Плазма под крышкой: как литий повысит эффективность токамаков
Учёные из Принстонской лаборатории плазменной физики (PPPL) всё ближе к тому, чтобы сделать энергию синтеза надежным источником для энергосетей, благодаря использованию лития для управления плазмой в токамаках.
Мечта о чистой и неиссякаемой энергии синтеза уже не за горами, а всё благодаря физикам из PPPL. Их последние исследования показывают, что покрытие внутренних стенок реактора жидким литием может решить проблему управления плазмой и увеличения ее стабильности. Это стало возможным благодаря новой методике, которая позволила определить оптимальную плотность нейтральных частиц на краю плазмы — ключ к эффективному дозированию ядерного синтеза.
Исследование, опубликованное в журнале Nuclear Fusion, стало результатом экспериментов в токамаке LTX-β. Этот уникальный аппарат позволяет создавать плазму в форме бублика и поддерживать её при помощи магнитных полей. Особенность LTX-β в том, что его стенки почти полностью покрыты литием, что резко снижает “отскоки” атомов водорода от стенок обратно в плазму и повышает её температуру на периферии. Это, в свою очередь, открывает дверь к созданию более компактных и энергоэффективных реакторов.
Работа команды показала закономерности связи между видом подачи топлива в плазму и ее стабильностью. Группа выяснила, насколько можно “наполнять плазму” до того, как начнутся проблемы со стабильностью, а нейтральный пучок вводить в систему можно также более точечно. Цель — достичь идеальных условий для длительного поддержания реакции, что сделает ядерный синтез практичной и выгодной частью энергосети.
Для наилучшего управления плазмой учёные изучают разницу температур её внутренней и внешней частей. В зависимости от распределения температуры, определяется профиль — пиковый или плоский. Именно плоский профиль позволяет добиться оптимального управления плазмой. Если же плотность нейтральных частиц превысит определенный порог, плазма начнет охлаждаться и возникнут нестабильности, называемые "режимами разрыва".
Источник:
DOI: 10.1088/1741-4326/ad2ca7
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Учёные из Принстонской лаборатории плазменной физики (PPPL) всё ближе к тому, чтобы сделать энергию синтеза надежным источником для энергосетей, благодаря использованию лития для управления плазмой в токамаках.
Мечта о чистой и неиссякаемой энергии синтеза уже не за горами, а всё благодаря физикам из PPPL. Их последние исследования показывают, что покрытие внутренних стенок реактора жидким литием может решить проблему управления плазмой и увеличения ее стабильности. Это стало возможным благодаря новой методике, которая позволила определить оптимальную плотность нейтральных частиц на краю плазмы — ключ к эффективному дозированию ядерного синтеза.
Исследование, опубликованное в журнале Nuclear Fusion, стало результатом экспериментов в токамаке LTX-β. Этот уникальный аппарат позволяет создавать плазму в форме бублика и поддерживать её при помощи магнитных полей. Особенность LTX-β в том, что его стенки почти полностью покрыты литием, что резко снижает “отскоки” атомов водорода от стенок обратно в плазму и повышает её температуру на периферии. Это, в свою очередь, открывает дверь к созданию более компактных и энергоэффективных реакторов.
Работа команды показала закономерности связи между видом подачи топлива в плазму и ее стабильностью. Группа выяснила, насколько можно “наполнять плазму” до того, как начнутся проблемы со стабильностью, а нейтральный пучок вводить в систему можно также более точечно. Цель — достичь идеальных условий для длительного поддержания реакции, что сделает ядерный синтез практичной и выгодной частью энергосети.
Для наилучшего управления плазмой учёные изучают разницу температур её внутренней и внешней частей. В зависимости от распределения температуры, определяется профиль — пиковый или плоский. Именно плоский профиль позволяет добиться оптимального управления плазмой. Если же плотность нейтральных частиц превысит определенный порог, плазма начнет охлаждаться и возникнут нестабильности, называемые "режимами разрыва".
Источник:
DOI: 10.1088/1741-4326/ad2ca7
=======================
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
Как мозг и хаос помогают искусственному интеллекту стать умнее
Искусственный интеллект вдохновился устройством человеческого мозга и нашёл в хаосе нового союзника. Учёные из Китая разработали алгоритм обучения, который использует хаотическую динамику для повышения эффективности нейронных сетей, ускорения их обучения и расширения возможностей.
Восьмидесятые годы прошлого века открыли для нас удивительный факт: мозг кролика использует хаос для обучения. С тех пор эта компания - хаос и мозг - всё чаще встречается в стенах лабораторий. Теперь хаотическая динамика, которая не боится изменений и любит новизну, начала раскрывать свои тайны учёным при создании искусственного интеллекта.
Исследователи Ван Зицзянь и Пэн Тао вместе с директором их лаборатории Луоаном Чэном решили посмотреть, как хаос может обучить искусственные спайковые нейронные сети (SNN) - пока ещё несовершенные копии мозга. Вдохновившись этим непредсказуемым двигателем, они внесли в SNN немного хаотических расчётов и получили потрясающие результаты. Оказывается, путём добавления всего одной функции потерь, похожей на энтропию, можно добиться внутреннего хаоса, который стимулирует нейросеть учиться лучше и быстрее.
Интересно, что такой метод не только ускоряет процесс обучения, но и повышает его качество, что подтвердили тестирования на различных нейроморфных данных. В отличие от "внешнего" хаоса, который не привёл к успеху, "внутренний" хаос видимо хранит секреты миллиардной эволюции мозга и намного эффективнее.
Спайковые сети обладают отменной способностью к анализу временных и пространственных данных и экономичны в расходе энергии, но ранее у них были проблемы с обучением. Теперь, кажется, "гениальный хаос" нашёл способ превратить эти неудачники в умников и трудяг.
Подружились мозг, хаос и машина - и что из этого вышло? Возможно, скоро мы увидим следующий скачок в искусственном интеллекте. А пока научный мир бурно обсуждает новый метод, который с лёгкостью сравнит возможности искусственных сетей с человеческим мозгом, мы можем готовиться к новой эре, где умные машины будут ещё умнее, а всё благодаря кажущемуся беспорядку. И помните, иногда в "хаосе" гениальных идей скрывается будущее!
Источник:
DOI: 10.1093/nsr/nwae037
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Искусственный интеллект вдохновился устройством человеческого мозга и нашёл в хаосе нового союзника. Учёные из Китая разработали алгоритм обучения, который использует хаотическую динамику для повышения эффективности нейронных сетей, ускорения их обучения и расширения возможностей.
Восьмидесятые годы прошлого века открыли для нас удивительный факт: мозг кролика использует хаос для обучения. С тех пор эта компания - хаос и мозг - всё чаще встречается в стенах лабораторий. Теперь хаотическая динамика, которая не боится изменений и любит новизну, начала раскрывать свои тайны учёным при создании искусственного интеллекта.
Исследователи Ван Зицзянь и Пэн Тао вместе с директором их лаборатории Луоаном Чэном решили посмотреть, как хаос может обучить искусственные спайковые нейронные сети (SNN) - пока ещё несовершенные копии мозга. Вдохновившись этим непредсказуемым двигателем, они внесли в SNN немного хаотических расчётов и получили потрясающие результаты. Оказывается, путём добавления всего одной функции потерь, похожей на энтропию, можно добиться внутреннего хаоса, который стимулирует нейросеть учиться лучше и быстрее.
Интересно, что такой метод не только ускоряет процесс обучения, но и повышает его качество, что подтвердили тестирования на различных нейроморфных данных. В отличие от "внешнего" хаоса, который не привёл к успеху, "внутренний" хаос видимо хранит секреты миллиардной эволюции мозга и намного эффективнее.
Спайковые сети обладают отменной способностью к анализу временных и пространственных данных и экономичны в расходе энергии, но ранее у них были проблемы с обучением. Теперь, кажется, "гениальный хаос" нашёл способ превратить эти неудачники в умников и трудяг.
Подружились мозг, хаос и машина - и что из этого вышло? Возможно, скоро мы увидим следующий скачок в искусственном интеллекте. А пока научный мир бурно обсуждает новый метод, который с лёгкостью сравнит возможности искусственных сетей с человеческим мозгом, мы можем готовиться к новой эре, где умные машины будут ещё умнее, а всё благодаря кажущемуся беспорядку. И помните, иногда в "хаосе" гениальных идей скрывается будущее!
Источник:
DOI: 10.1093/nsr/nwae037
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Мозг в чипе: новый нейроморфный полупроводник
Команда южнокорейских учёных взяла лучшее от человеческого мозга, чтобы сотворить будущее искусственного интеллекта. Разработанная нейроморфная технология, щедро заряженная энергоэффективностью и оперативностью, обещает перевернуть представление о современной полупроводниковой электронике.
Ассоциации с киборгами и мозгом в банке – отставить. Настоящее бионическое чудо свершается в лаборатории профессора Квона Хёк-джуна из Отдела электротехники и информатики DGIST. И не где-нибудь, а в полупроводниках нового поколения для искусственного интеллекта.
Команда профессора Квона разработала синаптические полевые транзисторы. Да не простые, а из оксида гафния со слоями дисульфида олова. Получилось что-то вроде трехконтактного нейроморфного устройства, который может хранить информацию как настоящий нейрон в мозгу.
Результаты не замедлили сказаться и в цифрах: такой синапс реагирует в десять тысяч раз быстрее человеческого и потребляет мало энергии. Наука не стоит на месте, и современная энергоэффективность требует сверхскоростей. Исследователи предлагают использовать такое оборудование в самых разных приложениях, связанных с ИИ и машинным обучением.
Профессор Квон и его команда двигают нас к новой архитектуре вычислений с нивелированными недостатками по скорости и энергопотреблению. С этих пор искусственный интеллект сможет блеснуть не только "умом", но и "энергетическим аппетитом", достойным настоящего мозга. Ну а мы, как обычно, остаемся следить за тем, как бионические мечты становятся реальностью. Не будем также забывать о бионических снах, ведь именно в них рождаются законченные шедевры!
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202308588
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Команда южнокорейских учёных взяла лучшее от человеческого мозга, чтобы сотворить будущее искусственного интеллекта. Разработанная нейроморфная технология, щедро заряженная энергоэффективностью и оперативностью, обещает перевернуть представление о современной полупроводниковой электронике.
Ассоциации с киборгами и мозгом в банке – отставить. Настоящее бионическое чудо свершается в лаборатории профессора Квона Хёк-джуна из Отдела электротехники и информатики DGIST. И не где-нибудь, а в полупроводниках нового поколения для искусственного интеллекта.
Команда профессора Квона разработала синаптические полевые транзисторы. Да не простые, а из оксида гафния со слоями дисульфида олова. Получилось что-то вроде трехконтактного нейроморфного устройства, который может хранить информацию как настоящий нейрон в мозгу.
Результаты не замедлили сказаться и в цифрах: такой синапс реагирует в десять тысяч раз быстрее человеческого и потребляет мало энергии. Наука не стоит на месте, и современная энергоэффективность требует сверхскоростей. Исследователи предлагают использовать такое оборудование в самых разных приложениях, связанных с ИИ и машинным обучением.
Профессор Квон и его команда двигают нас к новой архитектуре вычислений с нивелированными недостатками по скорости и энергопотреблению. С этих пор искусственный интеллект сможет блеснуть не только "умом", но и "энергетическим аппетитом", достойным настоящего мозга. Ну а мы, как обычно, остаемся следить за тем, как бионические мечты становятся реальностью. Не будем также забывать о бионических снах, ведь именно в них рождаются законченные шедевры!
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202308588
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Новый катод "разогрел" магниевые батарейки до невиданных возможностей
Холода больше не помеха для зарядок! Специалисты из Университета Тохоку создали уникальный материал для катода магниевых батарей, который любит попрохладнее и позволяет им быть эффективными даже при низких температурах. Прощайте, старомодные источники энергии!
Ученые из Университета Тохоку не шутят - они изготовили катод из оксида каменной соли, запихнув туда ещё семь различных металлов и сделали там образом невозможное: теперь магниевая батарея чувствует себя на ура и при более низких температурах, чем ранее!
Это первый случай использования оксида каменной соли в качестве катодного материала для магниевых аккумуляторов. Высокоэнтропийная стратегия, использованная исследователями, позволила катионным дефектам активировать катод из оксида каменной соли.
Разработка также устраняет ключевое ограничение магниевых батарей - сложность транспортировки магния внутри твердых материалов. До сих пор для повышения подвижности магния в обычных катодных материалах, требовались очень высокие температуры. Однако материал, представленный исследователями из Университета Тохоку, эффективно работает всего при температуре 90°C, демонстрируя значительное снижение требуемой рабочей температуры.
Томоя Кавагути, профессор Института материаловедения Университета Тохоку (IMR), отмечает более широкие последствия этого исследования. "Литий находится в дефиците и распределен неравномерно, в то время как магний доступен в изобилии, что является более устойчивой и экономичной альтернативой”.
Конечно, бытовой аккумулятор нельзя просто так использовать даже при 90 градусах, и речь пока не идёт о массовом внедрении: там литиевые аккумуляторы прочно заняли свое место. Однако в системах массового и промышленного хранения энергии литиевые аккумуляторы являются крайне несовершенным решением, поэтому результаты команды учёных из университета Тохоку может стать основой будущих систем хранения.
Источник:
DOI: 10.1039/D3TA07942B
=======================
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!
Холода больше не помеха для зарядок! Специалисты из Университета Тохоку создали уникальный материал для катода магниевых батарей, который любит попрохладнее и позволяет им быть эффективными даже при низких температурах. Прощайте, старомодные источники энергии!
Ученые из Университета Тохоку не шутят - они изготовили катод из оксида каменной соли, запихнув туда ещё семь различных металлов и сделали там образом невозможное: теперь магниевая батарея чувствует себя на ура и при более низких температурах, чем ранее!
Это первый случай использования оксида каменной соли в качестве катодного материала для магниевых аккумуляторов. Высокоэнтропийная стратегия, использованная исследователями, позволила катионным дефектам активировать катод из оксида каменной соли.
Разработка также устраняет ключевое ограничение магниевых батарей - сложность транспортировки магния внутри твердых материалов. До сих пор для повышения подвижности магния в обычных катодных материалах, требовались очень высокие температуры. Однако материал, представленный исследователями из Университета Тохоку, эффективно работает всего при температуре 90°C, демонстрируя значительное снижение требуемой рабочей температуры.
Томоя Кавагути, профессор Института материаловедения Университета Тохоку (IMR), отмечает более широкие последствия этого исследования. "Литий находится в дефиците и распределен неравномерно, в то время как магний доступен в изобилии, что является более устойчивой и экономичной альтернативой”.
Конечно, бытовой аккумулятор нельзя просто так использовать даже при 90 градусах, и речь пока не идёт о массовом внедрении: там литиевые аккумуляторы прочно заняли свое место. Однако в системах массового и промышленного хранения энергии литиевые аккумуляторы являются крайне несовершенным решением, поэтому результаты команды учёных из университета Тохоку может стать основой будущих систем хранения.
Источник:
DOI: 10.1039/D3TA07942B
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Прогресс в области натриевых батарей: как смогли "разбудить" неактивный фосфат железа
Открытие китайских исследователей обещает революцию в мире натриево-ионных батарей: активация "сонного" фосфата и удивительные результаты в масштабах и энергии.
Недорогой и надежный - так можно описать идеальный катод для наших будущих батарей. И, на удивление, железофосфатные катоды становятся главными героями на арене натриево-ионных аккумуляторов. Но у этих героев были свои сложности - они хоть и обещали большую емкость в теории, но отдавали почему-то заметно меньше.
Ученые из Китайской академии наук не стали мириться с этой несправедливостью и принялись "будить" ленивые фосфаты. В результате родилась новая технология, которая превращает "неактивные" молекулы в настоящих трудяг и повышает уровень энергоемкости катодов до значений, о которых ранее могли только мечтать.
Этот процесс можно сравнить с настоящим волшебством: простое добавление натрия железофосфата, известного как минерал марицит, в матрицу и получается катод с рекордной емкостью более 130 мАч/г и энергетической плотностью в 400 Вт·ч/кг. Это почти как разбудить спящую красавицу поцелуем.
Китайские маги из науки не только наглядно показали, как "разбудить" неактивные элементы в катоде, но и подтвердили это в реальных условиях, создав аккумуляторы, которые держат заряды как зубры.
Источник:
DOI: 10.1021/jacs.3c14452
=======================
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!
Открытие китайских исследователей обещает революцию в мире натриево-ионных батарей: активация "сонного" фосфата и удивительные результаты в масштабах и энергии.
Недорогой и надежный - так можно описать идеальный катод для наших будущих батарей. И, на удивление, железофосфатные катоды становятся главными героями на арене натриево-ионных аккумуляторов. Но у этих героев были свои сложности - они хоть и обещали большую емкость в теории, но отдавали почему-то заметно меньше.
Ученые из Китайской академии наук не стали мириться с этой несправедливостью и принялись "будить" ленивые фосфаты. В результате родилась новая технология, которая превращает "неактивные" молекулы в настоящих трудяг и повышает уровень энергоемкости катодов до значений, о которых ранее могли только мечтать.
Этот процесс можно сравнить с настоящим волшебством: простое добавление натрия железофосфата, известного как минерал марицит, в матрицу и получается катод с рекордной емкостью более 130 мАч/г и энергетической плотностью в 400 Вт·ч/кг. Это почти как разбудить спящую красавицу поцелуем.
Китайские маги из науки не только наглядно показали, как "разбудить" неактивные элементы в катоде, но и подтвердили это в реальных условиях, создав аккумуляторы, которые держат заряды как зубры.
Источник:
DOI: 10.1021/jacs.3c14452
=======================
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
Рождение новой батарейки из пепла старой: эко-способ переработки лития
Ученые нашли способ вернуть к жизни "уставшие" литиевые батареи, обещая революцию в переработке и достойное будущее для аккумуляторов.
Что делать со старыми литиевыми аккумуляторами, когда они отслужили свое? Вместо того чтобы отправлять их на свалку, исследователи из Китая предлагают элегантный метод переработки, который не только экологичен, но и весьма выгоден.
Профессор Се и его команда из Университета науки и технологий Хуачжун обнаружили, что активный литий можно извлечь из "умерших" аккумуляторов при помощи химического выщелачивания. Все гениальное просто: весь трюк заключается в использовании раствора полициклических ароматических углеводородов и эфирных растворителей.
Исследуя реагенты с разными окислительно-восстановительными потенциалами, команда нашла идеальный рецепт, который позволяет извлекать литий с высокой эффективностью. Уникальная настройка параметров делает возможным возвращение активного лития в строй: эффективное извлечение активного лития из отработавших батарей было достигнуто за счет оптимизации растворителя и технологических параметров. Восстановленный литий сразу готов реагировать с фосфатом железа, порождая высокопроизводительные материалы для катодов литий-железо-фосфатных батарей.
Важно отметить, что решения для извлечения лития работают в рамках замкнутой системы, что сводит к минимуму возможность загрязнения окружающей среды. Кроме того, реагенты для извлечения лития могут быть переработаны для повторного использования. По сравнению с другими технологиями вторичной переработки, этот метод имеет хорошие экономические преимущества и практические перспективы, и ожидается, что он будет способствовать устойчивому развитию литий-ионных аккумуляторов.
Источник:
DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.034
=======================
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 нашли способ вернуть к жизни "уставшие" литиевые батареи, обещая революцию в переработке и достойное будущее для аккумуляторов.
Что делать со старыми литиевыми аккумуляторами, когда они отслужили свое? Вместо того чтобы отправлять их на свалку, исследователи из Китая предлагают элегантный метод переработки, который не только экологичен, но и весьма выгоден.
Профессор Се и его команда из Университета науки и технологий Хуачжун обнаружили, что активный литий можно извлечь из "умерших" аккумуляторов при помощи химического выщелачивания. Все гениальное просто: весь трюк заключается в использовании раствора полициклических ароматических углеводородов и эфирных растворителей.
Исследуя реагенты с разными окислительно-восстановительными потенциалами, команда нашла идеальный рецепт, который позволяет извлекать литий с высокой эффективностью. Уникальная настройка параметров делает возможным возвращение активного лития в строй: эффективное извлечение активного лития из отработавших батарей было достигнуто за счет оптимизации растворителя и технологических параметров. Восстановленный литий сразу готов реагировать с фосфатом железа, порождая высокопроизводительные материалы для катодов литий-железо-фосфатных батарей.
Важно отметить, что решения для извлечения лития работают в рамках замкнутой системы, что сводит к минимуму возможность загрязнения окружающей среды. Кроме того, реагенты для извлечения лития могут быть переработаны для повторного использования. По сравнению с другими технологиями вторичной переработки, этот метод имеет хорошие экономические преимущества и практические перспективы, и ожидается, что он будет способствовать устойчивому развитию литий-ионных аккумуляторов.
Источник:
DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.034
=======================
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
Новый шаг в энергосбережении: метаповерхности помогут улучшить утилизацию энергии
Окружающая среда полна невостребованной энергии - от вибрации движущегося транспорта до шума больших городов. Недавние исследования открывают новую страницу в области сбора этой энергии благодаря разработке универсальных метаповерхностей, которые можно с легкостью переконфигурировать, словно кубики конструктора LEGO.
Забудьте о привычных солнечных панелях и ветряках, настало время гибких метаповерхностей, дающих вторую жизнь энергии, что ранее бесследно терялась. Изысканная технология, опубликованная в журнале Advanced Science, представляет собой многофункциональную метаповерхность, приспособленную к растяжению, элементы которой можно соединять для простоты использования в реальных условиях.
Метаматериалы, искусственные структуры, манипулирующие волновой энергией, теперь можно более эффективно использовать для сбора эластичных волн в пьезоэлектрических компонентах, повышая эффективность выработки электричества. Применение теории балок Тимошенко-Эренфеста позволило преодолеть ранее существовавшие ограничения на размер подобных элементов и частоту вибраций, что делает реализацию такой технологии не привязанной строго к одной частоте.
Инновационный подход исследователей из Южнокорейских университетов POSTECH и SKKU дал учёным возможность моделировать и контролировать эластичные метаповерхности, управляющие фазовой модуляцией эластичных волн. Появился так называемый TREM – переконфигурируемая эластичная метаповерхность, основанная на теории изгиба балок Тимошенко-Эренфеста, способен к модификации и настройке на различные волновые явления.
Значимостью этого прорыва стало демонстрируемое улучшение эффективности сбора энергии эластичными волнами, что увеличило электрическую мощность пьезоэлектрических компонентов в восемь раз, делая его перспективным для систем пьезоэлектрического энергосбора.
Профессор Чжунсук Ро из POSTECH с энтузиазмом подчеркнул значимость этой разработки не только для энергосбора, но и для мониторинга состояния конструкций, беспроводных сенсоров и Интернета вещей. И действительно, эти универсальные метаповерхности прорываются в различные сферы науки и технологий, обещая мир, где каждый шорох и движение богато энергетическими возможностями. И кто знает, может быть, скоро мы сможем заряжать свои гаджеты, просто идя по улицам, захватывая волну... энергетическую, разумеется.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202400090
=======================
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!
Окружающая среда полна невостребованной энергии - от вибрации движущегося транспорта до шума больших городов. Недавние исследования открывают новую страницу в области сбора этой энергии благодаря разработке универсальных метаповерхностей, которые можно с легкостью переконфигурировать, словно кубики конструктора LEGO.
Забудьте о привычных солнечных панелях и ветряках, настало время гибких метаповерхностей, дающих вторую жизнь энергии, что ранее бесследно терялась. Изысканная технология, опубликованная в журнале Advanced Science, представляет собой многофункциональную метаповерхность, приспособленную к растяжению, элементы которой можно соединять для простоты использования в реальных условиях.
Метаматериалы, искусственные структуры, манипулирующие волновой энергией, теперь можно более эффективно использовать для сбора эластичных волн в пьезоэлектрических компонентах, повышая эффективность выработки электричества. Применение теории балок Тимошенко-Эренфеста позволило преодолеть ранее существовавшие ограничения на размер подобных элементов и частоту вибраций, что делает реализацию такой технологии не привязанной строго к одной частоте.
Инновационный подход исследователей из Южнокорейских университетов POSTECH и SKKU дал учёным возможность моделировать и контролировать эластичные метаповерхности, управляющие фазовой модуляцией эластичных волн. Появился так называемый TREM – переконфигурируемая эластичная метаповерхность, основанная на теории изгиба балок Тимошенко-Эренфеста, способен к модификации и настройке на различные волновые явления.
Значимостью этого прорыва стало демонстрируемое улучшение эффективности сбора энергии эластичными волнами, что увеличило электрическую мощность пьезоэлектрических компонентов в восемь раз, делая его перспективным для систем пьезоэлектрического энергосбора.
Профессор Чжунсук Ро из POSTECH с энтузиазмом подчеркнул значимость этой разработки не только для энергосбора, но и для мониторинга состояния конструкций, беспроводных сенсоров и Интернета вещей. И действительно, эти универсальные метаповерхности прорываются в различные сферы науки и технологий, обещая мир, где каждый шорох и движение богато энергетическими возможностями. И кто знает, может быть, скоро мы сможем заряжать свои гаджеты, просто идя по улицам, захватывая волну... энергетическую, разумеется.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202400090
=======================
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
Создан новый стабильный и высокопроводящий ионно-литиевый проводник для твердотельных аккумуляторов
Исследователи из Токийского университета науки и корпорации Денсо разработали новый вид твердотельного электролита для твердотельных литий-ионных аккумуляторов, который обещает высокую безопасность, проводимость и работоспособность в широком диапазоне температур.
Группа японских ученых совершила значительный прорыв в разработке твердотельных литий-ионных (Li-ion) батарей, представив новый стабильный и высокопроводящий литиево-ионный проводник с пирохлорной структурой. Батареи на основе этих твердотельных электролитов будут обладать повышенной пожаробезопасностью, высокой плотностью энергии и переносного числа по сравнению с батареями на жидких электролитах, что делает их привлекательными для применения в электромобилях и других устройствах.
Ключевым отличием нового материала является его устойчивость к воздействию воздуха и влаги, а также высокая ионная проводимость, превосходящая показатели уже известных оксидных твердотельных электролитов. В рамках исследования, опубликованного в журнале Chemistry of Materials, был разработан конкретный состав Li1.25La0.58Nb2O6F с объемной ионной проводимостью 7.0 мS см⁻¹ и общей ионной проводимостью 3.9 мS см⁻¹ при комнатной температуре.
Новый материал сохраняет проводимость даже при температуре –10°C, что равно показателям стандартных оксидных электролитов при комнатной температуре. Следовательно, диапазон его рабочих температур составляет от –10 °C до 100 °C, что значительно расширяет область применения.
Особенностью материала также стал механизм ионной проводимости, при котором ионы лития последовательно перемещаются, изменяя связи с ионами фтора в структуре пирохлора. Эти изменения затрагивают местные стабильные и метастабильные позиции, что обеспечивает высокую ионную подвижность.
Этот прорыв открывает новые возможности для создания более безопасных и высокоэнергетических твердотельных аккумуляторов без риска утечки электролитов или выделения токсичных газов, характерных для сульфидных батарей. Материал подходит для применения в электромобилях, благодаря способности работать в широком диапазоне температур и поддерживать быструю зарядку. Кроме того, материал представляет интерес для миниатюризации аккумуляторов, бытовой техники и медицинских устройств благодаря своей стабильности и безопасности при повреждениях.
Источник:
DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c03288
=======================
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 Токийского университета науки и корпорации Денсо разработали новый вид твердотельного электролита для твердотельных литий-ионных аккумуляторов, который обещает высокую безопасность, проводимость и работоспособность в широком диапазоне температур.
Группа японских ученых совершила значительный прорыв в разработке твердотельных литий-ионных (Li-ion) батарей, представив новый стабильный и высокопроводящий литиево-ионный проводник с пирохлорной структурой. Батареи на основе этих твердотельных электролитов будут обладать повышенной пожаробезопасностью, высокой плотностью энергии и переносного числа по сравнению с батареями на жидких электролитах, что делает их привлекательными для применения в электромобилях и других устройствах.
Ключевым отличием нового материала является его устойчивость к воздействию воздуха и влаги, а также высокая ионная проводимость, превосходящая показатели уже известных оксидных твердотельных электролитов. В рамках исследования, опубликованного в журнале Chemistry of Materials, был разработан конкретный состав Li1.25La0.58Nb2O6F с объемной ионной проводимостью 7.0 мS см⁻¹ и общей ионной проводимостью 3.9 мS см⁻¹ при комнатной температуре.
Новый материал сохраняет проводимость даже при температуре –10°C, что равно показателям стандартных оксидных электролитов при комнатной температуре. Следовательно, диапазон его рабочих температур составляет от –10 °C до 100 °C, что значительно расширяет область применения.
Особенностью материала также стал механизм ионной проводимости, при котором ионы лития последовательно перемещаются, изменяя связи с ионами фтора в структуре пирохлора. Эти изменения затрагивают местные стабильные и метастабильные позиции, что обеспечивает высокую ионную подвижность.
Этот прорыв открывает новые возможности для создания более безопасных и высокоэнергетических твердотельных аккумуляторов без риска утечки электролитов или выделения токсичных газов, характерных для сульфидных батарей. Материал подходит для применения в электромобилях, благодаря способности работать в широком диапазоне температур и поддерживать быструю зарядку. Кроме того, материал представляет интерес для миниатюризации аккумуляторов, бытовой техники и медицинских устройств благодаря своей стабильности и безопасности при повреждениях.
Источник:
DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c03288
=======================
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
Инженеры разработали почти невидимую камеру для отслеживания взгляда
В Институте фотонных наук в Барселоне (ICFO) разработана почти прозрачная камера, которая может применяться для отслеживания движений глаз, не препятствуя обзору. Описание камеры и её эффективности как трекера взгляда опубликовано на сервисе препринтов arXiv.
Команда инженеров в Барселоне сделала значительный прорыв в технологии отслеживания движения глаз, создав почти невидимую камеру. Это нововведение может быть весьма полезным в таких приложениях, как шлемы виртуальной реальности, системы помощи водителю и даже в рекламе для отслеживания внимания.
Устройства, которые традиционно использовались для этой цели, ставили перед пользователем определённое препятствие, закрывая обзор. Новая камера испанских разработчиков решает эту проблему, будучи практически невидимой для глаза.
Для создания своей камеры исследователи сконструировали фотодетектор, интегрировав маленькие точки сульфида свинца в листы графена. Под действием фотона точки генерируют электроны, которые двигаются по слою атомов углерода, создавая ток. За счёт небольшого размера используемых материалов, фотодетектор практически невидим и пропускает 95% света.
Дополнительные тесты включали проецирование полутоновых узоров на фотодетектор и сравнение результатов с выходными данными стандартного датчика изображения. Разработчики отмечают, что результаты выглядят многообещающе. Они также выявили, что устройство имело частоту обновления 400 Гц, что приблизительно в два раза превышает необходимое значение для получения надёжного изображения. Затем они имитировали отслеживание взгляда, проецируя маленькую тёмную точку на фотодетектор и использовали результаты для отслеживания действий в реальном времени.
На практике, камера может быть потенциально интегрирована в обычные очки или, что ещё лучше, в контактные линзы. Однако исследователи отмечают, что требуется дополнительная работа, прежде чем их камера сможет использоваться в таких приложениях. Например, фотодетектор не содержит линзу, что означает, что он работает только с проецированными изображениями. Также есть вопрос обработки изображений и добавления источника питания для процессора.
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2403.08297
=======================
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 Институте фотонных наук в Барселоне (ICFO) разработана почти прозрачная камера, которая может применяться для отслеживания движений глаз, не препятствуя обзору. Описание камеры и её эффективности как трекера взгляда опубликовано на сервисе препринтов arXiv.
Команда инженеров в Барселоне сделала значительный прорыв в технологии отслеживания движения глаз, создав почти невидимую камеру. Это нововведение может быть весьма полезным в таких приложениях, как шлемы виртуальной реальности, системы помощи водителю и даже в рекламе для отслеживания внимания.
Устройства, которые традиционно использовались для этой цели, ставили перед пользователем определённое препятствие, закрывая обзор. Новая камера испанских разработчиков решает эту проблему, будучи практически невидимой для глаза.
Для создания своей камеры исследователи сконструировали фотодетектор, интегрировав маленькие точки сульфида свинца в листы графена. Под действием фотона точки генерируют электроны, которые двигаются по слою атомов углерода, создавая ток. За счёт небольшого размера используемых материалов, фотодетектор практически невидим и пропускает 95% света.
Дополнительные тесты включали проецирование полутоновых узоров на фотодетектор и сравнение результатов с выходными данными стандартного датчика изображения. Разработчики отмечают, что результаты выглядят многообещающе. Они также выявили, что устройство имело частоту обновления 400 Гц, что приблизительно в два раза превышает необходимое значение для получения надёжного изображения. Затем они имитировали отслеживание взгляда, проецируя маленькую тёмную точку на фотодетектор и использовали результаты для отслеживания действий в реальном времени.
На практике, камера может быть потенциально интегрирована в обычные очки или, что ещё лучше, в контактные линзы. Однако исследователи отмечают, что требуется дополнительная работа, прежде чем их камера сможет использоваться в таких приложениях. Например, фотодетектор не содержит линзу, что означает, что он работает только с проецированными изображениями. Также есть вопрос обработки изображений и добавления источника питания для процессора.
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2403.08297
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Прорыв в области жёстких дисков: многоуровневая запись с использованием 3D магнитных носителей
Научные группы из NIMS, Seagate Technology и Тохокского университета продемонстрировали реализуемость многоуровневой записи с использованием трёхмерного магнитного носителя для хранения цифровой информации. Это открытие может значительно увеличить емкость жёстких дисков (HDD) и предложить более эффективные и экономичные решения для хранения данных.
Центры обработки данных в настоящее время используют HDD с перпендикулярной магнитной записью (PMR) с плотностью около 1.5 Тбит на квадратный дюйм, однако возможен переход к большим плотностям с использованием носителя с высокой магнитной анизотропией из зёрен FePt и лазерного нагрева.
Используемый метод, называемый термоассистированной магнитной записью (HAMR), может обеспечивать плотности записи до 10 Тбит на квадратный дюйм за счёт использования принципа многоуровневой записи. В исследовании, опубликованном в журнале Acta Materiala, команда успешно записала данные в слоях FePt в структуре из многослойных плёнок FePt/Ru/FePt с прослойками из рутения (Ru).
Измерения магнетизации показали, что два слоя FePt имеют разные температуры Кюри. Это означает, что трёхмерная запись становится возможной путём регулировки мощности лазера при записи. Кроме того, исследователи продемонстрировали принцип 3D записи с помощью симуляций на модели носителя, имитирующей микроструктуру и магнитные свойства разработанных носителей.
На будущее исследователи планируют разработать технологический процесс для уменьшения размеров зёрен FePt, улучшения ориентации и магнитной анизотропии, а также стекирования большего количества слоёв FePt для создания носителя, подходящего для практического использования в HDD высокой плотности.
Источник:
DOI: 10.1016/j.actamat.2024.119869
=======================
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!
Научные группы из NIMS, Seagate Technology и Тохокского университета продемонстрировали реализуемость многоуровневой записи с использованием трёхмерного магнитного носителя для хранения цифровой информации. Это открытие может значительно увеличить емкость жёстких дисков (HDD) и предложить более эффективные и экономичные решения для хранения данных.
Центры обработки данных в настоящее время используют HDD с перпендикулярной магнитной записью (PMR) с плотностью около 1.5 Тбит на квадратный дюйм, однако возможен переход к большим плотностям с использованием носителя с высокой магнитной анизотропией из зёрен FePt и лазерного нагрева.
Используемый метод, называемый термоассистированной магнитной записью (HAMR), может обеспечивать плотности записи до 10 Тбит на квадратный дюйм за счёт использования принципа многоуровневой записи. В исследовании, опубликованном в журнале Acta Materiala, команда успешно записала данные в слоях FePt в структуре из многослойных плёнок FePt/Ru/FePt с прослойками из рутения (Ru).
Измерения магнетизации показали, что два слоя FePt имеют разные температуры Кюри. Это означает, что трёхмерная запись становится возможной путём регулировки мощности лазера при записи. Кроме того, исследователи продемонстрировали принцип 3D записи с помощью симуляций на модели носителя, имитирующей микроструктуру и магнитные свойства разработанных носителей.
На будущее исследователи планируют разработать технологический процесс для уменьшения размеров зёрен FePt, улучшения ориентации и магнитной анизотропии, а также стекирования большего количества слоёв FePt для создания носителя, подходящего для практического использования в HDD высокой плотности.
Источник:
DOI: 10.1016/j.actamat.2024.119869
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Новый тип высокоэффективной и экономичной памяти на основе фазовых переходов
Южнокорейские учёные совершили технологический прорыв, создав новый тип памяти. Аппарат может вскоре вытеснить устаревшие системы хранения благодаря своей экономичности и поразительной энергоэффективности.
Научная группа профессора Чой Шинхёна из Корейской высшей школы наук и техники (KAIST) представила новое поколение устройств памяти на основе фазовых переходов, которое может заменить существующие DRAM и NAND-флеш-память. Описание исследования опубликовано в престижном журнале «Nature».
Традиционно, память на основе фазовых переходов требовала сложных и дорогих в производстве технологий, а также значительного количества энергии для работы. Группа профессора Чой нашла решение — устройство с ультранизким потреблением энергии, сформированное на основе электрически изменяемой филаментарной структуры нанометрового размера, что позволяет отказаться от дорогих процессов производства.
Динамическая память (DRAM) быстра, но теряет данные при выключении питания. NAND-флеш-память медленнее, но сохраняет информацию без питания. Память на фазовых переходах сочетает преимущества обоих типов, обеспечивая высокую скорость и сохранность данных. Это делает её перспективным кандидатом для замены устаревших устройств хранения и для использования в нейроморфных вычислительных системах, подражающих человеческому мозгу.
Тем не менее, имеющиеся сейчас устройства памяти на фазовых переходах потребляют много энергии, что мешает созданию практичных нейроморфных систем и больших накопителей. Группа профессора Чой разработала метод, позволяющий формировать фазово-изменяемые материалы на крохотных площадях, как результат — память, которая потребляет в 15 раз меньше энергии по сравнению с традиционными устройствами.
Профессор Чой уверен, что открыта новая страница в технологиях памяти, сочетающей доступную стоимость и высокую энергоэффективность. Ожидается, что новая разработка станет основой будущего электронного инжиниринга с потенциальным применением в высокоплотных устройствах 3D-памяти и нейроморфных вычислительных системах, предоставляя широкий выбор материалов для исследований. Новая технология обещает кардинально изменить сферу информационных носителей и открыть новые горизонты в создании искусственного интеллекта.
Источник:
DOI: 10.1038/s41586-024-07230-5
=======================
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!
Южнокорейские учёные совершили технологический прорыв, создав новый тип памяти. Аппарат может вскоре вытеснить устаревшие системы хранения благодаря своей экономичности и поразительной энергоэффективности.
Научная группа профессора Чой Шинхёна из Корейской высшей школы наук и техники (KAIST) представила новое поколение устройств памяти на основе фазовых переходов, которое может заменить существующие DRAM и NAND-флеш-память. Описание исследования опубликовано в престижном журнале «Nature».
Традиционно, память на основе фазовых переходов требовала сложных и дорогих в производстве технологий, а также значительного количества энергии для работы. Группа профессора Чой нашла решение — устройство с ультранизким потреблением энергии, сформированное на основе электрически изменяемой филаментарной структуры нанометрового размера, что позволяет отказаться от дорогих процессов производства.
Динамическая память (DRAM) быстра, но теряет данные при выключении питания. NAND-флеш-память медленнее, но сохраняет информацию без питания. Память на фазовых переходах сочетает преимущества обоих типов, обеспечивая высокую скорость и сохранность данных. Это делает её перспективным кандидатом для замены устаревших устройств хранения и для использования в нейроморфных вычислительных системах, подражающих человеческому мозгу.
Тем не менее, имеющиеся сейчас устройства памяти на фазовых переходах потребляют много энергии, что мешает созданию практичных нейроморфных систем и больших накопителей. Группа профессора Чой разработала метод, позволяющий формировать фазово-изменяемые материалы на крохотных площадях, как результат — память, которая потребляет в 15 раз меньше энергии по сравнению с традиционными устройствами.
Профессор Чой уверен, что открыта новая страница в технологиях памяти, сочетающей доступную стоимость и высокую энергоэффективность. Ожидается, что новая разработка станет основой будущего электронного инжиниринга с потенциальным применением в высокоплотных устройствах 3D-памяти и нейроморфных вычислительных системах, предоставляя широкий выбор материалов для исследований. Новая технология обещает кардинально изменить сферу информационных носителей и открыть новые горизонты в создании искусственного интеллекта.
Источник:
DOI: 10.1038/s41586-024-07230-5
=======================
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
Разработка энергоэффективной памяти для "зеленых" компьютеров
Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) удалось создать устройство для компьютерной памяти и процессоров, что может кардинально сократить потребление энергии вычислительной техникой. Разработка направлена на создание устройств за пределами обычной CMOS-технологии, использующих магнитные материалы. Эти материалы способны переключать магнетизацию, что позволяет осуществлять вычисления, аналогично работе транзисторов в существующих бинарных системах.
Основное внимание в исследовании уделено двумерным магнитным материалам, взаимодействующим по принципу ван дер Ваальса, которые обещают значительные преимущества для масштабирования и энергоэффективности магнитных устройств, что может сделать их коммерчески жизнеспособными.
Двумерные магнитные материалы ранее могли работать только при очень низких температурах, однако актуальной задачей оставалось повышение их рабочих температур до комнатных условий, а также необходимость их электрического управления без применения магнитных полей.
Ученые достигли ключевого этапа, создав «гетероструктуру на основе атомных слоев ван дер Ваальса», включающую двумерный магнитный материал железо-галлий-теллурид в сочетании с вольфрам-дителлуридом. В их открытом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, было показано, что магнетизация может переключаться между состояниями 0 и 1 благодаря применению электрических импульсов.
"Наше устройство обеспечивает устойчивое переключение магнетизации без необходимости внешнего магнитного поля, что открывает беспрецедентные возможности для ультра-нискоэнергетических и экологически устойчивых вычислительных технологий для обработки больших данных и искусственного интеллекта", - говорит ведущий автор исследования, профессор Деблина Саркар.
Исследователи сосредоточились на минимизации потребления энергии, при этом новая разработка обеспечивает в десять раз меньшую плотность тока, требуемую для переключения по сравнению с объемными материалами. Это означает улучшение энергоэффективности примерно на два порядка.
Теперь команда стремится изучить аналогичные материалы с низкой симметрией ван дер Ваальса для дальнейшего снижения плотности тока и исследует возможности производства устройств магнитных переключателей в коммерческом масштабе.
Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.adk8669
=======================
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!
Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) удалось создать устройство для компьютерной памяти и процессоров, что может кардинально сократить потребление энергии вычислительной техникой. Разработка направлена на создание устройств за пределами обычной CMOS-технологии, использующих магнитные материалы. Эти материалы способны переключать магнетизацию, что позволяет осуществлять вычисления, аналогично работе транзисторов в существующих бинарных системах.
Основное внимание в исследовании уделено двумерным магнитным материалам, взаимодействующим по принципу ван дер Ваальса, которые обещают значительные преимущества для масштабирования и энергоэффективности магнитных устройств, что может сделать их коммерчески жизнеспособными.
Двумерные магнитные материалы ранее могли работать только при очень низких температурах, однако актуальной задачей оставалось повышение их рабочих температур до комнатных условий, а также необходимость их электрического управления без применения магнитных полей.
Ученые достигли ключевого этапа, создав «гетероструктуру на основе атомных слоев ван дер Ваальса», включающую двумерный магнитный материал железо-галлий-теллурид в сочетании с вольфрам-дителлуридом. В их открытом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, было показано, что магнетизация может переключаться между состояниями 0 и 1 благодаря применению электрических импульсов.
"Наше устройство обеспечивает устойчивое переключение магнетизации без необходимости внешнего магнитного поля, что открывает беспрецедентные возможности для ультра-нискоэнергетических и экологически устойчивых вычислительных технологий для обработки больших данных и искусственного интеллекта", - говорит ведущий автор исследования, профессор Деблина Саркар.
Исследователи сосредоточились на минимизации потребления энергии, при этом новая разработка обеспечивает в десять раз меньшую плотность тока, требуемую для переключения по сравнению с объемными материалами. Это означает улучшение энергоэффективности примерно на два порядка.
Теперь команда стремится изучить аналогичные материалы с низкой симметрией ван дер Ваальса для дальнейшего снижения плотности тока и исследует возможности производства устройств магнитных переключателей в коммерческом масштабе.
Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.adk8669
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Удачное сочетание квантовых точек с топологическими угловыми состояниями
Исследования в области кавитационной квантовой электродинамики (cQED) имеют ключевое значение для прогресса квантовых технологий и понимания взаимодействия света с материей. В ходе работы над этими задачами одной из основных стратегий является взаимодействие отдельных квантовых излучателей с фотонными микрорезонаторами, которые обладают высокими коэффициентами добротности (Q) или небольшими объемами мод. Для оценки силы связи в cQED используют такой важный параметр, как фактор Пёрселла.
Квантовые точки (КТ) в твердом теле представляют особый интерес благодаря своей атомоподобной двухуровневой структуре и возможности интеграции с современными процессами изготовления полупроводников. Хотя при производстве могут возникать проблемы из-за структурных дефектов, негативно сказывающихся на работе системы.
Топологическая оптика предлагает решение благодаря своей врожденной топологической устойчивости. Высшие угловые топологические состояния могут обеспечивать больший фактор Пёрселла или вакуумное Раби-расщепление, даже при скромном коэффициентом добротности.
Однако остается проблема связи одиночных КТ с топологическими кавернами, где их случайное пространственное распределение во время роста мешает улучшению взаимодействия света с материей.
В недавней публикации в журнале Light: Science & Applications, исследователи во главе с профессорами Уинь Ю и Янвен Донг из Университета Сунь Ятсена показали первое детерминированное соединение одиночной КТ с топологическим угловым состоянием. Основываясь на свойствах топологической устойчивости для модификации структуры, они использовали технику широкопольной фотолюминесцентной (PL) визуализации и наблюдали увеличенный фактор Пёрселла, равный 3.7, и поляризованную эмиссию одиночных фотонов.
Устройство разработано на основе 0D углового состояния, которое характерно для фотонных кристаллов второго порядка, топология зон которых основывается на квантованной краевой дипольной поляризации, обозначаемой 2D фазой Зака.
В конечном итоге, команда исследователей показала первое детерминированное взаимодействие одиночной КТ с угловым состоянием, используя топологическую устойчивость и точное позиционирование. С помощью регулировки температуры они достигли резонансного фактора Пёрселла 3.7.
Устройство также показало поляризованную эмиссию одиночных фотонов с чистотой одиночного фотона g(2)(0) на уровне 0.024 ± 0.103. Этот прорыв расширяет возможности использования высших топологических фаз для продвинутых приложений в управлении взаимодействием света и материи на квантовом уровне.
Источник:
DOI: 10.1038/s41377-024-01377-6
=======================
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!
Исследования в области кавитационной квантовой электродинамики (cQED) имеют ключевое значение для прогресса квантовых технологий и понимания взаимодействия света с материей. В ходе работы над этими задачами одной из основных стратегий является взаимодействие отдельных квантовых излучателей с фотонными микрорезонаторами, которые обладают высокими коэффициентами добротности (Q) или небольшими объемами мод. Для оценки силы связи в cQED используют такой важный параметр, как фактор Пёрселла.
Квантовые точки (КТ) в твердом теле представляют особый интерес благодаря своей атомоподобной двухуровневой структуре и возможности интеграции с современными процессами изготовления полупроводников. Хотя при производстве могут возникать проблемы из-за структурных дефектов, негативно сказывающихся на работе системы.
Топологическая оптика предлагает решение благодаря своей врожденной топологической устойчивости. Высшие угловые топологические состояния могут обеспечивать больший фактор Пёрселла или вакуумное Раби-расщепление, даже при скромном коэффициентом добротности.
Однако остается проблема связи одиночных КТ с топологическими кавернами, где их случайное пространственное распределение во время роста мешает улучшению взаимодействия света с материей.
В недавней публикации в журнале Light: Science & Applications, исследователи во главе с профессорами Уинь Ю и Янвен Донг из Университета Сунь Ятсена показали первое детерминированное соединение одиночной КТ с топологическим угловым состоянием. Основываясь на свойствах топологической устойчивости для модификации структуры, они использовали технику широкопольной фотолюминесцентной (PL) визуализации и наблюдали увеличенный фактор Пёрселла, равный 3.7, и поляризованную эмиссию одиночных фотонов.
Устройство разработано на основе 0D углового состояния, которое характерно для фотонных кристаллов второго порядка, топология зон которых основывается на квантованной краевой дипольной поляризации, обозначаемой 2D фазой Зака.
В конечном итоге, команда исследователей показала первое детерминированное взаимодействие одиночной КТ с угловым состоянием, используя топологическую устойчивость и точное позиционирование. С помощью регулировки температуры они достигли резонансного фактора Пёрселла 3.7.
Устройство также показало поляризованную эмиссию одиночных фотонов с чистотой одиночного фотона g(2)(0) на уровне 0.024 ± 0.103. Этот прорыв расширяет возможности использования высших топологических фаз для продвинутых приложений в управлении взаимодействием света и материи на квантовом уровне.
Источник:
DOI: 10.1038/s41377-024-01377-6
=======================
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!
👍1
Универсальный неинвазивный интерфейс мозг-компьютер
Новейшие исследования в области интерфейсов мозг-компьютер (BCI) в Университете штата Техас в Остине открывают путь к управлению играми, в данном случае на примере Mario Kart, просто силой мысли. Эта технология особенно важна для улучшения качества жизни людей с нарушениями двигательных функций. Инновационная разработка включает в себя возможности машинного обучения, позволяя BCI самостоятельно адаптироваться к нуждам каждого индивидуального пользователя, что устраняет необходимость в длительной и утомительной калибровке для каждого человека.
Традиционно такие устройства требуют тщательной настройки, поскольку у каждого человека уникальная мозговая активность. Это являлось серьезным препятствием для их массового внедрения. Однако теперь устройство может быстро адаптироваться к каждому новому пользователю благодаря способности самокалиброваться при помощи повторений.
"Когда мы говорим об использовании такой технологии в клинической обстановке, она позволит обойтись без специализированной команды для калибровки, и мы сможем быстро переходить от одного пациента к другому," - отметил аспирант Сатьям Кумар из лаборатории профессора Хосе дель Р. Миллана.
Исследование о BCI без необходимости калибровки опубликовано в журнале PNAS Nexus. Его участники надевают на себя головной убор с электродами, подключенными к компьютеру. Эти электроды собирают данные путем измерения электрических сигналов мозга, и декодер интерпретирует эту информацию, переводя её в действия в игре.
Работа Миллана над BCI помогает пользователям улучшать их нейропластичность - способность мозга меняться и реорганизовываться со временем. Эксперименты направлены на улучшение мозговой функции пациентов и подразумевают использование устройств, управляемых интерфейсами мозг-компьютер для упрощения их жизни.
В данном случае исследования включали участие в гонках на машинках и более простое задание по удержанию цифровой полосы между левой и правой сторонами экрана. Для выполнения простой задачи был обучен эксперт, который разработал "декодер", позволяющий интерфейсу транслировать мозговые волны в команды, которые были использованы в качестве основы для других пользователей, исключая длинный процесс калибровки.
Декодер оказался достаточно эффективным, так что участники смогли одновременно тренироваться и в простую игру по удержанию полосы, и в более сложную гонку на машинках, требующую мышления на несколько шагов вперед.
Исследователи считают эту работу фундаментальной, поскольку она заложила основу для дальнейших инноваций в области BCI. В проекте участвовали 18 субъектов без двигательных нарушений. В будущем исследователи планируют тестировать эту технологию на людях с такими нарушениями, чтобы применить ее в клинике для большей группы пациентов.
Источник:
DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae076
=======================
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!
Новейшие исследования в области интерфейсов мозг-компьютер (BCI) в Университете штата Техас в Остине открывают путь к управлению играми, в данном случае на примере Mario Kart, просто силой мысли. Эта технология особенно важна для улучшения качества жизни людей с нарушениями двигательных функций. Инновационная разработка включает в себя возможности машинного обучения, позволяя BCI самостоятельно адаптироваться к нуждам каждого индивидуального пользователя, что устраняет необходимость в длительной и утомительной калибровке для каждого человека.
Традиционно такие устройства требуют тщательной настройки, поскольку у каждого человека уникальная мозговая активность. Это являлось серьезным препятствием для их массового внедрения. Однако теперь устройство может быстро адаптироваться к каждому новому пользователю благодаря способности самокалиброваться при помощи повторений.
"Когда мы говорим об использовании такой технологии в клинической обстановке, она позволит обойтись без специализированной команды для калибровки, и мы сможем быстро переходить от одного пациента к другому," - отметил аспирант Сатьям Кумар из лаборатории профессора Хосе дель Р. Миллана.
Исследование о BCI без необходимости калибровки опубликовано в журнале PNAS Nexus. Его участники надевают на себя головной убор с электродами, подключенными к компьютеру. Эти электроды собирают данные путем измерения электрических сигналов мозга, и декодер интерпретирует эту информацию, переводя её в действия в игре.
Работа Миллана над BCI помогает пользователям улучшать их нейропластичность - способность мозга меняться и реорганизовываться со временем. Эксперименты направлены на улучшение мозговой функции пациентов и подразумевают использование устройств, управляемых интерфейсами мозг-компьютер для упрощения их жизни.
В данном случае исследования включали участие в гонках на машинках и более простое задание по удержанию цифровой полосы между левой и правой сторонами экрана. Для выполнения простой задачи был обучен эксперт, который разработал "декодер", позволяющий интерфейсу транслировать мозговые волны в команды, которые были использованы в качестве основы для других пользователей, исключая длинный процесс калибровки.
Декодер оказался достаточно эффективным, так что участники смогли одновременно тренироваться и в простую игру по удержанию полосы, и в более сложную гонку на машинках, требующую мышления на несколько шагов вперед.
Исследователи считают эту работу фундаментальной, поскольку она заложила основу для дальнейших инноваций в области BCI. В проекте участвовали 18 субъектов без двигательных нарушений. В будущем исследователи планируют тестировать эту технологию на людях с такими нарушениями, чтобы применить ее в клинике для большей группы пациентов.
Источник:
DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae076
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Открытие новых динамических закономерностей в свойствах кольцевых полимеров
Эксперименты с сдвиговыми деформациями жидкостей - это важное направление в реологии, науке, изучающей поведение потока материи, включая жидкости и мягкие твёрдые тела. Сдвиговые силы прикладываются параллельно поверхности материала, что вызывает деформацию двига или, условно говоря, скольжение между его слоями.
Эксперименты по сдвигу жидкости позволяют характеризовать такие важные реологические свойства, как вязкость (сопротивление деформации или потоку) и тиксотропия (уменьшение вязкости под воздействием сдвига), которые имеют важное значение в приложениях, начиная от промышленных процессов и заканчивая медициной.
Однако новый подход в текущих исследованиях заключается в учете топологии полимера - пространственной организации и структуры молекул - с использованием кольцевых полимеров. Кольцевые полимеры - это макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев, образующих замкнутые петли без свободных концов.
"В наших компьютерных экспериментах под воздействием сдвига мы рассмотрели два похожих типа связанных пар кольцевых полимеров: один, в котором связь является химической, называемый связанными кольцами (BRs), и другой, в котором связь механическая через хопфовское звено, называемый поликатенанами (PCs)" - объясняет Рейхане Фаримани, ведущий автор нового исследования.
Особое внимание было уделено учету гидродинамических взаимодействий с помощью соответствующих техник симуляции, что оказалось критически важным, так как тонкое взаимодействие между флуктуирующей гидродинамикой и топологией определяет возникающие узоры.
Результаты оказались удивительными: с одной стороны, реакция двух компонентов, BRs и PCs, была очень разной друг от друга, а с другой стороны, она была явно отличной от реакции различных других типов полимеров, таких как линейные, звездообразные или разветвлённые. В частности, доминирующий динамический паттерн в других полимерах при сдвиге («перекатывание по вортексу») либо подавляется (BRs), либо практически отсутствует (PCs) у этих топологически измененных полимеров.
В отличие от этого, PCs становятся тонкими, ориентируются вблизи оси потока и сохраняют фиксированную, растянутую и не перекатывающуюся конформацию под действием сдвига. Вместо этого, из-за своей особенной формы механической связи, PCs демонстрируют прерывистую динамику с периодической сменой двух колец, когда они скользят друг через друга, модель, которую авторы статьи называют скользящим перекатыванием.
Эти неожиданные способы движения, которые несут уникальные характеристики топологий полимерных соединений, подчеркивают важность взаимодействия между гидродинамикой и архитектурой полимеров. Фактически, исследователи обнаружили в своих симуляциях, что когда эффекты обратного течения искусственно устраняются, различия между BRs и PCs исчезают.
Эти динамические режимы также оказывают заметное влияние на механические свойства раствора, так как BRs снимают внутренние напряжения за счет перекатывания, в то время как PCs постоянно сохраняют напряжения, что приводит к значительно более высокой вязкости в последнем случае. Это приводит к гипотезе о том, что различные движения перекатывания и структуры PCs и BRs могут влиять на сдвиговую вязкость – сопротивление жидкости потоку под действием сдвига, отражающее ее внутреннее трение и способность к деформации – высококонцентрированных растворов или расплавов этих молекул.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.148101
=======================
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!
Эксперименты с сдвиговыми деформациями жидкостей - это важное направление в реологии, науке, изучающей поведение потока материи, включая жидкости и мягкие твёрдые тела. Сдвиговые силы прикладываются параллельно поверхности материала, что вызывает деформацию двига или, условно говоря, скольжение между его слоями.
Эксперименты по сдвигу жидкости позволяют характеризовать такие важные реологические свойства, как вязкость (сопротивление деформации или потоку) и тиксотропия (уменьшение вязкости под воздействием сдвига), которые имеют важное значение в приложениях, начиная от промышленных процессов и заканчивая медициной.
Однако новый подход в текущих исследованиях заключается в учете топологии полимера - пространственной организации и структуры молекул - с использованием кольцевых полимеров. Кольцевые полимеры - это макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев, образующих замкнутые петли без свободных концов.
"В наших компьютерных экспериментах под воздействием сдвига мы рассмотрели два похожих типа связанных пар кольцевых полимеров: один, в котором связь является химической, называемый связанными кольцами (BRs), и другой, в котором связь механическая через хопфовское звено, называемый поликатенанами (PCs)" - объясняет Рейхане Фаримани, ведущий автор нового исследования.
Особое внимание было уделено учету гидродинамических взаимодействий с помощью соответствующих техник симуляции, что оказалось критически важным, так как тонкое взаимодействие между флуктуирующей гидродинамикой и топологией определяет возникающие узоры.
Результаты оказались удивительными: с одной стороны, реакция двух компонентов, BRs и PCs, была очень разной друг от друга, а с другой стороны, она была явно отличной от реакции различных других типов полимеров, таких как линейные, звездообразные или разветвлённые. В частности, доминирующий динамический паттерн в других полимерах при сдвиге («перекатывание по вортексу») либо подавляется (BRs), либо практически отсутствует (PCs) у этих топологически измененных полимеров.
В отличие от этого, PCs становятся тонкими, ориентируются вблизи оси потока и сохраняют фиксированную, растянутую и не перекатывающуюся конформацию под действием сдвига. Вместо этого, из-за своей особенной формы механической связи, PCs демонстрируют прерывистую динамику с периодической сменой двух колец, когда они скользят друг через друга, модель, которую авторы статьи называют скользящим перекатыванием.
Эти неожиданные способы движения, которые несут уникальные характеристики топологий полимерных соединений, подчеркивают важность взаимодействия между гидродинамикой и архитектурой полимеров. Фактически, исследователи обнаружили в своих симуляциях, что когда эффекты обратного течения искусственно устраняются, различия между BRs и PCs исчезают.
Эти динамические режимы также оказывают заметное влияние на механические свойства раствора, так как BRs снимают внутренние напряжения за счет перекатывания, в то время как PCs постоянно сохраняют напряжения, что приводит к значительно более высокой вязкости в последнем случае. Это приводит к гипотезе о том, что различные движения перекатывания и структуры PCs и BRs могут влиять на сдвиговую вязкость – сопротивление жидкости потоку под действием сдвига, отражающее ее внутреннее трение и способность к деформации – высококонцентрированных растворов или расплавов этих молекул.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.148101
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Гексагоны у руля: как форма определяет эффективность самосборки в нанотехнологиях
Открытие, изменяющее правила игры: учёные выяснили, что шестигранные частицы - настоящие чемпионы в мире нанотехнологий. Новое исследование показывает, что форма и число связей на молекулярном уровне могут кардинально ускорять самосборку структур. Это открытие может революционизировать разработку новых наноматериалов и лечебных средств.
Профессор Эрвин Фрей и его коллега доктор Флориан Гарнер из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана решили выяснить, как форма и количество связей между молекулами влияют на скорость и эффективность самосборки. Используя физические и математические модели, они наблюдали, как изменение времени сборки зависит от размера получаемой структуры. И оказалось, что шестигранные - или гексагональные - молекулы, то есть с шестью точками связи, собираются невероятно быстро.
Интересно, что природа уже использует принцип гексагона для самосборки вирусных капсидов, где маленькие треугольные части сначала формируют шестигранные структуры, а затем соединяются с пятиугольниками. Это говорит о том, что форма действительно имеет решающее значение.
В нанотехнологиях это открытие может привести к созданию новых методик синтеза сложных структур, оптимизации лекарственных средств и даже искусственных вирусных оболочек. Понимая, какие формы "мономеров" ведут к эффективной самосборке, учёные теперь могут избегать малоэффективных форм и концентрироваться на тех, что обещают скорость и точность.
Итак, не все формы рождены равными: гексагоны теперь на передовой фронта разработки в области самосборки. Этот прорыв не только подчёркивает красоту природных узоров, но и открывает новые горизонты для инноваций в нанотехнологиях и медицине. И кто знает, возможно, следующий ваш телефон или лекарство от простуды будет создано с помощью умной самосборки, подсказанной самой природой.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.021004
=======================
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!
Открытие, изменяющее правила игры: учёные выяснили, что шестигранные частицы - настоящие чемпионы в мире нанотехнологий. Новое исследование показывает, что форма и число связей на молекулярном уровне могут кардинально ускорять самосборку структур. Это открытие может революционизировать разработку новых наноматериалов и лечебных средств.
Профессор Эрвин Фрей и его коллега доктор Флориан Гарнер из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана решили выяснить, как форма и количество связей между молекулами влияют на скорость и эффективность самосборки. Используя физические и математические модели, они наблюдали, как изменение времени сборки зависит от размера получаемой структуры. И оказалось, что шестигранные - или гексагональные - молекулы, то есть с шестью точками связи, собираются невероятно быстро.
Интересно, что природа уже использует принцип гексагона для самосборки вирусных капсидов, где маленькие треугольные части сначала формируют шестигранные структуры, а затем соединяются с пятиугольниками. Это говорит о том, что форма действительно имеет решающее значение.
В нанотехнологиях это открытие может привести к созданию новых методик синтеза сложных структур, оптимизации лекарственных средств и даже искусственных вирусных оболочек. Понимая, какие формы "мономеров" ведут к эффективной самосборке, учёные теперь могут избегать малоэффективных форм и концентрироваться на тех, что обещают скорость и точность.
Итак, не все формы рождены равными: гексагоны теперь на передовой фронта разработки в области самосборки. Этот прорыв не только подчёркивает красоту природных узоров, но и открывает новые горизонты для инноваций в нанотехнологиях и медицине. И кто знает, возможно, следующий ваш телефон или лекарство от простуды будет создано с помощью умной самосборки, подсказанной самой природой.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.021004
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Наностроительство без трещин: подвиг графена для батарей будущего
Отличительная черта графена - способность самоорганизовываться в наноячеистую структуру без единой трещины, может открыть новые горизонты для аккумуляторов следующего поколения.
С момента своего открытия в 2004 году, графен продолжает поражать ученых своими возможностями. Этот материал образован двумерными слоями атомов углерода в виде одноатомного шестиугольника, что придает ему поразительные физические и химические характеристики. Несмотря на кажущуюся хрупкость, графен обладает невероятной прочностью и эластичностью, прозрачностью, а также выдающейся электрической проводимостью и теплопроводностью.
Экспериментальная разработка наноячеистого графена (NCG) улучшает его уже исключительные свойства. Через управление его внутренней структурой на наноуровне создается материал с огромной площадью поверхности. NCG манит своими перспективами в улучшении работы электроники, энергоустройств и сенсоров. Однако разработки подтормаживает склонность к растрескиванию при производстве.
Открытие, сделанное Вон-Ёнг Паком, аспирантом Тохокского университета и его коллегами, может изменить ситуацию. Исследователи обнаружили, что атомы углерода при переработке аморфного карбида марганца в жидком висмуте самоорганизуются в NCG без единой трещины. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.
Процесс делеацирования, использующий различную растворимость компонентов сплава в расплавленном металле, помогает исключить определенные компоненты сплава, сохраняя другие. Оказалось, что NCG, полученный этим методом, обладает высокой прочностью на разрыв и проводимостью после графитизации.
Особенно важно, что материал был протестирован в качестве активного материала и токосъемника натриево-ионного аккумулятора (SIB), где продемонстрировал высокие показатели, долговечность и отличное сопротивление деформации. Этот метод изготовления NCG без трещин открывает путь для повышения производительности и гибкости SIB.
Источник:
DOI: 10.1002/adma.202311792
=======================
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!
Отличительная черта графена - способность самоорганизовываться в наноячеистую структуру без единой трещины, может открыть новые горизонты для аккумуляторов следующего поколения.
С момента своего открытия в 2004 году, графен продолжает поражать ученых своими возможностями. Этот материал образован двумерными слоями атомов углерода в виде одноатомного шестиугольника, что придает ему поразительные физические и химические характеристики. Несмотря на кажущуюся хрупкость, графен обладает невероятной прочностью и эластичностью, прозрачностью, а также выдающейся электрической проводимостью и теплопроводностью.
Экспериментальная разработка наноячеистого графена (NCG) улучшает его уже исключительные свойства. Через управление его внутренней структурой на наноуровне создается материал с огромной площадью поверхности. NCG манит своими перспективами в улучшении работы электроники, энергоустройств и сенсоров. Однако разработки подтормаживает склонность к растрескиванию при производстве.
Открытие, сделанное Вон-Ёнг Паком, аспирантом Тохокского университета и его коллегами, может изменить ситуацию. Исследователи обнаружили, что атомы углерода при переработке аморфного карбида марганца в жидком висмуте самоорганизуются в NCG без единой трещины. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.
Процесс делеацирования, использующий различную растворимость компонентов сплава в расплавленном металле, помогает исключить определенные компоненты сплава, сохраняя другие. Оказалось, что NCG, полученный этим методом, обладает высокой прочностью на разрыв и проводимостью после графитизации.
Особенно важно, что материал был протестирован в качестве активного материала и токосъемника натриево-ионного аккумулятора (SIB), где продемонстрировал высокие показатели, долговечность и отличное сопротивление деформации. Этот метод изготовления NCG без трещин открывает путь для повышения производительности и гибкости SIB.
Источник:
DOI: 10.1002/adma.202311792
=======================
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 JoulesEye: точный подсчет калорий с помощью тепловизора
Хотите знать, сколько калорий вы сжигаете на самом деле? То есть не при помощи пресловутого подсчёта шагов и измерения пульса, а как-то поточнее. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Индийского технологического института Гандинагара предлагают революционное решение - добавить недорогую тепловизионную камеру в ваши смарт-часы!
Вы когда-нибудь задумывались, насколько точны данные о сожженных калориях на вашем смартфоне или фитнес-трекере? Оказывается, эти оценки могут быть весьма далеки от реальности. Все потому, что у носимых устройств просто не хватает сенсоров для сбора всей необходимой информации.
Но теперь, благодаря усилиям ученых из Университета Карнеги-Меллона и Индийского технологического института Гандинагара, ситуация может кардинально измениться. Их новая разработка, получившая название JoulesEye, показывает, что добавление недорогой тепловизионной камеры способно снизить погрешность в оценке энергозатрат с почти 40% у современных смарт-часов до всего лишь 6%.
Тепловизор позволяет отслеживать частоту дыхания и температуру тела человека. Эти данные, в сочетании с измерением сердечного ритма и с помощью машинного обучения, дают возможность гораздо точнее определять количество сжигаемых калорий. Ведь стандартные носимые устройства часто не учитывают индивидуальные физические особенности и контекст активности.
Разработчики JoulesEye провели тесты с 54 участниками, занимавшимися на велотренажерах и беговых дорожках. Результаты показали, что система способна оценивать расход калорий с погрешностью всего 5.8% по сравнению с клиническим калориметром - "золотым стандартом" для измерения энергозатрат.
Помимо фитнес-энтузиастов, JoulesEye может пригодиться в спортивных тренировках, а также для мониторинга людей с диабетом или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Внедрение тепловизионных камер низкого разрешения в носимые устройства весьма реально, ведь их стоимость уже сейчас не превышает $45.
Источник:
DOI: 10.1145/3631422
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Хотите знать, сколько калорий вы сжигаете на самом деле? То есть не при помощи пресловутого подсчёта шагов и измерения пульса, а как-то поточнее. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Индийского технологического института Гандинагара предлагают революционное решение - добавить недорогую тепловизионную камеру в ваши смарт-часы!
Вы когда-нибудь задумывались, насколько точны данные о сожженных калориях на вашем смартфоне или фитнес-трекере? Оказывается, эти оценки могут быть весьма далеки от реальности. Все потому, что у носимых устройств просто не хватает сенсоров для сбора всей необходимой информации.
Но теперь, благодаря усилиям ученых из Университета Карнеги-Меллона и Индийского технологического института Гандинагара, ситуация может кардинально измениться. Их новая разработка, получившая название JoulesEye, показывает, что добавление недорогой тепловизионной камеры способно снизить погрешность в оценке энергозатрат с почти 40% у современных смарт-часов до всего лишь 6%.
Тепловизор позволяет отслеживать частоту дыхания и температуру тела человека. Эти данные, в сочетании с измерением сердечного ритма и с помощью машинного обучения, дают возможность гораздо точнее определять количество сжигаемых калорий. Ведь стандартные носимые устройства часто не учитывают индивидуальные физические особенности и контекст активности.
Разработчики JoulesEye провели тесты с 54 участниками, занимавшимися на велотренажерах и беговых дорожках. Результаты показали, что система способна оценивать расход калорий с погрешностью всего 5.8% по сравнению с клиническим калориметром - "золотым стандартом" для измерения энергозатрат.
Помимо фитнес-энтузиастов, JoulesEye может пригодиться в спортивных тренировках, а также для мониторинга людей с диабетом или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Внедрение тепловизионных камер низкого разрешения в носимые устройства весьма реально, ведь их стоимость уже сейчас не превышает $45.
Источник:
DOI: 10.1145/3631422
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Первое в мире атомное изображение хиральных интерфейсных состояний
Международная группа исследователей из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли совершила получила первые в мире атомно-разрешенные изображения экзотических квантовых явлений - хиральных интерфейсных состояний. Это достижение может стать ключом к развитию квантовых вычислений и энергоэффективной электроники будущего.
Хиральные интерфейсные состояния представляют собой своего рода уникальные проводящие каналы, позволяющие электронам двигаться только в одном направлении без рассеяния в обратном направлении, что устраняет нежелательное электрическое сопротивление и, как следствие, потери энергии. До сих пор исследователям не удавалось визуализировать пространственные характеристики этих состояний из-за чрезвычайной сложности задачи.
Однако команде ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли удалось не только получить первые атомно-разрешенные изображения хирального интерфейсного состояния, но и продемонстрировать возможность его создания "по требованию" в 2D-изоляторе.
Для подготовки хиральных интерфейсных состояний исследователи использовали специальное устройство - скрученный бислой графена, представляющий собой два слоя графена толщиной в один атом, повернутые друг относительно друга под точным углом. Это создает сверхрешетку муаровой структуры, проявляющую квантовый аномальный эффект Холла (QAH).
С помощью сканирующего туннельного микроскопа ученые смогли визуализировать волновую функцию хирального интерфейсного состояния и показать, что его можно перемещать по образцу, модулируя напряжение на электроде затвора. Более того, импульс напряжения от зонда микроскопа позволял "записывать" хиральное состояние, стирать его и даже переписывать новое с противоположным направлением движения электронов.
Эти результаты открывают путь к созданию настраиваемых сетей электронных каналов, перспективных для энергоэффективной микроэлектроники, маломощных устройств магнитной памяти и квантовых вычислений на основе экзотического поведения электронов в QAH-изоляторах. В будущем исследователи планируют изучить с помощью своей методики еще более экзотические явления, такие как энионы - новый тип квазичастиц, потенциально пригодных для квантовых вычислений.
Источник:
DOI: 10.1038/s41567-024-02444-w
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Международная группа исследователей из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли совершила получила первые в мире атомно-разрешенные изображения экзотических квантовых явлений - хиральных интерфейсных состояний. Это достижение может стать ключом к развитию квантовых вычислений и энергоэффективной электроники будущего.
Хиральные интерфейсные состояния представляют собой своего рода уникальные проводящие каналы, позволяющие электронам двигаться только в одном направлении без рассеяния в обратном направлении, что устраняет нежелательное электрическое сопротивление и, как следствие, потери энергии. До сих пор исследователям не удавалось визуализировать пространственные характеристики этих состояний из-за чрезвычайной сложности задачи.
Однако команде ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли удалось не только получить первые атомно-разрешенные изображения хирального интерфейсного состояния, но и продемонстрировать возможность его создания "по требованию" в 2D-изоляторе.
Для подготовки хиральных интерфейсных состояний исследователи использовали специальное устройство - скрученный бислой графена, представляющий собой два слоя графена толщиной в один атом, повернутые друг относительно друга под точным углом. Это создает сверхрешетку муаровой структуры, проявляющую квантовый аномальный эффект Холла (QAH).
С помощью сканирующего туннельного микроскопа ученые смогли визуализировать волновую функцию хирального интерфейсного состояния и показать, что его можно перемещать по образцу, модулируя напряжение на электроде затвора. Более того, импульс напряжения от зонда микроскопа позволял "записывать" хиральное состояние, стирать его и даже переписывать новое с противоположным направлением движения электронов.
Эти результаты открывают путь к созданию настраиваемых сетей электронных каналов, перспективных для энергоэффективной микроэлектроники, маломощных устройств магнитной памяти и квантовых вычислений на основе экзотического поведения электронов в QAH-изоляторах. В будущем исследователи планируют изучить с помощью своей методики еще более экзотические явления, такие как энионы - новый тип квазичастиц, потенциально пригодных для квантовых вычислений.
Источник:
DOI: 10.1038/s41567-024-02444-w
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Квантовая запутанность делает квазичастицы в купратных сверхпроводниках неуязвимыми к беспорядку
Физики из Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (JMU) сделали открытие, которое может улучшить понимание роли квантовой запутанности в высокотемпературных купратных сверхпроводниках. Они обнаружили, что низкоэнергетические квазичастицы этих загадочных квантовых материалов, так называемые синглеты Чжан-Райса, удивительно устойчивы к экстремальному беспорядку.
Представьте себе пару, идущую рука об руку по оживленному рынку. Чтобы пройти с одной стороны на другую, толпе людей приходится расступаться, локально рассеивая окружающих и замедляя собственное движение пары. При взгляде сверху кажется, что пара и их расступающееся окружение движутся как единое целое. Это то, что физики называют квазичастицей - эффективной как бы частицей, определяющей спектр низкоэнергетических возбуждений в твердом теле.
В металле квазичастицы обычно состоят из электрона, окруженного поляризационным облаком других электронов, причем электрон и поляризационное облако движутся согласованно. В реальной системе эти квазичастицы рассеиваются на примесях и беспорядке, замедляя движение электронов и создавая электрическое сопротивление.
Однако в купратных материалах, известных своей рекордной высокотемпературной сверхпроводимостью, квазичастицы, похоже, не подчиняются этому правилу рассеяния. Эти квазичастицы, называемые синглетами Чжан-Райса (ZRS), представляют собой запутанные составные частицы, в которых дырка кислорода объединяется со спином вакансии меди, двигаясь через кристалл как танцующая пара.
Ученые из Вюрцбурга проверили эти квазичастицы в чрезвычайно неупорядоченной купратной среде, в которой до 40% атомов меди были заменены литием. Беспорядок настолько велик, что приводит обычные электроны к полной остановке. Однако очаровательный танец дырки и спина в квантовом союзе синглетов Чжан-Райса совершенно не подвержен влиянию примесей на их пути. Их квантовая запутанность предотвращает рассеяние, и они просто проходят через систему, как если бы "рынок" был бы без препятствий.
Это исследование выявило первое появление синглетов Чжан-Райса в купратном стекле и показало возникающую неуязвимость квазичастиц ZRS благодаря квантовой запутанности. Такие открытия могут иметь далеко идущие последствия не только для нашего понимания купратных сверхпроводников, но и для будущих технологий, основанных на квантовой когерентности. В частности, способность стабилизировать квантовые состояния по отношению к внешним возмущениям с помощью квантовой запутанности может сыграть ключевую роль в реализации квантовых вычислений.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.126502
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Физики из Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (JMU) сделали открытие, которое может улучшить понимание роли квантовой запутанности в высокотемпературных купратных сверхпроводниках. Они обнаружили, что низкоэнергетические квазичастицы этих загадочных квантовых материалов, так называемые синглеты Чжан-Райса, удивительно устойчивы к экстремальному беспорядку.
Представьте себе пару, идущую рука об руку по оживленному рынку. Чтобы пройти с одной стороны на другую, толпе людей приходится расступаться, локально рассеивая окружающих и замедляя собственное движение пары. При взгляде сверху кажется, что пара и их расступающееся окружение движутся как единое целое. Это то, что физики называют квазичастицей - эффективной как бы частицей, определяющей спектр низкоэнергетических возбуждений в твердом теле.
В металле квазичастицы обычно состоят из электрона, окруженного поляризационным облаком других электронов, причем электрон и поляризационное облако движутся согласованно. В реальной системе эти квазичастицы рассеиваются на примесях и беспорядке, замедляя движение электронов и создавая электрическое сопротивление.
Однако в купратных материалах, известных своей рекордной высокотемпературной сверхпроводимостью, квазичастицы, похоже, не подчиняются этому правилу рассеяния. Эти квазичастицы, называемые синглетами Чжан-Райса (ZRS), представляют собой запутанные составные частицы, в которых дырка кислорода объединяется со спином вакансии меди, двигаясь через кристалл как танцующая пара.
Ученые из Вюрцбурга проверили эти квазичастицы в чрезвычайно неупорядоченной купратной среде, в которой до 40% атомов меди были заменены литием. Беспорядок настолько велик, что приводит обычные электроны к полной остановке. Однако очаровательный танец дырки и спина в квантовом союзе синглетов Чжан-Райса совершенно не подвержен влиянию примесей на их пути. Их квантовая запутанность предотвращает рассеяние, и они просто проходят через систему, как если бы "рынок" был бы без препятствий.
Это исследование выявило первое появление синглетов Чжан-Райса в купратном стекле и показало возникающую неуязвимость квазичастиц ZRS благодаря квантовой запутанности. Такие открытия могут иметь далеко идущие последствия не только для нашего понимания купратных сверхпроводников, но и для будущих технологий, основанных на квантовой когерентности. В частности, способность стабилизировать квантовые состояния по отношению к внешним возмущениям с помощью квантовой запутанности может сыграть ключевую роль в реализации квантовых вычислений.
Источник:
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.126502
=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2