти методы требуют для работы дорогостоящих и энергоемких графических процессоров (GPU).
Однако, как оказалось, существует и третий путь. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Университетского колледжа Лондона (UCL) разработала физический шумоподавитель изображений, который работает так же быстро, как передвигается свет и не требует цифровых вычислений. Этот шумоподавитель состоит из пространственно спроектированных дифракционных слоев, которые обрабатывают зашумленные входные изображения и синтезируют изображения с шумоподавлением в выходном поле зрения. Иными словами, это аналоговый оптический шумоподавитель.
Дифракционные слои изготавливаются из материала, на который наносится периодическая структура. При прохождении света через такой материал происходит дифракция, то есть изменение направления распространения света. Распределение интенсивности света после дифракции зависит от структуры материала и длины волны света.
Исследователи оптимизировали конструкцию дифракционных слоев таким образом, чтобы они рассеивали оптические моды, связанные с нежелательным шумом или пространственными артефактами входных изображений. При этом оптические режимы, представляющие желаемые пространственные характеристики входных изображений, сохраняются с минимальными искажениями.
Благодаря такой конструкции дифракционный шумоподавитель мгновенно синтезирует изображения с шумоподавлением в выходном поле зрения без необходимости оцифровывать входное изображение и выполнять цифровые вычисления.
Источник:
Чагатай Ишыл и др., Полностью оптическое шумоподавление изображения с использованием дифракционного визуального процессора (Çağatay Işıl et al, All-optical image denoising using a diffractive visual processor), Light: Science & Applications (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01385-6
=======================
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!
Традиционные методы шумоподавления изображений основаны на итерационных алгоритмах, что делает их непригодными для приложений реального времени. В последние годы появились методы шумоподавления изображений, основанные на глубоких нейронных сетях (DNN), которые демонстрируют высокую точность и производительность в реальном времени. Однако эти методы требуют для работы дорогостоящих и энергоемких графических процессоров (GPU).
Однако, как оказалось, существует и третий путь. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Университетского колледжа Лондона (UCL) разработала физический шумоподавитель изображений, который работает так же быстро, как передвигается свет и не требует цифровых вычислений. Этот шумоподавитель состоит из пространственно спроектированных дифракционных слоев, которые обрабатывают зашумленные входные изображения и синтезируют изображения с шумоподавлением в выходном поле зрения. Иными словами, это аналоговый оптический шумоподавитель.
Дифракционные слои изготавливаются из материала, на который наносится периодическая структура. При прохождении света через такой материал происходит дифракция, то есть изменение направления распространения света. Распределение интенсивности света после дифракции зависит от структуры материала и длины волны света.
Исследователи оптимизировали конструкцию дифракционных слоев таким образом, чтобы они рассеивали оптические моды, связанные с нежелательным шумом или пространственными артефактами входных изображений. При этом оптические режимы, представляющие желаемые пространственные характеристики входных изображений, сохраняются с минимальными искажениями.
Благодаря такой конструкции дифракционный шумоподавитель мгновенно синтезирует изображения с шумоподавлением в выходном поле зрения без необходимости оцифровывать входное изображение и выполнять цифровые вычисления.
Источник:
Чагатай Ишыл и др., Полностью оптическое шумоподавление изображения с использованием дифракционного визуального процессора (Çağatay Işıl et al, All-optical image denoising using a diffractive visual processor), Light: Science & Applications (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01385-6
=======================
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!
👍2
Орбитальные солнечные отражатели для увеличения выработки солнечной энергии
Исследователи из Университета Глазго предложили новый способ увеличения выработки солнечной энергии с помощью орбитальных солнечных отражателей. Эти отражатели, размещенные на орбите вокруг Земли, будут отражать солнечный свет в сторону будущих солнечных электростанций на рассвете и в сумерках, когда солнечный свет слабый или отсутствует.
В своей статье, опубликованной в журнале Acta Astronautica, исследователи описывают, как они использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить эффективность орбитальных солнечных отражателей. Они обнаружили, что размещение 20 тонких рефлекторов на орбите на высоте 1000 километров от поверхности Земли может отражать солнечный свет на солнечные фермы в среднем на два дополнительных часа каждый день.
Это может значительно повысить производительность будущих солнечных электростанций в мире, особенно после захода солнца, когда спрос на электроэнергию высок. Исследователи также обнаружили, что выходную мощность можно увеличить, добавив больше отражателей или увеличив их размер.
Орбитальные солнечные отражатели будут поддерживать орбиту близко к линии терминатора Земли — границе, где дневной свет на одной стороне планеты переходит в ночь на другой. Это позволит им отражать солнечный свет на солнечные фермы в течение всего дня.
Исследователи считают, что орбитальные солнечные отражатели могут стать важным элементом в переходе к чистой энергии. Они могут помочь нам использовать солнечную энергию даже в ночное время, когда традиционные солнечные панели не работают.
Источник:
Онур Челик и др., Проект группировки орбитальных солнечных отражателей для увеличения солнечной энергии Земли (Onur Çelik et al, A constellation design for orbiting solar reflectors to enhance terrestrial solar energy), Acta Astronautica (2024). DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.01.031
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета Глазго предложили новый способ увеличения выработки солнечной энергии с помощью орбитальных солнечных отражателей. Эти отражатели, размещенные на орбите вокруг Земли, будут отражать солнечный свет в сторону будущих солнечных электростанций на рассвете и в сумерках, когда солнечный свет слабый или отсутствует.
В своей статье, опубликованной в журнале Acta Astronautica, исследователи описывают, как они использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить эффективность орбитальных солнечных отражателей. Они обнаружили, что размещение 20 тонких рефлекторов на орбите на высоте 1000 километров от поверхности Земли может отражать солнечный свет на солнечные фермы в среднем на два дополнительных часа каждый день.
Это может значительно повысить производительность будущих солнечных электростанций в мире, особенно после захода солнца, когда спрос на электроэнергию высок. Исследователи также обнаружили, что выходную мощность можно увеличить, добавив больше отражателей или увеличив их размер.
Орбитальные солнечные отражатели будут поддерживать орбиту близко к линии терминатора Земли — границе, где дневной свет на одной стороне планеты переходит в ночь на другой. Это позволит им отражать солнечный свет на солнечные фермы в течение всего дня.
Исследователи считают, что орбитальные солнечные отражатели могут стать важным элементом в переходе к чистой энергии. Они могут помочь нам использовать солнечную энергию даже в ночное время, когда традиционные солнечные панели не работают.
Источник:
Онур Челик и др., Проект группировки орбитальных солнечных отражателей для увеличения солнечной энергии Земли (Onur Çelik et al, A constellation design for orbiting solar reflectors to enhance terrestrial solar energy), Acta Astronautica (2024). DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.01.031
=======================
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
Технология извлечения ценных металлов из сточных вод
Извлечение ценных металлов из сточных вод различных отраслей промышленности, таких как гальваника, производство полупроводников, автомобилей, аккумуляторов и возобновляемых источников энергии, имеет важное значение как с экологической, так и с экономической точки зрения. В настоящее время в Корее основным методом удаления тяжелых металлов из сточных вод является их осаждение в виде оксидов с помощью добавления химических веществ. Однако этот метод имеет ряд недостатков, основным из которых является образование опасных химических отходов.
Корейский институт науки и технологий KIST объявил о разработке нового волокнистого материала для извлечения металлов из сточных вод, который позволяет восстанавливать ионы металлов в воде путем адсорбции и кристаллизации. Новый материал способен десорбировать и регенерировать восстановленные кристаллы металла, что делает его полупостоянным адсорбентом.
Исследовательская группа KIST использовала явление кристаллизации ионов металлов в воде, когда определенные химические функциональные группы фиксируются на поверхности волокнистого материала, и внедрила технологию удаления образовавшихся кристаллов. На испытаниях с ионами меди новый материал показал практически бесконечную эффективность адсорбции.
Одним из преимуществ нового материала является его форма волокон. Это упрощает его использование в водных средах и облегчает применение в реальных процессах восстановления металлов. Поскольку материал основан на акриловых волокнах, его можно легко модифицировать.
Новый волокнистый материал для извлечения металлов может быть использован для очистки сточных вод различных отраслей промышленности. Он является экологически чистым и экономически выгодным решением, способствующим защите окружающей среды.
Источник:
Ёнгюн Юнг и др., Самовосстанавливающееся волокно, отделяющее свою тяжелую металлическую оболочку для сверхвысокой способности к разделению (Youngkyun Jung et al, A Self-Regenerable Fiber Sloughing Its Heavy Metal Skin for Ultrahigh Separation Capability), Advanced Fiber Materials (2023). DOI: 10.1007/s42765-023-00333-0
=======================
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!
Извлечение ценных металлов из сточных вод различных отраслей промышленности, таких как гальваника, производство полупроводников, автомобилей, аккумуляторов и возобновляемых источников энергии, имеет важное значение как с экологической, так и с экономической точки зрения. В настоящее время в Корее основным методом удаления тяжелых металлов из сточных вод является их осаждение в виде оксидов с помощью добавления химических веществ. Однако этот метод имеет ряд недостатков, основным из которых является образование опасных химических отходов.
Корейский институт науки и технологий KIST объявил о разработке нового волокнистого материала для извлечения металлов из сточных вод, который позволяет восстанавливать ионы металлов в воде путем адсорбции и кристаллизации. Новый материал способен десорбировать и регенерировать восстановленные кристаллы металла, что делает его полупостоянным адсорбентом.
Исследовательская группа KIST использовала явление кристаллизации ионов металлов в воде, когда определенные химические функциональные группы фиксируются на поверхности волокнистого материала, и внедрила технологию удаления образовавшихся кристаллов. На испытаниях с ионами меди новый материал показал практически бесконечную эффективность адсорбции.
Одним из преимуществ нового материала является его форма волокон. Это упрощает его использование в водных средах и облегчает применение в реальных процессах восстановления металлов. Поскольку материал основан на акриловых волокнах, его можно легко модифицировать.
Новый волокнистый материал для извлечения металлов может быть использован для очистки сточных вод различных отраслей промышленности. Он является экологически чистым и экономически выгодным решением, способствующим защите окружающей среды.
Источник:
Ёнгюн Юнг и др., Самовосстанавливающееся волокно, отделяющее свою тяжелую металлическую оболочку для сверхвысокой способности к разделению (Youngkyun Jung et al, A Self-Regenerable Fiber Sloughing Its Heavy Metal Skin for Ultrahigh Separation Capability), Advanced Fiber Materials (2023). DOI: 10.1007/s42765-023-00333-0
=======================
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!
👍4
На пороге плаща-невидимки, или костюма-хамелеона
Группа китайских ученых разработала новый тип метаматериала, который может обеспечить невидимость, ну или хотя бы малозаметность (в оригинальной публикации фигурирует смелая формулировка "практически невидим") в видимом, микроволновом и инфракрасном спектрах. Это первый метаматериал, который обеспечивает малозаметность или маскировку в таком широком диапазоне длин волн.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Авторы исследования отметили, что большинство метаматериалов, разработанных для обеспечения малозаметности, были разработаны только с одной целью — затруднить людям возможность увидеть скрытый объект невооруженным глазом или очками ночного видения. Вместо этого они намеревались создать один метаматериал, который мог бы обеспечить несколько типов оптической скрытности.
Ученые использовали пятиэтапный процесс для создания метаматериала с многоспектральной невидимостью. Каждый слой метаматериала имеет свои собственные характеристики и атрибуты невидимости. Например, один слой отражает микроволны, другой имеет схему, создающую иллюзию прозрачности, а третий скрывает тепловыделение с помощью специального механизма.
В ходе испытаний метаматериал показал отличные результаты. Он был практически невидим в видимом, микроволновом и инфракрасном спектрах. Исследователи считают, что их метаматериал может быть использован в различных областях, таких как военная техника, аэрокосмическая промышленность и медицина.
Источник:
Чжао-Хуа Сюй и др., Метаповерхность Химеры для невидимости на разных участках (Zhao-Hua Xu et al, Chimera metasurface for multiterrain invisibility), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Группа китайских ученых разработала новый тип метаматериала, который может обеспечить невидимость, ну или хотя бы малозаметность (в оригинальной публикации фигурирует смелая формулировка "практически невидим") в видимом, микроволновом и инфракрасном спектрах. Это первый метаматериал, который обеспечивает малозаметность или маскировку в таком широком диапазоне длин волн.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Авторы исследования отметили, что большинство метаматериалов, разработанных для обеспечения малозаметности, были разработаны только с одной целью — затруднить людям возможность увидеть скрытый объект невооруженным глазом или очками ночного видения. Вместо этого они намеревались создать один метаматериал, который мог бы обеспечить несколько типов оптической скрытности.
Ученые использовали пятиэтапный процесс для создания метаматериала с многоспектральной невидимостью. Каждый слой метаматериала имеет свои собственные характеристики и атрибуты невидимости. Например, один слой отражает микроволны, другой имеет схему, создающую иллюзию прозрачности, а третий скрывает тепловыделение с помощью специального механизма.
В ходе испытаний метаматериал показал отличные результаты. Он был практически невидим в видимом, микроволновом и инфракрасном спектрах. Исследователи считают, что их метаматериал может быть использован в различных областях, таких как военная техника, аэрокосмическая промышленность и медицина.
Источник:
Чжао-Хуа Сюй и др., Метаповерхность Химеры для невидимости на разных участках (Zhao-Hua Xu et al, Chimera metasurface for multiterrain invisibility), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
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
Спиральные линзы
В мире, где четкое зрение имеет первостепенное значение, исследователи добились значительного прогресса в разработке новой спиральной линзы, которая обещает революционизировать коррекцию зрения и возможности визуализации. Вдохновленные оптическими свойствами деформаций роговицы, исследователи создали линзу, которая фокусируется на разных расстояниях и в различных условиях освещенности без искажений, обычно наблюдаемых в прогрессивных линзах.
Секрет спиральных линз заключается в их уникальной конструкции. Они имеют спиралевидные элементы, расположенные таким образом, что создается множество отдельных точек фокусировки, подобно нескольким объективам в одном. Это позволяет четко видеть на различных расстояниях без необходимости менять очки или контактные линзы.
Спиральные линзы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными линзами: четкая фокусировка на разных расстояниях и в различных условиях освещенности; отсутствие искажений, обычно наблюдаемых в прогрессивных линзах; возможность применения в офтальмологии, контактных линзах и системах визуализации.
Потенциальные применения спиральных линз многочисленны и разнообразны. В офтальмологии они могут использоваться для коррекции зрения у людей с возрастной дальнозоркостью или другими нарушениями зрения, связанными с возрастом. В контактных линзах спиральные линзы могут обеспечить четкое зрение без необходимости носить очки. В системах визуализации спиральные линзы могут упростить конструкцию и повысить эффективность приборов, используемых в медицинской диагностике, промышленной инспекции и других областях.
Спиральные линзы находятся на ранней стадии разработки, но их потенциал огромен. Исследователи продолжают изучать свойства и возможности спиральных линз, стремясь улучшить их качество и расширить область применения. В будущем спиральные линзы могут стать повсеместным решением для коррекции зрения и использоваться в самых разных областях, от медицины до промышленного производства.
Источник:
Чжао-Хуа Сюй и др., Метаповерхность Химеры для невидимости на разных участках (Zhao-Hua Xu et al, Chimera metasurface for multiterrain invisibility), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
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 мире, где четкое зрение имеет первостепенное значение, исследователи добились значительного прогресса в разработке новой спиральной линзы, которая обещает революционизировать коррекцию зрения и возможности визуализации. Вдохновленные оптическими свойствами деформаций роговицы, исследователи создали линзу, которая фокусируется на разных расстояниях и в различных условиях освещенности без искажений, обычно наблюдаемых в прогрессивных линзах.
Секрет спиральных линз заключается в их уникальной конструкции. Они имеют спиралевидные элементы, расположенные таким образом, что создается множество отдельных точек фокусировки, подобно нескольким объективам в одном. Это позволяет четко видеть на различных расстояниях без необходимости менять очки или контактные линзы.
Спиральные линзы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными линзами: четкая фокусировка на разных расстояниях и в различных условиях освещенности; отсутствие искажений, обычно наблюдаемых в прогрессивных линзах; возможность применения в офтальмологии, контактных линзах и системах визуализации.
Потенциальные применения спиральных линз многочисленны и разнообразны. В офтальмологии они могут использоваться для коррекции зрения у людей с возрастной дальнозоркостью или другими нарушениями зрения, связанными с возрастом. В контактных линзах спиральные линзы могут обеспечить четкое зрение без необходимости носить очки. В системах визуализации спиральные линзы могут упростить конструкцию и повысить эффективность приборов, используемых в медицинской диагностике, промышленной инспекции и других областях.
Спиральные линзы находятся на ранней стадии разработки, но их потенциал огромен. Исследователи продолжают изучать свойства и возможности спиральных линз, стремясь улучшить их качество и расширить область применения. В будущем спиральные линзы могут стать повсеместным решением для коррекции зрения и использоваться в самых разных областях, от медицины до промышленного производства.
Источник:
Чжао-Хуа Сюй и др., Метаповерхность Химеры для невидимости на разных участках (Zhao-Hua Xu et al, Chimera metasurface for multiterrain invisibility), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
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
Новый твёрдый электролит для литий-металлических аккумуляторов
Литий-металлические батареи (LMBs) считаются одними из самых перспективных кандидатов на аккумуляторы следующего поколения из-за их высокой теоретической емкости, низкого рабочего потенциала и высокой плотности энергии. Однако разработка высокоэффективных и стабильных LMBs до сих пор остается сложной задачей из-за высокой реакционной активности металлического лития, которая приводит к образованию дендритов и снижению безопасности батареи.
Твердые полимерные электролиты (SPEs) рассматриваются как многообещающее решение для преодоления этих проблем. SPEs обладают такими преимуществами, как высокая механическая прочность, широкий электрохимический диапазон стабильности и низкая стоимость. Однако традиционные SPEs имеют низкую ионную проводимость, что ограничивает их применение в высокопроизводительных LMBs.
Исследователи из Университета Мэриленда, Университета Иллинойса и других институтов недавно разработали новый высококонцентрированный твердый полимерный электролит для LMBs. Предложенный ими электролит обладает высокой ионной проводимостью (10-3 S см-1 при 25 °C) и широким электрохимическим диапазоном стабильности (до 5 В). Кроме того, он способен подавлять рост дендритов лития и улучшать циклическую стабильность батареи.
Новый электролит содержит смесь полиэтиленгликоля (PEG) и литийбис(трифторметансульфонил)имида (LiTFSI). PEG является полимером с высокой механической прочностью и хорошей ионной проводимостью. LiTFSI является солью лития с низкой температурой плавления и высокой растворимостью в PEG.
Исследователи обнаружили, что добавление LiTFSI в PEG приводит к увеличению ионной проводимости электролита. При концентрации LiTFSI 40 мас. % ионная проводимость электролита достигает 10-3 S см-1 при 25 °C. Это значение значительно выше, чем у традиционных SPEs.
Новый электролит также обладает широким электрохимическим диапазоном стабильности. Он стабилен в диапазоне напряжений от 0 до 5 В, что позволяет использовать его в LMBs с высоким рабочим напряжением.
Испытания показали, что LMBs с новым электролитом имеют высокую циклическую стабильность. Батарея может выдерживать более 1000 циклов зарядки-разрядки без существенного снижения емкости. Кроме того, новый электролит способен подавлять рост дендритов лития, что значительно повышает безопасность батареи.
Источник:
Вейран Чжан и др., Однофазные твердые полимерные электролиты локальной высокой концентрации для литий-металлических батарей (Weiran Zhang et al, Single-phase local-high-concentration solid polymer electrolytes for lithium-metal batteries), Nature Energy (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
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!
Литий-металлические батареи (LMBs) считаются одними из самых перспективных кандидатов на аккумуляторы следующего поколения из-за их высокой теоретической емкости, низкого рабочего потенциала и высокой плотности энергии. Однако разработка высокоэффективных и стабильных LMBs до сих пор остается сложной задачей из-за высокой реакционной активности металлического лития, которая приводит к образованию дендритов и снижению безопасности батареи.
Твердые полимерные электролиты (SPEs) рассматриваются как многообещающее решение для преодоления этих проблем. SPEs обладают такими преимуществами, как высокая механическая прочность, широкий электрохимический диапазон стабильности и низкая стоимость. Однако традиционные SPEs имеют низкую ионную проводимость, что ограничивает их применение в высокопроизводительных LMBs.
Исследователи из Университета Мэриленда, Университета Иллинойса и других институтов недавно разработали новый высококонцентрированный твердый полимерный электролит для LMBs. Предложенный ими электролит обладает высокой ионной проводимостью (10-3 S см-1 при 25 °C) и широким электрохимическим диапазоном стабильности (до 5 В). Кроме того, он способен подавлять рост дендритов лития и улучшать циклическую стабильность батареи.
Новый электролит содержит смесь полиэтиленгликоля (PEG) и литийбис(трифторметансульфонил)имида (LiTFSI). PEG является полимером с высокой механической прочностью и хорошей ионной проводимостью. LiTFSI является солью лития с низкой температурой плавления и высокой растворимостью в PEG.
Исследователи обнаружили, что добавление LiTFSI в PEG приводит к увеличению ионной проводимости электролита. При концентрации LiTFSI 40 мас. % ионная проводимость электролита достигает 10-3 S см-1 при 25 °C. Это значение значительно выше, чем у традиционных SPEs.
Новый электролит также обладает широким электрохимическим диапазоном стабильности. Он стабилен в диапазоне напряжений от 0 до 5 В, что позволяет использовать его в LMBs с высоким рабочим напряжением.
Испытания показали, что LMBs с новым электролитом имеют высокую циклическую стабильность. Батарея может выдерживать более 1000 циклов зарядки-разрядки без существенного снижения емкости. Кроме того, новый электролит способен подавлять рост дендритов лития, что значительно повышает безопасность батареи.
Источник:
Вейран Чжан и др., Однофазные твердые полимерные электролиты локальной высокой концентрации для литий-металлических батарей (Weiran Zhang et al, Single-phase local-high-concentration solid polymer electrolytes for lithium-metal batteries), Nature Energy (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309096120
=======================
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
Метаматериалы: превращая невозможные свойства в реальность с помощью искусственного интеллекта
Метаматериалы — это класс материалов с необычными свойствами, которые не встречаются в природе. Их уникальность заключается в том, что их свойства определяются геометрией их структуры, а не молекулярным составом. Это открывает безграничные возможности для создания материалов с беспрецедентными функциональными возможностями.
Исследователи из Делфтского технического университета разработали инструмент искусственного интеллекта (ИИ), который не только может обнаруживать такие необычные материалы, но также отбирает среди них те, которые можно изготовить существующими промышленными методами. Отбор также ведётся по критерию долговечности. То есть на выходе учёные получают метаматериал с необходимыми свойствами, стабильный, долговечный и готовый к производству. Это дает возможность создавать устройства с беспрецедентными функциональными возможностями. Они опубликовали свои выводы в журнале Advanced Materials.
Инструмент ИИ, разработанный исследователями из Делфтского технического университета, использует алгоритмы глубокого обучения для решения обратных задач, которые возникают при проектировании метаматериалов. Обратные задачи — это проблемы, в которых необходимо найти входные данные, которые приводят к желаемым выходным данным. В случае метаматериалов входными данными являются геометрия структуры, а выходными данными — свойства материала.
Исследователи обучили свою модель ИИ на большом количестве данных о метаматериалах, которые были собраны в ходе экспериментов и компьютерных симуляций. В результате модель ИИ научилась находить геометрию структуры, которая приводит к желаемым свойствам материала.
Инструмент ИИ, разработанный исследователями из Делфтского технического университета, открывает новые возможности для создания устройств с уникальными функциональными возможностями. Например, можно создать метаматериалы, которые могут скрывать объекты на виду, или импланты, которые ведут себя точно так же, как костная ткань.
Источник:
Хелда Пахлавани и др., Глубокое обучение для независимого от размера обратного проектирования случайных сетевых 3D-печатных механических метаматериалов (Helda Pahlavani et al, Deep Learning for Size‐Agnostic Inverse Design of Random‐Network 3D Printed Mechanical Metamaterials), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303481
=======================
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!
Метаматериалы — это класс материалов с необычными свойствами, которые не встречаются в природе. Их уникальность заключается в том, что их свойства определяются геометрией их структуры, а не молекулярным составом. Это открывает безграничные возможности для создания материалов с беспрецедентными функциональными возможностями.
Исследователи из Делфтского технического университета разработали инструмент искусственного интеллекта (ИИ), который не только может обнаруживать такие необычные материалы, но также отбирает среди них те, которые можно изготовить существующими промышленными методами. Отбор также ведётся по критерию долговечности. То есть на выходе учёные получают метаматериал с необходимыми свойствами, стабильный, долговечный и готовый к производству. Это дает возможность создавать устройства с беспрецедентными функциональными возможностями. Они опубликовали свои выводы в журнале Advanced Materials.
Инструмент ИИ, разработанный исследователями из Делфтского технического университета, использует алгоритмы глубокого обучения для решения обратных задач, которые возникают при проектировании метаматериалов. Обратные задачи — это проблемы, в которых необходимо найти входные данные, которые приводят к желаемым выходным данным. В случае метаматериалов входными данными являются геометрия структуры, а выходными данными — свойства материала.
Исследователи обучили свою модель ИИ на большом количестве данных о метаматериалах, которые были собраны в ходе экспериментов и компьютерных симуляций. В результате модель ИИ научилась находить геометрию структуры, которая приводит к желаемым свойствам материала.
Инструмент ИИ, разработанный исследователями из Делфтского технического университета, открывает новые возможности для создания устройств с уникальными функциональными возможностями. Например, можно создать метаматериалы, которые могут скрывать объекты на виду, или импланты, которые ведут себя точно так же, как костная ткань.
Источник:
Хелда Пахлавани и др., Глубокое обучение для независимого от размера обратного проектирования случайных сетевых 3D-печатных механических метаматериалов (Helda Pahlavani et al, Deep Learning for Size‐Agnostic Inverse Design of Random‐Network 3D Printed Mechanical Metamaterials), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303481
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥1
Многофотонная передача состояний между удаленными сверхпроводящими узлами
За последние десятилетия квантовые физики и инженеры неустанно работают над созданием надежных и эффективных систем квантовой связи. Эти системы имеют огромный потенциал стать основой для разработки новых квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры, квантовые криптографические системы и квантовые сети.
Недавно исследователи из Чикагского университета представили новый испытательный стенд квантовой связи с удаленными сверхпроводящими узлами. Этот стенд позволяет демонстрировать двунаправленную многофотонную связь, что является важным шагом на пути к реализации эффективной передачи сложных квантовых состояний в сверхпроводящих цепях.
"Мы разрабатываем сверхпроводящие кубиты для модульных квантовых вычислений и в качестве испытательного стенда для квантовой связи", - говорит Эндрю Клеланд, соавтор статьи. -"Оба основаны на возможности когерентной передачи квантовых состояний между "узлами" кубитов, которые соединены друг с другом с помощью разреженной сети связи, обычно одной физической линии передачи".
Исследование основывается на двух предыдущих работах, опубликованных в журналах Nature Physics и Nature. В этих работах команда продемонстрировала, что они могут генерировать удаленную запутанность и отправлять сложные квантовые состояния, последнее из которых происходит по одному кубиту за раз.
"В нашем новом исследовании мы хотели попытаться отправить сложные квантовые состояния, представляющие несколько кубитов одновременно", - сказал Клеланд. "Для этого мы загрузили квантовое состояние для отправки в резонатор, а затем отправили все состояние резонатора в линию передачи, перехватив его удаленным резонатором для последующего анализа".
Резонаторы, устройства, демонстрирующие электрический резонанс, имеют номинально бесконечное число квантовых уровней. В результате они теоретически способны хранить очень сложные состояния, которые кодируют данные объемом в несколько кубитов. Благодаря этим выгодным характеристикам исследователи смогли использовать резонаторы для отправки и приема сложных квантовых состояний.
Источник:
Джоэл Гребель и др., Двунаправленная многофотонная связь между удаленными сверхпроводящими узлами (Joel Grebel et al, Bidirectional Multiphoton Communication between Remote Superconducting Nodes), Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.047001
=======================
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!
За последние десятилетия квантовые физики и инженеры неустанно работают над созданием надежных и эффективных систем квантовой связи. Эти системы имеют огромный потенциал стать основой для разработки новых квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры, квантовые криптографические системы и квантовые сети.
Недавно исследователи из Чикагского университета представили новый испытательный стенд квантовой связи с удаленными сверхпроводящими узлами. Этот стенд позволяет демонстрировать двунаправленную многофотонную связь, что является важным шагом на пути к реализации эффективной передачи сложных квантовых состояний в сверхпроводящих цепях.
"Мы разрабатываем сверхпроводящие кубиты для модульных квантовых вычислений и в качестве испытательного стенда для квантовой связи", - говорит Эндрю Клеланд, соавтор статьи. -"Оба основаны на возможности когерентной передачи квантовых состояний между "узлами" кубитов, которые соединены друг с другом с помощью разреженной сети связи, обычно одной физической линии передачи".
Исследование основывается на двух предыдущих работах, опубликованных в журналах Nature Physics и Nature. В этих работах команда продемонстрировала, что они могут генерировать удаленную запутанность и отправлять сложные квантовые состояния, последнее из которых происходит по одному кубиту за раз.
"В нашем новом исследовании мы хотели попытаться отправить сложные квантовые состояния, представляющие несколько кубитов одновременно", - сказал Клеланд. "Для этого мы загрузили квантовое состояние для отправки в резонатор, а затем отправили все состояние резонатора в линию передачи, перехватив его удаленным резонатором для последующего анализа".
Резонаторы, устройства, демонстрирующие электрический резонанс, имеют номинально бесконечное число квантовых уровней. В результате они теоретически способны хранить очень сложные состояния, которые кодируют данные объемом в несколько кубитов. Благодаря этим выгодным характеристикам исследователи смогли использовать резонаторы для отправки и приема сложных квантовых состояний.
Источник:
Джоэл Гребель и др., Двунаправленная многофотонная связь между удаленными сверхпроводящими узлами (Joel Grebel et al, Bidirectional Multiphoton Communication between Remote Superconducting Nodes), Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.047001
=======================
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
Не все дефекты одинаково плохи
Невероятному прогрессу полупроводниковых технологий мы обязаны тому, что однажды учёные научились получать полупроводники удивительной чистоты, с ничтожно малым числом примесей и дефектов. Причём речь идёт не просто о минимизации примесей и дефектов, а об их контроле. Невозможно получить полупроводниковое устройство с необходимыми характеристиками, если заранее не получить материал со строго выверенным составом. Теперь оказалось, что дефекты в полупроводниковых материалах могут содержать электроны с угловым моментом или спином, способные хранить и обрабатывать информацию. Эту "спиновую степень свободы" можно использовать для различных целей, таких как измерение магнитных полей или создание квантовых сетей.
Группа исследователей под руководством профессора Грега Фукса из Корнеллского университета отправилась на поиски таких спинов в популярном полупроводниковом материале - нитриде галлия. И к их удивлению, они обнаружили два различных вида дефектов, один из которых можно манипулировать для будущих квантовых приложений. Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials, а ведущим автором стал докторант Цзялун Луо.
Дефекты также являются причиной окраски драгоценных камней, таких как алмазы. Например, розовые бриллианты получают свой оттенок благодаря дефектам, называемым центрами азотных вакансий. Однако существует еще множество центров окраски, которые предстоит идентифицировать, даже в широко используемых материалах.
Нитрид галлия является зрелым полупроводником, который был разработан для высокочастотной электроники. Он широко используется в различных устройствах, включая зарядные устройства для компьютеров и электромобилей. Однако, с точки зрения материала с квантовыми дефектами, нитрид галлия еще мало исследован.
Чтобы найти спиновую степень свободы в нитриде галлия, исследователи объединились с другими учеными, включая профессора Фархана Рана и докторанта Ифэя Гэна, с которыми они ранее работали над этим материалом. Группа использовала конфокальную микроскопию для идентификации дефектов и изучения их свойств при комнатной температуре.
Источник:
Цзялун Луо и др., Оптически обнаруженный при комнатной температуре магнитный резонанс одиночных спинов в GaN (Jialun Luo et al, Room temperature optically detected magnetic resonance of single spins in GaN), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01803-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Невероятному прогрессу полупроводниковых технологий мы обязаны тому, что однажды учёные научились получать полупроводники удивительной чистоты, с ничтожно малым числом примесей и дефектов. Причём речь идёт не просто о минимизации примесей и дефектов, а об их контроле. Невозможно получить полупроводниковое устройство с необходимыми характеристиками, если заранее не получить материал со строго выверенным составом. Теперь оказалось, что дефекты в полупроводниковых материалах могут содержать электроны с угловым моментом или спином, способные хранить и обрабатывать информацию. Эту "спиновую степень свободы" можно использовать для различных целей, таких как измерение магнитных полей или создание квантовых сетей.
Группа исследователей под руководством профессора Грега Фукса из Корнеллского университета отправилась на поиски таких спинов в популярном полупроводниковом материале - нитриде галлия. И к их удивлению, они обнаружили два различных вида дефектов, один из которых можно манипулировать для будущих квантовых приложений. Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials, а ведущим автором стал докторант Цзялун Луо.
Дефекты также являются причиной окраски драгоценных камней, таких как алмазы. Например, розовые бриллианты получают свой оттенок благодаря дефектам, называемым центрами азотных вакансий. Однако существует еще множество центров окраски, которые предстоит идентифицировать, даже в широко используемых материалах.
Нитрид галлия является зрелым полупроводником, который был разработан для высокочастотной электроники. Он широко используется в различных устройствах, включая зарядные устройства для компьютеров и электромобилей. Однако, с точки зрения материала с квантовыми дефектами, нитрид галлия еще мало исследован.
Чтобы найти спиновую степень свободы в нитриде галлия, исследователи объединились с другими учеными, включая профессора Фархана Рана и докторанта Ифэя Гэна, с которыми они ранее работали над этим материалом. Группа использовала конфокальную микроскопию для идентификации дефектов и изучения их свойств при комнатной температуре.
Источник:
Цзялун Луо и др., Оптически обнаруженный при комнатной температуре магнитный резонанс одиночных спинов в GaN (Jialun Luo et al, Room temperature optically detected magnetic resonance of single spins in GaN), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01803-5
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Волоконно-оптические кабели в океане могут предупреждать о цунами
Волоконно-оптические кабели, проложенные по дну океана, могут стать менее дорогой и более комплексной альтернативой современным специальным буям, которые действуют как системы раннего предупреждения о цунами. Об этом сообщил исследователь из Мичиганского университета.
Система под названием DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) состоит из специализированных буев, которые отслеживают цунами. Установка буев, находящихся под надзором Национального управления океанических и атмосферных исследований, обходится примерно в 500 000 долларов США, а также еще 300 000 долларов США в год на содержание. Тридцать два буя-детектора усеивают периметр Тихого океана, что требует миллионов долларов в год на их содержание — дорого, но жизненно необходимо.
Теперь сейсмолог Мичиганского университета Зак Спика и его коллеги из Калифорнийского технологического института использовали метод, называемый распределенным акустическим зондированием (DAS), чтобы воспользоваться более дешевым и повсеместным способом отслеживания стихийных бедствий: с помощью примерно 1 миллиона миль оптоволокна на дне океана.
В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, Спика и его коллеги показывают, что оптоволоконные кабели могут использоваться в качестве системы раннего предупреждения о цунами.
«В отличие от землетрясений, которые случаются внезапно и их трудно избежать, хотя существуют некоторые системы раннего предупреждения, цунами обычно требуется больше времени, чтобы накопиться и достичь побережья», — сказал Спика. «Это означает, что системы раннего предупреждения более эффективны в случае цунами. Однако сложно оценить масштабы цунами до того, как оно достигнет побережья. Поэтому необходимы морские приборы, которые являются дорогостоящими и трудными в обслуживании».
За предыдущие пять лет Спика и его коллеги-исследователи установили устройства опроса DAS в оптоволоконных телекоммуникационных компаниях на Аляске, в Японии, Испании и на озере Онтарио, которые подключаются к подводным оптоволоконным кабелям. Эти устройства способны обнаруживать акустические волны, генерируемые цунами, и передавать эти данные на берег в режиме реального времени.
«Это очень перспективно», — сказал Спика. «Это может стать более дешевой и надежной системой раннего предупреждения о цунами, чем существующие в настоящее время системы на основе буев».
В ходе своего исследования Спика и его коллеги использовали данные от устройств опроса DAS, установленных в подводном кабеле на Аляске, для обнаружения цунами, вызванного сильным землетрясением на Аляске в 2018 году. Они обнаружили, что DAS смог обнаружить цунами за несколько минут до того, как оно достигло побережья.
Спика говорит, что система раннего предупреждения о цунами на основе DAS может быть реализована в течение нескольких лет. Он надеется, что эта система поможет спасти жизни людей и имущество в прибрежных районах.
Источник:
Хань Сяо и др., Обнаружение инфрагравитационных землетрясений и волн цунами с помощью подводного распределенного акустического зондирования (Han Xiao et al, Detection of Earthquake Infragravity and Tsunami Waves With Underwater Distributed Acoustic Sensing), Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2023GL106767
=======================
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!
Волоконно-оптические кабели, проложенные по дну океана, могут стать менее дорогой и более комплексной альтернативой современным специальным буям, которые действуют как системы раннего предупреждения о цунами. Об этом сообщил исследователь из Мичиганского университета.
Система под названием DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) состоит из специализированных буев, которые отслеживают цунами. Установка буев, находящихся под надзором Национального управления океанических и атмосферных исследований, обходится примерно в 500 000 долларов США, а также еще 300 000 долларов США в год на содержание. Тридцать два буя-детектора усеивают периметр Тихого океана, что требует миллионов долларов в год на их содержание — дорого, но жизненно необходимо.
Теперь сейсмолог Мичиганского университета Зак Спика и его коллеги из Калифорнийского технологического института использовали метод, называемый распределенным акустическим зондированием (DAS), чтобы воспользоваться более дешевым и повсеместным способом отслеживания стихийных бедствий: с помощью примерно 1 миллиона миль оптоволокна на дне океана.
В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, Спика и его коллеги показывают, что оптоволоконные кабели могут использоваться в качестве системы раннего предупреждения о цунами.
«В отличие от землетрясений, которые случаются внезапно и их трудно избежать, хотя существуют некоторые системы раннего предупреждения, цунами обычно требуется больше времени, чтобы накопиться и достичь побережья», — сказал Спика. «Это означает, что системы раннего предупреждения более эффективны в случае цунами. Однако сложно оценить масштабы цунами до того, как оно достигнет побережья. Поэтому необходимы морские приборы, которые являются дорогостоящими и трудными в обслуживании».
За предыдущие пять лет Спика и его коллеги-исследователи установили устройства опроса DAS в оптоволоконных телекоммуникационных компаниях на Аляске, в Японии, Испании и на озере Онтарио, которые подключаются к подводным оптоволоконным кабелям. Эти устройства способны обнаруживать акустические волны, генерируемые цунами, и передавать эти данные на берег в режиме реального времени.
«Это очень перспективно», — сказал Спика. «Это может стать более дешевой и надежной системой раннего предупреждения о цунами, чем существующие в настоящее время системы на основе буев».
В ходе своего исследования Спика и его коллеги использовали данные от устройств опроса DAS, установленных в подводном кабеле на Аляске, для обнаружения цунами, вызванного сильным землетрясением на Аляске в 2018 году. Они обнаружили, что DAS смог обнаружить цунами за несколько минут до того, как оно достигло побережья.
Спика говорит, что система раннего предупреждения о цунами на основе DAS может быть реализована в течение нескольких лет. Он надеется, что эта система поможет спасти жизни людей и имущество в прибрежных районах.
Источник:
Хань Сяо и др., Обнаружение инфрагравитационных землетрясений и волн цунами с помощью подводного распределенного акустического зондирования (Han Xiao et al, Detection of Earthquake Infragravity and Tsunami Waves With Underwater Distributed Acoustic Sensing), Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2023GL106767
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥1
Зелёные крыши не только красиво, но и полезно
Зеленые крыши, то есть покрытые растительностью, набирают популярность как устойчивая стратегия охлаждения городов и снижения энергопотребления. Новое исследование, проведенное Индирой Адильхановой и профессором Гын Ён Юн из Университета Кёнхи совместно с профессором Университета Нового Южного Уэльса Маттеосом (Мэтом) Сантамоурисом, показало, что обширное озеленение крыш зданий может значительно снизить температуру в масштабах города и снизить затраты на электроэнергию.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Cities, является первым, в котором анализируется преобразующее влияние зеленых крыш на потребление энергии в городах и климатические условия. Результаты показали, что зеленые крыши могут охлаждать Сеул, столицу Южной Кореи, примерно на 1°C летом и сокращать потребность в энергии, связанная с охлаждением, почти на 8% при максимальном покрытии.
Профессор Сантамоурис специализируется на разработке технологий и стратегий смягчения последствий жары для охлаждения городов, пострадавших от перегрева. Сеул, Южная Корея, является одним из таких городов, где изменение климата и быстрая урбанизация влияют на масштабы проблем перегрева, увеличения потребностей в потреблении энергии и отрицательно влияют на здоровье.
Зеленые крыши являются многообещающей стратегией снижения потребления тепла и энергии в городах. Благодаря возможности установки на новых зданиях и модернизации они представляют собой масштабируемое природное решение для решения проблем, связанных с городской жарой.
Для исследования исследовательская группа провела крупномасштабное моделирование климата и энергопотребления зданий в рамках трех сценариев озеленения, чтобы оценить потенциал зеленых крыш для снижения температуры и потребностей Сеула в охлаждении в самый жаркий летний месяц, август. Они специально сосредоточились на неорошаемых обширных зеленых крышах — типе легких зеленых крыш с возможностью крупномасштабного внедрения и меньшими затратами на техническое обслуживание.
Моделирование показало, что чем выше степень покрытия систем зеленых крыш, тем значительнее их влияние на температуру и потребление энергии в городе. При максимальном 100% покрытии зелеными крышами средняя температура в Сеуле в августе снизилась на 1,1°C, а затраты на охлаждение сократились на 7,7%.
Источник:
Индира Адильханова и др., Зеленые крыши экономят энергию в городах и борются с региональным изменением климата (Indira Adilkhanova et al, Green roofs save energy in cities and fight regional climate change), Nature Cities (2024). DOI: 10.1038/s44284-024-00035-7
=======================
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!
Зеленые крыши, то есть покрытые растительностью, набирают популярность как устойчивая стратегия охлаждения городов и снижения энергопотребления. Новое исследование, проведенное Индирой Адильхановой и профессором Гын Ён Юн из Университета Кёнхи совместно с профессором Университета Нового Южного Уэльса Маттеосом (Мэтом) Сантамоурисом, показало, что обширное озеленение крыш зданий может значительно снизить температуру в масштабах города и снизить затраты на электроэнергию.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Cities, является первым, в котором анализируется преобразующее влияние зеленых крыш на потребление энергии в городах и климатические условия. Результаты показали, что зеленые крыши могут охлаждать Сеул, столицу Южной Кореи, примерно на 1°C летом и сокращать потребность в энергии, связанная с охлаждением, почти на 8% при максимальном покрытии.
Профессор Сантамоурис специализируется на разработке технологий и стратегий смягчения последствий жары для охлаждения городов, пострадавших от перегрева. Сеул, Южная Корея, является одним из таких городов, где изменение климата и быстрая урбанизация влияют на масштабы проблем перегрева, увеличения потребностей в потреблении энергии и отрицательно влияют на здоровье.
Зеленые крыши являются многообещающей стратегией снижения потребления тепла и энергии в городах. Благодаря возможности установки на новых зданиях и модернизации они представляют собой масштабируемое природное решение для решения проблем, связанных с городской жарой.
Для исследования исследовательская группа провела крупномасштабное моделирование климата и энергопотребления зданий в рамках трех сценариев озеленения, чтобы оценить потенциал зеленых крыш для снижения температуры и потребностей Сеула в охлаждении в самый жаркий летний месяц, август. Они специально сосредоточились на неорошаемых обширных зеленых крышах — типе легких зеленых крыш с возможностью крупномасштабного внедрения и меньшими затратами на техническое обслуживание.
Моделирование показало, что чем выше степень покрытия систем зеленых крыш, тем значительнее их влияние на температуру и потребление энергии в городе. При максимальном 100% покрытии зелеными крышами средняя температура в Сеуле в августе снизилась на 1,1°C, а затраты на охлаждение сократились на 7,7%.
Источник:
Индира Адильханова и др., Зеленые крыши экономят энергию в городах и борются с региональным изменением климата (Indira Adilkhanova et al, Green roofs save energy in cities and fight regional climate change), Nature Cities (2024). DOI: 10.1038/s44284-024-00035-7
=======================
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!
👍3
Астрономический прибор пригодился физикам-ядерщикам
Группа исследователей из Университета Окаямы в Японии использовала оборудование, изначально предназначенное для астрономических наблюдений, чтобы исследовать изменения в структуре ядер атомов. В своей работе, опубликованной в журнале Scientific Reports, ученые продемонстрировали, как их многослойная полупроводниковая камера Комптона может регистрировать поляризацию гамма-лучей, испускаемых атомными ядрами, что позволяет раскрыть их внутреннюю структуру.
Камера Комптона включает в себя полупроводниковый датчик изображения из теллурида кадмия (CdTe), который изначально был разработан для астрономических наблюдений. Он обладает высокой эффективностью обнаружения и точностью определения положения гамма-квантов. Исследовательская группа использовала эту камеру в экспериментах по ядерной спектроскопии для изучения изменений в структуре ядер атомов.
В своих экспериментах ученые направляли пучки протонов на мишень из тонкой железной пленки, создавая первое возбужденное состояние ядер 56Fe. Испускаемые гамма-лучи были измерены и выявили пиковую структуру. Команде удалось извлечь распределение угла азимута рассеяния гамма-квантов.
Исследователи подчеркивают, что их метод значительно снижает неопределенности в определении спина и четности квантовых состояний в редких атомных ядрах. Это открывает новые возможности для изучения редких и экзотических ядер, которые играют важную роль в понимании фундаментальных законов природы и происхождения химических элементов во Вселенной.
Источник:
С. Го и др., Демонстрация ядерной гамма-поляриметрии на основе многослойной комптоновской камеры CdTe (S. Go et al, Demonstration of nuclear gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton camera), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-52692-2
=======================
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!
Группа исследователей из Университета Окаямы в Японии использовала оборудование, изначально предназначенное для астрономических наблюдений, чтобы исследовать изменения в структуре ядер атомов. В своей работе, опубликованной в журнале Scientific Reports, ученые продемонстрировали, как их многослойная полупроводниковая камера Комптона может регистрировать поляризацию гамма-лучей, испускаемых атомными ядрами, что позволяет раскрыть их внутреннюю структуру.
Камера Комптона включает в себя полупроводниковый датчик изображения из теллурида кадмия (CdTe), который изначально был разработан для астрономических наблюдений. Он обладает высокой эффективностью обнаружения и точностью определения положения гамма-квантов. Исследовательская группа использовала эту камеру в экспериментах по ядерной спектроскопии для изучения изменений в структуре ядер атомов.
В своих экспериментах ученые направляли пучки протонов на мишень из тонкой железной пленки, создавая первое возбужденное состояние ядер 56Fe. Испускаемые гамма-лучи были измерены и выявили пиковую структуру. Команде удалось извлечь распределение угла азимута рассеяния гамма-квантов.
Исследователи подчеркивают, что их метод значительно снижает неопределенности в определении спина и четности квантовых состояний в редких атомных ядрах. Это открывает новые возможности для изучения редких и экзотических ядер, которые играют важную роль в понимании фундаментальных законов природы и происхождения химических элементов во Вселенной.
Источник:
С. Го и др., Демонстрация ядерной гамма-поляриметрии на основе многослойной комптоновской камеры CdTe (S. Go et al, Demonstration of nuclear gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton camera), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-52692-2
=======================
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
Новая технология обработки изображений, вдохновленная человеческим глазом
Традиционные методы обработки изображений, основанные на цифровых сигнальных процессорах и искусственном интеллекте (ИИ), требуют значительных вычислительных ресурсов и энергии. Эти ограничения побудили исследователей искать более эффективные и энергосберегающие подходы.
В этой связи ученые из Пенсильванского университета разработали инновационную технологию метаповерхности, которая открывает новые возможности для обработки изображений. Метаповерхность представляет собой оптический элемент, напоминающий предметное стекло, но обладающий уникальными свойствами управления светом. Она состоит из крошечных наноструктур, расположенных под разными углами, которые взаимодействуют со светом и изменяют его направление, фазу и поляризацию.
Исследователи под руководством доцента Синцзе Ни из кафедры электротехники и информационных технологий Пенсильванского университета продемонстрировали, что метаповерхность способна преобразовывать изображения из декартовой системы координат, где пиксели расположены прямыми рядами и столбцами, в логарифмическую полярную систему. Эта система координат напоминает расположение световых рецепторов в человеческом глазу, где более плотное расположение рецепторов в центральной части обеспечивает более высокое разрешение, а в периферийных областях плотность рецепторов уменьшается.
Метаповерхность выполняет эту преобразование в реальном времени, до того, как изображение захватывается камерой. Благодаря этому последующая обработка изображения компьютером и искусственным интеллектом становится более эффективной и требует меньше энергии и пропускной способности. Исследователи считают, что метаповерхность может стать ключевой технологией для будущих систем машинного зрения и обработки изображений, где требуется высокая производительность и низкое энергопотребление.
Кроме того, метаповерхность может использоваться для управления цветом и фазой света, что открывает возможности для создания новых оптических устройств, таких как голографические дисплеи, линзы с изменяемым фокусным расстоянием и оптические датчики. Эта революционная технология имеет потенциал для широкого спектра приложений в различных областях, включая медицину, промышленность, безопасность и научные исследования.
Источник:
Синван Чжан и др., Полностью оптические преобразования геометрических изображений с помощью ультратонких метаповерхностей (Xingwang Zhang et al, All-optical geometric image transformations enabled by ultrathin metasurfaces), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43981-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!
Традиционные методы обработки изображений, основанные на цифровых сигнальных процессорах и искусственном интеллекте (ИИ), требуют значительных вычислительных ресурсов и энергии. Эти ограничения побудили исследователей искать более эффективные и энергосберегающие подходы.
В этой связи ученые из Пенсильванского университета разработали инновационную технологию метаповерхности, которая открывает новые возможности для обработки изображений. Метаповерхность представляет собой оптический элемент, напоминающий предметное стекло, но обладающий уникальными свойствами управления светом. Она состоит из крошечных наноструктур, расположенных под разными углами, которые взаимодействуют со светом и изменяют его направление, фазу и поляризацию.
Исследователи под руководством доцента Синцзе Ни из кафедры электротехники и информационных технологий Пенсильванского университета продемонстрировали, что метаповерхность способна преобразовывать изображения из декартовой системы координат, где пиксели расположены прямыми рядами и столбцами, в логарифмическую полярную систему. Эта система координат напоминает расположение световых рецепторов в человеческом глазу, где более плотное расположение рецепторов в центральной части обеспечивает более высокое разрешение, а в периферийных областях плотность рецепторов уменьшается.
Метаповерхность выполняет эту преобразование в реальном времени, до того, как изображение захватывается камерой. Благодаря этому последующая обработка изображения компьютером и искусственным интеллектом становится более эффективной и требует меньше энергии и пропускной способности. Исследователи считают, что метаповерхность может стать ключевой технологией для будущих систем машинного зрения и обработки изображений, где требуется высокая производительность и низкое энергопотребление.
Кроме того, метаповерхность может использоваться для управления цветом и фазой света, что открывает возможности для создания новых оптических устройств, таких как голографические дисплеи, линзы с изменяемым фокусным расстоянием и оптические датчики. Эта революционная технология имеет потенциал для широкого спектра приложений в различных областях, включая медицину, промышленность, безопасность и научные исследования.
Источник:
Синван Чжан и др., Полностью оптические преобразования геометрических изображений с помощью ультратонких метаповерхностей (Xingwang Zhang et al, All-optical geometric image transformations enabled by ultrathin metasurfaces), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43981-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
Поиск фундаментальных ограничений теорий о квантовой запутанности
Ученые из Университета Оттавы раскрывают тайны квантовой запутанности, бросая вызов традиционным представлениям. В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters (PRL), они исследуют возможности расширений квантовой теории с помощью концепции нелокальных "ящиков".
Нелокальные "ящики" — это теоретические конструкции, которые иллюстрируют аспекты квантовой запутанности и нелокальности. Они представляют собой абстрактные устройства, которые могут связывать удаленные частицы способами, которые противоречат классической физике. Эти расширения квантовой теории позволяют исследовать границы нашего понимания Вселенной.
В своем исследовании исследователи использовали концепцию нетривиальной сложности коммуникации (NCC) для оценки возможности нелокальных ящиков. NCC измеряет затраты на двустороннюю связь, необходимую для создания коррелированных событий. Исследователи обнаружили, что теоретические расширения квантовой теории, которые предсказывают корреляции, превышающие пределы NCC, считаются нефизическими.
Результаты исследования демонстрируют, что принцип нетривиальной сложности коммуникации накладывает фундаментальные ограничения на возможные расширения квантовой теории. Это ограничение имеет важные последствия для нашего понимания квантовой запутанности.
Много сложных словечек, да. Если нито ничего не понял, то учёные поставили себе цель найти фундаментальные ограничения теорий и гипотез, которые могут так или иначе объяснять явления в квантовой физике, которые в настоящий момент пока что носят характер феномена. То есть они есть, мы понимаем, как это работает, но почему - не понимаем. В квантовой физике к таким феноменам относятся квантовая запутанность и нелокальность. Учёные решили пойти по пути "а что если" и стали анализировать все возможные схемы коммуникаций между удалёнными частицами, в том числе и противоречащие известным сейчас законам физики.
Источник:
Пьер Боттерон и др., Расширение известной области нелокальных блоков, которые разрушают коммуникационную сложность (Pierre Botteron et al, Extending the Known Region of Nonlocal Boxes that Collapse Communication Complexity), Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.070201
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Университета Оттавы раскрывают тайны квантовой запутанности, бросая вызов традиционным представлениям. В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters (PRL), они исследуют возможности расширений квантовой теории с помощью концепции нелокальных "ящиков".
Нелокальные "ящики" — это теоретические конструкции, которые иллюстрируют аспекты квантовой запутанности и нелокальности. Они представляют собой абстрактные устройства, которые могут связывать удаленные частицы способами, которые противоречат классической физике. Эти расширения квантовой теории позволяют исследовать границы нашего понимания Вселенной.
В своем исследовании исследователи использовали концепцию нетривиальной сложности коммуникации (NCC) для оценки возможности нелокальных ящиков. NCC измеряет затраты на двустороннюю связь, необходимую для создания коррелированных событий. Исследователи обнаружили, что теоретические расширения квантовой теории, которые предсказывают корреляции, превышающие пределы NCC, считаются нефизическими.
Результаты исследования демонстрируют, что принцип нетривиальной сложности коммуникации накладывает фундаментальные ограничения на возможные расширения квантовой теории. Это ограничение имеет важные последствия для нашего понимания квантовой запутанности.
Много сложных словечек, да. Если нито ничего не понял, то учёные поставили себе цель найти фундаментальные ограничения теорий и гипотез, которые могут так или иначе объяснять явления в квантовой физике, которые в настоящий момент пока что носят характер феномена. То есть они есть, мы понимаем, как это работает, но почему - не понимаем. В квантовой физике к таким феноменам относятся квантовая запутанность и нелокальность. Учёные решили пойти по пути "а что если" и стали анализировать все возможные схемы коммуникаций между удалёнными частицами, в том числе и противоречащие известным сейчас законам физики.
Источник:
Пьер Боттерон и др., Расширение известной области нелокальных блоков, которые разрушают коммуникационную сложность (Pierre Botteron et al, Extending the Known Region of Nonlocal Boxes that Collapse Communication Complexity), Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.070201
=======================
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
Трехмерная микроскопия со структурированным освещением
В современной микроскопии результаты улучшения аппаратного и программного обеспечения позволили добиться значительных успехов в изучении мельчайших структур. Однако путь к трехмерной микроскопии со структурированным освещением (3DSIM) был омрачен сложностями, связанными с модуляцией поляризации. Новая система высокоскоростной модуляции 3DSIM под названием "DMD-3DSIM" прокладывает путь к новым открытиям, сочетая цифровой дисплей с технологией сверхвысокого разрешения.
Исследовательская группа под руководством профессора Пэн Си из Пекинского университета разработала передовую систему, которая объединяет цифровое микрозеркальное устройство (DMD) и электрооптический модулятор (EOM). DMD-3DSIM отличается исключительным пространственным разрешением, в два раза превышающим аналогичные показатели традиционных методов визуализации широкого поля зрения, что позволяет получать ранее недоступные детали внутриклеточных структур.
DMD-3DSIM раскрывает сложные механизмы субклеточных объектов, таких как ядерные поры, микротрубочки, актиновые нити и митохондрии, с беспрецедентной ясностью. Ее возможности были продемонстрированы в исследованиях растительных клеток, таких как клеточные стенки в листьях олеандра и полые структуры в листьях черных водорослей. При изучении среза почки мыши система выявила отчетливый эффект поляризации актиновых филаментов.
Новаторская особенность DMD-3DSIM заключается в его открытости. Группа профессора Си опубликовала все аппаратные компоненты и управляющие механизмы системы в открытом доступе на GitHub, тем самым способствуя сотрудничеству и ускоряя научные открытия.
Источник:
Янин Ли и др., Трехмерная структурированная микроскопия с модуляцией высокоскоростной автополяризационной синхронизации (Yaning Li et al, High-speed autopolarization synchronization modulation three-dimensional structured illumination microscopy), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001
=======================
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 современной микроскопии результаты улучшения аппаратного и программного обеспечения позволили добиться значительных успехов в изучении мельчайших структур. Однако путь к трехмерной микроскопии со структурированным освещением (3DSIM) был омрачен сложностями, связанными с модуляцией поляризации. Новая система высокоскоростной модуляции 3DSIM под названием "DMD-3DSIM" прокладывает путь к новым открытиям, сочетая цифровой дисплей с технологией сверхвысокого разрешения.
Исследовательская группа под руководством профессора Пэн Си из Пекинского университета разработала передовую систему, которая объединяет цифровое микрозеркальное устройство (DMD) и электрооптический модулятор (EOM). DMD-3DSIM отличается исключительным пространственным разрешением, в два раза превышающим аналогичные показатели традиционных методов визуализации широкого поля зрения, что позволяет получать ранее недоступные детали внутриклеточных структур.
DMD-3DSIM раскрывает сложные механизмы субклеточных объектов, таких как ядерные поры, микротрубочки, актиновые нити и митохондрии, с беспрецедентной ясностью. Ее возможности были продемонстрированы в исследованиях растительных клеток, таких как клеточные стенки в листьях олеандра и полые структуры в листьях черных водорослей. При изучении среза почки мыши система выявила отчетливый эффект поляризации актиновых филаментов.
Новаторская особенность DMD-3DSIM заключается в его открытости. Группа профессора Си опубликовала все аппаратные компоненты и управляющие механизмы системы в открытом доступе на GitHub, тем самым способствуя сотрудничеству и ускоряя научные открытия.
Источник:
Янин Ли и др., Трехмерная структурированная микроскопия с модуляцией высокоскоростной автополяризационной синхронизации (Yaning Li et al, High-speed autopolarization synchronization modulation three-dimensional structured illumination microscopy), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001
=======================
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
Магнитные ураганы: прорыв в сверхбыстрых вычислениях
Исследователи из Оксфордского университета совершили революционный прорыв в области создания и использования магнитных вихрей в тонких мембранах, которые легко интегрируются с кремнием. Эти вихри, подобно ураганам, способны перемещаться со скоростью до километра в секунду, и их можно использовать в качестве носителей информации для нового поколения экологически чистых и сверхскоростных вычислительных устройств.
Ранее такие вихри можно было создавать только в материалах с ограниченной совместимостью с кремнием, что затрудняло их практическое применение. Однако, благодаря изобретению новых магнитных пленок, которые можно отделить от их первоначальных кристаллических подложек и перенести на любую желаемую платформу, этот барьер был преодолен.
Руководителем проекта выступил доктор Хариом Джани с факультета физики Оксфордского университета, в сотрудничестве с Национальным университетом Сингапура и Swiss Light Source. "Вычисления на основе кремния становятся слишком энергоемкими для следующего поколения вычислительных задач, таких как искусственный интеллект и автономные устройства", - объясняет доктор Джани. "Их совершенствование потребует новых подходов к вычислениям, которые будут одновременно быстрыми, энергоэффективными и дополнят существующие технологии".
"Мы исследуем возможность использования магнитных вихрей в антиферромагнетиках - специальном классе материалов, которые работают в 100-1000 раз быстрее, чем современные устройства. Однако прежде возникла проблема: эти вихри можно было создавать только на твердых кристаллических подложках, несовместимых с современной технологией на основе кремния. Поэтому нашей целью было перенести эти необычные вихри на кремний".
"Для этого мы создали сверхтонкие кристаллические мембраны из гематита (основного компонента ржавчины, а значит, и экологически чистого) с магнитными вихрями, которые успешно переносились на кремниевые пластины. Этот метод предоставил нам беспрецедентный уровень контроля над формой, размерами и взаимным расположением вихрей, что значительно повысило их эффективность".
Профессор Паоло Радаелли, руководитель исследовательской группы доктора Джани, подчеркнул: "Это открытие имеет далеко идущие последствия для будущего вычислительной техники. Интеграция с кремнием позволяет легко масштабировать эту технологию, открывая путь к созданию компактных, сверхбыстрых и энергоэффективных устройств. Более того, сверхбыстрые вихревые токи могут использоваться не только для передачи данных, но и для выполнения сложных вычислений, таких как распознавание образов и машинное обучение".
Исследователи ожидают, что их изобретение будет реализовано в следующих поколениях компьютеров, устройств Интернета вещей, датчиков и автономных системах. Это революционное открытие приближает нас к эпохе экологически чистых и ультрабыстрых вычислений, которые обещают беспрецедентную скорость и эффективность.
Источник:
Хариом Яни и др., Пространственно реконфигурируемые антиферромагнитные состояния в топологически богатых автономных наномембранах (Hariom Jani et al, Spatially reconfigurable antiferromagnetic states in topologically rich free-standing nanomembranes), Nature Materials (2024). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001
=======================
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 Оксфордского университета совершили революционный прорыв в области создания и использования магнитных вихрей в тонких мембранах, которые легко интегрируются с кремнием. Эти вихри, подобно ураганам, способны перемещаться со скоростью до километра в секунду, и их можно использовать в качестве носителей информации для нового поколения экологически чистых и сверхскоростных вычислительных устройств.
Ранее такие вихри можно было создавать только в материалах с ограниченной совместимостью с кремнием, что затрудняло их практическое применение. Однако, благодаря изобретению новых магнитных пленок, которые можно отделить от их первоначальных кристаллических подложек и перенести на любую желаемую платформу, этот барьер был преодолен.
Руководителем проекта выступил доктор Хариом Джани с факультета физики Оксфордского университета, в сотрудничестве с Национальным университетом Сингапура и Swiss Light Source. "Вычисления на основе кремния становятся слишком энергоемкими для следующего поколения вычислительных задач, таких как искусственный интеллект и автономные устройства", - объясняет доктор Джани. "Их совершенствование потребует новых подходов к вычислениям, которые будут одновременно быстрыми, энергоэффективными и дополнят существующие технологии".
"Мы исследуем возможность использования магнитных вихрей в антиферромагнетиках - специальном классе материалов, которые работают в 100-1000 раз быстрее, чем современные устройства. Однако прежде возникла проблема: эти вихри можно было создавать только на твердых кристаллических подложках, несовместимых с современной технологией на основе кремния. Поэтому нашей целью было перенести эти необычные вихри на кремний".
"Для этого мы создали сверхтонкие кристаллические мембраны из гематита (основного компонента ржавчины, а значит, и экологически чистого) с магнитными вихрями, которые успешно переносились на кремниевые пластины. Этот метод предоставил нам беспрецедентный уровень контроля над формой, размерами и взаимным расположением вихрей, что значительно повысило их эффективность".
Профессор Паоло Радаелли, руководитель исследовательской группы доктора Джани, подчеркнул: "Это открытие имеет далеко идущие последствия для будущего вычислительной техники. Интеграция с кремнием позволяет легко масштабировать эту технологию, открывая путь к созданию компактных, сверхбыстрых и энергоэффективных устройств. Более того, сверхбыстрые вихревые токи могут использоваться не только для передачи данных, но и для выполнения сложных вычислений, таких как распознавание образов и машинное обучение".
Исследователи ожидают, что их изобретение будет реализовано в следующих поколениях компьютеров, устройств Интернета вещей, датчиков и автономных системах. Это революционное открытие приближает нас к эпохе экологически чистых и ультрабыстрых вычислений, которые обещают беспрецедентную скорость и эффективность.
Источник:
Хариом Яни и др., Пространственно реконфигурируемые антиферромагнитные состояния в топологически богатых автономных наномембранах (Hariom Jani et al, Spatially reconfigurable antiferromagnetic states in topologically rich free-standing nanomembranes), Nature Materials (2024). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001
=======================
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
Кальциевые аккумуляторы
Группа исследователей из Китая удалось создать уникальную батарею на основе кальция, способную выдержать до 700 циклов зарядки при комнатной температуре. Результаты их исследования были опубликованы в престижном журнале Nature.
В настоящее время в большинстве потребительских устройств используются литиевые батареи. Однако литий является редким и дорогим материалом, что ограничивает его доступность и увеличивает стоимость производства. Кроме того, литиевые батареи подвержены быстрому старению и требуют особых мер безопасности для предотвращения перезаряда.
Ученые рассматривают кальций как перспективную альтернативу литию, поскольку он более распространен и доступен. Его запасы в земной коре в 2500 раз превышают запасы лития. Предыдущие исследования показали, что кальций может использоваться в перезаряжаемых батареях, но для этого необходимо решить ряд технологических проблем.
Одной из основных проблем, с которыми столкнулись исследователи, являлся поиск подходящих материалов для электролита и электродов. Электролит должен быть совместим как с кальцием, так и с кислородом, а электроды должны обеспечивать стабильность и безопасность.
Чтобы преодолеть эти трудности, китайские инженеры разработали инновационный жидкий электролит, который способен работать с обоими компонентами батареи. Они использовали двухэлектронный окислительно-восстановительный процесс и тщательно сбалансировали пропорции материалов.
В результате была создана батарея на основе кальция и кислорода, способная выдерживать до 700 циклов зарядки при комнатной температуре — это значительный прогресс по сравнению с предыдущими исследованиями. Кроме того, исследователям удалось встроить батарею в гибкие волокна, что открывает возможности для использования в носимых устройствах и других инновационных приложениях.
Разработка аккумуляторов на основе кальция имеет огромный потенциал для изменения рынка потребительской электроники. Они обладают более высокой плотностью энергии, более дешевой стоимостью и более длительным сроком службы по сравнению с литиевыми батареями. Кроме того, их гибкость позволяет создавать новые форм-факторы и носить их удобно.
Источник:
Лей Йе и др., Перезаряжаемая кальциево-кислородная батарея, работающая при комнатной температуре (Lei Ye et al, A rechargeable calcium–oxygen battery that operates at room temperature), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06949-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!
Группа исследователей из Китая удалось создать уникальную батарею на основе кальция, способную выдержать до 700 циклов зарядки при комнатной температуре. Результаты их исследования были опубликованы в престижном журнале Nature.
В настоящее время в большинстве потребительских устройств используются литиевые батареи. Однако литий является редким и дорогим материалом, что ограничивает его доступность и увеличивает стоимость производства. Кроме того, литиевые батареи подвержены быстрому старению и требуют особых мер безопасности для предотвращения перезаряда.
Ученые рассматривают кальций как перспективную альтернативу литию, поскольку он более распространен и доступен. Его запасы в земной коре в 2500 раз превышают запасы лития. Предыдущие исследования показали, что кальций может использоваться в перезаряжаемых батареях, но для этого необходимо решить ряд технологических проблем.
Одной из основных проблем, с которыми столкнулись исследователи, являлся поиск подходящих материалов для электролита и электродов. Электролит должен быть совместим как с кальцием, так и с кислородом, а электроды должны обеспечивать стабильность и безопасность.
Чтобы преодолеть эти трудности, китайские инженеры разработали инновационный жидкий электролит, который способен работать с обоими компонентами батареи. Они использовали двухэлектронный окислительно-восстановительный процесс и тщательно сбалансировали пропорции материалов.
В результате была создана батарея на основе кальция и кислорода, способная выдерживать до 700 циклов зарядки при комнатной температуре — это значительный прогресс по сравнению с предыдущими исследованиями. Кроме того, исследователям удалось встроить батарею в гибкие волокна, что открывает возможности для использования в носимых устройствах и других инновационных приложениях.
Разработка аккумуляторов на основе кальция имеет огромный потенциал для изменения рынка потребительской электроники. Они обладают более высокой плотностью энергии, более дешевой стоимостью и более длительным сроком службы по сравнению с литиевыми батареями. Кроме того, их гибкость позволяет создавать новые форм-факторы и носить их удобно.
Источник:
Лей Йе и др., Перезаряжаемая кальциево-кислородная батарея, работающая при комнатной температуре (Lei Ye et al, A rechargeable calcium–oxygen battery that operates at room temperature), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06949-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!
👍2