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
Новый способ создания узоров на плёнках из углеродных нанотрубок для гаджетов 6G и гибкой электроники
Хотите верьте, хотите нет, но учёные нашли быстрый и дешёвый способ "рисовать" геометрические узоры на плёнках из углеродных нанотрубок! Эти "художества" оказались весьма полезны для создания компонентов устройств связи 6G и гибкой прозрачной электроники, например, носимых трекеров здоровья.
Обычно для получения узорчатых плёнок приходилось либо выжигать кучу дырок в сплошном материале (до 90% на выброс!), либо использовать дорогую и сложную литографию. Новый метод проще, быстрее и экономичнее.
Сначала учёные лазером вырезают медный шаблон узора, например сетки. Затем берут мембранный фильтр из нитроцеллюлозы, накрывают его шаблоном и напыляют частицы меди, создавая обратный узор. При нанесении на фильтр углеродные нанотрубки повторяют заданный рисунок, так как медь их отталкивает. Готовую плёнку легко перенести на другую подложку.
Полученная сетчатая плёнка в 12 раз прозрачнее обычной при сохранении проводимости! Это идеально подходит для оптических электродов в гибкой электронике вроде биосенсоров, отслеживающих пульс, дыхание и насыщение крови кислородом. А ещё такая сетка может работать как дифракционная решётка для приёма 6G сигнала.
Учёные протестировали дифракционные свойства сеток на эластичной подложке с помощью терагерцового спектрометра. Растягивая подложку, они меняли период решётки и наблюдали соответствующие сдвиги пиков дифракции - всё по законам оптики!
В общем, новый метод открывает широкие возможности для быстрого и недорогого создания разнообразных 2D-структур из нанотрубок, которые найдут применение в устройствах терагерцового диапазона. А это, на минуточку, безопасные технологии для досмотра и медицинской диагностики!
Кстати, учёные обещают вскоре показать и другие узоры - концентрические круги и спирали. Так что ждём новых шедевров наноискусства!
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.149733
=======================
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 верьте, хотите нет, но учёные нашли быстрый и дешёвый способ "рисовать" геометрические узоры на плёнках из углеродных нанотрубок! Эти "художества" оказались весьма полезны для создания компонентов устройств связи 6G и гибкой прозрачной электроники, например, носимых трекеров здоровья.
Обычно для получения узорчатых плёнок приходилось либо выжигать кучу дырок в сплошном материале (до 90% на выброс!), либо использовать дорогую и сложную литографию. Новый метод проще, быстрее и экономичнее.
Сначала учёные лазером вырезают медный шаблон узора, например сетки. Затем берут мембранный фильтр из нитроцеллюлозы, накрывают его шаблоном и напыляют частицы меди, создавая обратный узор. При нанесении на фильтр углеродные нанотрубки повторяют заданный рисунок, так как медь их отталкивает. Готовую плёнку легко перенести на другую подложку.
Полученная сетчатая плёнка в 12 раз прозрачнее обычной при сохранении проводимости! Это идеально подходит для оптических электродов в гибкой электронике вроде биосенсоров, отслеживающих пульс, дыхание и насыщение крови кислородом. А ещё такая сетка может работать как дифракционная решётка для приёма 6G сигнала.
Учёные протестировали дифракционные свойства сеток на эластичной подложке с помощью терагерцового спектрометра. Растягивая подложку, они меняли период решётки и наблюдали соответствующие сдвиги пиков дифракции - всё по законам оптики!
В общем, новый метод открывает широкие возможности для быстрого и недорогого создания разнообразных 2D-структур из нанотрубок, которые найдут применение в устройствах терагерцового диапазона. А это, на минуточку, безопасные технологии для досмотра и медицинской диагностики!
Кстати, учёные обещают вскоре показать и другие узоры - концентрические круги и спирали. Так что ждём новых шедевров наноискусства!
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.149733
=======================
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
Электронные вихри с управляемой интенсивностью - новый инструмент для науки и технологий будущего
Последние достижения в области электронной голографии позволяют создавать "скульптурные" электронные пучки с заданной формой интенсивности. Эти структурированные вихри открывают невиданные ранее возможности для изучения материи и разработки нанотехнологий. Присоединяйтесь к захватывающему путешествию в мир закрученных электронов!
В последние годы в науке произошёл настоящий прорыв - были открыты и изучены электронные вихри. Это особые пучки электронов, которые не просто летят вперёд, а ещё и закручиваются по спирали, неся угловой орбитальный момент. Благодаря этому уникальному свойству, вихревые электроны стали мощным инструментом для исследования микроструктуры и свойств различных материалов.
Но как заставить электроны танцевать вальс? Оказывается, нужно всего лишь взглянуть на них как на волны, похожие на световые. Ведь ещё в 1992 году учёные обнаружили, что лучи света тоже могут нести орбитальный момент. Значит и электронами, как заряженными частицами, можно управлять подобным образом. Так родилась идея создания электронных вихрей.
Поначалу для закрутки электронов использовали спиральные фазовые пластинки из плёнок графита. Затем учёные придумали и другие методы: голографические маски, искажения магнитных линз, магнитные иглы. Всё это позволило не только получать вихревые пучки с нужным моментом, но и управлять их взаимодействием с веществом и полями.
Однако традиционные электронные вихри имели один недостаток - их интенсивность всегда распределена в виде простого кольца. Это ограничивало возможности применения вихрей на практике. Но авторы нового исследования нашли способ создавать структурированные вихри с произвольной формой интенсивности. Секрет оказался в локальном изменении фазы волны электрона.
Используя специальные компьютерные голограммы и фазовые маски, учёные научились "лепить" из электронов вихри в форме трилистника, спирали и даже стрелок. Более того, они изучили уникальные "лепестковые" картины, возникающие при наложении вихрей с разной закруткой. Эти удивительные узоры подтверждают квантовую природу электронов и их подчинение законам топологии.
Данное исследование не только расширяет наши фундаментальные знания, но и открывает новые практические возможности. Структурированные электронные вихри могут стать универсальным квантовым зондом для микроскопии, помогут управлять наночастицами, возбуждать плазмоны на поверхности и даже "печатать" наноструктуры без сканирования пучка. А главное, такой подход применим и к другим частицам - нейтронам, протонам, атомам и молекулам.
Исследование структурированных электронных вихрей - это новое слово в физике и нанотехнологиях. Возможность управлять формой и интенсивностью пучков частиц открывает перед нами невероятные перспективы. Быть может, совсем скоро с помощью "скульптурных" электронов мы научимся с невиданной точностью изучать и преобразовывать материю на самом фундаментальном уровне. Так что, как говорится, следите за вихрями! Будущее рождается в вихре научных открытий.
Источник:
DOI: 10.29026/oea.2024.230184
=======================
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!
Последние достижения в области электронной голографии позволяют создавать "скульптурные" электронные пучки с заданной формой интенсивности. Эти структурированные вихри открывают невиданные ранее возможности для изучения материи и разработки нанотехнологий. Присоединяйтесь к захватывающему путешествию в мир закрученных электронов!
В последние годы в науке произошёл настоящий прорыв - были открыты и изучены электронные вихри. Это особые пучки электронов, которые не просто летят вперёд, а ещё и закручиваются по спирали, неся угловой орбитальный момент. Благодаря этому уникальному свойству, вихревые электроны стали мощным инструментом для исследования микроструктуры и свойств различных материалов.
Но как заставить электроны танцевать вальс? Оказывается, нужно всего лишь взглянуть на них как на волны, похожие на световые. Ведь ещё в 1992 году учёные обнаружили, что лучи света тоже могут нести орбитальный момент. Значит и электронами, как заряженными частицами, можно управлять подобным образом. Так родилась идея создания электронных вихрей.
Поначалу для закрутки электронов использовали спиральные фазовые пластинки из плёнок графита. Затем учёные придумали и другие методы: голографические маски, искажения магнитных линз, магнитные иглы. Всё это позволило не только получать вихревые пучки с нужным моментом, но и управлять их взаимодействием с веществом и полями.
Однако традиционные электронные вихри имели один недостаток - их интенсивность всегда распределена в виде простого кольца. Это ограничивало возможности применения вихрей на практике. Но авторы нового исследования нашли способ создавать структурированные вихри с произвольной формой интенсивности. Секрет оказался в локальном изменении фазы волны электрона.
Используя специальные компьютерные голограммы и фазовые маски, учёные научились "лепить" из электронов вихри в форме трилистника, спирали и даже стрелок. Более того, они изучили уникальные "лепестковые" картины, возникающие при наложении вихрей с разной закруткой. Эти удивительные узоры подтверждают квантовую природу электронов и их подчинение законам топологии.
Данное исследование не только расширяет наши фундаментальные знания, но и открывает новые практические возможности. Структурированные электронные вихри могут стать универсальным квантовым зондом для микроскопии, помогут управлять наночастицами, возбуждать плазмоны на поверхности и даже "печатать" наноструктуры без сканирования пучка. А главное, такой подход применим и к другим частицам - нейтронам, протонам, атомам и молекулам.
Исследование структурированных электронных вихрей - это новое слово в физике и нанотехнологиях. Возможность управлять формой и интенсивностью пучков частиц открывает перед нами невероятные перспективы. Быть может, совсем скоро с помощью "скульптурных" электронов мы научимся с невиданной точностью изучать и преобразовывать материю на самом фундаментальном уровне. Так что, как говорится, следите за вихрями! Будущее рождается в вихре научных открытий.
Источник:
DOI: 10.29026/oea.2024.230184
=======================
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👏1
Кирпичи из мусора - энергоэффективное решение для "зелёного" строительства будущего
Инженеры создали экологичные кирпичи с добавлением стеклянных и других отходов. Такие стройматериалы не только спасают природу от свалок, но и повышают энергоэффективность зданий, снижая расходы на отопление. Готовы узнать, как мусор превращается в термоизоляцию? Читайте в нашем материале!
Представьте, что ваш дом построен из... мусора. Нет, это не антиутопия, а новейшая экоразработка австралийских инженеров. Они научились делать кирпичи с добавлением до 15% стеклобоя и 20% сожжённых отходов, заменяя ими часть глины. Секретный ингредиент предоставила компания Visy - крупнейший переработчик вторсырья в стране.
Но для чего вообще класть в кирпичи всякий хлам? Оказывается, такая "начинка" улучшает теплоизоляцию, позволяя сэкономить до 5% на обогреве дома. К тому же, при обжиге кирпичей с отходами температуру можно снизить на 20%. А это уже прямая выгода для производителей.
"Ежегодно в мире используется 1.4 триллиона кирпичей, и их производство сильно вредит природе: выделяется углекислый газ, диоксид серы, хлор, истощаются запасы глины", - объясняет руководитель проекта Дилан Роберт. Поэтому так важно найти альтернативу традиционным материалам и технологиям.
Испытания показали, что "мусорные" кирпичи полностью соответствуют строительным стандартам по прочности, долговечности и экологичности. Более того, за счёт состава их цвет можно варьировать от белого до тёмно-красного - на любой вкус архитектора.
Особенно ценными добавками оказались мелкие частички стекла размером до 3 мм, которые не годятся для вторичного производства бутылок и банок. "Мы очень рады, что нашли применение этим отходам и не будем отправлять их на свалку", - говорит Пол Андрич, менеджер инновационных проектов Visy.
Сейчас инженеры работают над масштабированием технологии, чтобы наладить коммерческий выпуск экокирпичей в сотрудничестве с мельбурнскими заводами. В планах - использовать вторсырьё и в других стройматериалах. Круговорот мусора в природе, только на пользу природе!
Экокирпичи - прекрасный пример безотходной экономики будущего. Превращая мусор в ценный ресурс, мы не только боремся с загрязнением планеты, но и делаем наши дома теплее и экономичнее. Так что скоро фраза "дом, милый дом" зазвучит совсем по-новому. Ведь что может быть милее, чем жить в гармонии с природой, даже если твоё жилище частично сделано из того, что раньше считалось отходами?
Источник:
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.134031, DOI: 10.1016/j.energy.2023.128755, DOI: 10.1061/JMCEE7.MTENG-15165, DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01717
=======================
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!
Инженеры создали экологичные кирпичи с добавлением стеклянных и других отходов. Такие стройматериалы не только спасают природу от свалок, но и повышают энергоэффективность зданий, снижая расходы на отопление. Готовы узнать, как мусор превращается в термоизоляцию? Читайте в нашем материале!
Представьте, что ваш дом построен из... мусора. Нет, это не антиутопия, а новейшая экоразработка австралийских инженеров. Они научились делать кирпичи с добавлением до 15% стеклобоя и 20% сожжённых отходов, заменяя ими часть глины. Секретный ингредиент предоставила компания Visy - крупнейший переработчик вторсырья в стране.
Но для чего вообще класть в кирпичи всякий хлам? Оказывается, такая "начинка" улучшает теплоизоляцию, позволяя сэкономить до 5% на обогреве дома. К тому же, при обжиге кирпичей с отходами температуру можно снизить на 20%. А это уже прямая выгода для производителей.
"Ежегодно в мире используется 1.4 триллиона кирпичей, и их производство сильно вредит природе: выделяется углекислый газ, диоксид серы, хлор, истощаются запасы глины", - объясняет руководитель проекта Дилан Роберт. Поэтому так важно найти альтернативу традиционным материалам и технологиям.
Испытания показали, что "мусорные" кирпичи полностью соответствуют строительным стандартам по прочности, долговечности и экологичности. Более того, за счёт состава их цвет можно варьировать от белого до тёмно-красного - на любой вкус архитектора.
Особенно ценными добавками оказались мелкие частички стекла размером до 3 мм, которые не годятся для вторичного производства бутылок и банок. "Мы очень рады, что нашли применение этим отходам и не будем отправлять их на свалку", - говорит Пол Андрич, менеджер инновационных проектов Visy.
Сейчас инженеры работают над масштабированием технологии, чтобы наладить коммерческий выпуск экокирпичей в сотрудничестве с мельбурнскими заводами. В планах - использовать вторсырьё и в других стройматериалах. Круговорот мусора в природе, только на пользу природе!
Экокирпичи - прекрасный пример безотходной экономики будущего. Превращая мусор в ценный ресурс, мы не только боремся с загрязнением планеты, но и делаем наши дома теплее и экономичнее. Так что скоро фраза "дом, милый дом" зазвучит совсем по-новому. Ведь что может быть милее, чем жить в гармонии с природой, даже если твоё жилище частично сделано из того, что раньше считалось отходами?
Источник:
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.134031, DOI: 10.1016/j.energy.2023.128755, DOI: 10.1061/JMCEE7.MTENG-15165, DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01717
=======================
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
Голографические очки будущего: как смешать реальный и виртуальный миры
Исследователи из Принстонского университета сделали важный шаг к созданию голографических очков, которые позволят смешивать реальный и виртуальный миры. Новая технология основана на использовании высокодетализированных 3D-голограмм.
Голографические изображения обладают настоящей глубиной, так как они трёхмерные, в отличие от экранов, которые лишь имитируют глубину на плоской поверхности. Поскольку мы видим мир в трёх измерениях, голографические изображения могут быть органично интегрированы в наше обычное восприятие окружающей действительности.
Результатом становится виртуальная и дополненная реальность, способная обеспечить действительно погружающий эффект. Пользователь сможет свободно поворачивать голову, не теряя из виду голографические объекты, как если бы они находились прямо перед ним.
"Чтобы получить похожий опыт с обычным монитором, вам пришлось бы сидеть прямо перед экраном кинотеатра", - поясняет Феликс Хайде, доцент кафедры информатики и старший автор исследования.
При этом не потребуется надевать громоздкий шлем виртуальной реальности. Оптические элементы, необходимые для создания голограмм, могут быть миниатюрными и встроены в обычные очки. В отличие от VR-дисплеев на основе мониторов, такие очки будут компактными и лёгкими.
"Голография может сделать виртуальную и дополненную реальность удобными, носимыми и сверхтонкими", - говорит Хайде. Это откроет новые возможности для взаимодействия с окружающей средой: от получения навигационных подсказок во время вождения до мониторинга пациента во время операции или доступа к инструкциям по ремонту во время домашних работ.
Одна из ключевых проблем - качество изображения. Голограммы создаются с помощью небольшого чипоподобного устройства, называемого пространственным модулятором света. До сих пор такие модуляторы могли создавать либо небольшие чёткие, либо крупные размытые изображения. Это ограничивало угол обзора, делая погружение в виртуальную реальность неполноценным.
Исследователи разработали специальное оптическое устройство, которое работает совместно с пространственным модулятором света. Оно фильтрует свет, расширяя угол обзора без существенной потери качества изображения. По словам учёных, это важный шаг к практическому применению голографических дисплеев.
Несмотря на сохраняющиеся трудности, связанные с улучшением качества изображения и оптимизацией производственного процесса, данное исследование демонстрирует многообещающий путь к созданию по-настоящему революционных голографических очков будущего.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-46915-3
=======================
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 Принстонского университета сделали важный шаг к созданию голографических очков, которые позволят смешивать реальный и виртуальный миры. Новая технология основана на использовании высокодетализированных 3D-голограмм.
Голографические изображения обладают настоящей глубиной, так как они трёхмерные, в отличие от экранов, которые лишь имитируют глубину на плоской поверхности. Поскольку мы видим мир в трёх измерениях, голографические изображения могут быть органично интегрированы в наше обычное восприятие окружающей действительности.
Результатом становится виртуальная и дополненная реальность, способная обеспечить действительно погружающий эффект. Пользователь сможет свободно поворачивать голову, не теряя из виду голографические объекты, как если бы они находились прямо перед ним.
"Чтобы получить похожий опыт с обычным монитором, вам пришлось бы сидеть прямо перед экраном кинотеатра", - поясняет Феликс Хайде, доцент кафедры информатики и старший автор исследования.
При этом не потребуется надевать громоздкий шлем виртуальной реальности. Оптические элементы, необходимые для создания голограмм, могут быть миниатюрными и встроены в обычные очки. В отличие от VR-дисплеев на основе мониторов, такие очки будут компактными и лёгкими.
"Голография может сделать виртуальную и дополненную реальность удобными, носимыми и сверхтонкими", - говорит Хайде. Это откроет новые возможности для взаимодействия с окружающей средой: от получения навигационных подсказок во время вождения до мониторинга пациента во время операции или доступа к инструкциям по ремонту во время домашних работ.
Одна из ключевых проблем - качество изображения. Голограммы создаются с помощью небольшого чипоподобного устройства, называемого пространственным модулятором света. До сих пор такие модуляторы могли создавать либо небольшие чёткие, либо крупные размытые изображения. Это ограничивало угол обзора, делая погружение в виртуальную реальность неполноценным.
Исследователи разработали специальное оптическое устройство, которое работает совместно с пространственным модулятором света. Оно фильтрует свет, расширяя угол обзора без существенной потери качества изображения. По словам учёных, это важный шаг к практическому применению голографических дисплеев.
Несмотря на сохраняющиеся трудности, связанные с улучшением качества изображения и оптимизацией производственного процесса, данное исследование демонстрирует многообещающий путь к созданию по-настоящему революционных голографических очков будущего.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-46915-3
=======================
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
Укрепление композитных материалов: новый подход к повышению прочности и износостойкости
Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США разработали инновационный метод, который позволяет значительно повысить прочность и износостойкость композитных материалов, широко используемых в автомобилестроении, авиакосмической отрасли и возобновляемой энергетике.
В основе метода лежит создание дополнительной поддерживающей сетчатой структуры из термопластичных нановолокон, которая химически связывается с жёсткими армирующими волокнами и окружающей матрицей (связующим веществом). Это решает проблему уязвимости композитов к повреждениям, возникающим из-за различий в свойствах волокон и матрицы.
"Наш процесс позволяет материалу выдерживать гораздо большие нагрузки, - говорит Сумит Гупта, один из авторов исследования. - Используя этот простой, масштабируемый и недорогой подход, мы смогли увеличить прочность композитов почти на 60% и их вязкость на 100%".
В отличие от традиционных методов, таких как покрытие волокон полимерами или создание жёсткого каркаса для улучшения сцепления волокон с матрицей, данный подход основан на формировании высокоразвитой поверхностной структуры, которая выступает в качестве пути передачи нагрузки между армирующими волокнами и окружающей матрицей.
Композиты, изготовленные с использованием этой технологии, могут найти широкое применение в различных областях - от автомобилестроения до авиакосмической техники. Учёные уже подали заявку на патент, чтобы в дальнейшем передать разработку коммерческим партнёрам.
Следующим шагом исследователей станет изучение других волокнистых и матричных систем с совместимыми химическими группами, а также дальнейшее повышение прочности самих нановолокон. Эта работа ведётся в рамках программы "Композитные материалы 2.0" Офиса энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
Разработка более прочных и износостойких композитных материалов позволит снизить долю тяжёлых стальных компонентов в конструкциях и повысить эффективность транспортных средств за счёт уменьшения их массы. Это важный шаг к достижению целей программы по повышению энергоэффективности.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202305642
=======================
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 Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США разработали инновационный метод, который позволяет значительно повысить прочность и износостойкость композитных материалов, широко используемых в автомобилестроении, авиакосмической отрасли и возобновляемой энергетике.
В основе метода лежит создание дополнительной поддерживающей сетчатой структуры из термопластичных нановолокон, которая химически связывается с жёсткими армирующими волокнами и окружающей матрицей (связующим веществом). Это решает проблему уязвимости композитов к повреждениям, возникающим из-за различий в свойствах волокон и матрицы.
"Наш процесс позволяет материалу выдерживать гораздо большие нагрузки, - говорит Сумит Гупта, один из авторов исследования. - Используя этот простой, масштабируемый и недорогой подход, мы смогли увеличить прочность композитов почти на 60% и их вязкость на 100%".
В отличие от традиционных методов, таких как покрытие волокон полимерами или создание жёсткого каркаса для улучшения сцепления волокон с матрицей, данный подход основан на формировании высокоразвитой поверхностной структуры, которая выступает в качестве пути передачи нагрузки между армирующими волокнами и окружающей матрицей.
Композиты, изготовленные с использованием этой технологии, могут найти широкое применение в различных областях - от автомобилестроения до авиакосмической техники. Учёные уже подали заявку на патент, чтобы в дальнейшем передать разработку коммерческим партнёрам.
Следующим шагом исследователей станет изучение других волокнистых и матричных систем с совместимыми химическими группами, а также дальнейшее повышение прочности самих нановолокон. Эта работа ведётся в рамках программы "Композитные материалы 2.0" Офиса энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
Разработка более прочных и износостойких композитных материалов позволит снизить долю тяжёлых стальных компонентов в конструкциях и повысить эффективность транспортных средств за счёт уменьшения их массы. Это важный шаг к достижению целей программы по повышению энергоэффективности.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202305642
=======================
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
Революционная технология восстановления золота из электронных отходов
Южная Корея, в значительной степени зависящая от импорта металлических ресурсов, в последние годы всё больше внимания уделяет вторичной переработке отходов. Так, крупные компании, такие как SK hynix и Samsung Electronics, уже реализуют программы по увеличению доли восстановленных и повторно используемых металлов, включая медь и золото, в своих производственных процессах.
В этом контексте учёные из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали инновационную технологию селективного извлечения высокочистого золота из электронных отходов с помощью текстильных материалов.
Традиционные адсорбенты для восстановления металлов, как правило, имеют гранулированную форму, что повышает эффективность адсорбции за счёт большой удельной поверхности. Однако такие материалы сложно контролировать под водой, что приводит к низким показателям извлечения и даже вторичному загрязнению окружающей среды.
В отличие от них, волокнистые материалы легче поддаются управлению в водной среде и могут быть изготовлены в различных формах с помощью ткацких процессов, что делает их перспективными для промышленного применения. Однако из-за малой толщины и низкой прочности они легко разрушаются при использовании для извлечения золота.
Исследователи KIST решили эту проблему, химически закрепив на поверхности полиакрилонитрильных волокон щелочные молекулы. Это позволило значительно улучшить как адсорбционные свойства по отношению к ионам золота, так и структурную стабильность волокон.
Разработанный волокнистый адсорбент не только продемонстрировал эффективность извлечения золота более 99,9% из реальных растворов, полученных при выщелачивании процессоров, но и показал высокую селективность - восстановление золота с чистотой свыше 99,9% даже в присутствии 14 других металлических ионов. При этом скорость извлечения золота сохранялась на уровне 91% после 10 циклов использования.
"Эта технология позволит Корее снизить зависимость от импорта ресурсов и подготовиться к рискам роста цен на сырьё", - отмечает руководитель исследования Чхве Чжэ-у.
В дальнейшем учёные планируют расширить область применения разработанного метода для селективного извлечения различных металлов, помимо золота, из электронных отходов.
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.149602
=======================
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!
Южная Корея, в значительной степени зависящая от импорта металлических ресурсов, в последние годы всё больше внимания уделяет вторичной переработке отходов. Так, крупные компании, такие как SK hynix и Samsung Electronics, уже реализуют программы по увеличению доли восстановленных и повторно используемых металлов, включая медь и золото, в своих производственных процессах.
В этом контексте учёные из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали инновационную технологию селективного извлечения высокочистого золота из электронных отходов с помощью текстильных материалов.
Традиционные адсорбенты для восстановления металлов, как правило, имеют гранулированную форму, что повышает эффективность адсорбции за счёт большой удельной поверхности. Однако такие материалы сложно контролировать под водой, что приводит к низким показателям извлечения и даже вторичному загрязнению окружающей среды.
В отличие от них, волокнистые материалы легче поддаются управлению в водной среде и могут быть изготовлены в различных формах с помощью ткацких процессов, что делает их перспективными для промышленного применения. Однако из-за малой толщины и низкой прочности они легко разрушаются при использовании для извлечения золота.
Исследователи KIST решили эту проблему, химически закрепив на поверхности полиакрилонитрильных волокон щелочные молекулы. Это позволило значительно улучшить как адсорбционные свойства по отношению к ионам золота, так и структурную стабильность волокон.
Разработанный волокнистый адсорбент не только продемонстрировал эффективность извлечения золота более 99,9% из реальных растворов, полученных при выщелачивании процессоров, но и показал высокую селективность - восстановление золота с чистотой свыше 99,9% даже в присутствии 14 других металлических ионов. При этом скорость извлечения золота сохранялась на уровне 91% после 10 циклов использования.
"Эта технология позволит Корее снизить зависимость от импорта ресурсов и подготовиться к рискам роста цен на сырьё", - отмечает руководитель исследования Чхве Чжэ-у.
В дальнейшем учёные планируют расширить область применения разработанного метода для селективного извлечения различных металлов, помимо золота, из электронных отходов.
Источник:
DOI: 10.1016/j.cej.2024.149602
=======================
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