Место силы

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Место силы » Песочница - Разное » Последние открытия ученых


Последние открытия ученых

Сообщений 81 страница 100 из 138

81

Создан высокоэффективный спин-усилитель, работающий при комнатной температуре

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121125_2_1.jpg

Свернутый текст

Спинтроника является весьма и весьма перспективной технологией, которая в будущем может стать заменой современной электронике. Точнее, не заменой, а существенным расширением, позволяющим устройствам комбинировать принципы современной микроэлектроники, использующей движение электронов, с эффектами магнетизма, возникающими в результате вращения электронов вокруг своей оси. Но превращение теории и лабораторных экспериментов в практику требует разработки устройств, способных усиливать и оперировать слабыми сигналами, таких как спин-фильтры, спин-усилители и спин-детекторы. Команде ученых из университета Линчёпинга (Linkoping University, LiU) удалось создать один из ключевых элементов будущих спинтронных устройств, первый в мире высокоэффективный спин-усилитель, способный работать при комнатной температуре.

Управляя и контролируя вращение электронов, в теории можно будет создать устройства хранения информации, имеющие значение показателя плотности хранения во много раз превосходящее аналогичные показатели современных электронных устройств. А вычислительные узлы, основанные на спинтронике, смогут обрабатывать информацию во много раз быстрее, чем самые мощные современные процессоры, потребляя при этом совсем мизерное количество энергии.

Еще в 2009 году группа ученых из Отдела функциональных электронных материалов (Department of Functional Electronic Material) LiU, возглавляемая профессором Веимином Ченом (Professor Weimin Chen), продемонстрировала совершенно новый тип спин-фильтра, который мог работать при комнатной температуре. Этот фильтр пропускает электроны, которые имеют необходимое направление вращения, т.е. спин. Функция такого устройства крайне важна для создания более сложных спин-компонентов, таких как спин-диоды и спин-лазеры.

Теперь, эти же ученые, в сотрудничестве с коллегами из Германии и Соединенных Штатов, разработали новый спин-усилитель, работающий при комнатной температуре, в основе которого лежит специальный антимагнитный полупроводниковый материал. Усиление спин-сигнала происходит за счет искусственных дефектов кристаллической решетки сложного сплава галлия-индия-азота-мышьяка, которые получаются за счет введения дополнительных атомов галлия. Усилительные компоненты такого типа будут использоваться для усиления спин-сигналов, ослабевших во время передачи этих сигналов. Комбинируя это со спин-детектором, можно получить устройство, способное детектировать даже самые слабые спин-сигналы, подобно тому, как это делается в электронике с обыкновенными электрическими сигналами.

"Наше достижение открывает путь для решения проблемы управления и детектирования вращением электронов при комнатной температуре. А все это вместе является предпосылкой для скорого прорыва в области спинтроники" - заявил профессор Чен.

0

82

Имплант Argus II позволяет слепым людям читать шрифт Брайля, не прикасаясь к нему

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121124_2_1.jpg

Свернутый текст

Компания Second Sight специализируется на разработке и изготовлении различных имплантов, подключаемых к сетчатке глаза, которые позволяют слепым людям, правда с большими ограничениями, видеть различные объекты и их движение в окружающей среде. Обычно в составе таких имплантов присутствует пара очков с установленными видеокамерами, которые через преобразователи микропроцессорного блока транслируют изображение на электроды, вживленные в сетчатку глаза. Новый имплант Argus II реализует немного другую идею, позволяя передать на нервные окончания сетчатки глаза слепого человека сигналы, соответствующие изображению, синтезированному компьютером.

Основой импланта Argus II является матрица из 60 электродов, вживленных в нервные окончания сетчатки глаза. Эти электроды соединены с управляющим электронным устройством, которое не подключается напрямую с помощью электрического кабеля к камерам очков. Вместо этого импульсы на определенные электроды или группы электродов передаются с помощью системы беспроводной связи, что позволяет передавать человеку синтезированное изображение с любого подходящего источника, в качестве которого могут выступать все те же очки с установленными видеокамерами.

Конечно, такому искусственному зрению очень и очень далеко от нормального зрения. Но качества передаваемого изображения вполне достаточно, что бы человек смог воспринять и прочесть слова, написанные шрифтом Брайля. Для этого исследователи компании Second Sight условно разделили все 60 электродов импланта на группы, соответствующие символам шрифта Брайля. Соответственно, каждый из электродов являлся одной точкой символа, точкой, из которых состоит весь шрифт Брайля и которые ощущают слепые люди, прикасаясь к этим символам, напечатанным особым методом.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121124_2_2.jpg
Слепым людям, участвующим в экспериментах, с помощью импланта Argus II демонстрировали символы в течение половины секунды времени. После некоторого времени тренировки им показывали простые слова, состоящие из четырех букв. Люди смогли точно опознать демонстрируемые символы в 89 процентах случаев, а процент успешного распознавания слов составил 80 процентов, что является весьма неплохим показателем.

Внедрение такой технологии позволит слепым людям, использующим уже сейчас имплант Argus II, после непродолжительной тренировки читать текст, сообщения и другую информацию значительно быстрее, чем они могут это сделать сейчас, используя тактильные ощущения. Помимо этого, станет возможным оперативное чтение сообщений, электронной почты и другой информации прямо с компьютера или мобильного телефона без необходимости использования специальных устройств.

А исследователи компании Second Sight сообщают, что добавление новой функции чтения шрифта Брайля не потребует изменений в самом существующем импланте и дополнительном оборудовании. Тем пациентам, кто захочет получить новую функцию, будет достаточно только обновить программное обеспечение для микропроцессора импланта Argus II.

0

83

HiBot ACM-R5H - робот-змея, способный передвигаться как по суше, так и в воде

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121126_4_1.jpg

Свернутый текст

Шиджо Хирозе (Shigeo Hirose), исследователь из Токийского технологического института, широко известен в области робототехники своими биовдохновленными роботами, в частности роботами-змеями. Еще в 2005 году на робототехнической выставке EXPO2005 он представил всеобщему вниманию робота-змею ACM-R5. Корпус этого робота состоит из множества гибких сегментов, позволяющих ему изгибаться, подобно телу змеи, а небольшие колесики, установленные на каждом из сегментов, позволяют роботу передвигаться, подобно его биологическому прототипу. С момента первой презентации робота ACM-R5 над его конструкцией была проделана немалая работа, модули робота получили дополнительную изоляцию от влаги и пыли, дополнительные элементы, увеличивающие жесткость и прочность конструкции. Благодаря этому новый робот ACM-R5H стал способен не только находиться и перемещать в неблагоприятной окружающей среде, но и плавать под водой, подобно водяной змее.

Обновленный вариант робота ACM-R5H так же получил некоторые усовершенствования программного обеспечения своей системы управления, которая отвечает за движения робота в водной среде. Именно благодаря этому движения робота ACM-R5H в воде выглядят плавными и неимоверно грациозными. Как и у робота предыдущего поколения, у робота ACM-R5H имеется камера и осветительные приборы, установленные в головном и хвостовом модулях робота. Хотя достаточно тяжело сказать, где у этого робота голова, а где хвост, ведь за счет универсальности системы управления робот одинаково хорошо движется в любом направлении, вперед или назад.

Но нижеприведенных видеороликах можно увидеть перемещения робота ACM-R5H на суше и в воде. К сожалению, я не имею ни малейшего понятия, почему последний ролик называется "HiBot ACM-R5 в Голливуде", по всей видимости, этот робот собирается сделать карьеру в кино и дебютировать в одном из многочисленных голливудских фантастических блокбастеров. А с практической точки зрения конструкция робота HiBot ACM-R5H делает его идеальным устройством для проведения операций по осмотру подводных конструкций, подводных частей морских судов, для исследований и для проведения поисков на морском дне.

0

84

Z Space - трехмерный дисплей, позволяющий творить чудеса в пространстве

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121220_2_1.jpg

Свернутый текст

Дисплей "Z Space", разработанный калифорнийской компанией Infinite Z, самостоятельно отслеживает движения глаз, рук пользователя и подстраивает формируемое интерактивное изображение в режиме реального времени в соответствии с действиями пользователя. Получающийся эффект является ошеломляющим. В отличие от обычного 3D-видео, на которое можно посмотреть в кинотеатре или дома на трехмерном телевизоре, пользователь получает возможность рассматривать трехмерные объекты с любой стороны, снизу и сверху, благодаря тому, что дисплей Z Space может приспособить перспективу к положению головы и глаз пользователя.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121220_2_2.jpg
Но, пока есть одно большое но, один нелостаток созданной системы. Пользователям дисплея Z Space придется носить специальные очки для того, что бы использовать все преимущества этого дисплея. Эти очки выполняют традиционную для стереоскопических очков функцию - обеспечивают передачу различных изображений каждому глазу человека для создания трехмерного эффекта. В дополнение к этому на очках установлены маркеры, отражающие инфракрасный свет, которые позволяют камерам системы отследить положение головы и глаз пользователя.

Технология, получившая название "Virtual Holographic 3-D", позволяет пользователю с легкостью управлять виртуальными объектами в трехмерном пространстве, как будто бы они находятся прямо перед пользователем. Специальное перо, связанное с системой дисплея Z Space, содержит датчики, которые позволяют системе отследить движение кончика этого пера в трех измерениях, в трехмерном пространстве. Используя это перо, пользователь может "захватывать" части виртуальных объектов изображения или эти объекты полностью, перемещать их в пространстве, трансформировать их различными способами и выполнять другие подобные действия.

Отредактировано Странник61 (2012-12-21 08:35:27)

0

85

Использование полимерной пены позволит остановить кровотечение у солдат, раненных на поле боя

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121212_2_1.jpg

Свернутый текст

Согласно статистике, 85 процентов смертей солдат на поле боя происходит не в результате прямых смертельных попаданий в них вражеских пуль или осколков. Самыми тяжелыми считаются ранения, полученные от близкого взрыва или других воздействий, в результате которых образуется рана, которую практически невозможно зажать, или внутренне кровотечение, которое нельзя остановить без хирургического вмешательства. Свое решение, разработанное в рамках программы Wound Stasis Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, для таких тяжелых случаев предлагает компания Arsenal Medical. И заключается это решение во введении в рану специальной полимерной пены, наподобие строительной, которая расширяется внутри тела и прекращает кровотечение.

Во время тестирования применения пены, было установлено, что инъекция пены может приостановить внутреннее кровотечение в брюшной полости, по крайней мере, на три часа времени. Этого времени в большинстве случаев будет достаточно для того, что бы доставить раненого солдата в военно-медицинское учреждение, где ему будет оказана квалифицированная помощь. "Во время испытаний своевременное введение инъекции блокирующей пены позволило в шесть раз сократить потерю крови в брюшной полости. Это, в свою очередь, увеличило вероятность выживания солдата, раненого три часа ранее, с 8 процентов до 72 процентов" - говорится в пресс-релизе DARPA.

Полимерная полиуретановая пена формируется внутри тела, когда в него вводятся инъекции двух различных жидких веществ, начинающих незамедлительно реагировать друг с другом. Получившаяся пена, имеющая нейтральный для живого организма состав, имеет объем в 30 раз превышающий объем исходной жидкости. Расширяясь, пена заполняет все доступное пространство, вытесняя жидкую и свернувшуюся кровь, и достигает источника кровотечения, блокируя его на некоторое время, дополнительно фиксируя поврежденные внутренние органы. При проведении испытаний опытному хирургу потребовалось меньше минуты времени для того, что бы удалить пену из организма и приступить к операции по восстановлению повреждений внутренних органов.

"Согласно данным, собранным Институтом хирургических исследований армии США, внутреннее кровотечение - одна из главных причин, влекущих смерть солдат, получивших несмертельное ранение или травму на поле боя. Усилия по реализации программы Wound Stasis должны существенно увеличить процент выживания раненых солдат" - рассказал Брайан Холлоуэй (Brian Hollow), один из руководителей программы DARPA Wound Stasis. - "Конечно, я не хотел бы что бы во мне долгое время оставался какой-либо посторонний материал, но я был бы только рад, если это спасет мою жизнь".

0

86

Установка Atmospheric Vortex Engine будет вырабатывать электричество, используя мощь искусственно созданного торнадо

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121221_2_1.jpg

Свернутый текст

Торнадо являются одним из удивительных и самых разрушительных природных явлений. Но, что если бы направить всю мощь торнадо направить в мирное русло? Для того, что бы произвести экологически чистую, недорогую электрическую энергию, полученную достаточно эффективным и необычным способом. Именно это предлагает сделать канадский инженер Луи Мишо (Louis Michaud) с помощью изобретенной им установки, названной "Atmospheric Vortex Engine" (AVE).

Принцип работы установки AVE заключается во введении теплого воздуха в определенных точках круглой площадки специальной формы и конструкции. Различие температур теплого и атмосферного воздуха создают вихрь, мини-торнадо, который вращает лопасти нескольких турбинных ветрогенераторов, вырабатывающих электрическую энергию. В случае выхода ситуации из-под контроля, вихрь-торнадо может быть остановлен в любой момент прекращением подачи теплого воздуха.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121221_2_2.jpg
Представители компании AVEtec Energy Corporation, организованной Луи Мишо, сообщают, что их система не производит выброса углерода в окружающую среду, не требует работы систем аккумулирования энергии, а стоимость вырабатываемой электроэнергии будет находиться на уровне 3 центов за киловатт. "Мощность торнадо и энергия, заключенная в нем, огромны" - рассказывает Мишо. - "Мы разработали принципы, с помощью которых мы можем создавать и контролировать искусственные торнадо, используя их для получения практически любых количеств экологически чистой энергии".

Однако, для того, чтобы "запустить" искусственный торнадо, требуется тепло, которое должно быть взято из внешнего источника, такого, как нагреватель или пар. Но, после того, как торнадо запущен, на его поддержание требуется небольшое количество тепла, которое может быть обеспечено другим источником - теплом, сбрасываемым в окружающую среду промышленными предприятиями, или теплой морской водой. Согласно предварительным расчетам, электростанция AVE с диаметром рабочей зоны 100 метров способна обеспечить производство не менее 200 МВт энергии.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images7/20121221_2_3.jpg
В настоящее время усилия специалистов компании AVEtec Energy Corporation сосредоточены на постройке первого опытного образца станции AVE с диаметром рабочей части всего 8 метров. Эта станция будет в состоянии создать вихрь, высотой 40 метров и диаметром 30 сантиметров. Энергия такого вихря будет вращать одну метровую турбину, которая будет вырабатывать электрическую энергию. Данная работа проводится при участии сотрудников коллежа Ламбтон (Lambton College), Сарния, Онтарио.

+1

87

Этот крошечный левитирующий диск передвигается с помощью света лазера

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20121229_5_1.jpg

Свернутый текст

Такие понятии как левитация и антигравитация будоражат мысли людей, начиная с появления сказок о волшебном летающем ковре-самолете. Но, к сожалению, катание на антигравитационной доске является делом еще далекого, очень далекого будущего, несмотря на то, что многочисленные группы ученых ведут интенсивные исследования в этом направлении. Одной из таких групп является исследовательская группа из японского университета Аояма Гакуин (Aoyama Gakuin University), которые научились управлять левитирующим в магнитном поле графитовым диском с помощью луча света лазера.

Как можно увидеть на приведенном ниже видеоролике, в зависимости от точки падения луча лазерного света меняется направление движения графитового диска. Это происходит из-за того, что энергия лазерного света нагревает охлажденный до сверхнизкой температуры графитовый диск в точке контакта, что приводит к кардинальному изменению магнитных свойств графита в локальной области. В этой точке нарушается баланс сил магнитного взаимодействия и появляются силы, заставляющие графитовый диск перемещаться в нужном направлении или вращаться вокруг своей оси.

Несмотря на то, что система магнитов и графитового диска действует весьма успешно, вряд ли ей суждено стать тем, что позволит воплотить в реальности парящий в воздухе скейтборд Марсти МакФлая из цикла фильмов "Назад в будущее". Но, вполне вероятно, что подобные эффекты могут найти практическое применение в конструкции электрогенераторов, которые вращаются в магнитном поле и вырабатывают электрическую энергию за счет энергии падающих на них лучей солнечного света.

0

88

Новая технология позволяет увидеть и изучить воздействие излучения мобильного телефона

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130101_2_1.jpg

Свернутый текст

Почти с самого момента появления сотовых телефонов людей преследует беспокойство, связанное с воздействием высокочастотного радиоизлучения на мозг человека и связанным с этим риски для здоровья. По этому поводу учеными было сломано множество копий, проведено множество исследований с кардинально противоположными результатами. Одни результаты указывают на то, что излучение телефона совершенно безвредно для его владельца, а другие результаты указывают на то, что длительное пользование мобильным телефоном может привести к возникновению раковых опухолей и других онкологических заболеваний. Так с чем же связано наличие большого количества противоречивых мнений? Оказывается все до предела просто, даже с учетом высокого уровня современных технологий ученые еще не обладают надежным методом, который дает однозначные результаты о влиянии высокочастотных излучений на мозг человека.

В отличие от рентгеновского излучения и других форм высокоэнергетической радиации ядерного характера, у радиоволн низкой мощности недостаточно энергии для того, что бы проникнуть через клеточную мембрану, внутренности живой клетки и нанести "удар" по структуре молекул ДНК. Для того, чтобы радиоизлучение от мобильного телефона могло вызвать генетические изменения в тканях мозга требуется, чтобы эта ткань поглотила просто огромную дозу. И сейчас ученые просто не знают, происходит ли это в мозге у людей, которые очень редко в течение дня отрывают от уха трубку мобильного телефона.

Чтобы навсегда расставить все точки над "i" в этом вопросе исследователи должны точно рассчитать или измерить количество излучения, поглощаемого тканями мозга при нормальном использовании мобильного телефона. И, наконец, появился способ сделать это.

Передаваемое телефоном высокочастотное радиоизлучение поглощается тканями мозга. Это приводит к нагреву этих тканей, а нагрев можно обнаружить и замерить, используя магнитно-резонансную томографию. К сожалению, из-за очень сильных магнитных полей, используемых при проведении магнитно-резонансной томографии, невозможно просканировать человека, держащего возле уха такое наполненное различными металлами устройство, как мобильный телефон. В более ранние периоды исследователи пробовали смоделировать подобную ситуацию, пропуская через ткани мозга электрический ток с помощью электродов и фиксируя распределение тепла. Но такое моделирование весьма слабо отражает процессы, происходящие при пользовании мобильным телефоном.

Группа исследователей из Нью-Йорка и Нью-Джерси разработала специальную антенну, которая испускает радиоволны точно так же, как и антенна мобильного телефона. Но в конструкции такой антенны нет ни единой металлической части. Ученые уже провели первые эксперименты, разместив антенну рядом с мозгом подопытного человека, провели магнитно-резонансное сканирование и определили температуру в нескольких десятках ключевых точек в мозге.

В ближайшем будущем эта технология позволит ученым составить полную трехмерную карту воздействия излучения мобильного телефона на мозг человека. Это позволит узнать количество высокочастотной энергии, поглощаемой мозгом в течение одного среднего разговора, и определить не представляет ли это реальной угрозы здоровью и жизни человека при постоянном использовании мобильной связи.

+1

89

Ученые запечатлели вирус в момент атаки на живую клетку

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130112_5_1.jpg

Свернутый текст

Ученым впервые удалось увидеть воочию все изменения структуры вируса, происходящие в момент атаки эти вирусом бактерии вида E.coli. Ля того, чтобы поразить клетку вирусу сначала необходимо найти подходящую для этого клетку, затем найти место для проникновения и в конце "загнать" свой генетический материал внутрь этой клетки. Все тонкости этого процесса в исполнении вируса T7 удалось увидеть и заснять в режиме реального времени Иэну Молинеуксу (Ian Molineux), профессору биологии в Колледже естественных наук Техасского университета в Остине, и его коллегам из Научного центра здравоохранения Медицинской школы того же Техасского университета.

Во время поиска своей "добычи", объекта для атаки, вирус укорачивает свое тело и выпускает один или два зонда, тончайшие щупальца, которые в количестве шести штук находятся в свернутом состоянии близ нижней части тела вируса. После того, как подходящая для атаки клетка обнаружена вирусом, он, этот вирус, выпускает остальные щупальца и как паукообразный планетарный аппарат начинает исследование поверхности клетки, передвигаясь в случайном направлении с помощью щупалец, ставших на это время ногами.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130112_5_2.jpg
В определенных местах клетки по одному ему известным признакам изменений структуры клеточной мембраны вирус находит оптимальное место для осуществления проникновения. В этом месте вирус извлекает свое "оружие", трубчатую структуру, состоящую из молекул белков определенных видов. Эта "игла от шприца" проникает сквозь клеточную мембрану и выпускает генетический материал, цепочки ДНК вируса, внутрь клетки. После заражения клетки белковое "оружие" вируса втягивается назад в тело вируса, а клеточная мембрана затягивается и восстанавливает свою целостность.

"Хотя многие наблюдаемые нами детали процесса заражения и являются весьма специфичными для вируса T7, наблюдение полного процесса кардинально изменяет наше понимание того, как вообще вирусы атакуют и заражают клетки" - рассказывает Молинеукс.

Следует особо отметить, что данный случай является первым в истории науки, когда ученым удалось непосредственно наблюдать процесс заражения клетки вирусом в режиме реального времени. Для того, что бы сделать это, ученые использовали комбинацию нескольких приемов из области генетики и крио-электронную томографию. Крио-электронная томография во многом схожа с процессом обычной компьютерной магнитно-резонанской томографии, но с ее помощью можно изучать объекты, размером в тысячи раз меньше диаметра человеческих волос.

0

90

Решетка наноразмерных антенн, изготовленных на поверхности чипа, позволяет управлять потоком света с высокой точностью

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130110_3_1.jpg

Свернутый текст

Одна единственная антенна подобна одному уху, глазу или динамику акустической системы. Но всем известно, что если объединить два или более из перечисленных элементов, то можно получить значительно лучший результат, чем с одним элементом. Все вышесказанное полностью применительно и к антеннам, передавая один и тот же сигнал с двух или большего количества идентичных антенн, работающих со сдвигом фазы относительно друг друга, можно получить возможность управления формой и направлением распространения конечного сигнала. И эта идея уже достаточно давно используется для создания антенных фазовых решеток, которые нашли широкое распространение в областях коммуникаций, в радарах и радиоастрономии.

До последнего времени антенные фазовые решетки использовались для излучения и приема радиочастот. Но современные технологии нанопроизводства уже позволяют исследователям создавать фазовые решетки и для оптического диапазона электромагнитного спектра, другими словами, для видимого света. Джи Сунн и его коллеги из Массачусетского технологического института создали антенную фазовую решетку, состоящую из 4096 крошечных антенн, изготовленных на поверхности кремниевого чипа. Такая решетка позволила им управлять соответствующим образом формой излучаемого потока света и, комбинируя свет от каждой антенны, они составили изображение эмблемы Массачусетского технологического института. Пока это все еще не выглядит достаточно впечатляющим, но такого уровня управления излучаемым светом невозможно добиться даже с помощью совершенных светодиодных и лазерных технологий, что позволит в будущем использовать результаты данных исследований для создания голографических изображений, в биомедицинских исследованиях и оптических коммуникациях.

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130110_3_2.jpg

В основу создания оптической антенной фазовой решетки легли результаты более ранних исследований, проведенных учеными. В своих предварительных исследованиях ученые разработали технологию изготовления нанофотонных фазовых решеток (nanophotonic phased arrays, NPAs) на плоской поверхности кремниевого чипа. Сейчас исследователям удалось создать решетку, матрицу 64 на 64 элемента, состоящую из идентичных крошечных квадратных антенн, размерами 9 микрон (0.009 мм). Все антенны этой решетки изготовлены из кремния и соединены между собой кремниевыми проводниками. Но эти проводники не являются проводниками электрического тока, они являются своего рода волноводами, микроскопическими каналами, по которым к антеннам подается свет от внешнего источника, лазера. Для изготовления элементов антенн и волноводов исследователи использовали такую же технологию, которая применяется для изготовления полупроводниковых чипов CMOS, которые используются повсеместно в любой электронике.

Каждая из наноантенн решетки может испускать свет не только определенной длины волны, а волны света в диапазоне, шириной несколько нанометров, что позволяет с помощью фазовой решетки синтезировать многоцветные изображения. Источником света для всей решетки являлся один единственный лазер, луч которого был введен в чип с помощью оптоволоконного кабеля. Изменяя фазу колебаний волн света лазера и их частоту, исследователи смогли управлять уровнем излучения света буквально каждой антенны и создали изображение, зарегистрированное специальным фоточувствительным датчиком.

Все 4096 наноантенн фазовой решетки расположены на поверхности кремниевого чипа, занимая квадратную площадь с длиной ребра всего 0.8 миллиметра. Используя способности нанофотонной фазовой решетки, исследователи создали несколько изображений, демонстрирующих возможности технологии. Естественно, эти изображения так же были квадратными, размером 0.8 мм, но уровень их детализации совершенно недостижим для любых других современных технологий. Вполне вероятно, что в недалеком будущем подобные нанофотонные фазовые решетки, только содержащие огромное количество излучающих антенн, смогут стать основой голографических дисплеев, коммуникационного оборудования и других устройств, о возможности создания которых мы сейчас даже еще и не подозреваем.

0

91

Анализ ДНК позволяет воссоздать трехмерный портрет неизвестных людей

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130210_3_1.jpg

Свернутый текст

Вы когда-нибудь задумывались над тем, сколько генетической информации вы оставляете позади себя в окружающей среде? Жевательная резинка, выброшенный окурок и выпавшие волосы, все это содержит образцы вашей ДНК. Такие оставленные вами генетические следы в большинстве случаев бесследно исчезают и пропадают, собираемые щетками уборочных машин, уносимые ветром или смываемые дождем. Но при некотором желании и необходимости эту генетическую информацию заинтересованные лица могут использовать в своих целях, что наглядно продемонстрировала Хизер Дьюи-Хэгборг (Heather Dewey-Hagborg), "информационная художница" из Бруклина.

Последним проектом Хизер Дьюи-Хэгборг стала экспозиция под названием "Stranger Visions", на которой выставлены портреты незнакомых людей, изготовленные с помощью трехмерных принтеров. При этом, все портреты были воссозданы на основе генетической информации, почерпнутой из вышеупомянутых генетических следов, оставленных этими людьми в одном из районов Нью-Йорка.

Портреты незнакомцев были составлены на основе трех основных признаков - пола, цвета глаз и этнической принадлежности каждого человека. Используя специально написанное программное обеспечение, Дьюи-Хэгборг удалось извлечь из генетической информации и другие данные, определяющие некоторые особенности черт лица человека, на основе которых были сделаны различные варианты трехмерных портретов этих людей. После выбора наиболее подходящего варианта оставалось лишь только сформировать задание для трехмерного принтера и осуществить печать портрета.

Следует заметить, что воссозданные портреты не являются точными копиями реальных людей, поскольку для их воссоздания использовались только обобщенные характеристики. Но, применив такую методику воссоздания портретов по отношению к добровольцам, Дьюи-Хэгборг обнаружила достаточно большое сходство между портретом и настоящим человеком, который для эксперимента поделился своим генетическим материалом.

"Я надеюсь, что в ходе дальнейших экспериментов мне удастся получить еще больше признаков и характеристик образа человека, закодированных в его генетической информации" - говорит Дьюи-Хэгборг, - "Но в любом случае, большая часть этих признаков так и останется нераскрытой". Вскоре художница собирается расширить свои возможности, добыв из генетической информации дополнительную информацию, к примеру, о веснушках, полноте человека, и включив эти данные в создаваемые портреты. Так, что вскоре любой человек, выбросивший окурок или жевательную резинку где-то в районе Бруклина, имеет шанс узнать себя на одном из портретов художницы.

0

92

Французы начинают испытания технологии сейсмического плаща-невидимки

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130208_2_1.jpg

Свернутый текст

По своей сути устройства невидимости являются своего рода системами, заставляющими преломляться энергетические волны таким образом, что они начинают огибать скрываемый объект, не вступая с ним ни в какое взаимодействие. Если говорить о свете, то плащ-невидимка должен сделать так, чтобы фотоны света не поглощались и не отражались от поверхности скрываемого предмета. Самым лучшим способом реализации технологии невидимости является использование покрытий из метаматериалов, материалов со сложной структурой поверхности, придающей им уникальные свойства, позволяющие влиять на распространение света. Но помимо света есть множество других областей, в которых можно использовать технологии невидимости объектов для энергетических волн различной длины. И если создать плащ-невидимку, скрывающий целые здания от сейсмических длинноволновых колебаний, то можно не бояться последствий разрушительных землетрясений или других катаклизмов.

Исследователи из института Френели в Марселе (Institut Fresnel in Marseille) и французской компании под названием Menard занимаются разработкой систем сейсмической защиты, основанных на технологиях невидимости. И, стоит отметить, что им удалост добиться некоторых значительных успехов в этом деле, на что указывают положительные результаты проведенных крупномасштабных испытаний. Устройство сейсмического "метаматериального плаща-невидимки" оказалось очень простым, он состоит из множества скважин, глубиной в пять метров, пробуренных в строго рассчитанных местах.

Для проверки своей сейсмической защиты исследователи расположили множество сейсмических датчиков по всей испытательной площади. После этого, с помощью специального ударного устройства, исследователи начали моделировать землетрясение. Метаматериал из множества скважин отклонял сейсмические волны настолько хорошо, что акустические датчики второго ряда не смогли зарегистрировать никаких колебаний вообще.

Конечно, как и в любой бочке меда, в этой технологии есть своя ложка дегтя. Во-первых, отклоненные сейсмические колебания все равно проявят себя после того, как они обогнут защищаемую площадь, в некоторых случаях они могут даже усилиться, сложившись с волнами, не подвергнувшимися преломлению. Это означает, что соседнее здание, оказавшееся на одной линии с защищаемым зданием в направлении распространения сейсмических волн, может получить сейсмический удар двойной силы. И второй проблемой технологии является проблема противодействия сейсмическим колебаниям различной длины волны, ведь "защитный метаматериал" из пробуренных скважин рассчитан на определенную длину волны колебаний, определяемую расстоянием между скважинами и их взаимным расположением.

Решением первой вышеописанной проблемы может стать заполнение скважин материалом, поглощающим энергию сейсмическим материалов, а не отражающим ее, как это делает пустота. А вторую проблему можно решить, настроив частоту максимального отклонения плаща-невидимки на резонансную частоту конструкции защищаемого здания.

Очевидно, что для создания полностью работоспособной и эффективной технологии сейсмической защиты исследователям придется потрудиться еще немало. Но даже уже ясно, что требуется для создания устройств сейсмической невидимости, и что наиболее важно, что изготовление такой защиты достаточно дешево и не требует никаких специальных приспособлений. Поэтому можно надеяться, что в течение следующего десятилетия может появиться реальная технология, которая позволит защитить от землетрясений такие важные объекты, как атомные электростанции и памятники архитектуры.

+1

93

Новое покрытие позволяет быстро переключить стекло из зеркального в прозрачное состояние

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130212_4_1.jpg

Свернутый текст

Исследователи из японского Национального института AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) изготовили пленочное покрытие из специального материала, позволяющее быстро переключить стекло из зеркального в прозрачное состояние. Использование таких покрытий на окнах зданий позволит существенно сократить расходы энергии на кондиционирование за счет полного отражения солнечного света.

В качестве демонстрации исследователи показали лист из прозрачного акрилового пластика, на котором была закреплена "светопереключающая" пленка. Между листом и пленкой присутствует зазор, толщиной 0.1 мм. Когда этот зазор заполнен воздухом, то свет проходит через все слои получившегося "бутерброда". Но стоит заполнить этот промежуток водородом, полученным с помощью фотоэлектрогидролиза, как за счет разницы в коэффициентах преломления стекла, пленки и водорода, стекло превращается в зеркало, отражающее подавляющее большинство подающего света.

Водород, необходимый для переключения прозрачности, производится самой пленкой покрытия с помощью метода фотоэлектрогидролиза. За счет использования в составе пленки специального каталитического вещества водяные пары, находящиеся в воздухе, эффективно разлагаются на водород и кислород при электрическом потенциале, напряжением всего в 3 Вольта.

В мире уже существуют образцы электрохромного стекла, которое даже выпускается в промышленных масштабах, которое меняет свою прозрачность под воздействием электрического поля. Но у такого стекла есть ряд недостатков, оно не отражает свет, энергия которого превращается в тепловую энергию на поверхности стекла и проникает внутрь помещения, нагревая его. Помимо этого, электрохромное стекло работает очень медленно, к примеру, небольшие окна самолета Boeing 787 переключаются из прозрачного в непрозрачное состояние и наоборот за 30 секунд. А время переключения стекол больших размеров исчисляется уже минутами времени.

Стекло, покрытое новой пленкой, переключается из зеркального в прозрачное состояние всего за пять секунд. Время обратного переключения пока несоизмеримо больше и составляет около 10 минут. Но исследователи института AIST уже разработали новый материал для пленки, время обратного переключения которого уменьшено до 30 секунд.

"В конце концов, мы планируем использовать переключающую прозрачность стекла пленку для автомобильных стекол и стекол окон различных строений. Автомобильные стекла, согласно международным требованиям, должны иметь прозрачность не ниже 70 процентов. К сожалению, наша пленка пока еще не может удовлетворить таким требованиям, но мы работаем над этим и планируем добиться успеха в течение года" - рассказали представители института AIST.

0

94

Технология BodyCom компании Microchip превращает тело человека в безопасный канал передачи информации

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130309_1_1.jpg

Свернутый текст

Компания Microchip Technology Inc., одна из ведущих мировых производителей полупроводниковых чипов и микроконтроллеров, объявила о создании технологии BodyCom, которая предоставляет возможность разработчикам малогабаритных радиоэлектронных устройств использовать тело человека в качестве безопасного и защищенного канала передачи информации. Согласно информации компании Microchip, технология BodyCom обеспечивает более низкое потребление энергии по сравнению с современными технологиями беспроводной связи, а протоколы двунаправленной идентификации делают соединения через тело человека безопасными и защищенными от постороннего вмешательства.

Поскольку для работы оборудования технологии BodyCom не требуются высокочастотные приемно-передающие радио-тракты, в состав которых входят антенны, решения на базе технологии BodyCom будут более простыми, будут содержать меньшее количество радиоэлектронных компонентов и поэтому будут более низкопотребляющими и более надежными, чем решения, основанные на других технологиях. Структура технологии BodyCom v1.0 представляет собой набор аппаратных решений и свободно распространяемые библиотеки программного обеспечения, которые работают со всеми 8-, 16- и 32-разрядными PIC-микроконтроллерами компании Microchip.

В основе работы технологии BodyCom лежит емкостная связь через человеческое тело. Как правило, система BodyCom состоит и центрального микроконтроллера, выступающего в качестве диспетчера, под руководством которого организовываются двунаправленные каналы обмена информацией между беспроводными периферийными устройствами. Такие возможности, предоставляемые технологией BodyCom, могут быть использованы в очень широком ряде приложений, где требуется организация беспроводной передачи информации и нет возможности организации радиочастотных каналов.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130309_1_2.jpg
Для защиты принимаемой и передаваемой информации, в том числе и идентификационной, используются криптоустойчивые алгоритмы шифрования KeeLoq и AES, что, в совокупности с другими методами, помогает предотвратить множество видов атак на беспроводные системы, таких, как атака "Relay Attack", применяющаяся для взлома автомобильных систем безопасности на основе пассивных ключей.

Подавляющее большинство электронных устройств, использующих технологии защищенных беспроводных коммуникаций малого радиуса действия, имеют достаточно высокую стоимость и расходуют значительное количество энергии из аккумуляторных батарей. Согласно информации компании Microchip, технология BodyCom позволяет существенно сократить потребляемую энергию, ведь при ее работе энергия не тратится впустую, выпускаясь в пространство в виде радиочастотного электромагнитного излучения. Приемно-передающие тракты технологии BodyCom работают на фиксированных частотах, 125 кГц и 8 МГц, которые входят в состав разрешенных FCC Part 15-B частот. Так что с получением сертификатов и свидетельств различного рода на приборы с технологией BodyCom у разработчиков не должно возникнуть никаких проблем.

"Технология BodyCom предоставляет более дешевый, безопасный и легкий метод для реализации низкоскоростной цифровой связи на малом расстоянии с самым маленьким расходом энергии" - рассказывает Стив Дрехобл (Steve Drehobl), руководитель подразделения 8-битных микроконтроллеров компании Microchip (MCU8 Division), - "Вся структура поддержки технологии BodyCom является общедоступной и ее можно загрузить прямо с нашего сайта. Технология BodyCom работает на любом из наших микроконтроллеров, что дает разработчикам электронных устройств широкое поле для маневров".

0

95

Случайность привела к получению "невозможного" материала

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images9/20130722_1_1.jpg

Свернутый текст

В науке нет ничего невозможного, есть только что-либо маловероятное. Подтверждением этому в очередной раз служит тот факт, что ученым из университета Упсалы (Uppsala University) в Швеции удалось получить в чистом виде некий материал, который, как считалось ранее, не может существовать в такой форме. Этот материал, получивший название Упсалит (Upsalite) представляет собой одну из форм карбоната магния и является абсолютным мировым рекордсменом по площади поверхности на единицу массы и по его адсорбционным свойствам - способностью поглощать воду или другие химические соединения.

Ученым известно, что в природе существует несколько форм карбоната магния, которые имеют четкую и упорядоченную кристаллическую структуру, в которой содержится множество молекул воды. В природе не существует безводных форм этого вещества, их можно получать только в небольших количествах на лабораторном оборудовании с использование достаточно сложных процессов, высокой температуры и тратя при этом уйму энергии.

Однако, Йохан Гомез де ла Торе (Johan Gomez de la Torre) и его коллеги из Отдела нанотехнологий и функциональных материалов (Nanotechnology and Functional Materials Division), как это часто бывает в науке, за счет чистой случайности выяснили, как полностью обезвоженный карбонат магния может быть получен с помощью весьма простого процесса, протекающего при низкой температуре.

Вышеупомянутая случайность заключается в том, что заинтересовавшись результатами некоторых экспериментов, ученые забыли и оставили некий испытательный материал в реакционной камере на выходные. После того, как ученые возвратились в лабораторию в понедельник утром, они обнаружили, что в камере за это время сформировалась некая субстанция в виде твердого геля. Высушив этот гель и проведя анализ материала, они нашли, что им в руки попало нечто, считавшееся до этого "невозможным". И после этого ученым потребовался еще год дополнительных экспериментов, точной настройки оборудования, подборки параметров и анализа, прежде чем им удалось воспроизвести то, что произошло в реакционной камере за двое суток.

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images9/20130722_1_2.jpg

Но самым удивительным в этом открытии являются уникальные свойства нового материала. Упсалит имеет самое высокое значение площади поверхности на единицу массы этого материала, 800 квадратных метров на грамм, что является самым большим таким показателем на сегодняшний день. Это ставит новый материал в один ряд с другими высокопористыми материалами, обладающими большой площадью поверхности, такими, как некоторые формы кварца (силикагель), цеолиты, металло-органические материалы и углеродные нанотрубки.

Изучая структуру нового материала, ученые выяснили, что весь объем этого материала заполнен крошечными пустыми порами, поверхность которых дает материалу уникальную возможность взаимодействовать с окружающей средой. К примеру, упсалит способен поглотить значительно большее количество воды при более низкой относительной влажности, нежели чем другие, доступные на сегодняшний день материалы.

Уникальные свойства упсалита могут обеспечить применение этого материала во многих областях промышленности, науки и техники, включая ликвидацию последствий выбросов токсичных химических веществ, химикатов и разливов нефти. Помимо этого, материал с подобными свойствами может оказаться крайне полезен для создания новых систем доставки лекарственных препаратов, для систем искусственного обоняния, для создания аккумуляторных батарей высокой емкости и научных приборов, с помощью которых ученые получат возможность проводить совершенно новые эксперименты.

0

96

Технология трехмерной печати жидким металлом - первый шаг к созданию Терминатора Т-1000

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images9/20130710_2_1.jpg

Свернутый текст

Во многих отраслях промышленности, начиная от производства автомобилей и до производства бытовой электроники, технологии трехмерной печати рассматриваются как весьма перспективное направление реконструкции существующих технологических процессов. Но, для того, чтобы начать всерьез рассматривать эти технологии с точки зрения их применения в технологических процессах, требуется расширить ряд материалов, которыми осуществляется трехмерная печать, ведь в подавляющем большинстве случаев в качестве материала выступает пластик ABS. Ранее уже были созданы технологии трехмерной печати, использующей в качестве материала стекло, титан и нержавеющую сталь, а сейчас речь пойдет о новой технологии трехмерной печати, использующей весьма экзотический вид материала - жидкий металл. Данная технология была разработана исследователями из университета Северной Каролины и, согласно их мнению, в будущем такая технология может использоваться для изготовления полиморфных жидкометаллических объектов, которые могут изменять форму, подобно роботу Т-1000 из фантастического фильма "Терминатор".

Превращение твердого ABS-пластика в мягкую податливую массу, выдавливаемую через печатающую головку трехмерных принтеров, производится за счет высокой температуры, но не очень такой уж и высокой. Превращение металла в такую же форму потребует гораздо более высокой температуры, которую возможно получить в условиях промышленных предприятий, на которых производятся процессы литья и горячей формовки металла. Высокая температура, в свою очередь, делает процесс трехмерной печати металлом достаточно сложным процессом, использование которого нецелесообразно даже в условиях промышленных предприятий.

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images9/20130710_2_2.jpg

Но исследователи, возглавляемые Майклом Дики (Michael Dickey), пошли иным путем реализации трехмерной печати металлом, не требующим использования высокой температуры. Это им удалось за счет использования специального сплава, который находится в жидком (расплавленном) состоянии уже при комнатной температуре и состоит из 75 галлия и 25 процентов индия. Такой состав сплава позволяет исследователям использовать в своих целях одну уловку - во время процесса трехмерной печати на поверхности капель жидкого металла образуется прочная пленка окиси галлия, которая позволяет держать структуру и форму печатаемого объекта.

Созданный трехмерный принтер делает крошечные цилиндрики и круглые капельки, которые, как бусы, сцепляются друг с другом в единое целое, формируя печатаемый объект. Помимо этого, формируемее объекты являются электрически проводимыми, что позволяет использовать их в качестве проводников и других элементов электронных схем.

Несмотря не внешнюю простоту процесса трехмерной печати жидким металлом, этот процесс достаточно сложен. Во время печати требуется строгое поддержание давления материала и точное регулирование количества подаваемого материала, иначе крошечные капельки и тонкие провода теряют свою форму и разрушаются.

Конечно, пока с помощью такой технологии не изготовишь не только терминатора Т-1000, но и обычную скрепку для бумаги. Но в будущем такая технология, пройдя через этапы модернизации и оптимизации состава используемых сплавов, может использоваться в производстве электроники и опытных образцов каких-либо изделий. И эта технология является достаточно большим шагом, приближающим нас к моменту, когда можно будет создать что угодно простым нажатием одной кнопки.

0

97

Кварцевые ленты Мебиуса позволяют "вязать узлы" из жидких кристаллов

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images10/20130822_3_1.jpg

Свернутый текст

Жидкие кристаллы являются одним из самых важных элементов современной жизни. С большим процентом вероятности, вы сейчас читаете эти строки благодаря именно жидким кристаллам, точнее их способности модулировать свет, которая используется для изготовления плоских экранов дисплеев компьютеров, планшетов, смартфонов, телевизоров и других электронных устройств. Но для того, чтобы продвинуться дальше в направлении отображения информации, к примеру, в сторону голографических технологий, существующей реализации методов управления жидкими кристаллами уже недостаточно. Для этого могут потребоваться совершенно новые метаматериалы и принципы управления, позволяющие сориентировать жидкие кристаллы определенным образом. И, именно в этом направлении работают ученые из университета Уорвика (University of Warwick), которым не так давно удалось "завязать" сложные узлы из жидких кристаллов, используя микроскопические ленты Мебиуса, изготовленные из кварца.

Жидкие кристаллы представляют собой коллоидный раствор, в котором во взвешенном состоянии находятся крошечные плоские частички из определенного вещества. Под воздействием некоторых факторов, к примеру, магнитного или электрического поля, все эти частички занимают одно и то же пространственное положение, изменяя оптические характеристики светопроводящей среды. Но, если в среду жидких кристаллов поместить постороннюю частицу из другого материала, кварца, то она нарушит стройный строй жидких кристаллов, заставив их упорядочиться совсем по-иному. К примеру, наличие в растворе круглой частицы заставит жидкие кристаллы выровняться по направлению к центру этой частицы, создав вокруг нее игольчатую оболочку. А наличие частиц более сложной формы приведет к созданию весьма замысловатых форм ориентации жидких кристаллов, что может быть использовано в разработке и создании сложных метаматериалов и фотоэлектрических приборов.
http://www.dailytechinfo.org/uploads/images10/20130822_3_2.jpg
Используя вышеописанный принцип, ученые из университета Уорвика разработали новую математическую модель, которая позволила им рассчитать, что произойдет в среде жидких кристаллов при помещении в нее частиц различной сложной формы. И, как оказалось, самые интересные эффекты проявляются, когда эти добавочные частицы имеют форму ленты Мебиуса с несколькими поворотами.

Лента Мебиуса с одним поворотом вызывает интересное искажение ориентации жидких кристаллов, однако ленты с тремя, четырьмя и пятью поворотами заставляют жидкие кристаллы завязаться в сложные узлы, в узел трилистника, узел Соломона и узел пятилистника соответственно. Гарет Александр (Gareth Alexander), ученый из университета Уорвика, рассказывает по этому поводу: "Пространственные узлы являются сами по себе захватывающими и универсальными объектами, знакомые всем нам от завязывания шнурков на обуви. Узлы из различных материалов могут образовываться под воздействием множества факторов, включая магнитные поля, лазерный свет, вихревые течения в газах и жидкостях. Эти узлы намного сложней узлов, завязываемых на шнурках, и эти узлы могут оказывать столь же сложные воздействия на различные физические вещи, в частности свет, электрический ток, магнитное поле и другие".

"Наши исследования позволили разработать технологию завязывания узлов из жидких кристаллов. Теперь нам останется только определить, какой вид воздействия на свет и другие явления физического плана могут оказывать эти жидкокристаллические узлы. А уже после этого мы сможем использовать уникальные свойства таких узлов жидких кристаллов в своих целях для создания самых различных технологий будущего, от голографических дисплеев до квантовых и фотонных вычислительных устройств".

0

98

Золотые наночастицы с острыми гранями - катализатор, позволяющий преобразовать углекислый газ в синтетическое топливо

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images10/20131101_3_1.jpg

Свернутый текст

Углекислый газ (CO2) является соединением со стабильной молекулой, которая имеет слабую химическую активность. Для того, чтобы сделать углекислый газ сырьем для производства синтетического топлива требуется расщепить молекулу и получить молекулу угарного газа (CO), достаточно активного химического вещества, которое можно использовать для получения метана, метанола или других видов альтернативного топлива. Исследования, произведенные различными группами ученых, показали, что катализаторы на основе золотой фольги могут использоваться для расщепления молекул углекислого газа, но они являются крайне малоэффективными. Помимо этого золотой катализатор воздействует и на молекулы воды, что приводит к появлению нежелательных побочных водородосодержащих соединений. Ученым из университета Брауна (Brown University) удалось успешно решить проблему, создав высокоэффективный катализатор на основе золотых нанчастиц строго определенных размеров и формы.

Производя исследования работы золотых катализаторов, ученые обнаружили, что ключевую роль в каталитических процессах играют роль не атомы золота, располагающиеся на плоской поверхности материала, а атомы золота, являющиеся краями острых граней материала. Кроме этого, огромную роль в выборочном действии катализатора играла длина граней. Дальнейшие исследования привели ученых к созданию многогранных золотых наночастиц, размер которых составлял точно 8 нанометров. Катализатор с такими наночастицами показал 90-процентный уровень расщепления молекул углекислого газа на атом кислорода и молекулу угарного газа. Точный размер наночастицы играет огромную роль, ученые проверили эффективность работы золотых наночастиц, размерами четыре, шесть и десять нанометров, но ни один из этих размеров не приблизился к показателям эффективности 8-нанометровых наночастиц.

"Полученные нами первые результаты полностью нас запутали" - рассказывает Эндрю Петерсон (Andrew Peterson), профессор университета Брауна и участник данных исследований, - "Когда мы начали делать наночастицы меньшего размера, мы получили скачкообразное увеличение эффективности катализатора. Но, стоило нам пройти отметку в восемь нанометров, как эффективность снова стала снижаться". Для объяснения наблюдаемых явлений учеными была разработана целая теория, которая позволила рассчитать влияние формы и размеров наночастиц на каталитические свойства определенного вида химических превращений.

Теперь, когда ученые начали точно понимать зависимость активности и селективности действия катализатора от формы и размеров его активных областей, стало возможным рассчитать форму частиц золотого катализатора, который будет обеспечивать максимальную эффективность строго определенных видов химических превращений. "В нашей технологии существует еще множество мест для ее совершенствования" - рассказывает Петерсон, - "Сейчас мы разрабатываем новые формы наночастиц, которые будут выступать активными и эффективными катализаторами не только для расщепления углекислого газа, но и для других реакций, в который будет задействован углекислый газ и которые могут использоваться в производстве искусственного топлива".

"Разработанный нами катализатор, состоит не полностью из золота, а только содержит золотые наночастицы на своей поверхности, что позволяет существенно уменьшить стоимость катализатора, использующего его промышленного оборудования и, естественно, конечного продукта" - рассказывает Петерсон, - "А после небольших доработок нашей каталитической технологии уже можно будет начинать задумываться о ее внедрении, что позволит перерабатывать углекислый газ во что-нибудь полезное в промышленных масштабах".

+1

99

Электрические поля, формирующие пламя и регулирующие процессы горения, позволят сделать тепловые электростанции более экологически чистыми

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images10/20131028_2_1.jpg

Свернутый текст

Несмотря на бурное развитие в последнее время области альтернативной экологически чистой энергетики, большая часть электрической энергии и тепла в мире вырабатывается тепловыми электростанциями, сжигающими ископаемые виды топлива. И тот, кто когда-нибудь видел в действии тепловую электростанцию, особенно работающую на угле или мазуте, наверняка был поражен величиной ущерба, наносимого этой станцией окружающей среде. Для решения этой остро стоящей экологической проблемы компания ClearSign Combustion из Сиэтла разработала технологию, которая позволяет устранить все ключевые элементы загрязнения, осуществляемого тепловыми электростанциями и мусоросжигательными заводами. Эта технология позволяет за счет использования электрических полей контролировать процесс сгорания топлива, регулировать форму и температуру пламени, что, помимо снижения количества вредных выбросов позволяет ощутимо увеличить эффективность работы станций.

Потребность в подобных технологиях существует не только в развивающихся странах, которые ощущают нехватку средств на приобретение качественного современного оборудования для тепловых станций. Потребность в более эффективном контроле за окружающей экологической обстановкой испытывают и достаточно развитые страны, такие, как Китай, где правительство недавно должно было прибегнуть к закрытию школ и некоторых государственных учреждений из-за особо неблагоприятной ситуации со смогом.

Помимо снижения количества вредных выбросов, высокий уровень контроля за процессами сгорания топлива может привести к уменьшению расхода последнего, что позволит новому оборудованию окупиться за вполне приемлемый срок. Представители компании ClearSign Combustion заявляют, что внедрение технологии электрического контроля за горением позволит в некоторых случаях сэкономить до 30 процентов топлива. Справедливости ради стоит отметить, что, по мнению некоторых независимых экспертов, эта цифра весьма завышена, реальная экономия может составить всего несколько процентов. Хотя и такая экономия в глобальных масштабах может принести немалый экономический эффект.

Большая часть вредных выбросов, производимых тепловыми электростанциями, происходит в результате неправильного сгорания топлива. Если температура горения пламени превышает допустимое значение, это приводит к формированию окисей азота, которые способствуют возникновению смога. А неполное сгорание, которое происходит из-за недостатка кислорода или плохого смешивания топлива с воздухом, приводит к выделению сажи и возникновению угарного газа (CO). Компания ClearSign, с помощью электрических полей, создаваемых высоким потенциалом, управляет движением и распределением электрически заряженных ионов, из которых состоит собственно пламя. Это позволяет не только лучше перемешать молекулы воздуха и топлива, но и создать равномерное распределение пламени, в котором отсутствуют зоны с высокой и низкой температурой.

Идея использования электричества для управления пламенем и процессами сгорания существует уже несколько десятилетий. Но в большинстве случаев методы электрического управления вовлекают использование высокотемпературной плазмы, на получение которой требуется достаточно большое количество энергии. Технология компании ClearSign использует для своей работы всего 1 процент от энергии, выделяемой топливом, сжигаемым электростанцией. Это достигается за счет использования электродов, находящихся в зоне горения, собственно в пламени. На эти электроды подаются импульсы высокого напряжения определенной формы, которые влияют на движение ионов пламени. А изменяя характеристики электрических импульсов можно управлять пламенем с высокой точностью, почти полностью удаляя из продуктов горения окиси азота (NOx), угарный газ и сажу.

0

100

Используя недорогие материалы, настроенные на улавливание микроволновых сигналов, исследователи из Университета Дьюка (США) разработали устройство питания с эффективностью современных солнечных батарей

http://s7.uploads.ru/t/rPule.jpg

Беспроводное устройство преобразует микроволны в постоянный ток, которого хватает для того, чтобы перезарядить батарею сотового телефона или небольшого электронного прибора. Устройство работает по аналогичному с солнечными батареями принципу, которые преобразуют световую энергию в электрический ток. Но этот универсальный прибор, как говорят его создатели, можно настроить на сбор сигнала от других источников, в том числе спутниковых сигналов, звуковых сигналов или Wi-Fi-сигналов. Секрет нового устройства - в применении метаматериалов (материалов, свойства которых обусловлены не свойствами составляющих веществ, а искусственно созданной структурой). Метаматериал может улавливать различные формы волновой энергии и превращать ее в полезное электричество.

Разработчики устройства использовали серию из пяти стекловолоконных и медных проводников, связанных друг с другом на монтажной панели для преобразования микроволн в 7,3 В электрической энергии. Для сравнения, USB-зарядники для электронных устройств обеспечивают напряжение около 5В. В настоящее время, по словам исследователей, эффективность их прибора на уровне 37%, что сравнимо с эффективностью солнечных батарей. Но подобный преобразователь энергии может использовать для выработки электричества любые частоты радиоволн, а также вибрацию и звуковую энергию.

До этого большая часть работ с метаматериалами носила теоретический характер, но теперь ученые из Университета Дьюка доказали, что такой материал может стать полезным для пользовательских устройств. Разработчики предполагают, что покрытие из метаматериала можно прикрепить к потолку комнаты и настроить на улавливание Wi-Fi-сигнала, который в другом случае был бы просто «потерян».

При внесении небольших изменений метаматериалы могут быть встроены в мобильные телефоны, что позволит телефону заряжаться по беспроводному каналу. Таким образом, если люди живут в местах, где нет доступа к обычной розетке, телефон можно заряжать от излучения соседних сотовых вышек.

Преимущество изобретения ученых из Университета Дьюка – невысокая цена. Кроме того, составные элементы питания автономные, потому, если надо увеличить емкость, можно просто добавить еще несколько элементов.

Ученые говорят, что их инновационный преобразователь энергии, который улавливает, например, сигналы от спутников, может питать приборы в удаленном месте, в горах или в пустыне – там, где ведутся исследования и могут требоваться приборы для долгосрочного наблюдения и измерения.

0


Вы здесь » Место силы » Песочница - Разное » Последние открытия ученых