Отслеживание взгляда и мимики человека при помощи сонара
Исследователи из Корнелльского университета разработали две компактные технологии, GazeTrak и EyeEcho, которые отслеживают направление взгляда и выражения лица человека с помощью звуковых волн, подобно сонару. Устройства достаточно малы, чтобы поместиться на коммерческих умных очках или гарнитурах виртуальной и дополненной реальности, при этом потребляя значительно меньше энергии, чем аналогичные инструменты с камерами.
GazeTrak - это первая система отслеживания взгляда, основанная на акустических сигналах. EyeEcho - первая система на базе очков, которая непрерывно и точно определяет выражения лица и воссоздаёт их через аватар в реальном времени.
Устройства используют динамики и микрофоны, установленные на оправе очков, для отражения неслышимых звуковых волн от лица и улавливания отражённых сигналов, вызванных движениями лица и глаз. Полученные звуковые сигналы подаются в специальный конвейер глубокого обучения, который использует искусственный интеллект для непрерывного вывода направления взгляда человека и интерпретации мимики.
Устройства могут работать несколько часов от батареи умных очков и более суток от гарнитуры виртуальной реальности. Они компактны, дёшевы и сверхмаломощны, поэтому их можно носить на умных очках каждый день, не разряжая аккумулятор.
Эти две разработки имеют приложения помимо улучшения VR-опыта пользователя. GazeTrak может использоваться со скринридерами для озвучивания фрагментов текста людям со слабым зрением при просмотре веб-сайтов. GazeTrak и EyeEcho также потенциально могут помочь в диагностике или мониторинге нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, отслеживая аномальные движения глаз и менее выразительную мимику пациентов из комфорта их дома.
Технологии GazeTrak и EyeEcho от учёных Корнелльского университета открывают новые возможности в сферах виртуальной реальности, ассистивных технологий и здравоохранения. Их компактность, энергоэффективность и способность непрерывно отслеживать взгляд и мимику через звуковые волны делают эти разработки по-настоящему революционными. Они могут значительно улучшить взаимодействие пользователей в VR, помочь людям с нарушениями зрения и даже проводить мониторинг нейродегенеративных заболеваний на дому.
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2402.14634
=======================
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!
Исследователи из Корнелльского университета разработали две компактные технологии, GazeTrak и EyeEcho, которые отслеживают направление взгляда и выражения лица человека с помощью звуковых волн, подобно сонару. Устройства достаточно малы, чтобы поместиться на коммерческих умных очках или гарнитурах виртуальной и дополненной реальности, при этом потребляя значительно меньше энергии, чем аналогичные инструменты с камерами.
GazeTrak - это первая система отслеживания взгляда, основанная на акустических сигналах. EyeEcho - первая система на базе очков, которая непрерывно и точно определяет выражения лица и воссоздаёт их через аватар в реальном времени.
Устройства используют динамики и микрофоны, установленные на оправе очков, для отражения неслышимых звуковых волн от лица и улавливания отражённых сигналов, вызванных движениями лица и глаз. Полученные звуковые сигналы подаются в специальный конвейер глубокого обучения, который использует искусственный интеллект для непрерывного вывода направления взгляда человека и интерпретации мимики.
Устройства могут работать несколько часов от батареи умных очков и более суток от гарнитуры виртуальной реальности. Они компактны, дёшевы и сверхмаломощны, поэтому их можно носить на умных очках каждый день, не разряжая аккумулятор.
Эти две разработки имеют приложения помимо улучшения VR-опыта пользователя. GazeTrak может использоваться со скринридерами для озвучивания фрагментов текста людям со слабым зрением при просмотре веб-сайтов. GazeTrak и EyeEcho также потенциально могут помочь в диагностике или мониторинге нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, отслеживая аномальные движения глаз и менее выразительную мимику пациентов из комфорта их дома.
Технологии GazeTrak и EyeEcho от учёных Корнелльского университета открывают новые возможности в сферах виртуальной реальности, ассистивных технологий и здравоохранения. Их компактность, энергоэффективность и способность непрерывно отслеживать взгляд и мимику через звуковые волны делают эти разработки по-настоящему революционными. Они могут значительно улучшить взаимодействие пользователей в VR, помочь людям с нарушениями зрения и даже проводить мониторинг нейродегенеративных заболеваний на дому.
Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2402.14634
=======================
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
Учёные разработали гидрогель для удаления микропластика из воды
Исследователи из Индийского института науки (IISc) создали устойчивый гидрогель для удаления микропластика из воды. Материал обладает уникальной переплетённой полимерной сетью, которая может связывать загрязнители и разлагать их с помощью УФ-излучения. Гидрогель состоит из трёх различных полимерных слоёв (хитозан, поливиниловый спирт и полианилин), образующих архитектуру взаимопроникающей полимерной сети (IPN), в которую внедрены нанокластеры Cu-POM, выступающие катализаторами для разложения микропластика под действием УФ-света.
Микропластик представляет серьёзную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Эти крошечные пластиковые частицы могут попадать в наш организм через питьевую воду и повышать риск заболеваний, а также загрязнять даже отдалённые районы, такие как полярные ледяные шапки и глубоководные впадины, подвергая опасности водные и наземные формы жизни.
Ранее учёные пытались использовать фильтрующие мембраны для удаления микропластика, но они быстро засорялись мелкими частицами, что делало их неустойчивыми. Вместо этого команда IISc во главе с профессором Сурьясарати Бозе решила обратиться к 3D-гидрогелям.
Разработанный командой гидрогель отличается высокой эффективностью: он может удалять около 95% и 93% двух различных типов микропластика из воды при близком к нейтральному pH (∼6,5). Материал также показал стабильность при различных температурах и мог использоваться до пяти циклов удаления микропластика без значительной потери эффективности. Кроме того, после завершения срока службы гидрогель можно преобразовать в углеродные наноматериалы для удаления тяжёлых металлов из загрязнённой воды.
В дальнейшем исследователи планируют работать с соавторами над созданием устройства, которое можно будет развернуть в больших масштабах для очистки различных источников воды от микропластика.
Устойчивый гидрогель, разработанный учёными из Индийского института науки, представляет собой многообещающее решение для борьбы с загрязнением микропластиком. Благодаря своей уникальной структуре и способности адсорбировать и разлагать микропластик под действием УФ-света, этот материал может значительно уменьшить количество микропластика в воде. Дальнейшие исследования и разработки в этом направлении могут привести к созданию эффективных устройств для очистки воды в больших масштабах, что поможет защитить здоровье людей и окружающую среду от вредного воздействия микропластика.
Источник:
DOI: 10.1039/D3NR06115A
=======================
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!
Исследователи из Индийского института науки (IISc) создали устойчивый гидрогель для удаления микропластика из воды. Материал обладает уникальной переплетённой полимерной сетью, которая может связывать загрязнители и разлагать их с помощью УФ-излучения. Гидрогель состоит из трёх различных полимерных слоёв (хитозан, поливиниловый спирт и полианилин), образующих архитектуру взаимопроникающей полимерной сети (IPN), в которую внедрены нанокластеры Cu-POM, выступающие катализаторами для разложения микропластика под действием УФ-света.
Микропластик представляет серьёзную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Эти крошечные пластиковые частицы могут попадать в наш организм через питьевую воду и повышать риск заболеваний, а также загрязнять даже отдалённые районы, такие как полярные ледяные шапки и глубоководные впадины, подвергая опасности водные и наземные формы жизни.
Ранее учёные пытались использовать фильтрующие мембраны для удаления микропластика, но они быстро засорялись мелкими частицами, что делало их неустойчивыми. Вместо этого команда IISc во главе с профессором Сурьясарати Бозе решила обратиться к 3D-гидрогелям.
Разработанный командой гидрогель отличается высокой эффективностью: он может удалять около 95% и 93% двух различных типов микропластика из воды при близком к нейтральному pH (∼6,5). Материал также показал стабильность при различных температурах и мог использоваться до пяти циклов удаления микропластика без значительной потери эффективности. Кроме того, после завершения срока службы гидрогель можно преобразовать в углеродные наноматериалы для удаления тяжёлых металлов из загрязнённой воды.
В дальнейшем исследователи планируют работать с соавторами над созданием устройства, которое можно будет развернуть в больших масштабах для очистки различных источников воды от микропластика.
Устойчивый гидрогель, разработанный учёными из Индийского института науки, представляет собой многообещающее решение для борьбы с загрязнением микропластиком. Благодаря своей уникальной структуре и способности адсорбировать и разлагать микропластик под действием УФ-света, этот материал может значительно уменьшить количество микропластика в воде. Дальнейшие исследования и разработки в этом направлении могут привести к созданию эффективных устройств для очистки воды в больших масштабах, что поможет защитить здоровье людей и окружающую среду от вредного воздействия микропластика.
Источник:
DOI: 10.1039/D3NR06115A
=======================
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
Исследователи раскрыли уникальное движение молекул трифенилфосфина на графитовых поверхностях
Используя эксперименты по нейтронной спектроскопии, проведенные в Институте Лауэ-Ланжевена (ILL), а также передовые теоретические модели и компьютерное моделирование, команда во главе с Антоном Тамтёглом из Грацского технического университета раскрыла уникальное движение молекул трифенилфосфина (PPh3) на графитовых поверхностях, напоминающее наноскопический лунный посадочный модуль. Это движение, похожее на лунный посадочный модуль, по-видимому, облегчается их уникальной геометрией и трехточечным связыванием с поверхностью.
На протяжении многих лет ученых интересовало, как молекулы движутся по поверхностям. Этот процесс имеет решающее значение для многочисленных приложений, включая катализ и производство наноразмерных устройств.
Молекулы трифенилфосфина демонстрируют замечательную форму движения, вращаясь и перемещаясь способами, которые бросают вызов предыдущим представлениям. Трифенилфосфин является важной молекулой для синтеза органических соединений и наночастиц с многочисленными промышленными применениями. Молекула обладает своеобразной геометрией: PPh3 имеет пирамидальную форму с пропеллерным расположением трех циклических групп атомов.
Нейтроны предлагают уникальные возможности для изучения структуры и динамики материалов. В типичном эксперименте нейтроны, рассеянные образцом, измеряются как функция изменения их направления и энергии. Благодаря своей низкой энергии нейтроны являются отличным зондом для изучения низкоэнергетических возбуждений, таких как молекулярные вращения и диффузия.
Исследование показывает, что молекулы PPh3 взаимодействуют с графитовой поверхностью таким образом, что позволяет им двигаться с удивительно низкими энергетическими барьерами. Движение характеризуется вращениями и трансляциями (прыжковыми движениями) молекул. В то время как вращения и внутримолекулярное движение доминируют до температуры около 300 К, молекулы следуют дополнительному трансляционному прыжковому движению по поверхности при температуре от 350 до 500 К.
Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе открывает новые возможности для создания передовых материалов с заданными свойствами. Помимо фундаментального интереса, движение PPh3 и родственных соединений на графитовых поверхностях имеет большое значение для приложений.
Использование передовых методов нейтронной спектроскопии и компьютерного моделирования позволило исследователям раскрыть уникальное движение молекул трифенилфосфина на графитовых поверхностях. Это открытие углубляет наше понимание динамики поверхности и открывает новые горизонты для материаловедения и нанотехнологий. Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе имеет решающее значение для разработки передовых материалов с заданными свойствами и многочисленных промышленных приложений.
Источник:
DOI: 10.1038/s42004-024-01158-7
=======================
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!
Используя эксперименты по нейтронной спектроскопии, проведенные в Институте Лауэ-Ланжевена (ILL), а также передовые теоретические модели и компьютерное моделирование, команда во главе с Антоном Тамтёглом из Грацского технического университета раскрыла уникальное движение молекул трифенилфосфина (PPh3) на графитовых поверхностях, напоминающее наноскопический лунный посадочный модуль. Это движение, похожее на лунный посадочный модуль, по-видимому, облегчается их уникальной геометрией и трехточечным связыванием с поверхностью.
На протяжении многих лет ученых интересовало, как молекулы движутся по поверхностям. Этот процесс имеет решающее значение для многочисленных приложений, включая катализ и производство наноразмерных устройств.
Молекулы трифенилфосфина демонстрируют замечательную форму движения, вращаясь и перемещаясь способами, которые бросают вызов предыдущим представлениям. Трифенилфосфин является важной молекулой для синтеза органических соединений и наночастиц с многочисленными промышленными применениями. Молекула обладает своеобразной геометрией: PPh3 имеет пирамидальную форму с пропеллерным расположением трех циклических групп атомов.
Нейтроны предлагают уникальные возможности для изучения структуры и динамики материалов. В типичном эксперименте нейтроны, рассеянные образцом, измеряются как функция изменения их направления и энергии. Благодаря своей низкой энергии нейтроны являются отличным зондом для изучения низкоэнергетических возбуждений, таких как молекулярные вращения и диффузия.
Исследование показывает, что молекулы PPh3 взаимодействуют с графитовой поверхностью таким образом, что позволяет им двигаться с удивительно низкими энергетическими барьерами. Движение характеризуется вращениями и трансляциями (прыжковыми движениями) молекул. В то время как вращения и внутримолекулярное движение доминируют до температуры около 300 К, молекулы следуют дополнительному трансляционному прыжковому движению по поверхности при температуре от 350 до 500 К.
Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе открывает новые возможности для создания передовых материалов с заданными свойствами. Помимо фундаментального интереса, движение PPh3 и родственных соединений на графитовых поверхностях имеет большое значение для приложений.
Использование передовых методов нейтронной спектроскопии и компьютерного моделирования позволило исследователям раскрыть уникальное движение молекул трифенилфосфина на графитовых поверхностях. Это открытие углубляет наше понимание динамики поверхности и открывает новые горизонты для материаловедения и нанотехнологий. Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе имеет решающее значение для разработки передовых материалов с заданными свойствами и многочисленных промышленных приложений.
Источник:
DOI: 10.1038/s42004-024-01158-7
=======================
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
Разговор с роботом больше не будет казаться неестественным
Учёные из Университета Ватерлоо совершили прорыв в области естественного взаимодействия людей и человекоподобных роботов. Благодаря новой разработке, роботы теперь смогут определять направление на источник звука человеческой речи, отслеживать говорящего и быстрее реагировать в диалоге, что сделает общение с ними намного более реалистичным и комфортным.
Общение с роботами часто кажется неестественным и замедленным из-за ограничений компьютерного программного обеспечения. Но команда исследователей из Университета Ватерлоо нашла способ значительно улучшить способность человекоподобных роботов поддерживать естественный диалог с людьми.
Учёные разработали для робота слуховую систему, использующую два микрофона в позициях, аналогичных человеческим ушам. Это позволяет определять направление, откуда исходит речь человека. Однако звуки часто отражаются от различных поверхностей, что может сбить робота с толку. Поэтому разработчики создали специальный алгоритм обработки сигналов, учитывающий эти искажения.
Чтобы робот мог реагировать на звук так же быстро, как человек, его компьютер должен молниеносно рассчитывать предполагаемое местоположение источника звука. Фреймворк, созданный командой и университета Ватерлоо, оптимизирует скорость обработки и распознавания различных звуков роботом на основе общей производительности и задержек.
Тестирование на человекоподобном роботе с записями из разных акустических сред подтвердило работоспособность системы. По словам Пранава Барота, одного из авторов исследования, главной сложностью было научить робота верно ориентироваться на говорящих в больших, шумных и многолюдных пространствах.
"Результаты этой работы важны в любых сценариях, где человекоподобные роботы будут сотрудничать с людьми - как в социальных ситуациях, так и в совместной работе", - подчеркнул Барот.
Источник:
DOI: 10.1371/journal.pone.0296452
=======================
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!
Учёные из Университета Ватерлоо совершили прорыв в области естественного взаимодействия людей и человекоподобных роботов. Благодаря новой разработке, роботы теперь смогут определять направление на источник звука человеческой речи, отслеживать говорящего и быстрее реагировать в диалоге, что сделает общение с ними намного более реалистичным и комфортным.
Общение с роботами часто кажется неестественным и замедленным из-за ограничений компьютерного программного обеспечения. Но команда исследователей из Университета Ватерлоо нашла способ значительно улучшить способность человекоподобных роботов поддерживать естественный диалог с людьми.
Учёные разработали для робота слуховую систему, использующую два микрофона в позициях, аналогичных человеческим ушам. Это позволяет определять направление, откуда исходит речь человека. Однако звуки часто отражаются от различных поверхностей, что может сбить робота с толку. Поэтому разработчики создали специальный алгоритм обработки сигналов, учитывающий эти искажения.
Чтобы робот мог реагировать на звук так же быстро, как человек, его компьютер должен молниеносно рассчитывать предполагаемое местоположение источника звука. Фреймворк, созданный командой и университета Ватерлоо, оптимизирует скорость обработки и распознавания различных звуков роботом на основе общей производительности и задержек.
Тестирование на человекоподобном роботе с записями из разных акустических сред подтвердило работоспособность системы. По словам Пранава Барота, одного из авторов исследования, главной сложностью было научить робота верно ориентироваться на говорящих в больших, шумных и многолюдных пространствах.
"Результаты этой работы важны в любых сценариях, где человекоподобные роботы будут сотрудничать с людьми - как в социальных ситуациях, так и в совместной работе", - подчеркнул Барот.
Источник:
DOI: 10.1371/journal.pone.0296452
=======================
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
Прорыв в беспроводной связи: антенна нового поколения приближает эру 6G
Хотите узнать, как будет выглядеть связь будущего? Команда исследователей из Университета Глазго создала уникальную беспроводную антенну, которая может произвести революцию в мире телекоммуникаций. Сочетая метаматериалы и продвинутую обработку сигналов, их разработка открывает двери в эру сверхскоростного и сверхнадёжного 6G.
Представьте антенну размером со спичечный коробок, которая может мгновенно формировать и переключать множество лучей связи. Звучит фантастически? Но именно такой прототип удалось создать учёным из Университета Глазго. Их динамическая метаповерхностная антенна (DMA) - первая в мире, работающая в миллиметровом диапазоне на частоте 60 ГГц.
Секрет возможностей DMA - в уникальных метаматериалах. Эти искусственно созданные структуры спроектированы так, чтобы взаимодействовать с электромагнитными волнами самым немыслимым для обычных материалов образом. Полностью настраиваемые элементы из метаматериалов позволяют программно управлять волнами, порождая новый класс антенн , способных к высокочастотной реконфигурации.
Крошечный, но мощный прототип использует высокоскоростные соединения и программируемую вентильную матрицу (FPGA) для одновременного независимого управления каждым метаэлементом. DMA может менять форму и количество лучей буквально за наносекунды - представьте, насколько стабильным будет покрытие сети!
Но новая антенна - это не только про сверхскоростную передачу данных. Возможности DMA найдут применение в медицине для непрерывного мониторинга жизненно важных показателей пациентов. А как насчёт автономных автомобилей и дронов, которые смогут безопасно ориентироваться с помощью высокоточных радаров на основе таких антенн? Или передачи голографических 3D-изображений в реальном времени в любую точку мира?
Прорывная разработка команды из Университета Глазго - это шаг в захватывающее будущее беспроводной связи. Их интеллектуальная адаптивная высокочастотная антенна может стать краеугольным камнем для метаповерхностных антенн миллиметрового диапазона следующего поколения. Исследователи не собираются останавливаться на достигнутом и планируют дальше развивать свой многообещающий проект. Так что приготовьтесь - 6G уже на подходе, и он принесёт с собой немало удивительных сюрпризов!
Источник:
DOI: 10.1109/OJAP.2024.3386452
=======================
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 узнать, как будет выглядеть связь будущего? Команда исследователей из Университета Глазго создала уникальную беспроводную антенну, которая может произвести революцию в мире телекоммуникаций. Сочетая метаматериалы и продвинутую обработку сигналов, их разработка открывает двери в эру сверхскоростного и сверхнадёжного 6G.
Представьте антенну размером со спичечный коробок, которая может мгновенно формировать и переключать множество лучей связи. Звучит фантастически? Но именно такой прототип удалось создать учёным из Университета Глазго. Их динамическая метаповерхностная антенна (DMA) - первая в мире, работающая в миллиметровом диапазоне на частоте 60 ГГц.
Секрет возможностей DMA - в уникальных метаматериалах. Эти искусственно созданные структуры спроектированы так, чтобы взаимодействовать с электромагнитными волнами самым немыслимым для обычных материалов образом. Полностью настраиваемые элементы из метаматериалов позволяют программно управлять волнами, порождая новый класс антенн , способных к высокочастотной реконфигурации.
Крошечный, но мощный прототип использует высокоскоростные соединения и программируемую вентильную матрицу (FPGA) для одновременного независимого управления каждым метаэлементом. DMA может менять форму и количество лучей буквально за наносекунды - представьте, насколько стабильным будет покрытие сети!
Но новая антенна - это не только про сверхскоростную передачу данных. Возможности DMA найдут применение в медицине для непрерывного мониторинга жизненно важных показателей пациентов. А как насчёт автономных автомобилей и дронов, которые смогут безопасно ориентироваться с помощью высокоточных радаров на основе таких антенн? Или передачи голографических 3D-изображений в реальном времени в любую точку мира?
Прорывная разработка команды из Университета Глазго - это шаг в захватывающее будущее беспроводной связи. Их интеллектуальная адаптивная высокочастотная антенна может стать краеугольным камнем для метаповерхностных антенн миллиметрового диапазона следующего поколения. Исследователи не собираются останавливаться на достигнутом и планируют дальше развивать свой многообещающий проект. Так что приготовьтесь - 6G уже на подходе, и он принесёт с собой немало удивительных сюрпризов!
Источник:
DOI: 10.1109/OJAP.2024.3386452
=======================
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
Новый способ устранения дефектов в 2D-кристаллах: ловушка для молекул кислорода
Представьте, что вы можете управлять свойствами материалов на атомном уровне. Звучит, как минимум, амбициозно, однако именно это удалось команде исследователей из Южной Кореи и Японии. Они обнаружили новый метод контроля дефектов в двумерных полупроводниковых кристаллах с помощью молекул кислорода. Этот прорыв открывает путь к созданию более совершенных наноэлектронных устройств будущего.
Двумерные материалы, состоящие всего из одного слоя атомов, обладают уникальными полупроводниковыми свойствами. Они позволяют создавать миниатюрные электронные компоненты, такие как транзисторы, на масштабах, недоступных для традиционных технологий. Представьте крошечные и сверхэффективные схемы, гибкую электронику и солнечные элементы нового поколения!
Особенно перспективны двумерные дихалькогениды переходных металлов (ДПМ). Эти соединения состоят из элементов переходных металлов в сочетании с двумя атомами таких элементов, как сера, селен или теллур. Исследователи работали с монослойными кристаллами ДПМ на основе вольфрама и серы (WS2).
Но даже в этих чудо-материалах есть проблема - дефекты кристаллической решетки, например, вакансии серы. Ученые обнаружили, что молекулы кислорода охотно "прилипают" к этим дефектным местам. Применив метод спектроскопии потерь энергии электронов (EELS), они детально изучили взаимодействие дефектов с кислородом.
Оказалось, что если поместить слой WS2 между двумя слоями гексагонального нитрида бора (h-BN), то молекулы кислорода оказываются "запертыми" на дефектах. Такая фиксация, называемая пассивацией, стабилизирует электронные свойства ДПМ. Это открытие - ключ к точному контролю характеристик двумерных кристаллов для различных применений.
"Наша работа дает новое понимание явлений, связанных с дефектами в двумерных ДПМ, и может привести к революционным подходам в управлении этими дефектами", - говорит профессор Чанг-Хи Чо, специалист по полупроводникам и нанофотонике из DGIST.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202310197
=======================
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!
Представьте, что вы можете управлять свойствами материалов на атомном уровне. Звучит, как минимум, амбициозно, однако именно это удалось команде исследователей из Южной Кореи и Японии. Они обнаружили новый метод контроля дефектов в двумерных полупроводниковых кристаллах с помощью молекул кислорода. Этот прорыв открывает путь к созданию более совершенных наноэлектронных устройств будущего.
Двумерные материалы, состоящие всего из одного слоя атомов, обладают уникальными полупроводниковыми свойствами. Они позволяют создавать миниатюрные электронные компоненты, такие как транзисторы, на масштабах, недоступных для традиционных технологий. Представьте крошечные и сверхэффективные схемы, гибкую электронику и солнечные элементы нового поколения!
Особенно перспективны двумерные дихалькогениды переходных металлов (ДПМ). Эти соединения состоят из элементов переходных металлов в сочетании с двумя атомами таких элементов, как сера, селен или теллур. Исследователи работали с монослойными кристаллами ДПМ на основе вольфрама и серы (WS2).
Но даже в этих чудо-материалах есть проблема - дефекты кристаллической решетки, например, вакансии серы. Ученые обнаружили, что молекулы кислорода охотно "прилипают" к этим дефектным местам. Применив метод спектроскопии потерь энергии электронов (EELS), они детально изучили взаимодействие дефектов с кислородом.
Оказалось, что если поместить слой WS2 между двумя слоями гексагонального нитрида бора (h-BN), то молекулы кислорода оказываются "запертыми" на дефектах. Такая фиксация, называемая пассивацией, стабилизирует электронные свойства ДПМ. Это открытие - ключ к точному контролю характеристик двумерных кристаллов для различных применений.
"Наша работа дает новое понимание явлений, связанных с дефектами в двумерных ДПМ, и может привести к революционным подходам в управлении этими дефектами", - говорит профессор Чанг-Хи Чо, специалист по полупроводникам и нанофотонике из DGIST.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202310197
=======================
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🔥1
Цветная пластиковая революция: новые плёнки для универсальных сенсоров и дисплеев
Представьте, что ваш смартфон может отображать цвета, неотличимые от реальности, а химические сенсоры способны улавливать малейшие следы каких-либо веществ? Именно такие возможности открывает новое исследование ученых из Университета Осаки. Они создали молекулу, которая при взаимодействии с ионами фтора излучает свет необычным образом. Эту молекулу легко внедрить в обычный пластик, получая универсальные материалы для электронных дисплеев и химических датчиков будущего.
Триарилбораны (ТАБ) - особый класс молекул, обладающих полезными оптическими свойствами. Обычно при связывании с анионом, например фторидом, они меняют цвет излучаемого света в сторону синего (коротковолнового) диапазона и снижают его интенсивность. Сдвиг в красную область спектра - большая редкость, ведь для этого нужен принципиально новый дизайн молекулы.
Ученым удалось решить эту проблему. "Наш сенсор на основе борана показывает красный сдвиг при связывании с анионом фторида, - объясняет ведущий автор исследования Нае Аота. - Мы уменьшили энергетическую щель между орбиталями молекулы в основном состоянии и усилили перенос заряда в возбужденном, поменяв роль ТАБ с акцептора на донор электронов".
Но главное достижение - простота внедрения ТАБ-фторида в полимерные пленки из полистирола и полиметилметакрилата. Полимерная матрица не мешает красному сдвигу излучения. Более того, одна из пленок испускала теплый белый свет, очень похожий на солнечный - крайне желанное свойство для дисплеев. Цвет излучения можно тонко настраивать, просто меняя количество добавленного фторида.
"Универсальность наших тонких пленок нас очень вдохновляет, - говорит старший автор Юхей Такеда. - Биполярность феназаборида позволяет создавать пластиковые пленки с излучением от синего до ближнего инфракрасного для дисплеев и сверхчувствительного детектирования анионов".
Источник:
DOI: 10.1002/anie.202405158
=======================
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!
Представьте, что ваш смартфон может отображать цвета, неотличимые от реальности, а химические сенсоры способны улавливать малейшие следы каких-либо веществ? Именно такие возможности открывает новое исследование ученых из Университета Осаки. Они создали молекулу, которая при взаимодействии с ионами фтора излучает свет необычным образом. Эту молекулу легко внедрить в обычный пластик, получая универсальные материалы для электронных дисплеев и химических датчиков будущего.
Триарилбораны (ТАБ) - особый класс молекул, обладающих полезными оптическими свойствами. Обычно при связывании с анионом, например фторидом, они меняют цвет излучаемого света в сторону синего (коротковолнового) диапазона и снижают его интенсивность. Сдвиг в красную область спектра - большая редкость, ведь для этого нужен принципиально новый дизайн молекулы.
Ученым удалось решить эту проблему. "Наш сенсор на основе борана показывает красный сдвиг при связывании с анионом фторида, - объясняет ведущий автор исследования Нае Аота. - Мы уменьшили энергетическую щель между орбиталями молекулы в основном состоянии и усилили перенос заряда в возбужденном, поменяв роль ТАБ с акцептора на донор электронов".
Но главное достижение - простота внедрения ТАБ-фторида в полимерные пленки из полистирола и полиметилметакрилата. Полимерная матрица не мешает красному сдвигу излучения. Более того, одна из пленок испускала теплый белый свет, очень похожий на солнечный - крайне желанное свойство для дисплеев. Цвет излучения можно тонко настраивать, просто меняя количество добавленного фторида.
"Универсальность наших тонких пленок нас очень вдохновляет, - говорит старший автор Юхей Такеда. - Биполярность феназаборида позволяет создавать пластиковые пленки с излучением от синего до ближнего инфракрасного для дисплеев и сверхчувствительного детектирования анионов".
Источник:
DOI: 10.1002/anie.202405158
=======================
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
Сети побеждают шум в передаче квантовых данных
Представьте мир, где сверхзащищенная связь и сверхточные сенсоры - обычное дело. Именно такое будущее приближает новый эксперимент международной группы ученых во главе с исследователями из Университета Гриффита. Они показали, как квантовые сети могут побороть разрушительные "шумы", мешающие квантовой коммуникации. Это первый шаг к большим квантовым сетям, которые могут кардинально изменить наше общение в глобальном масштабе.
Квантовая запутанность - удивительный феномен, при котором частицы сохраняют связь независимо от расстояния между ними. Этот краеугольный камень квантовых технологий давно интригует ученых своим потенциалом для создания сверхчувствительных сенсоров и сверхзащищенных каналов связи.
Однако на пути к практическому применению стоит серьезная проблема - деградация квантовых эффектов из-за шумов. Команда исследователей из Центра квантовой динамики Университета Гриффита решила принять этот вызов.
"По сути, наш эксперимент показывает, как сети могут помочь преодолеть шум в квантовой коммуникации, - объясняет Луис Вильегас-Агилар, аспирант CQC2T. - Имитируя реальные условия в контролируемой среде, мы хотели повысить устойчивость к шуму и "активировать" квантовую нелокальность в структуре сети".
Ученые создали в лаборатории квантовую сеть из трех станций, напоминающую будущий квантовый интернет. "Мы посылали запутанные одиночные фотоны, квантовые частицы света, на разные станции", - рассказывает д-р Нора Тишлер.
Сначала, используя только два запутанных фотона, они доказали, что квантовая нелокальность исчезает после определенного предела шума. Но добавление третьей станции в сеть дало поразительный результат - утраченная квантовая нелокальность восстановилась!
"Мы увидели, что дополнительная связь между станциями позволяет преодолеть эффекты шума и активировать квантовую нелокальность", - говорит д-р Эмануэле Полино, учёный, участвовавший в эксперименте.
Эти результаты не только углубляют наше понимание квантовых явлений, но и прокладывают путь к созданию устойчивых и надежных квантовых технологий. В эпоху квантовых компьютеров и коммуникаций такие исследования - важная веха на пути к полному раскрытию потенциала квантовой механики. Возможно, уже скоро сверхзащищенные квантовые сети, недоступные для шпионажа и взлома, станут нашей новой реальностью. Квантовое будущее все ближе!
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-47354-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!
Представьте мир, где сверхзащищенная связь и сверхточные сенсоры - обычное дело. Именно такое будущее приближает новый эксперимент международной группы ученых во главе с исследователями из Университета Гриффита. Они показали, как квантовые сети могут побороть разрушительные "шумы", мешающие квантовой коммуникации. Это первый шаг к большим квантовым сетям, которые могут кардинально изменить наше общение в глобальном масштабе.
Квантовая запутанность - удивительный феномен, при котором частицы сохраняют связь независимо от расстояния между ними. Этот краеугольный камень квантовых технологий давно интригует ученых своим потенциалом для создания сверхчувствительных сенсоров и сверхзащищенных каналов связи.
Однако на пути к практическому применению стоит серьезная проблема - деградация квантовых эффектов из-за шумов. Команда исследователей из Центра квантовой динамики Университета Гриффита решила принять этот вызов.
"По сути, наш эксперимент показывает, как сети могут помочь преодолеть шум в квантовой коммуникации, - объясняет Луис Вильегас-Агилар, аспирант CQC2T. - Имитируя реальные условия в контролируемой среде, мы хотели повысить устойчивость к шуму и "активировать" квантовую нелокальность в структуре сети".
Ученые создали в лаборатории квантовую сеть из трех станций, напоминающую будущий квантовый интернет. "Мы посылали запутанные одиночные фотоны, квантовые частицы света, на разные станции", - рассказывает д-р Нора Тишлер.
Сначала, используя только два запутанных фотона, они доказали, что квантовая нелокальность исчезает после определенного предела шума. Но добавление третьей станции в сеть дало поразительный результат - утраченная квантовая нелокальность восстановилась!
"Мы увидели, что дополнительная связь между станциями позволяет преодолеть эффекты шума и активировать квантовую нелокальность", - говорит д-р Эмануэле Полино, учёный, участвовавший в эксперименте.
Эти результаты не только углубляют наше понимание квантовых явлений, но и прокладывают путь к созданию устойчивых и надежных квантовых технологий. В эпоху квантовых компьютеров и коммуникаций такие исследования - важная веха на пути к полному раскрытию потенциала квантовой механики. Возможно, уже скоро сверхзащищенные квантовые сети, недоступные для шпионажа и взлома, станут нашей новой реальностью. Квантовое будущее все ближе!
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-47354-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
Учёные напечатали роликовый подшипник для вагонов
Исследователи из Университета Небраски-Линкольна разработали новый метод производства роликовых подшипников для железнодорожных вагонов с использованием 3D-печати и добились впечатляющих результатов. Несмотря на ожидания, что напечатанные ролики будут уступать по характеристикам традиционным, они показали такую же высокую прочность и износостойкость. Это открывает новые возможности для повышения безопасности и надежности железнодорожного транспорта.
Команда под руководством профессора Джозефа Тернера использовала металлические порошки и аддитивные технологии для создания роликов из высокоуглеродистой стали 8620HC. Напечатанные детали успешно выдержали стандартные испытания на усталостную прочность, имитирующие нагрузки до 286 000 фунтов на вагон на дистанции 250 000 миль.
Хотя 3D-печать пока обходится дороже традиционных методов производства, она может найти применение в чрезвычайных ситуациях, когда срочно требуется замена детали. В будущем исследователи планируют изучить возможность нанесения износостойких покрытий из дорогих сталей на более дешевые подложки, чтобы удешевить и улучшить подшипники.
По мере удешевления материалов и оборудования для 3D-печати этот метод может найти широкое применение во многих отраслях промышленности. Инновационный подход обещает сделать железнодорожный транспорт еще более безопасным и надежным.
Источник:
DOI: 10.1520/STP164920220115
=======================
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!
Исследователи из Университета Небраски-Линкольна разработали новый метод производства роликовых подшипников для железнодорожных вагонов с использованием 3D-печати и добились впечатляющих результатов. Несмотря на ожидания, что напечатанные ролики будут уступать по характеристикам традиционным, они показали такую же высокую прочность и износостойкость. Это открывает новые возможности для повышения безопасности и надежности железнодорожного транспорта.
Команда под руководством профессора Джозефа Тернера использовала металлические порошки и аддитивные технологии для создания роликов из высокоуглеродистой стали 8620HC. Напечатанные детали успешно выдержали стандартные испытания на усталостную прочность, имитирующие нагрузки до 286 000 фунтов на вагон на дистанции 250 000 миль.
Хотя 3D-печать пока обходится дороже традиционных методов производства, она может найти применение в чрезвычайных ситуациях, когда срочно требуется замена детали. В будущем исследователи планируют изучить возможность нанесения износостойких покрытий из дорогих сталей на более дешевые подложки, чтобы удешевить и улучшить подшипники.
По мере удешевления материалов и оборудования для 3D-печати этот метод может найти широкое применение во многих отраслях промышленности. Инновационный подход обещает сделать железнодорожный транспорт еще более безопасным и надежным.
Источник:
DOI: 10.1520/STP164920220115
=======================
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
Прорыв в области растяжимых дисплеев: квантовые точки открывают новые горизонты
Южнокорейские ученые совершили прорыв в области растяжимых дисплеев, разработав первый в мире светодиод на квантовых точках (QLED), способный растягиваться без потери функциональности. Это открытие открывает новые горизонты для создания носимой электроники и адаптивных интерфейсных технологий.
Традиционные дисплеи, ограниченные жесткими и негибкими компонентами, долгое время не могли выйти за рамки гибких экранов. Однако команда ученых под руководством профессора Ким Дэ Хёна из Центра исследований наночастиц Института фундаментальных наук (Южная Корея) разработала новый подход к созданию растяжимых дисплеев.
В отличие от OLED-дисплеев, которые часто страдают от ограниченной яркости и проблем с чистотой цвета, QLED-дисплеи обеспечивают превосходную цветопередачу, яркость и долговечность. Однако квантовые точки (QD), используемые в QLED, сами по себе не обладают растяжимостью.
Исследователи из IBS решили эту проблему, добавив в композит третий материал - полимер p-типа TFB, который улучшает как растяжимость устройства, так и эффективность инжекции дырок. Это привело к созданию уникальной внутренней структуры с фазовым разделением, где "острова", богатые TFB, образуются у основания, а квантовые точки, встроенные в матрицу SEBS-g-MA, лежат поверх этих островов.
В результате ученым удалось создать QLED с высокой яркостью (15 170 кд/м2) и низким пороговым напряжением (3,2 В), который не повреждается даже при значительном растяжении. Например, если из этого устройства сделать 20-дюймовый QLED-телевизор, качество изображения останется неизменным даже при растяжении до 30 дюймов.
Это исследование не только демонстрирует превосходную производительность квантовых точек в растяжимых дисплеях, но и задает новое направление для дальнейшего повышения производительности устройств. Будущие исследования будут сосредоточены на оптимизации эффективности инжекции носителей заряда и растяжимости всех слоев устройства. Это открытие закладывает прочную основу для следующего поколения технологии QLED, обещая будущее, в котором дисплейные технологии будут не просто гибкими, а по-настоящему растяжимыми, открывая новые возможности для носимой электроники и не только.
Источник:
DOI: 10.1038/s41928-024-01152-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!
Южнокорейские ученые совершили прорыв в области растяжимых дисплеев, разработав первый в мире светодиод на квантовых точках (QLED), способный растягиваться без потери функциональности. Это открытие открывает новые горизонты для создания носимой электроники и адаптивных интерфейсных технологий.
Традиционные дисплеи, ограниченные жесткими и негибкими компонентами, долгое время не могли выйти за рамки гибких экранов. Однако команда ученых под руководством профессора Ким Дэ Хёна из Центра исследований наночастиц Института фундаментальных наук (Южная Корея) разработала новый подход к созданию растяжимых дисплеев.
В отличие от OLED-дисплеев, которые часто страдают от ограниченной яркости и проблем с чистотой цвета, QLED-дисплеи обеспечивают превосходную цветопередачу, яркость и долговечность. Однако квантовые точки (QD), используемые в QLED, сами по себе не обладают растяжимостью.
Исследователи из IBS решили эту проблему, добавив в композит третий материал - полимер p-типа TFB, который улучшает как растяжимость устройства, так и эффективность инжекции дырок. Это привело к созданию уникальной внутренней структуры с фазовым разделением, где "острова", богатые TFB, образуются у основания, а квантовые точки, встроенные в матрицу SEBS-g-MA, лежат поверх этих островов.
В результате ученым удалось создать QLED с высокой яркостью (15 170 кд/м2) и низким пороговым напряжением (3,2 В), который не повреждается даже при значительном растяжении. Например, если из этого устройства сделать 20-дюймовый QLED-телевизор, качество изображения останется неизменным даже при растяжении до 30 дюймов.
Это исследование не только демонстрирует превосходную производительность квантовых точек в растяжимых дисплеях, но и задает новое направление для дальнейшего повышения производительности устройств. Будущие исследования будут сосредоточены на оптимизации эффективности инжекции носителей заряда и растяжимости всех слоев устройства. Это открытие закладывает прочную основу для следующего поколения технологии QLED, обещая будущее, в котором дисплейные технологии будут не просто гибкими, а по-настоящему растяжимыми, открывая новые возможности для носимой электроники и не только.
Источник:
DOI: 10.1038/s41928-024-01152-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!
👍3
Новый гибкий датчик давления выдерживает экстремальные нагрузки
Представьте себе гибкий сенсор, способный измерять и выдержать давление, в десятки раз превышающее атмосферное. Именно такой прорыв совершили ученые, создав инновационный датчик на основе микрощелей и композита из углеродных нанотрубок. Новая технология открывает широчайшие перспективы для робототехники, медицины и автомобильной индустрии. Как устроен этот суперсенсор и что он умеет? Давайте разбираться!
В последние годы гибкие сенсоры давления совершили настоящий квантовый скачок. Ученые научились имитировать чувствительность человеческой кожи, используя разнообразные микроструктуры - пирамидальные, куполообразные, складчатые. Эти инновации находят применение в интерактивных технологиях, медицинском мониторинге и робототехнике. Но у большинства современных датчиков есть общая проблема - сложность изготовления.
Новое исследование, опубликованное в журнале Microsystems & Nanoengineering, предлагает элегантное решение. Ученые создали гибкий сенсор давления, способный выдерживать колоссальные нагрузки - до 400 кПа в ходе экспериментов, а теоретически и до 2.477 МПа! Секрет этой сверхпрочности - в периодических микрощелях, встроенных в композитную пленку из углеродных нанотрубок и полидиметилсилоксана (PDMS).
"Эта инновационная стратегия не только упрощает процесс производства сенсора, но и значительно расширяет область его применения - от медицинского мониторинга до измерения сверхвысоких давлений, например, при контроле нагрузки на автомобиль", - поясняет ведущий исследователь.
Микрощели позволяют сенсору существенно деформироваться под высоким давлением, расширяя диапазон его работы. При этом удается избежать сложностей традиционных процессов формовки и извлечения из формы. А оптимальное соотношение углеродных нанотрубок и PDMS обеспечивает множественные точки контакта внутри чувствительной пленки и между периодическими ячейками при нагрузке.
Все эти особенности значительно повышают эффективность сенсора. В сочетании с высокой чувствительностью это открывает широчайшие возможности для применения - от определения направления ветра до контроля жизненно важных показателей и даже детектирования нагрузки на транспортные средства.
Представьте: миниатюрные датчики, незаметно встроенные в одежду или наклеенные на кожу, непрерывно отслеживают артериальное давление и работу сердца, заблаговременно предупреждая о малейших отклонениях. Или сенсоры, вмонтированные в кузов и шасси автомобиля, постоянно контролирующие нагрузку на отдельные узлы. Фантастика? Нет, уже почти реальность!
Новый сверхпрочный сенсор давления - это настоящий прорыв на стыке материаловедения, нанотехнологий и инженерной мысли. Он демонстрирует, как оригинальные решения вроде микрощелевой структуры могут расширить границы возможного, открывая новые горизонты в самых разных сферах - от робототехники до персонализированной медицины.
Пожалуй, самое захватывающее - это перспективы новых неинвазивных методов мониторинга здоровья, которые открывает данная разработка. Сенсоры, незаметно отслеживающие малейшие изменения артериального давления или работы сердца, могут позволить выявлять заболевания на ранних стадиях, когда их легче всего вылечить.
И это только один из множества потенциальных сценариев применения нового сенсора. Так что, как знать - может быть, в скором будущем эти крошечные и сверхчувствительные датчики станут такой же неотъемлемой частью нашей жизни, как смартфоны или фитнес-трекеры? Поживем - увидим!
Источник:
DOI: 10.1038/s41378-023-00639-4
=======================
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!
Представьте себе гибкий сенсор, способный измерять и выдержать давление, в десятки раз превышающее атмосферное. Именно такой прорыв совершили ученые, создав инновационный датчик на основе микрощелей и композита из углеродных нанотрубок. Новая технология открывает широчайшие перспективы для робототехники, медицины и автомобильной индустрии. Как устроен этот суперсенсор и что он умеет? Давайте разбираться!
В последние годы гибкие сенсоры давления совершили настоящий квантовый скачок. Ученые научились имитировать чувствительность человеческой кожи, используя разнообразные микроструктуры - пирамидальные, куполообразные, складчатые. Эти инновации находят применение в интерактивных технологиях, медицинском мониторинге и робототехнике. Но у большинства современных датчиков есть общая проблема - сложность изготовления.
Новое исследование, опубликованное в журнале Microsystems & Nanoengineering, предлагает элегантное решение. Ученые создали гибкий сенсор давления, способный выдерживать колоссальные нагрузки - до 400 кПа в ходе экспериментов, а теоретически и до 2.477 МПа! Секрет этой сверхпрочности - в периодических микрощелях, встроенных в композитную пленку из углеродных нанотрубок и полидиметилсилоксана (PDMS).
"Эта инновационная стратегия не только упрощает процесс производства сенсора, но и значительно расширяет область его применения - от медицинского мониторинга до измерения сверхвысоких давлений, например, при контроле нагрузки на автомобиль", - поясняет ведущий исследователь.
Микрощели позволяют сенсору существенно деформироваться под высоким давлением, расширяя диапазон его работы. При этом удается избежать сложностей традиционных процессов формовки и извлечения из формы. А оптимальное соотношение углеродных нанотрубок и PDMS обеспечивает множественные точки контакта внутри чувствительной пленки и между периодическими ячейками при нагрузке.
Все эти особенности значительно повышают эффективность сенсора. В сочетании с высокой чувствительностью это открывает широчайшие возможности для применения - от определения направления ветра до контроля жизненно важных показателей и даже детектирования нагрузки на транспортные средства.
Представьте: миниатюрные датчики, незаметно встроенные в одежду или наклеенные на кожу, непрерывно отслеживают артериальное давление и работу сердца, заблаговременно предупреждая о малейших отклонениях. Или сенсоры, вмонтированные в кузов и шасси автомобиля, постоянно контролирующие нагрузку на отдельные узлы. Фантастика? Нет, уже почти реальность!
Новый сверхпрочный сенсор давления - это настоящий прорыв на стыке материаловедения, нанотехнологий и инженерной мысли. Он демонстрирует, как оригинальные решения вроде микрощелевой структуры могут расширить границы возможного, открывая новые горизонты в самых разных сферах - от робототехники до персонализированной медицины.
Пожалуй, самое захватывающее - это перспективы новых неинвазивных методов мониторинга здоровья, которые открывает данная разработка. Сенсоры, незаметно отслеживающие малейшие изменения артериального давления или работы сердца, могут позволить выявлять заболевания на ранних стадиях, когда их легче всего вылечить.
И это только один из множества потенциальных сценариев применения нового сенсора. Так что, как знать - может быть, в скором будущем эти крошечные и сверхчувствительные датчики станут такой же неотъемлемой частью нашей жизни, как смартфоны или фитнес-трекеры? Поживем - увидим!
Источник:
DOI: 10.1038/s41378-023-00639-4
=======================
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👏1
Китайские инженеры создали фотонный чиплет для ИИ
Представьте себе компьютер, мыслящий со скоростью света - в буквальном смысле. Именно такую задачу поставили перед собой инженеры из Китая, создав революционный фотонный чиплет Taichi. Эта крошечная интегральная схема использует свет вместо электричества и способна масштабироваться до невероятных размеров. Может ли она стать ключом к созданию искусственного суперинтеллекта, сравнимого с человеческим разумом? Давайте разбираться!
В последние годы программные приложения на основе искусственного интеллекта (ИИ) стали мейнстримом. Но пока софт развивается семимильными шагами, инженеры ищут способы создать "железо", оптимизированное под ИИ-задачи. Одни разрабатывают чипы для более эффективной поддержки ИИ-софта, другие - аппаратуру, способную вести ИИ-вычисления напрямую.
Команда инженеров из Университета Цинхуа и Пекинского национального исследовательского центра решила пойти по второму пути. Их цель - найти способы ускорить и повысить эффективность ИИ-вычислений. И, кажется, им это удалось!
Ученые создали Taichi - первый в своем роде чиплет на основе фотоники. Это интегральная схема, выполняющая определенный набор функций и предназначенная для работы в связке с другими чиплетами. Но главная "фишка" Taichi - он использует для вычислений свет, а не электричество.
Конечная цель исследователей - создать модель Artificial General Intelligence (AGI), то есть искусственный интеллект, по возможностям сравнимый с человеческим. Теоретически такая система должна объединять множество специализированных чиплетов вроде Taichi в единую нейросеть.
Главный барьер на пути к AGI - колоссальные требования к вычислительной мощности. Сейчас основа таких систем - графические процессоры, но для достижения человекоуровневого ИИ нужны принципиально новые решения. Китайские инженеры считают, что ответ - в использовании света вместо электричества. Такой компьютер потреблял бы гораздо меньше энергии и выполнял вычисления на порядок быстрее.
Сам по себе оптический чиплет - не новость. Инновация Taichi - в его масштабируемости: этих крошек можно объединить в одной системе очень много, и на их базе построить полноценный AGI.
Испытания показали впечатляющий результат: Taichi способен эмулировать нейросеть из 13,96 млн нейронов. Для сравнения - лучший из альтернативных чиплетов пока "дотянул" только до 1,47 млн.
Чиплет Taichi - это большой шаг на пути к оптическим компьютерам и искусственному интеллекту нового поколения. Конечно, до полноценного AGI еще далеко, но важность этой разработки сложно переоценить.
Оптические вычисления сулят невероятный рост производительности и энергоэффективности. А легкая масштабируемость открывает путь к созданию по-настоящему больших нейросетей, сравнимых по сложности с человеческим мозгом.
Если разработчикам Taichi удастся довести свое детище до ума и преодолеть все технические сложности, мы можем стать свидетелями рождения искусственного интеллекта, который не уступает человеческому. Со всеми вытекающими последствиями - от научных прорывов до этических дилемм.
А пока давайте порадуемся успехам коллег из Китая и будем следить за развитием этой увлекательной истории. Кто знает, может когда-нибудь наш компьютер будет думать со скоростью света - и это будет вовсе не метафора!
Источник:
DOI: 10.1126/science.adl1203
=======================
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!
Представьте себе компьютер, мыслящий со скоростью света - в буквальном смысле. Именно такую задачу поставили перед собой инженеры из Китая, создав революционный фотонный чиплет Taichi. Эта крошечная интегральная схема использует свет вместо электричества и способна масштабироваться до невероятных размеров. Может ли она стать ключом к созданию искусственного суперинтеллекта, сравнимого с человеческим разумом? Давайте разбираться!
В последние годы программные приложения на основе искусственного интеллекта (ИИ) стали мейнстримом. Но пока софт развивается семимильными шагами, инженеры ищут способы создать "железо", оптимизированное под ИИ-задачи. Одни разрабатывают чипы для более эффективной поддержки ИИ-софта, другие - аппаратуру, способную вести ИИ-вычисления напрямую.
Команда инженеров из Университета Цинхуа и Пекинского национального исследовательского центра решила пойти по второму пути. Их цель - найти способы ускорить и повысить эффективность ИИ-вычислений. И, кажется, им это удалось!
Ученые создали Taichi - первый в своем роде чиплет на основе фотоники. Это интегральная схема, выполняющая определенный набор функций и предназначенная для работы в связке с другими чиплетами. Но главная "фишка" Taichi - он использует для вычислений свет, а не электричество.
Конечная цель исследователей - создать модель Artificial General Intelligence (AGI), то есть искусственный интеллект, по возможностям сравнимый с человеческим. Теоретически такая система должна объединять множество специализированных чиплетов вроде Taichi в единую нейросеть.
Главный барьер на пути к AGI - колоссальные требования к вычислительной мощности. Сейчас основа таких систем - графические процессоры, но для достижения человекоуровневого ИИ нужны принципиально новые решения. Китайские инженеры считают, что ответ - в использовании света вместо электричества. Такой компьютер потреблял бы гораздо меньше энергии и выполнял вычисления на порядок быстрее.
Сам по себе оптический чиплет - не новость. Инновация Taichi - в его масштабируемости: этих крошек можно объединить в одной системе очень много, и на их базе построить полноценный AGI.
Испытания показали впечатляющий результат: Taichi способен эмулировать нейросеть из 13,96 млн нейронов. Для сравнения - лучший из альтернативных чиплетов пока "дотянул" только до 1,47 млн.
Чиплет Taichi - это большой шаг на пути к оптическим компьютерам и искусственному интеллекту нового поколения. Конечно, до полноценного AGI еще далеко, но важность этой разработки сложно переоценить.
Оптические вычисления сулят невероятный рост производительности и энергоэффективности. А легкая масштабируемость открывает путь к созданию по-настоящему больших нейросетей, сравнимых по сложности с человеческим мозгом.
Если разработчикам Taichi удастся довести свое детище до ума и преодолеть все технические сложности, мы можем стать свидетелями рождения искусственного интеллекта, который не уступает человеческому. Со всеми вытекающими последствиями - от научных прорывов до этических дилемм.
А пока давайте порадуемся успехам коллег из Китая и будем следить за развитием этой увлекательной истории. Кто знает, может когда-нибудь наш компьютер будет думать со скоростью света - и это будет вовсе не метафора!
Источник:
DOI: 10.1126/science.adl1203
=======================
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🔥1
Новый подход к производству умных сплавов: аддитивные технологии открывают двери в будущее
Ученые из Шаньдунского университета (Китай) предложили новый метод создания сплавов с памятью формы на основе никель-титан-ниобия (NiTiNb). В его основе лежит лазерное наплавление смеси порошков и последующая термообработка. Полученный инновационным способом сплав демонстрирует типичные характеристики материалов с памятью формы и улучшенные механические свойства. Это открытие поможет ускорить разработку высокоэффективных сплавов и создание умных структур с помощью аддитивного производства.
Сплавы с памятью формы на основе NiTi набирают популярность в медицине, аэрокосмической и автомобильной отраслях благодаря уникальному эффекту запоминания формы и сверхэластичности. Но серьезные трудности при традиционном литье и обработке ограничивают их широкое применение, особенно для изделий сложной геометрии.
Аддитивное производство (АП) - идеальный метод для преодоления этих ограничений. Помимо создания сложных конструкций, АП обладает огромным потенциалом как металлургический инструмент. Китайские ученые предложили использовать в качестве сырья порошковые смеси, а не готовые сплавы. Это позволит сократить цикл разработки новых материалов. Дополнительная термообработка поможет улучшить механические свойства напечатанных деталей.
Из-за быстрой кристаллизации и сложной термической истории структура эвтектик в аддитивно полученных NiTiNb отличается от традиционных аналогов. Стандартные режимы термообработки не всегда подходят, поэтому крайне важно понимать её влияние на новые сплавы.
Ученые использовали порошки NiTi как основу и добавляли 9% ниобия для увеличения теплового гистерезиса. Оптимизированные параметры печати позволили получить плотные NiTiNb-детали. Высокотемпературная обработка при 1273 К была разработана для улучшения механических и функциональных свойств.
Было проведено всестороннее исследование влияния термообработки на микроструктуру, фазовые превращения и свойства напечатанных сплавов NiTiNb. Обсуждались механизмы эволюции микроструктуры, модуляции фазовых переходов и повышения механических характеристик.
Главное преимущество нового подхода - возможность одновременно синтезировать материал и формировать сложные геометрии. Объединение преимуществ аддитивного производства с функциональностью сплавов памяти формы на основе NiTi откроет новые возможности для создания умных структур.
Ученые продолжают работу, стремясь улучшить механические свойства новых сплавов до уровня кованых аналогов, например, с помощью горячего изостатического прессования. Они также пробуют применить этот метод для разработки других тройных и четверных сплавов с памятью формы на основе NiTi.
Таким образом, исследователи из Китая сделали большой шаг к созданию умных материалов нового поколения. Применение аддитивных технологий обещает революцию в материаловедении и открывает поистине безграничные перспективы. Кто знает, возможно уже скоро самые фантастические идеи станут реальностью благодаря 3D-печати!
Источник:
DOI: 10.1088/2631-7990/ad35fc
=======================
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!
Ученые из Шаньдунского университета (Китай) предложили новый метод создания сплавов с памятью формы на основе никель-титан-ниобия (NiTiNb). В его основе лежит лазерное наплавление смеси порошков и последующая термообработка. Полученный инновационным способом сплав демонстрирует типичные характеристики материалов с памятью формы и улучшенные механические свойства. Это открытие поможет ускорить разработку высокоэффективных сплавов и создание умных структур с помощью аддитивного производства.
Сплавы с памятью формы на основе NiTi набирают популярность в медицине, аэрокосмической и автомобильной отраслях благодаря уникальному эффекту запоминания формы и сверхэластичности. Но серьезные трудности при традиционном литье и обработке ограничивают их широкое применение, особенно для изделий сложной геометрии.
Аддитивное производство (АП) - идеальный метод для преодоления этих ограничений. Помимо создания сложных конструкций, АП обладает огромным потенциалом как металлургический инструмент. Китайские ученые предложили использовать в качестве сырья порошковые смеси, а не готовые сплавы. Это позволит сократить цикл разработки новых материалов. Дополнительная термообработка поможет улучшить механические свойства напечатанных деталей.
Из-за быстрой кристаллизации и сложной термической истории структура эвтектик в аддитивно полученных NiTiNb отличается от традиционных аналогов. Стандартные режимы термообработки не всегда подходят, поэтому крайне важно понимать её влияние на новые сплавы.
Ученые использовали порошки NiTi как основу и добавляли 9% ниобия для увеличения теплового гистерезиса. Оптимизированные параметры печати позволили получить плотные NiTiNb-детали. Высокотемпературная обработка при 1273 К была разработана для улучшения механических и функциональных свойств.
Было проведено всестороннее исследование влияния термообработки на микроструктуру, фазовые превращения и свойства напечатанных сплавов NiTiNb. Обсуждались механизмы эволюции микроструктуры, модуляции фазовых переходов и повышения механических характеристик.
Главное преимущество нового подхода - возможность одновременно синтезировать материал и формировать сложные геометрии. Объединение преимуществ аддитивного производства с функциональностью сплавов памяти формы на основе NiTi откроет новые возможности для создания умных структур.
Ученые продолжают работу, стремясь улучшить механические свойства новых сплавов до уровня кованых аналогов, например, с помощью горячего изостатического прессования. Они также пробуют применить этот метод для разработки других тройных и четверных сплавов с памятью формы на основе NiTi.
Таким образом, исследователи из Китая сделали большой шаг к созданию умных материалов нового поколения. Применение аддитивных технологий обещает революцию в материаловедении и открывает поистине безграничные перспективы. Кто знает, возможно уже скоро самые фантастические идеи станут реальностью благодаря 3D-печати!
Источник:
DOI: 10.1088/2631-7990/ad35fc
=======================
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🔥1
Двухслойный графен - ключ к созданию сверхбыстрых и энергоэффективных транзисторов
Международная группа ученых во главе с Гёттингенским университетом (Германия) экспериментально показала, что электроны в природном двухслойном графене движутся словно (не буквально, конечно) безмассовые частицы, подобно свету. Более того, исследователи продемонстрировали возможность управления током в таком материале, что открывает путь к разработке миниатюрных энергоэффективных транзисторов. В исследовании также участвовали Массачусетский технологический институт (США) и Национальный институт материаловедения (Япония). Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Графен, открытый в 2004 году, представляет собой одиночный слой атомов углерода. Среди многих необычных свойств графена выделяется чрезвычайно высокая электропроводность, обусловленная большой и постоянной скоростью электронов в этом материале. Эта уникальная особенность заставила ученых мечтать об использовании графена для создания гораздо более быстрых и энергоэффективных транзисторов.
Однако для создания транзистора материал должен не только хорошо проводить, но и обладать высоким сопротивлением. В графене же такое "переключение" скорости носителей заряда труднодостижимо. По сути, графен обычно не имеет изолирующего состояния, что ограничивает его потенциал как транзистора.
Команда Гёттингенского университета обнаружила, что два слоя графена, как в природном двухслойном графене, сочетают лучшее из двух миров: структуру, поддерживающую невероятно быстрое движение электронов, подобное свету, как если бы они были безмассовыми, и изолирующее состояние. Ученые показали, что это состояние можно изменить приложением электрического поля перпендикулярно материалу, делая двухслойный графен изолирующим.
Такое поведение быстрых электронов было теоретически предсказано еще в 2009 году, но потребовалось значительное улучшение качества образцов, обеспеченное NIMS, и тесное сотрудничество с MIT по теории, прежде чем удалось идентифицировать его экспериментально. Хотя эти эксперименты проводились при криогенных температурах (около -273°C), они показывают потенциал двухслойного графена для создания высокоэффективных транзисторов.
"Мы уже знали теорию. Однако теперь мы провели эксперименты, которые действительно показывают светоподобную дисперсию электронов в двухслойном графене. Это был очень волнующий момент для всей команды", - говорит профессор Томас Вайц из физического факультета Гёттингенского университета.
Доктор Анна Зайлер, постдок и первый автор статьи, также из Гёттингенского университета, добавляет: "Наша работа - это первый, но важнейший шаг. Следующим шагом для исследователей будет выяснить, может ли двухслойный графен действительно улучшить транзисторы или изучить потенциал этого эффекта в других областях техники".
Таким образом, ученые сделали значительный прорыв на пути к созданию сверхбыстрой и энергоэффективной наноэлектроники нового поколения. Двухслойный графен демонстрирует уникальные свойства, позволяющие управлять движением электронов и током в материале. Дальнейшие исследования покажут, удастся ли реализовать этот потенциал на практике и совершить настоящую революцию в электронике.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-47342-0
=======================
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 ученых во главе с Гёттингенским университетом (Германия) экспериментально показала, что электроны в природном двухслойном графене движутся словно (не буквально, конечно) безмассовые частицы, подобно свету. Более того, исследователи продемонстрировали возможность управления током в таком материале, что открывает путь к разработке миниатюрных энергоэффективных транзисторов. В исследовании также участвовали Массачусетский технологический институт (США) и Национальный институт материаловедения (Япония). Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Графен, открытый в 2004 году, представляет собой одиночный слой атомов углерода. Среди многих необычных свойств графена выделяется чрезвычайно высокая электропроводность, обусловленная большой и постоянной скоростью электронов в этом материале. Эта уникальная особенность заставила ученых мечтать об использовании графена для создания гораздо более быстрых и энергоэффективных транзисторов.
Однако для создания транзистора материал должен не только хорошо проводить, но и обладать высоким сопротивлением. В графене же такое "переключение" скорости носителей заряда труднодостижимо. По сути, графен обычно не имеет изолирующего состояния, что ограничивает его потенциал как транзистора.
Команда Гёттингенского университета обнаружила, что два слоя графена, как в природном двухслойном графене, сочетают лучшее из двух миров: структуру, поддерживающую невероятно быстрое движение электронов, подобное свету, как если бы они были безмассовыми, и изолирующее состояние. Ученые показали, что это состояние можно изменить приложением электрического поля перпендикулярно материалу, делая двухслойный графен изолирующим.
Такое поведение быстрых электронов было теоретически предсказано еще в 2009 году, но потребовалось значительное улучшение качества образцов, обеспеченное NIMS, и тесное сотрудничество с MIT по теории, прежде чем удалось идентифицировать его экспериментально. Хотя эти эксперименты проводились при криогенных температурах (около -273°C), они показывают потенциал двухслойного графена для создания высокоэффективных транзисторов.
"Мы уже знали теорию. Однако теперь мы провели эксперименты, которые действительно показывают светоподобную дисперсию электронов в двухслойном графене. Это был очень волнующий момент для всей команды", - говорит профессор Томас Вайц из физического факультета Гёттингенского университета.
Доктор Анна Зайлер, постдок и первый автор статьи, также из Гёттингенского университета, добавляет: "Наша работа - это первый, но важнейший шаг. Следующим шагом для исследователей будет выяснить, может ли двухслойный графен действительно улучшить транзисторы или изучить потенциал этого эффекта в других областях техники".
Таким образом, ученые сделали значительный прорыв на пути к созданию сверхбыстрой и энергоэффективной наноэлектроники нового поколения. Двухслойный графен демонстрирует уникальные свойства, позволяющие управлять движением электронов и током в материале. Дальнейшие исследования покажут, удастся ли реализовать этот потенциал на практике и совершить настоящую революцию в электронике.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-47342-0
=======================
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🔥1
Электрическое управление магнетизмом: на пути к энергоэффективным микропроцессорам нового поколения
Что общего между балетом и физикой? Помимо головокружительных успехов. Оказывается, очень многое! Ведущие учёные мира, включая нобелевского лауреата Альберта Ферта, сравнивают прогресс в области электрического управления магнетизмом с изящным танцем между фундаментальной наукой и передовыми технологиями. Этот "па-де-де" уже привёл к революционным открытиям и обещает подарить нам совершенно новое поколение энергоэффективных устройств.
Альберт Ферт, французский физик и лауреат Нобелевской премии 2007 года, известен своим вкладом в открытие эффекта гигантского магнетосопротивления. Это явление произвело настоящий фурор в индустрии жёстких дисков, позволив радикально увеличить их ёмкость. Сейчас учёный работает над созданием нового поколения микропроцессоров, которые будут потреблять значительно меньше энергии, чем существующие аналоги.
Снижение энергопотребления - одна из главных задач, стоящих перед современной электроникой. Ключ к её решению - в разработке принципиально новых типов устройств. Ферт в сотрудничестве с исследовательским центром CIC nanoGUNE и компанией Intel активно трудится в этом направлении, изучая свойства квантовой материи и возможности их практического применения.
В своей обзорной статье учёные подробно рассматривают последние достижения в сфере электрического управления магнетизмом. Речь идёт о воздействии на магнитные свойства материалов с помощью электрических полей и вращающих моментов, индуцируемых электрическим током. Сначала авторы знакомят нас с фундаментальными концепциями, лежащими в основе этих подходов, затем обсуждают возможности их комбинирования и, наконец, описывают ряд многообещающих устройств для самых разных областей применения.
Обзор завершается обсуждением перспектив как с точки зрения новых концепций в фундаментальной физике, так и в плане новых направлений материаловедения. История электрического переключения намагниченности предстаёт перед нами как изящный танец между фундаментальными исследованиями (в спинтронике, физике конденсированного состояния и материаловедении) и технологическими инновациями (MRAM, MESO-транзисторы, СВЧ-излучатели, спиновые диоды, устройства на основе скирмионов, компоненты для нейроморфных вычислений и т.д.). Этот "па-де-де" уже привёл к крупным научным и технологическим прорывам в последние десятилетия, таким как концептуализация чистых спиновых токов, наблюдение магнитных скирмионов и открытие эффектов спин-зарядового взаимопревращения.
Электрическое управление магнетизмом - это поистине волшебный танец разума и материи, фундаментальных исследований и инновационных технологий. Он уже подарил нам немало удивительных открытий и изобретений, но главное - он указывает путь в энергоэффективное будущее электроники и вычислительной техники. Так что запасайтесь попкорном, устраивайтесь поудобнее и приготовьтесь наблюдать за дальнейшими па этого завораживающего научно-технологического балета. Нас ждёт немало сюрпризов!
Источник:
DOI: 10.1103/RevModPhys.96.015005
=======================
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!
Что общего между балетом и физикой? Помимо головокружительных успехов. Оказывается, очень многое! Ведущие учёные мира, включая нобелевского лауреата Альберта Ферта, сравнивают прогресс в области электрического управления магнетизмом с изящным танцем между фундаментальной наукой и передовыми технологиями. Этот "па-де-де" уже привёл к революционным открытиям и обещает подарить нам совершенно новое поколение энергоэффективных устройств.
Альберт Ферт, французский физик и лауреат Нобелевской премии 2007 года, известен своим вкладом в открытие эффекта гигантского магнетосопротивления. Это явление произвело настоящий фурор в индустрии жёстких дисков, позволив радикально увеличить их ёмкость. Сейчас учёный работает над созданием нового поколения микропроцессоров, которые будут потреблять значительно меньше энергии, чем существующие аналоги.
Снижение энергопотребления - одна из главных задач, стоящих перед современной электроникой. Ключ к её решению - в разработке принципиально новых типов устройств. Ферт в сотрудничестве с исследовательским центром CIC nanoGUNE и компанией Intel активно трудится в этом направлении, изучая свойства квантовой материи и возможности их практического применения.
В своей обзорной статье учёные подробно рассматривают последние достижения в сфере электрического управления магнетизмом. Речь идёт о воздействии на магнитные свойства материалов с помощью электрических полей и вращающих моментов, индуцируемых электрическим током. Сначала авторы знакомят нас с фундаментальными концепциями, лежащими в основе этих подходов, затем обсуждают возможности их комбинирования и, наконец, описывают ряд многообещающих устройств для самых разных областей применения.
Обзор завершается обсуждением перспектив как с точки зрения новых концепций в фундаментальной физике, так и в плане новых направлений материаловедения. История электрического переключения намагниченности предстаёт перед нами как изящный танец между фундаментальными исследованиями (в спинтронике, физике конденсированного состояния и материаловедении) и технологическими инновациями (MRAM, MESO-транзисторы, СВЧ-излучатели, спиновые диоды, устройства на основе скирмионов, компоненты для нейроморфных вычислений и т.д.). Этот "па-де-де" уже привёл к крупным научным и технологическим прорывам в последние десятилетия, таким как концептуализация чистых спиновых токов, наблюдение магнитных скирмионов и открытие эффектов спин-зарядового взаимопревращения.
Электрическое управление магнетизмом - это поистине волшебный танец разума и материи, фундаментальных исследований и инновационных технологий. Он уже подарил нам немало удивительных открытий и изобретений, но главное - он указывает путь в энергоэффективное будущее электроники и вычислительной техники. Так что запасайтесь попкорном, устраивайтесь поудобнее и приготовьтесь наблюдать за дальнейшими па этого завораживающего научно-технологического балета. Нас ждёт немало сюрпризов!
Источник:
DOI: 10.1103/RevModPhys.96.015005
=======================
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
Магнитное выравнивание молекул катализатора повышает эффективность получения водорода
Исследователи из Университета Твенте продемонстрировали, как повысить эффективность производства водорода в экспериментальной установке. Они показали, что магнитный порядок молекул катализатора играет критически важную роль в этом процессе.
Теоретические исследования уже предполагали, что магнитные свойства катализатора влияют на эффективность и скорость реакции получения водорода. Однако экспериментальных доказательств этого эффекта было мало, особенно в отношении роли магнитных свойств, существующих без внешних магнитных полей.
Исследователи выровняли магнитные "спины" атомов в катализаторе во время протекания реакции. Они обнаружили, что выравнивание всех этих крошечных магнитов увеличивало скорость реакции. Хотя работа велась на фундаментальном уровне, это исследование может иметь важные последствия для эффективного производства водорода.
Чтобы выровнять магнитные спины во время реакции, исследователи использовали простой подход - снижение температуры. Сравнивая изменения скорости реакции при понижении температуры для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, они обнаружили, что активность действительно повышается за счет так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без приложения магнитного поля, ранее был неясен.
Кроме того, исследователи обнаружили, что приложение внешнего магнитного поля делает катализатор еще более эффективным. При этом направление магнитного поля имело значение - оно должно было соответствовать магнитным свойствам материала.
Понимание того, как магнетизм внутри катализатора и его реакция на внешние магнитные поля влияют на процессы получения водорода, приближает нас на один шаг к более экологичному будущему.
Источник:
DOI: 10.1063/5.0174662
=======================
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!
Исследователи из Университета Твенте продемонстрировали, как повысить эффективность производства водорода в экспериментальной установке. Они показали, что магнитный порядок молекул катализатора играет критически важную роль в этом процессе.
Теоретические исследования уже предполагали, что магнитные свойства катализатора влияют на эффективность и скорость реакции получения водорода. Однако экспериментальных доказательств этого эффекта было мало, особенно в отношении роли магнитных свойств, существующих без внешних магнитных полей.
Исследователи выровняли магнитные "спины" атомов в катализаторе во время протекания реакции. Они обнаружили, что выравнивание всех этих крошечных магнитов увеличивало скорость реакции. Хотя работа велась на фундаментальном уровне, это исследование может иметь важные последствия для эффективного производства водорода.
Чтобы выровнять магнитные спины во время реакции, исследователи использовали простой подход - снижение температуры. Сравнивая изменения скорости реакции при понижении температуры для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, они обнаружили, что активность действительно повышается за счет так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без приложения магнитного поля, ранее был неясен.
Кроме того, исследователи обнаружили, что приложение внешнего магнитного поля делает катализатор еще более эффективным. При этом направление магнитного поля имело значение - оно должно было соответствовать магнитным свойствам материала.
Понимание того, как магнетизм внутри катализатора и его реакция на внешние магнитные поля влияют на процессы получения водорода, приближает нас на один шаг к более экологичному будущему.
Источник:
DOI: 10.1063/5.0174662
=======================
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🔥1
Осьминожья присоска вдохновила учёных на создание новой робототехники
Учёные из Бристольского университета разработали новую роботизированную присоску, способную захватывать грубые, изогнутые и тяжелые камни. Команда из Бристольской робототехнической лаборатории изучила строение биологических присосок осьминогов, обладающих превосходными адаптивными способностями прикрепляться к скалам.
В своих результатах, опубликованных в журнале PNAS, исследователи показали, как им удалось создать многослойную мягкую структуру и искусственную жидкостную систему, имитирующую мускулатуру и слизистые структуры биологических присосок. Всасывание - это высокоразвитая стратегия адгезии мягкотелых организмов для достижения прочного захвата различных объектов. Биологические присоски способны адаптивно прикрепляться к сложным сухим поверхностям, таким как камни и ракушки, что чрезвычайно сложно для современных искусственных присосок.
Ведущий автор Тианки Юэ объяснил: "Самым важным достижением является то, что мы успешно продемонстрировали эффективность комбинации механического приспособления - использования мягких материалов для адаптации к форме поверхности, и жидкостного уплотнения - распространения воды на контактирующую поверхность для улучшения адаптивного всасывания на сложных поверхностях. Возможно, в этом и заключается секрет способности биологических организмов достигать адаптивного всасывания".
Разработанная многомасштабная присоска - это органичная комбинация механического приспособления и регулируемого водяного уплотнения. Многослойные мягкие материалы сначала создают грубое механическое соответствие с подложкой, уменьшая размеры протекающих отверстий до микрометров. Остающиеся апертуры размером в микроны затем герметизируются регулируемым выделением воды из искусственной жидкостной системы на основе физической модели, благодаря чему присоска достигает длительного всасывания на различных поверхностях.
По мнению ученых, представленный многоуровневый механизм адаптивного всасывания является мощной новой стратегией, которая может стать инструментальной в разработке универсальной мягкой адгезии. Результаты обладают большим потенциалом для промышленного применения, например, для создания робототехнического захвата нового поколения, способного удерживать самые разнообразные нерегулярные объекты.
Команда планирует встроить в присоску датчики, чтобы регулировать ее поведение и сделать более интеллектуальной. В отличие от современных промышленных решений, требующих постоянной работы шумных и расточительных воздушных насосов для активного создания всасывания, природные организмы используют свои мягкие тела, чтобы поддерживать превосходное адаптивное всасывание на сложных поверхностях без необходимости в насосе. Вдохновляясь их примером, бристольские ученые открывают новые горизонты для развития робототехники.
Источник:
DOI: 10.1073/pnas.2314359121
=======================
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!
Учёные из Бристольского университета разработали новую роботизированную присоску, способную захватывать грубые, изогнутые и тяжелые камни. Команда из Бристольской робототехнической лаборатории изучила строение биологических присосок осьминогов, обладающих превосходными адаптивными способностями прикрепляться к скалам.
В своих результатах, опубликованных в журнале PNAS, исследователи показали, как им удалось создать многослойную мягкую структуру и искусственную жидкостную систему, имитирующую мускулатуру и слизистые структуры биологических присосок. Всасывание - это высокоразвитая стратегия адгезии мягкотелых организмов для достижения прочного захвата различных объектов. Биологические присоски способны адаптивно прикрепляться к сложным сухим поверхностям, таким как камни и ракушки, что чрезвычайно сложно для современных искусственных присосок.
Ведущий автор Тианки Юэ объяснил: "Самым важным достижением является то, что мы успешно продемонстрировали эффективность комбинации механического приспособления - использования мягких материалов для адаптации к форме поверхности, и жидкостного уплотнения - распространения воды на контактирующую поверхность для улучшения адаптивного всасывания на сложных поверхностях. Возможно, в этом и заключается секрет способности биологических организмов достигать адаптивного всасывания".
Разработанная многомасштабная присоска - это органичная комбинация механического приспособления и регулируемого водяного уплотнения. Многослойные мягкие материалы сначала создают грубое механическое соответствие с подложкой, уменьшая размеры протекающих отверстий до микрометров. Остающиеся апертуры размером в микроны затем герметизируются регулируемым выделением воды из искусственной жидкостной системы на основе физической модели, благодаря чему присоска достигает длительного всасывания на различных поверхностях.
По мнению ученых, представленный многоуровневый механизм адаптивного всасывания является мощной новой стратегией, которая может стать инструментальной в разработке универсальной мягкой адгезии. Результаты обладают большим потенциалом для промышленного применения, например, для создания робототехнического захвата нового поколения, способного удерживать самые разнообразные нерегулярные объекты.
Команда планирует встроить в присоску датчики, чтобы регулировать ее поведение и сделать более интеллектуальной. В отличие от современных промышленных решений, требующих постоянной работы шумных и расточительных воздушных насосов для активного создания всасывания, природные организмы используют свои мягкие тела, чтобы поддерживать превосходное адаптивное всасывание на сложных поверхностях без необходимости в насосе. Вдохновляясь их примером, бристольские ученые открывают новые горизонты для развития робототехники.
Источник:
DOI: 10.1073/pnas.2314359121
=======================
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🔥1
Цветной шум может зарядить ваши гаджеты
Современные электронные устройства, от миниатюрных датчиков до фитнес-браслетов, требуют все больше энергии, которую химические батарейки уже не в состоянии полностью обеспечить. На помощь приходят устройства, собирающие энергию из окружающей среды - энергохарвестеры, превращающие обычную вибрацию в электричество.
Наиболее эффективными из них являются тристабильные энергохарвестеры, способные улавливать даже низкочастотные случайные вибрации и преобразовывать их сначала в переменный, а затем в постоянный ток. Ученые из Пекинского технологического института Тинтин Чжан и Янфэй Цзинь исследовали, как можно оптимизировать работу таких систем для получения максимальной выходной мощности. Их выводы опубликованы в журнале European Physical Journal B.
В отличие от своих линейных предшественников, тристабильные энергохарвестеры являются нелинейными системами и могут работать в более широком диапазоне частот. Они напрямую преобразуют механическую энергию произвольных вибраций в переменный ток, который затем выпрямляется в постоянный для питания электроники.
"Методы управления могут повысить эффективность сбора энергии, - говорит Цзинь. - Мы оптимизировали работу тристабильного харвестера в системе с параллельной синхронизацией (P-SSHI), чтобы получить максимальный КПД при работе с цветным шумом".
Цветной шум - это случайный вибрационный сигнал, содержащий частоты разной интенсивности. Он хорошо моделирует реальные природные вибрации, поэтому был выбран для экспериментов.
"Контролируемый энергохарвестер показал более высокую эффективность по сравнению с неконтролируемым, что подтвердили и теоретические расчеты, и компьютерное моделирование методом Монте-Карло, - добавляет Цзинь. - Теперь мы надеемся оптимизировать схему управления, что критически важно для энергоснабжения компактных маломощных устройств".
С развитием технологий сбора энергии из окружающей среды смартфоны, умные часы и прочие гаджеты смогут работать сколь угодно долго без подзарядки. Возможно, в будущем батарейки нам вообще не понадобятся - достаточно будет просто носить устройство с собой, чтобы оно само добывало необходимую энергию. Но это уже тема для отдельной статьи.
Источник:
DOI: 10.1140/epjb/s10051-024-00650-2
=======================
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!
Современные электронные устройства, от миниатюрных датчиков до фитнес-браслетов, требуют все больше энергии, которую химические батарейки уже не в состоянии полностью обеспечить. На помощь приходят устройства, собирающие энергию из окружающей среды - энергохарвестеры, превращающие обычную вибрацию в электричество.
Наиболее эффективными из них являются тристабильные энергохарвестеры, способные улавливать даже низкочастотные случайные вибрации и преобразовывать их сначала в переменный, а затем в постоянный ток. Ученые из Пекинского технологического института Тинтин Чжан и Янфэй Цзинь исследовали, как можно оптимизировать работу таких систем для получения максимальной выходной мощности. Их выводы опубликованы в журнале European Physical Journal B.
В отличие от своих линейных предшественников, тристабильные энергохарвестеры являются нелинейными системами и могут работать в более широком диапазоне частот. Они напрямую преобразуют механическую энергию произвольных вибраций в переменный ток, который затем выпрямляется в постоянный для питания электроники.
"Методы управления могут повысить эффективность сбора энергии, - говорит Цзинь. - Мы оптимизировали работу тристабильного харвестера в системе с параллельной синхронизацией (P-SSHI), чтобы получить максимальный КПД при работе с цветным шумом".
Цветной шум - это случайный вибрационный сигнал, содержащий частоты разной интенсивности. Он хорошо моделирует реальные природные вибрации, поэтому был выбран для экспериментов.
"Контролируемый энергохарвестер показал более высокую эффективность по сравнению с неконтролируемым, что подтвердили и теоретические расчеты, и компьютерное моделирование методом Монте-Карло, - добавляет Цзинь. - Теперь мы надеемся оптимизировать схему управления, что критически важно для энергоснабжения компактных маломощных устройств".
С развитием технологий сбора энергии из окружающей среды смартфоны, умные часы и прочие гаджеты смогут работать сколь угодно долго без подзарядки. Возможно, в будущем батарейки нам вообще не понадобятся - достаточно будет просто носить устройство с собой, чтобы оно само добывало необходимую энергию. Но это уже тема для отдельной статьи.
Источник:
DOI: 10.1140/epjb/s10051-024-00650-2
=======================
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👍1
Революция в переработке отходов: учёные превращают старые шины и пластик в ценное топливо
Исследователи из Университета Монаша сделали удивительное открытие. Оказывается, смесь измельчённых автомобильных шин и некоторых видов пластика при быстром нагреве до высоких температур превращается в лёгкое масло без содержания серы. Эта находка открывает новые перспективы в переработке проблемных отходов.
Профессор Лиан Чжан и его команда химических инженеров из Университета Монаша, Австралия, провели любопытный эксперимент. Они смешали измельчённые автомобильные шины с полиэтиленом низкой плотности (LDPE) и полистиролом - пластиками, широко используемыми в упаковке, пакетах, бутылках и даже медицинских приборах. Затем эту смесь подвергли быстрому пиролизу - нагреву до высоких температур в течение короткого времени.
Результат превзошёл все ожидания. Полученное в итоге жидкое масло не содержало опасных соединений серы, обычно образующихся при разложении шин. Как оказалось, добавление пластика в процессе пиролиза эффективно устраняет риск выброса вредных веществ в окружающую среду.
"Мы считаем, что наши результаты дают веские основания рассматривать совместный пиролиз как эффективную технологию переработки потенциально проблемных отходов с получением ценных продуктов", - подчеркнул профессор Чжан.
Дальнейший анализ позволил команде в деталях разобраться в механизмах взаимодействия химических компонентов в системе. Сейчас исследователи работают над оптимизацией технологии, чтобы повысить выход и качество получаемого масла без содержания серы.
Новое исследование учёных из Университета Монаша показывает, как, казалось бы, бесполезные отходы - старые шины и пластик - можно превратить в ценный ресурс. Остаётся надеяться, что эта многообещающая технология в скором времени найдёт применение в промышленных масштабах и внесёт свой вклад в решение проблемы мусора на нашей планете. Будущее переработки отходов видится в светлых тонах!
Источник:
DOI: 10.1016/j.wasman.2024.03.007
=======================
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!
Исследователи из Университета Монаша сделали удивительное открытие. Оказывается, смесь измельчённых автомобильных шин и некоторых видов пластика при быстром нагреве до высоких температур превращается в лёгкое масло без содержания серы. Эта находка открывает новые перспективы в переработке проблемных отходов.
Профессор Лиан Чжан и его команда химических инженеров из Университета Монаша, Австралия, провели любопытный эксперимент. Они смешали измельчённые автомобильные шины с полиэтиленом низкой плотности (LDPE) и полистиролом - пластиками, широко используемыми в упаковке, пакетах, бутылках и даже медицинских приборах. Затем эту смесь подвергли быстрому пиролизу - нагреву до высоких температур в течение короткого времени.
Результат превзошёл все ожидания. Полученное в итоге жидкое масло не содержало опасных соединений серы, обычно образующихся при разложении шин. Как оказалось, добавление пластика в процессе пиролиза эффективно устраняет риск выброса вредных веществ в окружающую среду.
"Мы считаем, что наши результаты дают веские основания рассматривать совместный пиролиз как эффективную технологию переработки потенциально проблемных отходов с получением ценных продуктов", - подчеркнул профессор Чжан.
Дальнейший анализ позволил команде в деталях разобраться в механизмах взаимодействия химических компонентов в системе. Сейчас исследователи работают над оптимизацией технологии, чтобы повысить выход и качество получаемого масла без содержания серы.
Новое исследование учёных из Университета Монаша показывает, как, казалось бы, бесполезные отходы - старые шины и пластик - можно превратить в ценный ресурс. Остаётся надеяться, что эта многообещающая технология в скором времени найдёт применение в промышленных масштабах и внесёт свой вклад в решение проблемы мусора на нашей планете. Будущее переработки отходов видится в светлых тонах!
Источник:
DOI: 10.1016/j.wasman.2024.03.007
=======================
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
Китайские учёные создали "коктейльный" электролит для сверхбыстрой зарядки
Литий-ионные аккумуляторы требуют повышения ёмкости, долговечности и скорости зарядки для удовлетворения растущих потребительских запросов. Учёные из Китая разработали новый электролит, позволяющий существенно улучшить эти характеристики. Их "коктейльный" подход открывает путь к быстрозаряжаемым батареям будущего.
Исследователи из Даляньского института химической физики Китайской академии наук под руководством профессора У Чжуншуай создали универсальный "коктейльный" электролит для литий-кобальт-оксидных (LCO) аккумуляторов. Синергия множества компонентов позволила добиться впечатляющих результатов: высокого напряжения (4.6 В), сверхбыстрой зарядки (5C) в диапазоне температур от -20°C до +45°C. Более того, электролит показал высокую совместимость с катодами без кобальта и с высоким содержанием никеля.
Обычно повышение напряжения отсечки зарядки улучшает ёмкость батарей, но ведёт к окислительному разложению электролита, чрезмерному росту неоднородного катод-электролитного интерфейса (CEI) и замедлению кинетики. Новый "коктейльный электролит" (FPE) решает эти проблемы, обеспечивая сверхстабильные циклы сверхбыстрой зарядки LCO при 4.6 В.
Взаимодействие компонентов FPE создаёт на катоде и аноде прочные кинетически быстрые интерфейсы, обогащенные LiF и Li3PO4. Они предотвращают деградацию катода, подавляют нежелательные реакции, ускоряют кинетику и снижают образование дендритов лития даже при экстремально высоких плотностях тока. Как результат - высокопроизводительный аккумулятор на 4.6 В.
По словам профессора У, эта работа даёт практическую стратегию создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии и быстрой зарядкой. Не исключено, что вскоре мы увидим новое поколение литий-ионных батарей, которые полностью изменят наше представление о мобильных устройствах. Представьте, что ваш смартфон заряжается за считанные минуты и работает неделями! Это уже не фантастика, а ближайшее будущее.
Источник:
DOI: 10.1039/D4EE00676C
=======================
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!
Литий-ионные аккумуляторы требуют повышения ёмкости, долговечности и скорости зарядки для удовлетворения растущих потребительских запросов. Учёные из Китая разработали новый электролит, позволяющий существенно улучшить эти характеристики. Их "коктейльный" подход открывает путь к быстрозаряжаемым батареям будущего.
Исследователи из Даляньского института химической физики Китайской академии наук под руководством профессора У Чжуншуай создали универсальный "коктейльный" электролит для литий-кобальт-оксидных (LCO) аккумуляторов. Синергия множества компонентов позволила добиться впечатляющих результатов: высокого напряжения (4.6 В), сверхбыстрой зарядки (5C) в диапазоне температур от -20°C до +45°C. Более того, электролит показал высокую совместимость с катодами без кобальта и с высоким содержанием никеля.
Обычно повышение напряжения отсечки зарядки улучшает ёмкость батарей, но ведёт к окислительному разложению электролита, чрезмерному росту неоднородного катод-электролитного интерфейса (CEI) и замедлению кинетики. Новый "коктейльный электролит" (FPE) решает эти проблемы, обеспечивая сверхстабильные циклы сверхбыстрой зарядки LCO при 4.6 В.
Взаимодействие компонентов FPE создаёт на катоде и аноде прочные кинетически быстрые интерфейсы, обогащенные LiF и Li3PO4. Они предотвращают деградацию катода, подавляют нежелательные реакции, ускоряют кинетику и снижают образование дендритов лития даже при экстремально высоких плотностях тока. Как результат - высокопроизводительный аккумулятор на 4.6 В.
По словам профессора У, эта работа даёт практическую стратегию создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии и быстрой зарядкой. Не исключено, что вскоре мы увидим новое поколение литий-ионных батарей, которые полностью изменят наше представление о мобильных устройствах. Представьте, что ваш смартфон заряжается за считанные минуты и работает неделями! Это уже не фантастика, а ближайшее будущее.
Источник:
DOI: 10.1039/D4EE00676C
=======================
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!
👍3