https://dailytechinfo.0bb.ru/ Новости науки и технологий ru-ru Fri, 29 Mar 2013 02:05:23 +0400 MyBB/mybb.ru https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=31#p31 <p>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.</p> <p>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 &quot;метаматериального плаща-невидимки&quot; оказалось очень простым, он состоит из множества скважин, глубиной в пять метров, пробуренных в строго рассчитанных местах.</p> <p>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.</p> <p>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 &quot;защитный метаматериал&quot; из пробуренных скважин рассчитан на определенную длину волны колебаний, определяемую расстоянием между скважинами и их взаимным расположением.</p> <p>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.</p> <p>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.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:05:23 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=31#p31 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=30#p30 <p>Обычные клеи являются материалом для однократного использования, но новый клеящий материал, разработанный исследователями из японского института AIST, является органическим соединением, адгезионная способность которого может меняться под воздействием света при комнатной температуре. Когда материал освещается зеленым светом, он укрепляется и его цвет становится желтым. Но стоит осветить материал ультрафиолетовым светом, он снова разжижается и его цвет становится зеленым. Это первый в истории материал, который способен многократно переходить из твердого в жидкое состояние, который является клеем многократного использования.</p> <p>&quot;Под воздействием света в материале не формируются или разрываются химические связи между молекулами вещества. В материале используется так называемая реакция изомеризации, в результате которой меняется сама форма вещества и которая полностью обратима. Поскольку такая реакция инициируется только светом, с его помощью можно укрепить материал только в строго определенных местах и удалить излишки оставшегося ненужного жидкого материала в других местах&quot;.</p> <p>&quot;Скорость реакции и качество &quot;склейки&quot; зависти от количества падающего на материал света и его цвета. Если две стеклянных пластины, между которыми находится слой клейкого вещества, толщиной 10 микрон, осветить источником обычного света, мощностью 80 мВт, то материал затвердеет приблизительно через 3 минуты. Но если взять источник света такой же мощности с длиной волны от 365 нм до 385 нм, то материал укрепиться за 1-2 минуты времени&quot;.</p> <p>Сила адгезии нового материала составляет 50 Ньютонов на квадратный сантиметр. Этого достаточно для удержания 5-килограммового предмета с помощью склейки, площадью один квадратный сантиметр. Такой же способностью обладает и обычный клейкий двухсторонний скотч. &quot;Полученная нами сила адгезии пока еще мала, но мы собираемся улучшить эту характеристику нашего материала. Помимо этого, мы собираемся изменить его цвет, который не слишком привлекателен&quot;.</p> <p>Новый материал и сейчас может быть успешно использован для соединения различных предметов, позволяя впоследствии разобрать собранные конструкции и изменить их конфигурацию. Это может быть очень полезно при создании из стандартных компонентов различных исследовательских установок и приборов, которые используются только один раз. Помимо этого, с помощью нового материала можно организовать процесс склейки тонких и хрупких предметов, при котором к этим предметам не требуется прилагать больших усилий.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:04:50 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=30#p30 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=29#p29 <p>После нескольких лет активной деятельности, которая привела к обнаружению доказательств существования неуловимого бозона Хиггса, работа Большого Адронного Коллайдера (БАК), который является самым мощным на сегодняшний день ускорителем частиц, останавливается. Во время двухлетнего периода бездействия, который является самым длительным периодом простоя и именуется Long Shutdown 1 (LS1), многие узлы и компоненты коллайдера будут подвергнуты значительным переделкам и модернизации, что добавит ускорителю еще больше мощности и позволит производить столкновения частиц, разогнанных до более высоких энергий.</p> <p>Согласно информационному выпуску CERN, последние столкновения пучков частиц были завершены в четверг в 07:24 по местному времени. В этих столкновениях участвовали лучи из ионов свинца, столкновения которых позволяют воспроизвести и изучить условия, которые существовали во Вселенной сразу после Большого Взрыва. На коллайдере пока еще продолжаются исследования с использованием только одного пучка частиц, но в течение этих выходных они будут постепенно завершены, после чего начнется нагрев охлажденных до сверхнизких температур узлов ускорителя. Лишь после того, как температура всех этих узлы сравняется с температурой окружающей среды, начнутся работы по модернизации коллайдера.</p> <p>&quot;У нас имеются все основания быть очень удовлетворенными результатами первых трех лет работы коллайдера&quot; - рассказывает Рольф Хеуер (Rolf Heuer), генеральный директор Европейской организации ядерных исследований CERN, - &quot;Сам коллайдер, дополнительные научные инструменты, вычислительные системы и другие элементы инфраструктуры вели себя блестяще, обеспечив главное научное открытие последних лет&quot;.</p> <p>Это открытие, о котором было объявлено в июле месяце прошлого года, являлось обнаружением новой субатомной частицы, соответствующей по многим параметрам особенностям бозона Хиггса, самой большой и последней загадки Стандартной Модели физики элементарных частиц. Ученые полагают, что бозон Хиггса играет ключевую роль во многих физических явлениях, обеспечивая наличие массы у всех остальных элементарных частиц. В течение достаточно длительного промежутка времени после остановки коллайдера на модернизацию ученые-физики будут продолжать заниматься анализом данных, собранных датчиками оборудования БАК, что позволит получить более полную и исчерпывающую информацию о новой частице, подобной бозону Хиггса.</p> <p>До последнего момента БАК обеспечивал уровень энергии в 4 тераэлектронвольт (4 ТэВ) на луч.За время двухлетнего перерыва его магнитные системы будут реконструированы и модернизированы так, что коллайдер в 2015 году сможет разогнать луч до энергии 7 ТэВ, до энергии, на которую изначально рассчитывалась конструкция ускорителя. Но проблемы с магнитной системой и системой подвода энергии, которые возникли еще на этапе строительства ускорителя привели к тому, что в 2008 году произошел взрыв, который стал причиной задержки начала выполнения научных операций. Этот инцидент и несколько других инцидентов более мелкого масштаба вынудили CERN проявить осторожность и не позволить включения оборудования коллайдера на максимальную расчетную мощность.</p> <p>Во время остановки Long Shutdown 1 помимо магнитной системы и системы подачи энергии будет проведена реконструкция и других узлов ускорителя, начиная от протонных синхотронов и заканчивая элементами системы вентиляции туннеля ускорителя.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:04:00 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=29#p29 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=28#p28 <p>Ученые-астрофизики завершили очередной этап охоты за темной материей, который проводился с помощью специализированного научного прибора, установленного на борту Международной Космической Станции (МКС), производивший анализ &quot;супа&quot; из космических высокоэнергетических частиц. Прибор Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), который является датчиком высокоэнергетических частиц, был доставлен и установлен на борту МКС в 2011 году. С той поры, этот научный инструмент, стоимостью 2 миллиарда долларов, над созданием которого трудились ученые и инженеры более чем из 60 научно-исследовательских учреждений 16 стран, собрал огромную гору информации, 7.7 миллиардов записей о регистрации высокоэнергетических электронов и позитронов.</p> <p>Целью эксперимента являлось определение соотношения частиц обычной материи и антиматерии. Наличие преимущества одной или другой стороны материи указывает на присутствие и влияние некоего неизвестного фактора, в роли которого, считают ученые, выступает темная материя и темная энергия.</p> <p>Проведенные исследования охватили ближнюю к нам часть, которая охватывает космос, окружающий нашу собственную галактику, галактику Млечного Пути. Теоретические модели указывают на то, что в этой области имеется огромный бассейн темной материи, диаметр которого составляет около 1 миллиона световых лет. Для сравнения, размер видимой части Млечного Пути равен приблизительно 100 тысячам световых лет.</p> <p>Позади горы чисел, собранных детектором частиц AMS, кроются ответы на некоторые фундаментальные астрофизические вопросы: почему наша галактика и Вселенная остаются целыми, почему, несмотря на обилие звезд, галактик и газо-пылевых облаков, в космосе не формируются огромные объекты, связанные друг с другом гравитационными силами? Еще физики оценивают то, что на долю обычной материи, материи, которую можно увидеть и пощупать, приходится всего 4 процента от всего, что находится во Вселенной. На долю темной материи, материи, которую невозможно зарегистрировать в любой области электромагнитного излучения, приходится еще 24 процента. Остальное приходится на долю темной энергии, еще более экзотической и менее изученной силы, нежели темной материи. Но если люди не могут по определению непосредственно обнаружить эти обе составляющие темной стороны Вселенной, то можно обнаружить следы ее влияния на наш мир, состоящий из обычной материи.</p> <p>&quot;К сожалению, темные составляющие не взаимодействуют очень сильно с обычным миром. Поэтому нам необходимо провести анализ огромного количества данных, что позволит нам с помощью статистического анализа выявить следы даже самых слабых взаимодействий&quot; - рассказывает Лайза Рэндалл (Lisa Randall), ученая в области теоретической физики из Гарвардского университета. В настоящее время ученые провели обработку и анализ около 10 процентов данных, собранных детектором частиц AMS. Предварительные результаты этого анализа будут опубликованы и станут доступны в марте месяце этого года, а по завершению анализа всего набора данных ученым могут открыться некоторые тайны, которые смогут перевернуть с ног на голову все наши представления об устройстве всего, что есть во Вселенной.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:02:54 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=28#p28 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=27#p27 <p>Работ по проектированию нового европейского линейного ускорителя частиц European Spallation Source (ESS), который будет построен в Лунде, Швеция, ведутся уже на протяжении нескольких лет. И сейчас, когда работы над проектом конструкции ускорителя практически завершены, дело дошло до &quot;внешнего облика&quot; будущего ускорителя. Не так давно был проведен конкурс дизайнеров и архитекторов, работы победителей которого дают нам хорошее представление о том, как именно будет выглядеть будущий ускоритель ESS.</p> <p>Основой комплекса ESS будет 600-метровый линейный ускоритель, который будет разгонять протоны или другие частицы, сталкивая их с вольфрамовой мишенью в конце пути. Столкновение ядер материала мишени с протонами будет приводить к расщеплению этих ядер в результате чего в окружающее пространство будут излучаться нейтроны. Разлетающиеся нейтроны будут улавливаться высокочувствительными датчиками, которые будут измерять все их характеристики. Анализ получаемых данных будет проводиться в датацентре, находящемся в отдельном сооружении, располагающемся в Копенгагене. По своим характеристикам ускоритель ESS будет самым большим и самым мощным линейным ускорителем частиц. Его мощность будет в 30 раз превосходить мощность других ускорителей подобного типа.</p> <p>Все, перечисленное в предыдущем абзаце, известно достаточно давно. Последним новшеством, касающимся ускорителя ESS, являются планы и дизайн академического городка, который будет возведен над и вокруг ускорителя. В состав проекта академического городка, площадью 100 тысяч квадратных метров, разработанного архитектурной компанией Henning Larsen Architects, входят здания лабораторий, офисных помещений, лекторий и даже центр по приему туристов, который будут прибывать для ознакомления с ускорителем. Особым зданием куполообразной формы будет выделена вольфрамовая мишень ускорителя, которая будет находится под землей ниже купола.</p> <p>Одной из частей генерального плана академического городка является система отвода дождевых и грунтовых вод, которые должны создать вокруг ускорителя заболоченную местность, нечто вроде своеобразного заповедника. Эта зона будет в некотором роде препятствовать проникновению на территорию ускорителя и академического городка диких животных и случайных людей.</p> <p>Строительные работы по сооружению ускорителя и академического городка должны начаться уже в ближайшее время. Ожидается, что первое включение ускорителя должно состояться не позже 2019 года, о полностью ускоритель будет закончен и выйдет на полную расчетную мощность в 2025 году.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:01:48 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=27#p27 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=26#p26 <p>На конференции Moriond Conference, которая состоялась 15 марта 2013 года, участники научных команд экспериментов ATLAS и CMS Большого Адронного Коллайдера (БАК) представили новые предварительные результаты, объясняющие природу и некоторые свойства частицы, обнаруженной в прошлом году. Проанализировав дополнительные данные в объеме в два с половиной раза большем, чем это было сделано на момент объявления открытия в июле 2012 года, ученые пришли к мнению, что обнаруженная частица с очень большим процентом вероятности является искомым бозоном Хиггса, частицей, связанной с квантовым механизмом, который дает массу всем остальным элементарным частицам. На данный момент ученым предстоит еще выяснить, является ли найденная частица классическим бозоном Хиггса из Стандартной Модели физики элементарных частиц, или это одна из разновидностей легких бозонов, существование которых описано другими теориями, не укладывающимися в рамки Стандартной Модели. Поиск ответа на этот вопрос, вероятно, займет достаточно длительное время и может потребовать дополнительных исследований.</p> <p>Выяснить природу обнаруженного бозона Хиггса можно с помощью не только анализа его взаимодействия с другими элементарными частицами, но и подробно изучив его квантовые свойства. Предполагается, что классический бозон Хиггса, согласно Стандартной Модели, не имеет никакого спина, т.е. момента вращения, и Стандартная Модель определяет еще одно уникальное квантовое свойство бозона - его паритет, меру того, как ведет себя зеркальное отражение этой частицы, которая должна иметь положительное значение. В ходе проведения экспериментов ATLAS и CMS было собрано множество данных о спине и паритете обнаруженной частицы, и все они указывают на почти полное отсутствие вращения частицы и на ярко выраженный положительный паритет. Эти данные, в совокупности с другими экспериментальными данными, указывают прямо на то, что обнаруженная частица является искомым бозоном Хиггса.</p> <p>&quot;Полученные с помощью наиболее полного анализа данных 2012 года предварительные результаты позволяют нам сделать достаточно однозначные выводы о том, что мы имеем дело именно с бозоном Хиггса. Но нам предстоит проделать еще множество работы и пройти долгий путь для того, чтобы выяснить с каким именно бозоном Хиггса мы столкнулись&quot; - рассказывает Джо Инкэндела (Joe Incandela), докладчик от научной группы эксперимента CMS.</p> <p>&quot;Наши результаты, которые можно назвать замечательными, являются результатом кропотливой работы многих людей, квалифицированных специалистов и энтузиастов своего дела. Все результаты указывают на то, что обнаруженная частица в действительности является бозоном Хиггса, имеющим такие момент вращения и паритет, которые определены Стандартной Моделью. Теперь мы точно знаем где именно, как именно и что именно нам надо будет искать во время наших следующих исследований&quot; - рассказывает Дэйв Чарлтон (Dave Charlton), представитель научной группы эксперимента ATLAS.</p> <p>Выяснение того, является ли найденный бозон Хиггса &quot;классическим&quot; или он относится к группе бозонов из альтернативных теорий, ученым потребуется провести точные измерения энергетических уровней, при которых бозон распадается на другие частицы, и сравнить полученные результаты с теоретическими расчетами. И это сделать будет совсем непросто, ведь появление и обнаружение бозона Хиггса - достаточно редкое явление, он появляется один раз на триллион столкновений протона с другим протоном. Поэтому, для того, чтобы определить природу обнаруженного бозона Хиггса потребуется более тщательный анализ очень большего количества данных, собранных датчиками БАК, и, вполне вероятно, проведение дополнительных экспериментов и исследований с помощью коллайдера.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 02:00:54 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=26#p26 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=25#p25 <p>Исследователи из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) продемонстрировали новый твердотельный холодильный агрегат, который способен охладить различные большие объекты до сверхнизких температур за счет использования эффектов квантовой физики, проявляющихся в микро- и наноструктурах устройства. К тому же, опытный образец квантового холодильника, который имеет размеры в десяток сантиметров, может использоваться подобно бытовому кухонному холодильнику, позволяя помещать внутрь и охлаждать различные объекты для научных целей. А мощность квантового холодильника с точки зрения вырабатываемого холода соответствует мощности большого кондиционера, применяемого для охлаждения больших помещений.</p> <p>&quot;Этот холодильник является одной из самых поразительных демонстраций использования на практике законов квантовой физики&quot; - рассказывает Джоэл Алом (Joel Ullom), руководитель проекта, - &quot;Мы используем законы и эффекты квантовой механики, проявляющиеся в наноструктурах для охлаждения медного бруска, бруска, в миллионы раз тяжелее, чем сами охлаждающие элементы. Наш холодильник является редким на сегодняшний день видом нано- и микроэлектромеханической системы, управление которой производится на микроскопическом уровне&quot;.</p> <p>Разработанная учеными NIST технология может предложить ученым всего мира удобное и компактное средство охлаждения различных датчиков и других объектов до криогенных температур ниже 300 мК, температур, которых уже невозможно достичь с использованием охлаждения жидким гелием. Охлаждение до столь низких температур может стать основой будущих достижений в области квантовых информационно-вычислительных систем, в области датчиков для сверхвысокочувствительных телескопов и для поисков загадочных темной материи и темной энергии.</p> <p>Холодильный агрегат NIST состоит из 48 крошечных многослойных охлаждающих элементов, которые охлаждают квадратную пластину из меди, размером 2.5 сантиметра и толщиной 3 миллиметра, до температуры 290-256 мК.Процесс охлаждения занимает приблизительно 18 часов времени. Но ученые NIST уже разработали ряд изменений и модификаций технологии, которые позволят сократить время охлаждения в несколько раз и достигнуть температур приблизительно 100 мК.</p> <p>Охлаждающие элементы являются многослойными структурами, образованными чередующимися слоями обычного металла и сверхпроводящего материала, изолированными друг от друга изоляционными слоями толщиной около 1 нанометра. Когда к этой структуре прикладывается электрический потенциал, самые &quot;горячие&quot; электроны из металлического слоя за счет эффекта туннелирования переходят через слой изолятора в слой сверхпроводящего материала. Количество энергии металлического слоя понижается, что приводит к резкому понижению его температуры, что используется для отбора электронной и тепловой энергии от охлаждаемого объекта.</p> <p>Исследователи из NIST демонстрировали такую технологию охлаждения некоторое время назад, но ее практическое воплощение было произведено только недавно. Основным затруднением, с которым пришлось столкнуться, было обеспечение надежного теплового контакта между охлаждающими элементами и промежуточной медной пластиной. Эта проблема была решена с помощью метода микромеханической обработки, на разработку и реализацию которого ушло достаточно много времени.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:59:56 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=25#p25 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=24#p24 <p>Ученым-нейробиологам из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute), работающим в рамках проекта Brain Activity Map (BAM), удалось снять на видео карту деятельности почти всех отдельных нейронов мозга зародыша рыбы-зебры. Эта работа, описанная в журнале Nature Methods, является первым в истории науки наиболее полным отображением деятельности мозга позвоночного живого организма с беспрецедентным уровнем детализации и имеет огромное значение для будущего исследований в области нейробиологии.</p> <p>Для съемки картины деятельности мозга ученые использовали технологию быстродействующей послойной оптической микроскопии, с помощью которой они регистрировали вспышки деятельности мозга каждые 1.3 секунды, охватив около 80 процентов из 100 тысяч нейронов, из которых состоит мозг зародыша рыбы-зебры.</p> <p>Полученная с помощью метода, разработанного Филиппом Келлером (Philipp Keller) и Мишей Аренсом (Misha Ahrens), разрешающая способность позволяет детализировать всю деятельность вплоть до уровня отдельных нейронов. К сожалению, данный метод не лишен недостатков, с его помощью невозможно зарегистрировать единичные &quot;вспышки&quot; отдельных нейронов и нельзя зарегистрировать нейроны, &quot;вспыхивающие&quot; многократно в течение короткого промежутка времени. Но в любом случае, данная съемка наглядно демонстрирует распространение волн мозговой деятельности, распространяющиеся через определенные участки мозга, формирующие различные функциональные цепи.</p> <p>Для того, чтобы снять картину работы мозга, ученым пришлось провести генную модификацию нейронов мозга рыбы-зебры. Эта модификация заставляет клетки мозга испускать достаточно сильный свет во время активации их деятельности. Микроскоп системы фокусируется на отдельных слоях тканей, на их клетках, усиливая испускаемый ими свет, а этот свет улавливается и регистрируется специальным высокочувствительным фотодатчиком.</p> <p>К сожалению, такой метод может сработать только с эмбрионами рыбы-зебры, которые в раннем возрасте имеют полностью прозрачное тело. А для того, чтобы использовать подобную технологию в отношении мозга более высокоразвитых существ потребуется хирургическое вмешательство, которое позволит получить доступ к нервным тканям, но даже при этом будет невозможно охватить съемкой даже какую-нибудь значимую часть мозга.</p> <p>Изучение существующих в мозге функциональных цепей и их работы позволит ученым выяснить их роль в формировании поведения живых существ, в ответных реакций на внешние раздражители, в формировании сенсорного восприятия и множество других тайн и загадок, связанных с функционированием мозга примитивных и сложных живых существ.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:59:05 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=24#p24 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=23#p23 <p>Менее года назад звание самого легкого в мире материала получил материал под названием аэрографит. Но этому материалу не получилось долго удерживать пальму первенства, ее не так давно перехватил другой углеродный материал под названием графеновый аэрогель. Созданный исследовательской группой лаборатории Отдела науки о полимерах и технологиях университета Чжэцзяна (Zhejiang University), которую возглавляет профессор Гэо Чэо (Gao Chao), сверхлегкий графеновый аэрогель имеет плотность немного ниже плотности газообразного гелия и чуть выше плотности газообразного водорода.</p> <p>Аэрогели, как класс материалов, были разработаны и получены в 1931 году инженером и ученым-химиком Сэмюэлем Стивенсом Кистлером (Samuel Stephens Kistler). С того момент ученые из различных организаций вели исследования и разработку подобных материалов, невзирая на их сомнительную ценность для практического использования. Аэрогель, состоящий из многослойных углеродных нанотрубок, получивший название &quot;замороженный дым&quot; и имевший плотность 4 мГ/см3, потерял звание самого легкого материала в 2011 году, которое перешло к материалу из металлической микрорешетки, имеющему плотность 0.9 мГ/см3. А еще год спустя звание самого легкого материала перешло к углеродному материалу под названием аэрографит, плотность которого составляет 0.18 мг/см3.</p> <p>Новый обладатель звания самого легкого материала, графеновый аэрогель, созданный командой профессора Чэо, имеет плотность 0.16 мГ/см3. Для того, чтобы создать столь легкий материала ученые использовали один из самых удивительных и тонких материалов на сегодняшний день - графен. Используя свой опыт в создании микроскопических материалов, таких, как &quot;одномерные&quot; графеновые волокна и двухмерные графеновые ленты, команда решила добавить к двум измерениями графена еще одно измерение и создать объемный пористый графеновый материал.</p> <p>Вместо метода изготовления по шаблону, в котором используется материал-растворитель и с помощью которого обычно получают различные аэрогели, китайские ученые использовали метод сублимационной сушки. Сублимационная сушка коолоидного раствора, состоящего из жидкого наполнителя и частиц графена, позволила создать углеродистую пористую губку, форма которой почти полностью повторяла заданную форму.</p> <p>&quot;Отсутствие потребности использования шаблонов размеры и форма создаваемого нами углеродного сверхлегкого материала зависит только от формы и размеров контейнера&quot; - рассказывает профессор Чэо, - &quot;Количество изготавливаемого аэрогеля зависит только от величины контейнера, который может иметь объем, измеряемый тысячами кубических сантиметров&quot;.</p> <p>Получившийся графеновый аэрогель является чрезвычайно прочным и упругим материалом. Он может поглотить органические материалы, в том числе и нефть, по весу превышающие в 900 раз его собственный вес с высокой скоростью поглощения. Один грамм аэрогеля поглощает 68.8 грамма нефти всего за одну секунду, что делает его привлекательным материалом для использования в качестве поглотителя разлитой в океане нефти и нефтепродуктов.</p> <p>Помимо работы в качестве поглотителя нефти графеновый аэрогель имеет потенциал для использования в системах аккумулирования энергии, в качестве катализатора для некоторых химических реакциях и в качестве наполнителя для сложных композитных материалов.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:58:01 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=23#p23 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=22#p22 <p>Ученые-физики Европейской организации ядерных исследований CERN объявили о том, что им удалось сделать самые точные на сегодняшний день измерения магнитного заряда и других магнитных свойств отдельных частиц обычной материи и их зеркальных антиподов, частиц антивещества. Более глубокое понимание особенностей этих частиц может помочь ученым найти ответ на один из основных фундаментальных вопросов: почему Вселенная состоит из обычного вещества, а не из антивещества?</p> <p>&quot;Согласно современной физической теории во время Большого Взрыва образовалось равное количество материи и антиматерии&quot; - рассказывает Джеральд Гэбрилс (Gerald Gabrielse), ученый-физик из Гарвардского университета, - &quot;Когда вещество и антивещество встречаются в пространстве, они взаимоуничтожаются. И, принимая это во внимание, возникает вопрос, почему вся материя во Вселенной до сих пор существует? Почему вокруг себя мы видим много обычной материи и не наблюдаем вообще никакой антиматерии?&quot;.</p> <p>Гэбрилс и его команда захватывали в ловушку из электромагнитных полей отдельные протоны и антипротоны. Эта ловушка удерживала частицы в заданной точке пространства в течение нескольких минут, что давало ученым время провести свои измерения, прежде чем эти частицы уничтожат друг друга. Некоторые из этих экспериментов проводились в стенах лаборатории CERN, расположенной рядом с туннелями Большого Адронного Коллайдера (БАК), внутри которого во время столкновений пучков высокоэнергетических протонов рождались антипротоны.</p> <p>Несмотря на то, что пойманные в ловушку протоны и антипротоны колебались с достаточно большой амплитудой, это не помешало ученым измерить магнитные заряды этих частиц точнее, чем это было сделано когда-либо. Точность измерения магнитных свойств антипротона превышала в 680 раз точность таких же измерений, сделанных ранее.</p> <p>Теория предполагает, что протоны и антипротоны должны быть полностью идентичны по массе и величине заряда. Только заряды этих частиц должны иметь разнополярные значения. Новые, более точные измерения этих зарядов и других свойств частиц и античастиц могут помочь выяснить, в чем же в действительности заключается разница между материей и антиматерией, которая определяет доминирование материи во Вселенной.</p> <p>&quot;То, чего нам удалось достичь, проводя новые измерения характеристик протонов и атипротонов, является немалым достижением, но это всего лишь промежуточный этап&quot; - рассказывает Джеральд Гэбрилс, - &quot;Это только начало улучшения точности производимых измерений, в ближайшем будущем мы собираемся еще увеличить точность измерений еще в 1000, или в 10000 раз&quot;.</p> <p>Описание и детали проведенных исследований были опубликованы в последнем выпуске онлайн-журнала Physical Review Letters.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:56:58 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=22#p22 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=21#p21 <p>Солдаты, участвующие в боевых действиях, экипируются самыми разнообразными средствами защиты, шлемами, бронежилетами, бронещитками и т.п. Но, если дело доходит до применения химического и биологического оружия, то такие средства защиты становятся абсолютно бесполезными. Компоненты боевых отравляющих веществ, микроорганизмы и вирусы беспрепятственно проникают сквозь ткань униформы и внутрь военной техники, оставаясь способными к поражению даже спустя значительное время после применения оружия. Последние достижения в области нанотехнологий позволили исследователям создать новые уникальные активные защитные материалы, способные обнаружить химические вещества определенного типа, задержать их и даже сбросить отработанные слои по мере их расхода. Средства защиты, изготовленные из таких материалов, могут стать &quot;ангелами-хранителями&quot; для солдат и работников аварийно-спасательных служб.</p> <p>Над защитным &quot;умным&quot; наноматериалом, получившим название &quot;вторая кожа&quot;, работают ученые из Массачусетского университета в Амхерсте и Национальной лаборатории в Ливерморе. Сами они называют созданную ими ткань &quot;гибридным функциональным материалом&quot;, который изготовлен из углеродных нанотрубок и наночастиц особого вида. Такой материал может не только блокировать вредные вещества и микроорганизмы, в обычных условиях он остается проницаемым для воздуха.</p> <p>Углеродные нанотрубки, установленные вертикально на молекулярном уровне, формируют крошечные поры, диаметром в несколько нанометров. Молекулы веществ, входящие в состав обычного воздуха, проходят сквозь эти поры совершенно беспрепятственно, но более большие молекулы сложных химических соединений и вирусы физически просто не могут пройти сквозь внутреннюю полость углеродных нанотрубок. Однако существует ряд боевых отравляющих веществ, таких как газ &quot;Nerve&quot; и иприт, молекулы которых из-за малого размера могут пройти сквозь нанотрубочные поры. Поэтому мембрана наноматериала покрыта &quot;активными функциональными группами&quot;, молекулами специально разработанных веществ, которые реагируют со смертельными токсинами и полностью перекрывают нанопоры.</p> <p>В случае использования защитных наноматериалов людьми, вынужденными работать в очагах биологического заражения опасными заболеваниями, &quot;вторая кожа&quot;, обладающая бактерицидными свойствами, просто не даст удержаться болезнетворным микроорганизмам на своей поверхности. А даже в случае попадания на поверхность материала различной грязи, содержащей микроорганизмы или вредные химические соединения, верхний слой этого материала отделится от его основной массы, очистив таким образом поверхность и предотвратив распространение биологической угрозы.</p> <p>Исследователи считают, что благодаря достаточному финансированию данной программы, производство защитных нанотканей может быть начато уже через несколько лет, а поставки защитной нано-униформы в армию могут быть начаты в течение ближайших 10 лет.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:55:50 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=21#p21 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=20#p20 <p>Новый наноматериал, который представляет собой нечто вроде гибрида графена и углеродных нанотрубок, был создан учеными из университета Райс (Rice University). В перспективе такой материал является наилучшим решением для изготовления электродов некоторых электронных приборов, суперконденсаторов и других устройств аккумулирования электрической энергии. Группа исследователей, возглавляемая химиком Джеймсом Туром (James Tour), с помощью некоторых ухищрений вырастила на поверхности графеновой пленки цельные углеродные нанотрубки, высотой до 120 микрон. Для того, что бы наглядно продемонстрировать этот масштаб, можно привести следующий пример - здание, имеющее такое же соотношение высоты к площади основания, ушло бы с поверхности Земли далеко в космическое пространство.</p> <p>В новом наноматериале реализована комбинация графена, плоского листа углерода, имеющего толщину в один атом, и углеродных нанотрубок, которые состоят из атомов углерода, образующих нечто вроде трубы со стенкой, так же толщиной в один атом. При этом, переход от структуры графена к структуре нанотрубки сделан без какого-то нарушения кристаллической решетки углерода, все связи являются ковалентными, т.е. соседние атомы углерода соединяются максимально прочными и устойчивыми связями. Углеродные нанотрубки не просто встроены в лист графена, они являются его частью.</p> <p>&quot;Множество исследователей пытались установить углеродные нанотрубки на металлическом электроде, но никому не удалось сделать это достаточно хорошо. Во всех случаях, в месте контакта нанотрубок и металла образовывался электронный барьер, который обуславливал проявление полупроводникового перехода и высокое омическое сопротивление перехода&quot; - рассказывает Джеймс Тур. - &quot;Нам удалось вырастить сначала слой графена на медном основании, а затем на этом графене был выращен &quot;лес&quot; углеродных нанотрубок. В нашем случае между медным проводником и углеродными нанотрубками оставалось только лишь небольшое омическое сопротивление, почти не препятствующее движению электронов&quot;.</p> <p>&quot;Такой материал имеет значение показателя эффективной площади более 2000 квадратных метров на один грамм материала. И это очень огромное значение&quot;.</p> <p>Графен и углеродные нанотрубки являются формами углерода, имеющими очень высокую электрическую проводимость, сочетающуюся с высокой прочностью и другими характеристиками материала. Объединение этих двух материалов имеет огромный потенциал для создания быстродействующих суперконденсаторов, способных держать значительный электрический заряд в небольшом объеме материала.</p> <p>Данные исследования проводились учеными университета Райс при поддержке Управления научных исследований ВВС США (Air Force Office of Scientific Research, AFOSR), компании Lockheed Martin Corp. и ВМФ США.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:54:18 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=20#p20 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=19#p19 <p>Большинство исследований, в которых ученые изучают строение и функционирование живых клеток, происходит в двухмерном пространстве промежутка между двумя лабораторными стеклами. Но это не естественная для клеток среда, клетки организуются и ведут себя несколько по-другому, когда они находятся внутри живого организма. И если организовать для живых клеток некоторое ограниченное пространство, обеспечивающее этим клеткам возможность небольшого перемещения в трех измерениях, то такая среда будет более близка к естественным условиям существования клеток. И такая среда обитания для живых клеток в виде открытых микроскопических кремниевых пирамид была создана исследователями лаборатории NanoLab Института нанотехнологий MESA+ университета Твенте, Голландия.</p> <p>Создавались эти микроскопические пирамиды следующим образом - сначала были взяты несколько кремниевых плоских листов, которые были скреплены вместе, образуя многогранную пирамидальную структуру. После этого была удалена большая часть материала и оставлены лишь узкие полоски в области граней пирамиды. Получившийся крошечный полый наконечник обычно используют в качестве наконечника для атомно-силового микроскопа (Atomic Force Microscope), но в данном случае полученные полые пирамиды были использованы в качестве клеток для живых клеток.</p> <p>В лабораторных исследованиях в качестве клеток использовались микропирамиды, расположенные упорядоченными рядами на основании. В пластине основания точно под каждой пирамидкой было сделано отверстие соответствующего размера через которое внутрь кремниевой клетки с потоком жидкости попадали живые клетки-хондоциты (chondrocytes), клетки хрящевых тканей. После того, как живые клетки &quot;обосновались&quot; и укрепились внутри кремниевой клетки, они начинали взаимодействовать с живыми клетками, &quot;сидящими&quot; в соседних пирамидах.</p> <p>В данном случае изменения в клетках, их взаимодействие могут быть изучены учеными более легко и более подробно, чем при использовании традиционных методов. Поэтому использование таких микроклеток является многообещающим инструментов, который может использоваться в изучении различных тканей и процессов их регенерации. Голландские исследователи собираются произвести некоторые усовершенствования созданной ими технологии, в первую очередь края пирамиды будут сделаны полыми и станут микроканалами, по которым будет течь жидкость. Во вторую очередь исследователи собираются сделать наноканалы, проходящие между пирамидами, с помощью которых к живым клеткам будет подаваться жидкость, несущая для них питательные вещества, а это, в свою очередь, позволит ученым наблюдать за развитием, изменением и взаимодействием живых клеток достаточно длительное время.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:53:31 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=19#p19 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=18#p18 <p>Новый трехмерный углеродный материал, представляющий еще одну форму графена, выращенной между кристалликами замерзающей воды, помимо сверхпрочности и высокой электропроводимости графена, имеет еще одно привлекательное свойство - эластичность. Этот материал, своеобразная графеновая &quot;губка&quot;, может выдержать вес, превышающий его собственный вес в 50 тысяч раз. Материал полностью восстанавливает свою изначальную форму, будучи сжатым на 80 процентов, а его плотность намного ниже, нежели плотность других губчатых металлических материалов.</p> <p>Новая сверхупругая трехмерная форма графена, изготовленная исследователями из университета Монаша (Monash University), Мельбурн, Австралия, проводит электрический ток столь же хорошо, как и сам графен. Поэтому ей пророчат одно из основных ролей в создании гибких и пластичных электронных устройств, которые, несомненно, появятся в ближайшем будущем. Для получения нового материала исследователи использовали технологию, называемую упорядочиванием заморозкой (freeze casting).</p> <p>Процесс формирования чистого графена из окиси графена производится в водной среде. По мере снижения температуры воды в ней образуются мельчайшие кристаллики льда, которые упорядочивают хлопья окиси графена, формируя структуру пространственной сети, которая сохраняется после того, как лед тает и из полученного материала удаляются излишки воды. Строение новой формы графена весьма напоминает строение самого графена, отдельные графеновые пластинки располагаются таким образом, что формируют упорядоченную сеть из геометрических фигур, имеющих шестиугольные грани.</p> <p>Новый материал, помимо производства гибкой электроники, может использоваться в качестве основы для электродов аккумуляторных батарей большой емкости, для создания биомедицинских датчиков или в качестве &quot;строительных лесов&quot; для процесса выращивания синтетических органов человеческого организма.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:52:15 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=18#p18 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=17#p17 <p>Новый инструмент, разработанный учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли американского Министерства энергетики, позволяет производить съемку и получать цветные изображения микроскопических объектов с огромной разрешающей способностью. Исследователи разработали этот инструмент, называемый &quot;колокольней&quot;, для исследований процессов, происходящих на фундаментальном уровне во время преобразования солнечной энергии в электрическую. Но это изобретение может показать наномир совершенно в новом свете всем ученым, работающим в области нанотехнологий.</p> <p>&quot;Мы нашли способ объединит преимущества микроскопии с преимуществами оптической спектроскопии&quot; - рассказывает Алекс Вебер-Барджиони (Alex Weber-Bargioni), ученый из центра Molecular Foundry, центра нанотехнологий в лаборатории Лоуренса. - &quot;Теперь в нашем распоряжении имеется инструмент, позволяющий фактически рассмотреть все химические и физические превращения, оптические процессы на наноуровне, на уровне, где они и происходят&quot;.</p> <p>Для создания новой технологии получения изображений ученые использовали поверхностные плазмоны, колебания свободных электронов на поверхности металлов, которые взаимодействуют с фотонами света. Плазмоны на поверхности материалов, разделенные небольшими промежутками, могут выступать в качестве микролинз, выступающих в роли коллекторов, усиливающих и фокусирующих поток света, что дает более сильный оптический сигнал и позволяет ученым сделать качественные снимки.</p> <p>Для реализации данной технологии ученые создали на конце оптоволокна клиновидный четырехгранный наконечник. Две противоположные стороны этого наконечника покрыты золотом. И эти два слоя золота отделены друг от друга промежутком, шириной в несколько нанометров. Такая структура позволяет направить свет различных длин волн в сторону расширяющейся области наконечника, а разрешающая способность устройства определяется толщиной промежутка между золотыми слоями.</p> <p>Подобные наконечники используются в обычных атомно-силовых микроскопах (atomic force microscope, AFM). Металлический острый наконечник движется вдоль исследуемого образца и позволяет получить &quot;топографическую карту&quot; образца с поднаноразмерной разрешающей способностью. Результаты получаются достаточно точными и наглядными, но они содержать только геометрическую информацию и не содержат никакой информации о химическом составе и физическом строении исследуемого материала.</p> <p>Замену обычного металлического наконечника AFM наконечником-&quot;колокольней&quot; можно сравнить с переходом от черно-белого фотоснимка к цифровому снимку с насыщенными цветами. Помимо того, что остается возможным получение пространственного строения исследуемого образца, для каждого пиксела создаваемого изображения получается масса другой оптической информации. Расшифровав эту оптическую информацию становится возможным идентифицировать отдельные атомы, разновидности молекул и получить подробную информацию о структуре электронного облака молекул.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:51:47 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=17#p17 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=16#p16 <p>Исследователи из Колорадского университета в Боулдере продемонстрировали, что крошечные частицы, введенные в среду жидких кристаллов, ведут себя в строгом соответствии с математическими теоретическими расчетами, что позволяет получить новые материалы с уникальными оптическими свойствами, которые не встречаются в природе. Результаты данных исследований могут привести к значительным усовершенствованиям в области технологий изготовления жидкокристаллических дисплеев, позволяя матрицам взаимодействовать со светом совершенно новым способом и делая их более энергосберегающими.</p> <p>&quot;Наши исследования показывают, что взаимодействие микроскопических частиц с жидкокристаллической средой оказывает влияние на выравнивание молекул в полном соответствии с топологическими теоремами, позволяя использовать теорию для проектирования новых композиционных материалов с уникальными свойствами, которыми не обладают никакие простые материалы естественного или синтетического происхождения&quot; - рассказывает Иван Смалюх (Ivan Smalyukh), профессор физики из Колорадского университета.</p> <p>Ученые начали свою работу с создания коллоидных растворов, растворов, в которых крошечные нерастворимые частицы равномерно распределены по объему жидкости. Эти частицы были введены в среду жидких кристаллов, которые демонстрируют двойственное поведение, как жидкость и как твердое тело.</p> <p>Крошечные частицы, введенные в жидкокристаллическую среду, представляют собой фундаментальные топологические &quot;строительные блоки&quot;. Несмотря на то, что эти частицы были нескольких различных типов и выглядят совершенно по-разному, на микроскопическом топологическом уровне они могут рассматриваться как совершенно одинаковые частицы, обладающие какими-то усредненными свойствами. При этом, постоянная деформация всей жидкокристаллической среды, ее растяжение или изгибание, позволяет выдвинуть на первый план только свойства частиц какого-либо определенного типа.</p> <p>Проведенные учеными исследования показали, что все частицы, введенные в жидкие кристаллы, вели себя точно так, как это было предсказано теорией. &quot;Наши результаты являются основой для проведения новых экспериментальных исследований в области малоразмерной топологии жидких кристаллов. Помимо этого, мы ожидаем многих &quot;ответвлений&quot; наших технологий, которые затронут самые различные области науки и техники&quot; - заявил Иван Смалюх.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:50:56 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=16#p16 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=15#p15 <p>Исследователи из университета Буффало изготовили сферические кремниевые наночастицы, которые в случае контакта с обычной водой становятся источником водорода, являющегося топливом для водородных топливных элементов, вырабатывающих электрическую энергию. Когда кремний входит в контакт с водой, начинается химическая реакция, не требующая света и подвода внешней энергии, в ходе которой получается газообразный водород и кремниевая кислота, являющаяся нетоксичным побочным продуктом. Проведенные эксперименты показали, что получаемый таким способом водород достаточно чист и даже небольшого количества кремния достаточно для приведения в действие топливного элемента, питающего двигатель небольшого вентилятора.</p> <p>Согласно проведенным исследованиям и экспериментам, скорость производства водорода зависит от размеров кремниевых наночастиц. Частицы, диаметром 10 нанометров, вырабатывали один и тот же объем водорода в тысячу раз быстрее, чем кристаллический кремний, и в 150 раз быстрее, чем частицы, диаметром 100 нанометров. Такие &quot;скоростные&quot; свойства мелких наночастиц позволят создать генераторы водорода, которые будут вырабатывать количество газа, точно соответствующее его расходу топливным элементом.</p> <p>&quot;Уже давно известно, что водород можно быстро получать от реакции воды и кремния, который является одним из самых распространенных химических элементов на земном шаре&quot; - рассказывает Фолэрин Эрогбогбо (Folarin Erogbogbo), один из исследователей, - &quot;Водород сейчас рассматривается как основной кандидат на роль топлива будущего, но в настоящее время проблема безопасного хранения водорода стоит очень остро и еще не найдено ни одного подходящего решения. Использование кремниевых наночастиц позволит избавиться от необходимости хранения водорода, вырабатывая его по мере необходимости, что позволит внедрять водородную энергетику в некоторых областях уже прямо сейчас&quot;.</p> <p>Согласно информации, опубликованной исследователями, высокая скорость реакции кремния и воды является следствием высокой площади контакта сферических наночастиц с водой. При размерах наночастиц около 10 нанометров их форма является почти идеально сферической, при изготовлении наночастиц больших размеров их форма начинает искажаться, что приводит к существенному уменьшению площади поверхности контакта, которая определяет скорость химической реакции. &quot;Эта технология, к которой как нельзя лучше подходит слоган &quot;только добавь воды&quot;, является идеальным вариантом для создания малогабаритных источников питания портативных электронных устройств&quot; - утверждает Парас Прасад (Paras Prasad), исследователь из университета Буффало.</p> <p>Конечно, у использования кремния в качестве источника водорода есть и отрицательная сторона. Для производства мелких кремниевых наночастиц требуется большое количество времени, энергии и сырья, что делает их достаточно дорогим материалом. Поэтому можно и не задумываться о наполнении бака автомобиля кремниевой пылью вместо топлива, по крайней мере, в самое ближайшее время. Но такая технология может найти применение в ситуациях, когда мобильность, малые габариты и вес более важны, нежели стоимость. К примеру, в научных экспедициях и при проведении военных операций.</p> <p>&quot;Возможно, что в недалеком будущем, вместо того, чтобы тащить на себе бензиновый генератор с запасом топлива и аккумуляторные батареи к пункту назначения, будет достаточно доставить туда лишь водородный топливный элемент, который имеет меньшие габариты и вес, чем генератор, и захватить с собой пластиковые патроны с кремниевым нанопорошком, смешанным с активатором&quot; - так ученые обрисовывают дальнейшие перспективы разработанной ими технологии, - &quot;От топливного элемента мы сможем запитать спутниковую связь, GPS, ноутбук и освещение. А в случае необходимости можно использовать выделяющееся лишнее тепло для обогрева и приготовления пищи&quot;.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:49:04 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=15#p15 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=14#p14 <p>Несмотря на многочисленные уникальные свойства графена, свойства этого материала комкаться, склеиваться и трудно поддаваться выравниванию делают невероятно трудной работу с этим перспективным материалом и сужают его область применения. Но инженеры из университета Дюка (Duke University) придумали как использовать во благо некоторые отрицательные стороны графена. Если графен, предварительно его &quot;скомкав&quot;, прикрепить к пленке из эластичного полимерного материала, то полученный материал приобретает свойства удлиняться и сокращаться под воздействием некоторых внешних факторов. Такую особенность полученного материала можно использовать для создания искусственных мускулов и во множестве других областей.</p> <p>Для того, чтобы создать многослойный материал, исследователи взяли пленку из эластичного полимера и растянули ее в несколько раз по сравнению с ее изначальной длиной. Затем на поверхность растянутого полимера был осажден слой графена и концы растянутой пленки были освобождены. Под вилянием собственной упругости полимерный материал вернулся почти в изначальное состояние, заставив &quot;скомкаться&quot; графеновый слой и сформировать нечто вроде микроволн, высотой в несколько нанометров. Именно эти графеновые &quot;волны&quot;, верхние части которых отделились от полимерного основания, позволяют материалу растягиваться и сокращаться, сохраняя при этом эластичность, прочность и целостность.</p> <p>Проведенные исследования показали, что растягивая или сжимая полученный многослойный графеново-полимерный материал, можно менять степень его прозрачности от абсолютно прозрачного до абсолютно непрозрачного состояния. Помимо этого, новый материал демонстрирует и другие интересные свойства, которые позволяют использовать его в качестве искусственных мускулов. А добиться этого достаточно просто, для этого только стоит пропустить электрический ток через токопроводящий графеновый слой. Регулируя силу тока, можно управлять степенью сокращения или растяжения многослойного материала.</p> <p>&quot;Такие искусственные мускулы позволят создать робототехнические устройства на основе совершенно новых принципов функционирования и управления&quot; - рассказывает Ксуэнх Жао (Xuanhe Zhao), исследователь из университета Дюка, - &quot;В частности, использование таких искусственных мускулов в конструкции новых протезов и экзоскелетов позволит облегчить жизнь миллионам людей-инвалидов&quot;.</p> <p>В настоящее время искусственные мускулы современных робототехнических устройств и роботов делаются на основе пневматических и гидравлических приводов. Но такими приводами нельзя или очень сложно управлять как обычными мускулами, плавно увеличивая или уменьшая силу их воздействия. Именно поэтому движения всех современных роботов пока еще напоминают движения механических устройств. Но когда в конструкциях роботов будут использоваться искусственные мускулы, их движения по плавности смогут приблизиться к движениям человека и других живых существ.</p> <p>Описание проведенных учеными исследований и полученные результаты были опубликованы в онлайн-варианте журнала Nature Materials.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:47:59 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=14#p14 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=13#p13 <p>Мощные устройства аккумулирования энергии будущего могут получить свое начало от разработки исследователей, которые приготовили &quot;нано-шашлыки&quot; из сульфида германия, одного из видов полупроводниковых материалов. Но в отличие от нанизанных на шампура кусков мяса, которые все из нас любят жарить на природе или на даче, &quot;нано-шашлыки&quot; являются первыми в истории объемными структурами, состоящими из листов полупроводникового материала, нанизанных на нанопроводники. И длина одного такого нанопроводника составляет всего 100 нанометров. Исследователи, создавшие такие необычные наноструктуры полагают, что их использование является многообещающим в устройствах аккумулирования энергии, таких, как литий-ионные аккумуляторы большой емкости и суперконденсаторы следующего поколения.</p> <p>&quot;Нанопроводники и наноструктуры могут обеспечить эффективную передачу электрического заряда от ионов или электронов в процессе заряда и разряда аккумуляторной батареи. А структуры большего масштаба, составленные из множества наноструктур, будут иметь большую эффективную площадь, что позволит удержать больше ионов возле электрода, увеличить электрическую емкость и плотность хранения энергии аккумуляторной батареи&quot; - рассказывает Линю Кэо (Linyou Cao), ученый-материаловед из университета Северной Каролины (North Carolina State University), - &quot;Сочетание большого значения площади поверхности с эффективной передачей электрических зарядов - это то, что ищут ученые, работающие над усовершенствованиями технологий аккумулирования и хранения большого количества электрической энергии&quot;.</p> <p>Используя сульфид германия, ученые лишь доказали принципиальною возможность создания таких наноструктур. В ближайшее время исследователи попытаются повторить свои эксперименты, используя в качестве материала сульфид молибдена, материал, имеющий большие перспективы в области аккумулирования энергии.</p> <p>Помимо аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, такие необычные наноструктуры могут быть использованы для создания высокотехнологичных химических датчиков. При этом, каждый лист структуры, каждый кусок &quot;нано-шашлыка&quot; может быть изготовлен из своего материала, который способен детектировать лишь определенное химическое соединение. Таким образом, нанопроводник с многочисленными нанизанными на него нанопластинами может служить для определения состава сложных химических соединений и смесей, как органических, так и неорганических.</p> <p>Более подробное описание работы, проделанной исследователями, было опубликовано в последнем выпуске журнала &quot;Nano Letters&quot;.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:46:20 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=13#p13 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=12#p12 <p>В современных малогабаритных и мобильных электронных устройствах для снабжения энергией в большинстве случаев используются батареи и аккумуляторные батареи, основанные на химическом методе хранения электрической энергии. Несмотря на то, что технологии батарей все время совершенствуются, принципы, заложенные в их основе, остаются неизменными в течение многих десятилетий. Но, исследовательские группы различных научных учреждений работают над созданием новых технологий аккумулирования и хранения электрической энергии, которые в недалеком будущем должны устроить буквально переворот в этой области. И к одной из таких групп можно отнести группу исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые разработали структуру и технологию изготовления графеновых суперконденсаторов.</p> <p>Профессор Ричард Кэнер (Richard Kaner) и его аспирант Маэр Ель-Кэди (Maher El-Kady) еще в прошлом году сообщили о разработанных ими суперконденсаторах на основе графеновой пленки, которые могут принять и отдать электрический заряд в сотни раз быстрее аккумуляторных батарей и электрическая емкость которых сопоставима с емкостью тех же аккумуляторных батарей. Сейчас же исследователи утверждают, что им удалось разработать процесс масштабируемого производства таких суперконденсаторов, что сделает их достаточно дешевыми и практичными. &quot;Сейчас мы занимаемся поисками партнеров, которые возьмут на себя серийное промышленное изготовление наших суперконденсаторов&quot; - рассказывает Ричард Кэнер.</p> <p>Разработанный исследователями процесс производства графеновых суперконденсаторов чрезвычайно прост. На поверхность обычного DVD-диска наносится слой специального эластичного пластика, на который осаждается слой окиси графита. Такой диск с дополнительным покрытием вставляется в самый обычный пишущий привод DVD-ROM, поддерживающий технологию LightScribe, которая обычно используется для нанесения маркировки, надписей и изображений на поверхность диска. Используя лазер привода, на слое оксида графена создается сложный рисунок структуры суперконденсатора. Лазер и механика привода LightScribe обеспечивают достаточную точность создания структуры, что предотвращает возникновение замыканий между элементами этой структуры.</p> <p>Но и сама структура нового суперконденсатора весма разнится от структуры, разработанной исследователями год назад. &quot;Электроды нового суперконденсатора весьма напоминают тесно сплетенные пальцы, которые не касаются друг друга&quot; - рассказывают исследователи, - &quot;Это позволило получить максимально большую площадь поверхности двух электродов суперконденсатора. Помимо этого нам удалось минимизировать путь, по которому движутся ионы в электролите этого суперконденсатора. В результате новые суперконденсаторы имеют более высокие скоростные характеристики и большую электрическую емкость, нежели их предшественники&quot;.</p> <p>Исследователи добавили, что, &quot;несмотря на их &quot;химическую сущность&quot;, новые микросуперконденсаторы демонстрируют замечательную стабильность своих характеристик даже при большом количестве циклов заряда-разряда, чего нельзя сказать про обычные химические аккумуляторные батареи. Такие замечательные характеристики суперконденсаторов позволяют серьезно задуматься об их использовании в качестве источников питания для критичных электронных устройств, таких как медицинские имплантаты, активные устройства радиочастотной идентификации и различные микродатчики, там, где замена элементов питания просто невозможна или сопряжена с определенными трудностями.</p> <p>Одной из основных областей применения новых графеновых суперконденсаторов исследователи считают использование их в солнечных батареях. Установка таких суперконденсаторов позади фотогальванических элементов позволит получить одновременно устройство получения и хранения электрической энергии, которое будет отдавать накопленную в суперконденсаторах энергию в темное время суток.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:44:36 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=12#p12 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=11#p11 <p>В настоящее время мы живем в мире, где существует достаточно большое количество различных операционных систем, в том числе и мобильных, используемых еще большим количеством производителей смартфонов и планшетных компьютеров. Вполне естественно, что все это вносит достаточно большую &quot;фрагментацию&quot; программного и аппаратного обеспечения мобильных устройств, что отрицательно сказывается в некоторых случаях на потребительских качествах мобильных устройств. Согласно информации от американского оператора мобильной связи T-Mobile подавляющее большинство зарегистрированных возвратов мобильных устройств произошло из-за затруднений, связанных с недоработками и ошибками в программном обеспечении, которе оставили неудовлетворенными потребности клиентов компании.</p> <p>В 2007 году у одного из инженеров компании T-Mobile появилась достаточно свежая на то время идея реализации всесторонней проверки и тестирования программного обеспечения мобильных устройств. Инженеры изготовили робота под названием Tappy, который сейчас занимается проверкой и тестированием различных смартфонов и планшетных компьютеров, прежде чем компания T-Mobile начнет предлагать их своим клиентам.</p> <p>Программное обеспечение системы управления робота Tappy моделирует множество сценариев действий пользователя, включающих и самые маловероятны варианты, которые практически не встречаются во время использования мобильной электроники. Весь комплекс позволяет выполнить доскональную проверку работы программного и аппаратного обеспечения устройства. В ходе тестирования робот проверяет скорость отклика устройства на различные события, удобство и работоспособность клавиатуры, производительность при воспроизведении видео и аудио, качество работы Интернет-соединения, веб-браузера и многое другое.</p> <p>Такая комплексная проверка позволяет выявить все недостатки устройства, определить моменты зависания, &quot;подтормаживания&quot; и другие проблемы, связанны с функционированием программного и аппаратного обеспечения. Что бы выявить все эти проблемы у робота Tappy имеется камера, установленная выше стола, на котором проводится тестирование, а управление смартфоном осуществляется с помощью немного примитивной руки-манипулятора..</p> <p>Для того, что бы попасть на полки магазинов, любое мобильное устройство должно пройти тесты Tappy в течение суток без любых, даже самых незначительных проблем. Согласно информации компании T-Mobile, после начала применения робота Tappy количество возвратов сократилось на 75 процентов, а это уже весьма внушительный результат.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:43:30 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=11#p11 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=10#p10 <p>Любой владелец смартфона или планшетного компьютера знает, что акселерометр является одним из ключевых датчиков этих устройств, который позволяет телефону узнать, когда, куда и насколько он был перемещен. У акселерометров есть масса и других применений, к примеру, в инерционных навигационных системах и системах стабилизации видеокамер. В скором будущем все функции электронных устройств, так или иначе связанные с акселерометрами, будут работать намного лучше благодаря усилиям исследователей из Калифорнийского технологического института, которые разработали новый тип малогабаритного лазерного акселерометра, характеристики которого во много раз превосходят характеристики существующих твердотельных акселерометров.</p> <p>В своем большинстве акселерометры являются микроэлектромеханическими системами, использующими электрические цепи для измерения перемещения микроскопического объекта, называемого измерительным телом. Это измерительное тело установлено внутри акселерометра на гибких пружинных подвесках и любое перемещение всего устройства заставляет измерительное тело перемещаться относительно своего изначального положения, нулевой точки. В новом лазерном акселерометре Калифорнийского технологического института электрические измерительные цепи заменены лазерным светом, что позволило добиться небывалой точности и быстродействия этого датчика.</p> <p>Ученые изготовили на поверхности кремниевого чипа так называемую оптическую впадину, углубление 20 микронов длиной, один микрон шириной и глубиной в несколько десятых долей микрона. Через эту впадину проходят, два параллельных кремниевых рельса, которые являются световодом для микроскопических лучей лазерного света. Свет лазера, пройдя по &quot;рельсовому&quot; световоду, отражается несколько раз вперед-назад и покидает пределы оптической впадины.</p> <p>Измерительное тело акселерометра установлено на одной из &quot;рельс&quot; световода. Когда оно перемещается, оно заставляет перемещаться и сам рельс, который обладает некоторой гибкостью, изменяя величину промежутка оптического волновода. Все это сказывается на интенсивности и поляризации света, выходящего из оптической впадины. Анализируя интенсивность света, такой акселерометр может зарегистрировать движение самой малой величины.</p> <p>Согласно информации, опубликованной учеными в журнале Nature Photonics, акселерометр может зарегистрировать перемещение измерительного тела на несколько фемтометров, приблизительно диаметр протона. Такие крошечные перемещения не могут происходить медленно, но акселерометр справляется и с этой задачей, он способен регистрировать движение, которое длится всего десятки микросекунд времени, что в тысячи раз лучше, чем это могут сделать самые лучшие современные датчики-акселерометры.</p> <p>Но, прежде чем новые акселерометры попадут внутрь смартфонов и другой потребительской электроники, ученые и инженеры должны выяснить метод, который позволит объединить на одном кремниевом кристалле лазеры, оптические цепи и кремниевую микроэлектронику. При этом, производственный процесс должен быть достаточно простым для того, что бы само производство было рентабельным при достаточно низкой стоимости конечного изделия.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:42:33 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=10#p10 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=9#p9 <p>Многим нашим читателям наверняка доводилось видеть снимки жителей Нью-Йорка, многие районы которого остались без электричества в результате разрушений от урагана Сэнди, заряжающих свои мобильные телефоны и другие девайсы прямо на улицах от самодельных и импровизированных зарядных станций. Эти снимки являются напоминанием того, как &quot;хромает&quot; время работы аккумуляторных батарей современных смартфонов и мобильных компьютеров. Некоторым решением проблемы времени работы аккумуляторных батарей может стать технология &quot;усилителя мощности&quot;, разработанная компанией Eta Devices, технология, которая позволит увеличить в два раза время непрерывной работы аккумуляторных батарей мобильных устройств.</p> <p>Вместо того, что бы двигаться в направлении увеличения емкости и надежности аккумуляторных батарей, чем занимаются многие другие группы исследователей, специалисты компании Eta Devices, являющейся дочерней компанией Массачусетского технологического института, решили заняться снижением количества энергии, потребляемого самим устройством. И их выбор пал на чип усилителя мощности, в котором постоянное напряжение от аккумулятора преобразуется в высокочастотный радиосигнал, благодаря которому ваш мобильник постоянно находится на связи со станцией оператора.</p> <p>Чипы усилителя мощности имеются и в базовых станциях мобильной связи и в собственно мобильных телефонах. Современные усилители мощности постоянно потребляют достаточно большое количество энергии, даже когда они находятся в режиме ожидания. Это делается для того, что бы устройство могло быстро переключиться в передающий режим и установить канал связи, не искажая радиосигнал.</p> <p>Инженеры компании Eta Devices добавили в состав чипа усилителя мощности цепи, реализующие технологию &quot;asymmetric multilevel outphasing&quot;, которая является чем-то вроде коробки передач у автомобиля. Измеряя 20 миллионов раз в секунду уровень энергопотребления усилителя мощности, эта технология дает устройству ровно такое количество энергии, в каком оно нуждается на текущий момент. Конечным результатом этого схемотехнического &quot;колдовства&quot; является увеличение времени работы мобильного устройства в два раза без увеличения емкости его аккумуляторной батареи.</p> <p>Изначально технология управления энергопотреблением усилителя мощности предназначалась для базовых станций сотовой связи. В первоочередных планах компании Eta Devices стоит модернизация 650 базовых станций, работающих от дизельных генераторов, находящихся в развивающихся странах. Но последствия урагана Сэнди продемонстрировали актуальность такой технологии применительно и к самим мобильным телефонам. Сейчас инженеры компании Eta Devices занимаются разработкой чипа для смартфонов, который, предположительно, появится уже в следующем году.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:41:54 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=9#p9 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=8#p8 <p>Представители компании Toshiba объявили о том, что до конца 2013 компанией будет освоен выпуск нового датчика для камер смартфонов и планшетных компьютеров, используя который фотограф получит возможность выбирать фокус снимка уже после того, как этот снимок был сделан. В конструкции нового датчика во многом повторены приемы и технологии, на которых основана работа оптико-полевых камер компании Lytro, которые позволяют фотографам творить чудеса со снимками уже не на стадии съемки, а на стадии редактирования и компьютерной обработки снимков с помощью специализированного программного обеспечения.</p> <p>Несмотря на использование схожих с камерой Lytro принципов, датчик компании Toshiba значительно выигрывает у камеры по размерам. Если Lytro выпускает камеры для ручной съемки, то новый датчик Toshiba по размерам как нельзя лучше подходит для встраивания в смартфоны и планшетные компьютеры.</p> <p>Конструкция датчика компании Toshiba подобна сложному строению фасеточного глаза многих видов насекомых. Модуль датчика имеет форму куба с длиной грани порядка одного сантиметра. Основу оптической системы датчика составляют 500 тысяч крошечных линз, диаметром около 0.03 мм каждая, покрывающих поверхность собственно датчика, размером 5 на 7 мм, и которые захватывают немного разнящиеся изображения. Затем все эти изображения программно объединяются в одно 3D-изображение с высоким разрешением. И с помощью специализированного программного приложения для операционной системы мобильного устройства можно будет осуществлять обработку сделанных снимков прямо на этом мобильном устройстве.</p> <p>Согласно имеющейся информации сотрудники компании Toshiba уже сейчас ведут переговоры со многими производителями смартфонов, планшетных компьютеров и другой мобильной электроники на тему применения их нового датчика и программных технологий, разработанных компанией. И появления первых мобильных устройств, в которых используется новая камера с датчиком Toshiba, можно будет ожидать уже в конце 2013 года или в начале 2014 года.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:40:42 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=8#p8 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=7#p7 <p>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.</p> <p>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 &quot;удар&quot; 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.</p> <p>Чтобы навсегда расставить все точки над &quot;i&quot; 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.</p> <p>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.</p> <p>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.</p> <p>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.</p> mybb@mybb.ru (Ефим) Fri, 29 Mar 2013 01:39:50 +0400 https://dailytechinfo.0bb.ru/viewtopic.php?pid=7#p7