Jan. 23rd, 2014

donmigel_62: (кот - учёный)

Пластиковые кристаллы могут сменить жидкие в наших мониторах

Специалисты из нидерландского Фонда фундаментальных исследований научились создавать пластиковые кристаллы при помощи нитеподобных частиц. И те вполне могут быть использованы в цветных дисплеях, основанных на электронных чернилах.

Пластиковые кристаллы чем-то похожи на обычные жидкие, то есть они находятся где-то посередине между истинной жидкостью и истинным твёрдым телом. Разница сводится к тому, что в пластиковых кристаллах (ПК) структуры дальнего порядка довольно сильны, а в жидких — наоборот. При этом физически ПК мягки, примерно как воск, поскольку их молекулы, хотя и закреплены в кристаллической решётке, могут вращаться на месте, как это бывает в жидкостях.

Пластиковые кристаллы до приложения электрического поля...

Так вот, учёные, ведомые Альфонсом ван Блаадереном (Alfons van Blaaderen), впервые получили такие материалы на базе коллоидов, частицы которых находятся в размерном диапазоне 1–1 000 нм.

Среди прочего, новое исследование сделало возможным создание пластиков в стеклообразном состоянии: молекулы ПК всё ещё могут вращаться в них на месте, но уже не находятся в упорядоченной кристаллической решётке. И тем мне менее материал в целом ведёт себя как твёрдое тело.


Приложение к такой экзотической фазе внешнего электрического поля помогло учёным превратить её в трёхмерный кристалл, в котором существует строгая внутренняя упорядоченность, образующаяся за счёт того, что электрическое поле прекращает свободное вращение молекул на месте. Неожиданным последствием оказалось и то, что нити, из которых состоит материал, застывают в правильной 3D-решётке. Процесс обратим, и как только поле исчезает, новинка снова становится «пластиковым стеклом».

...И после. (Здесь и выше иллюстрации FOM.)

Подобное переключаемое поведение пластикового стекла не только способно значительно продвинуть теоретическое понимание перехода в стеклообразное состояние и обратно, но и интересно для использования в дисплеях компьютерных мониторов — так же, как это некогда произошло с жидкими кристаллами. Как подчёркивают разработчики, пластиковые кристаллы могут быть использованы для создания цветных экранов на электронных чернилах.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications (полный текст).

Подготовлено по материалам Фонда фундаментальных исследований.

donmigel_62: (кот - учёный)

Можно ли следить за собственным мозгом в реальном времени?

Прибор для магнитоэнцефалографии позволяет не только наблюдать за работой собственного мозга, но и направлять его активность в нужную сторону.

Нейробиологи из Университета Макгилла (Канада) нашли эффективный способ слежения за активностью собственного мозга в режиме здесь и сейчас: человек смотрит на мозг, прилагает какие-то психические усилия и тут же видит их результат в виде изменившейся мозговой активности.

Метод основан на магнитоэнцефалографии — неинвазивном способе визуализации, при котором измеряются магнитные поля, генерируемые нейронами. Прибор фиксирует эти поля с высокой точностью и скоростью, сканирование всего мозга длится миллисекунды.

Человек в аппарате для магнитоэнцефалографии смотрит на свой мозг. (Фото dlmocdm.)

Чтобы проверить, можно ли с помощью такого аппарата регулировать собственную мозговую активность, Эстер Флорин (Esther Florin) и её коллеги поставили следующий опыт: человек смотрел на диск на экране монитора и пытался изменить цвет этого диска, к примеру, с тёмно-красного на ярко-жёлтый. Тонкость же была в том, что цвет диска был увязан с определённой мозговой активностью, точнее — с активностью моторной коры. (Чтобы «закодировать» цвет активностью коры, исследователи использовали ещё и данные МРТ.)


Предпринималось несколько попыток изменить цвет, и с каждой новой испытуемые всё успешнее справлялись с заданием. В ходе эксперимента человек не должен был двигаться, то есть изменение активности в моторной коре осуществлялось только усилием воли. Иначе говоря, с помощью такой системы обратной связи, работающей в режиме реального времени, можно контролировать работу собственного мозга.

Понятно, что метод можно использовать в терапевтических целях, при лечении самых разных психоневрологических расстройств и дефектов. Сейчас авторы работы собираются проверить свой способ на людях с амузией, которые неспособны различать высоту звука. Кроме того, с помощью магнитоэнцефалографии учёные хотят выяснить побольше про синаптическую пластичность и структуру нейронных соединений в мозге — ведь изменение активности явно должно сопровождаться и какими-то нейронно-синаптическими перестройками.

Результаты исследования опубликованы в журнале NeuroImage

Подготовлено по материалам Университета Макгилла. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

donmigel_62: (кот - учёный)

Электронные вибриссы: новые органы чувств для роботов

Разработка американских учёных может пригодиться не только в робототехнике, но и при создании датчиков нового поколения, а также человеко-машинных интерфейсов.

Многие читали о достижениях исследователей из Калифорнийского университета в Беркли (США) в разработке электронной «кожи». Особый гибкий материал на основе неорганических монокристаллических полупроводников чувствителен к давлению, благодаря чему может использоваться в протезах нового поколения и робототехнике.

Теперь учёные из названного университета вместе со специалистами Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) представили ещё одну инновационную разработку — электронные вибриссы.

Фото Image Source / Corbis.

Вибриссы — это осязательные механочувствительные длинные жёсткие волосы многих млекопитающих (например, усы у кошачьих), выступающие над поверхностью шёрстного покрова. Они выполняют тактильную функцию, дополняя другие органы чувств вроде зрения и слуха.



Похожим образом работают электронные вибриссы: они улавливают малейшие изменения давления, передавая информацию на обработку в электронную систему.

Нанотехнологичные электронные вибриссы (здесь и ниже изображения Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли).

При создании представленного изделия использовались углеродные нанотрубки для формирования особой проводящей матрицы с хорошей гибкостью. Затем на неё была нанесена тончайшая плёнка серебряных наночастиц, что позволило добиться очень высокой чувствительности к механическим воздействиям. В качестве структурного компонента электронные вибриссы используют эластичное волокно с низкой динамической жёсткостью.


Разработчики сообщают, что их детище способно регистрировать давление всего в один паскаль. По сравнению с существующими ёмкостными и резистивными сенсорами чувствительность увеличена на порядок. Исследователям уже удалось получить при помощи своих датчиков высокоточную трёхмерную карту движения воздушных потоков.


Разработка может найти самое широкое применение. Электронные вибриссы, к примеру, могли бы использоваться в качестве органов чувств для роботов или в новых человеко-машинных интерфейсах. На основе таких датчиков могут создаваться высокоточные системы мониторинга окружающей среды и носимые устройства для измерения показателей жизнедеятельности организма (кровяного давления и сердечного ритма).

Отчёт о работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

donmigel_62: (кот - учёный)

Как при помощи ветра получить воду из камня

Воды в космическом пространстве много и к тому же постоянно становится ещё больше — за счёт Солнца.

Джон Брэдли (John Bradley) из Ливерморской национальной лаборатория им. Лоуренса (США) открыл новый источник воды в нашей Солнечной системе и, похоже, далеко за её пределами. Лабораторные эксперименты его группы показали, что солнечный ветер вполне может создавать воду прямо в межпланетной пыли.

Оливин, клинопроксен и анортит оказались вполне подходящим сырьём для получения... воды. (Здесь и ниже иллюстрации NASA.)

Вышеупомянутый ветер представляет собой поток высокоскоростных частиц, разбрасываемых нашим светилом во всех направлениях. Тела системы, разумеется, постоянно бомбардируются этими частицами, и малые тела вроде пылевых частиц или метеороидов могут серьёзно мпострадать от них, получив свою порцию «ветровой» эрозии.



Углублённое изучение образцов лунного грунта в земных лабораториях 1990-х годов показало, что такая эрозия в его силикатах часто ведёт к ослаблению связей, удерживающих атомы водорода и кислорода в составе поверхностных пород. Тогда-то и возникли предположения о том, что в итоге такой бомбардировки из грунта может быть извлечена вода.

Хотя при подобном «обстреле» силикаты освободят только один атом водорода на один атом кислорода, дефицит ещё одного водородного атома поможет преодолеть тот же солнечный ветер, несущий с собой атомы водорода в виде протонов. Однако попытки найти в лаборатории подтверждение существования такого механизма давали смешанные результаты. Реакции такого рода идут медленно, и в лаборатории обнаружить их следы за короткое время очень сложно.

Группа г-на Брэдли использовала для этого спектроскопию характеристических потерь энергии электронами, включающую в себя бомбардировку образца электронным пучком. При столкновении электронов с исследуемым веществом их луч будет отклоняться с разными скоростями, демонстрируя, как много энергии было потеряно электронами при соударении, что указывает на то, с какими именно атомами пучок электронов вошёл в контакт.

В экспериментах использовались исходные минералы трёх типов: оливин, клинопроксен и анортит. Всё они достоверно представлены в космосе, поэтому их обстрел частицами водорода и гелия воспроизводил реально идущие в Солнечной системе процессы.

В образцах, которые бомбардировали водородом, вода действительно обнаруживалась, а вот в контрольных, обстреливавшихся ядрами атомов гелия — нет, что исключает альтернативные пути образования воды в проводившемся опыте.

Даже такой маленький фрагмент космической пыли может нести в себе воду, полученную при помощи солнечного ветра.

Что ж, убедительное свидетельство образования воды в космосе просто за счёт бомбардировки солнечным ветром получено. И оно означает не только то, что на планетах, астероидах и просто пылевых частицах системы, миллиарды лет последовательно подвергавшихся воздействию ветра, наверняка скопились значительные количества такой воды. И не только то, что на полюсах и в кратерах Луны и Меркурия такой воды, по идее, может быть очень много, тем более что данные ряда зондов уже подтвердили эту гипотезу на практике. Не менее важным выводом следует считать то, что водный лёд, известный как самое распространённое твёрдое вещество во Вселенной, должен встречаться по всему объёму планетарных систем, в центре которых находится звезда главной последовательности. Иначе говоря, один из главных ингредиентов, нужных для возникновения и поддержания жизни, распространён едва ли не повсеместно.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам The Conversation.

donmigel_62: (кот - учёный)

Топливная батарея на сахарах показала невиданную эффективность

Водородные топливные батареи нуждаются в платине, да и водород для них не слишком дёшев и распространён. Могут ли их энзимные аналоги, использующие вместо газа сахара, оказаться более практичным источником энергии?
Группа исследователей под руководством Персиваля Чжана (Y.H. Percival Zhang) из Политехнического университета Виргинии (США) разработала перезаряжаемую батарею на основе сахаров, по удельной ёмкости во много раз превосходящую современные литий-ионные аналоги.

«Сахар — отличное средство хранение энергии в природе, — поясняет г-н Чжан. — Вполне логично попробовать использовать его возможности, чтобы создать экодружелюбные батареи».

Персиваль Чжан (справа) и Чжигуан Чжу показывают свои «сахарные» батареи. (Здесь и ниже иллюстрации Virginia Tech College of Agriculture and Life Sciences.)

Учёные использовали каскадный набор энзимов, смешанный в комбинации, не встречающейся в природе, одновременно недорогой и эффективной.

По сути, конечная система весьма близка к водородному или прямометанольному топливному элементу. За несколькими важными отличиями: «топливом» в новой сахарной батарее служит мальтодекстрин — полисахарид, получаемый частичным гидролизом крахмала (если пожевать крахмал, вы ощутите именно его вкус). Окислителем выступает атмосферный воздух, а «выхлопом» — обычная вода. И никакой нужды в платине как катализаторе, так как её роль играют дешёвые энзимы.


Новая энзимная батарея, равно как и её топливо, невзрывоопасна, не горит, а материалы, из которых она сделана, вполне биоразлагаемы. Батарея легко перезаряжается при помощи операции, по сложности не превосходящей замену картриджа в принтере.

Энзимные топливные элементы, подчёркивают исследователи, не новость, но до сих пор их эффективность была не слишком высокой. Окисление сахаров в них управлялось одним или несколькими энзимами, что не позволяло полностью использовать материал в качестве топлива. В новой же установке удаётся получить гораздо больше электронов, что резко увеличивает отдачу энергии на единицу массы сахаров, хотя для этого и приходится использовать последовательно 13 видов энзимов.

Энзимные топливные батареи с 15-процентным раствором мальтодекстрина (патоки) имеют плотность накопления энергии в 596 А•ч/кг — на порядок больше, чем у перезаряжаемых литиевых батарей, применяемых сегодня. И это не удивляет, благо и полисахариды не литий по числу электронов, и окислитель новым батареям нести не приходится, потому что они берут его прямо из воздуха.

Сравнение нового источника энергии (EFC) с традиционными впечатляет, хотя напряжение одиночного элемента питания не слишком велико.

Наилучшие перспективы для таких систем их авторам видятся в портативной электронике, где они могут обеспечить куда более длительную работу на одной зарядке.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам Виргинского политехнического университета.
donmigel_62: (кот - учёный)

Технологии, которые уже сейчас меняют мир

Сидней

Мы живем в эпоху стремительных перемен. Технологии меняются быстрее, чем многие из нас — и многие из нас с этим не справляются. В то же время можно настолько погрузиться в блестящие видения будущего, что легко не заметить поразительных вещей, которые уже происходят сегодня в области науки и техники. К счастью, мы держим вас в курсе. Ниже вы найдете девять недооцененных или полузабытых технологий, которые могут до неузнаваемости изменить мир, к которому вы так привыкли.

1. Быстрое и недорогое секвенирование ДНК

Геном

Большинство из нас знают о секвенировании ДНК, но едва ли вы представляете, каким быстрым и недорогим оно становится. Некоторые эксперты считают, что секвенирование следует своему собственному закону Мура. Как отмечал Эдриан Бурке, скорость секвенирования генома увеличивается более чем в два раза каждые два года с 2003 года. Тогда процедура стоила 3,8 миллиарда долларов. Сегодня, благодаря достижениям в химии нуклеиновых кислот, компания вроде Life Technologies может обрабатывать ДНК на полупроводниковом чипе всего за 1000 долларов. Другие компании могут секвенировать последовательность генома за один день. Последствия могут быть колоссальны, вплоть до создания лекарства специально для вашего генома.




2. Цифровая валюта

Биткоин

Идея цифровой валюты понемногу сходит на нет и сбавляет обороты, в том числе и Bitcoin, но чего многие из нас не понимают, так это того, что это всерьез и надолго. Конечно, как и всегда, первый блин комом. Однако, когда она будет создана и распространена, электронная валюта позволит создать удобные и эффективные онлайн-биржи — и все это без необходимости существования надоевших банков. Несмотря на очевидную необходимость распространенного протокола цифровой валюты, уровень принятия довольно низок. Входные барьеры включают доступность (пока она ограничена в поддержке), проблемы с криптографией (публике все еще нужно убедиться, что это безопасно), создание признанной и надежной системы торгов и доверие пользователей (когда впервые появились бумажные деньги, это также было проблемой).

3. Мемристоры

Мемристор

В 1971 году профессор Калифорнийского университета в Беркли Леон Чуа предсказал революцию электрических цепей, и его прогноз наконец осуществился. Традиционные схемы строятся с конденсаторами, резисторами и катушками индуктивности. Но Чуа предположил, что может быть и четвертый компонент — мемристор (сокращенно от «мемори резистора»). В переводе на русский язык это называется также пизастором — сокращенно от резистора потока и заряда. Отличие этой инновационной технологии в том, что резистор может «запоминать» заряд даже после того, как отключается энергия. В результате это позволяет мемристору или пизастору хранить информацию. Появились предположения, что мемристор может стать частью компьютерной памяти — в том числе энергонезависимой твердотельной памяти, которая значительно плотнее, чем традиционные жесткие накопители. Первый мемристор был разработан в мае 2008 года силами HP, которые планируют выпустить коммерческий вариант в конце 2014 года. И в отличие от накопителей данных мемристоры могут быть полезными в обработке сигналов, нейронных сетей и мозг-компьютерных интерфейсов.

4. Роботы, которые творят невероятные вещи


Сегодня у нас есть роботы, которые могут пересобираться, менять форму, создавать рой, исчезать и появляться, строить других роботов, ползать змеей, запрыгивать на здания, служить мулами, делать хирургические операции и работать быстрее людей. У них даже есть свой собственный интернет. Соберите все это вместе, приплюсуйте недавние покупки Google и поймете, что мы находимся в разгаре робототехнической революции, которая изменит практически все.

5. Биотопливо

Биотопливо

Представьте себе возможность превратить весь наш мусор во что-нибудь полезное вроде топлива. А нет, погодите, мы уже можем сделать это. Это называется «рекуперация энергии из отходов» — процесс, который, как правило, включает производство электричества или биотоплива (метана, метанола, этанола или синтетического топлива) путем сжигания. Такие города, как Эдмонтон, уже делают это и увеличивают масштабы. В следующем году фабрика по переработке отходов Эдмонтона превратит 100 000 тонн муниципального мусора в 38 миллионов литров биотоплива за год. Более того, их затея может сократить выбросы парниковых газов более чем на 60 % по сравнению с бензином. Это в значительной мере пахнет революцией. Кстати, Швеция импортирует отходы из соседних европейских стран, чтобы питать ими свои энергетические каналы.

6. Генная терапия

Геном

Хотя мы находимся в разгаре биотехнологической революции, наше внимание по-прежнему сосредоточено на таких вещах, как стволовые клетки, тканевая инженерия, картирование генома и новые лекарства. В дискуссиях часто упускают то, что у нас есть возможность залезть в свою собственную ДНК и поменять гены, например. Или добавить лишнюю хромосому — если очень хочется (надеюсь, шутка будет понята). Мы можем заменить плохие гены на хорошие, что позволит нам превентивно лечить заболевания (вроде мышечной дистрофии и кистозного фиброза) без лекарств и скальпеля. В конечном счете, генная терапия может привести к генетическим усовершенствованиям (например, к увеличению объема памяти или интеллекта) и продлению срока жизни.

7. РНК-интерференция

РНК

Открытие РНК-интерференции (RNAi) показалось настолько существенным, что благодаря ему Эндрю Файр и Крэйг К. Мелло выиграли Нобелевскую премию в 2006 году. Подобно генной терапии, РНК-интерференция позволяет биологам манипулировать функциями генов. Сегодня РНК-интерференция используется в тысячах лабораторий. Она стала незаменимым инструментом исследования (для создания культуры новых клеток), вдохновила на создание новых алгоритмов в вычислительной биологии и обладает огромным потенциалом для лечения таких болезней, как рак и Лу Герига.

8. Органическая электроника

Органическая электроника

Обычно мы считаем киборгами тех, у кого природные органические части заменены механическими устройствами или протезами. Понятие получеловека-полумашины прочно укоренилось в нашем мышлении, но по большей части некорректно. Благодаря расцвету зарождающейся области органической электроники, более вероятно, что мы будем переделывать биологическую систему организма и вводить новые органические компоненты. Уже сегодня ученые разработали кибернетическую ткань, которая может чувствовать окружающую среду. Другие исследователи изобрели химические схемы, которые могут передавать нейротрансмиттеры вместо электрических зарядов. И как предположил Марк Ченгизи, люди будущего будут все также использовать все полномочия своего биологического строения.

9. Концентрированный солнечный свет

Концентрированный солнечный свет

Одна из последних инноваций в сфере технологии солнечной энергии берет мир штурмом, хотя мало кто о ней знает вообще. Называется она концентрированной солнечной энергией (concentrated solar power, CSP) и представляет собой крупную систему для извлечения солнечной энергии с зеркал и линз. Она работает путем фокусировки входящего солнечного света в одной области. Результатом является хорошо масштабируемый и эффективный источник энергии. Самое любопытное, что в теории такие системы вполне могли бы решить большую часть мировых проблем с энергией.

продолжение следует...

donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] galeneastro в Сюрпризы звезды Фомальгаут
Если взглянуть на звёздное небо из южного полушария Земли, можно отчётливо увидеть яркую бело-голубую звезду. Фомальгаут - самая яркая звезда в созвездии Южной Рыбы, лежащей под ногами Водолея.
Название ее в переводе с арабского означает "рот кита". На территории России Фомальгаут можно увидеть осенью в южных регионах.
Эта звезда была известна людям еще в Древней Месопотамии как одна из четырех Царских Звезд или Небесных Стражей, важных для наблюдений за временами года.
Масса звезды и ее диаметр в два раза превышают солнечную, светимость — в 16 раз.
Фомальгаут – звезда, которая преподносит сюрпризы один за другим.

Началом «саги о Фомальгауте» считается 2008 год. Астрономы из Калифорнийского университета в Беркли с помощью орбитального телескопа Хаббл обнаружили, что прямо на фоне диска звезды движется планета, которую назвали Фомальгаут - в. Это была первая экзопланета, которую обнаружили путём прямых наблюдений.

3

Пылевой диск из астероидов и ядер комет около Фомальгаута и зкзопланета - рисунок художника.

Read more )
donmigel_62: (кот - учёный)

3D-печать ликвидирует коррупцию в строительстве?

3D-печать ликвидирует коррупцию в строительстве?

Американские военные планируют строить бетонные здания с помощью специального 3D-принтера. Это существенно ускорит строительство, сделает его дешевле и ликвидирует пространство для коррупции.



Управление военно-морских исследований и Национальный научный фонд Countour Crafting разрабатывают технологию строительства бетонных зданий с помощью трехмерной печати. Один из авторов новой технологии, профессор Берок Хошневис (Behrokh Khoshnevis) из Университета Южной Калифорнии, заявляет, что строительный принтер может построить здание площадью 230 кв. м всего за один день. При этом принтер может печатать здания в несколько этажей с самой сложной планировкой, какую можно представить.

Интерес военных к строительству с помощью трехмерной печати объясняется несовершенством современных технологий строительства, которые не подходят для развертывания в удаленных регионах без соответствующей инфраструктуры. С другой стороны, трехмерный принтер с командой инженеров можно привезти на место с помощью военно-транспортного самолета и уже на месте за неделю возвести надежный укрепленный полевой лагерь.


Обычный жилой дом двое операторов строительного 3D-принтера могут возвести за сутки. Плюсом трехмерной печати является и то, что 3D-принтер может работать круглые сутки

Строительный принтер, как и обычный настольный 3D-принтер, также изготавливает объемные объекты, укладывая сырье слой за слоем. Однако, вместо пластмассы он использует быстро твердеющий бетон, из которого возводится фундамент, стены и крыша здания. Форма постройки может быть любой, причем алгоритм может самостоятельно рассчитывать прочность здания, возводя постройки, способные выдержать давление до 10 000 psi. Для сравнения: обычные постройки выдерживают давление примерно 7000 psi, а сооружения, выдерживающие 14 500 psi и выше, считаются сверхпрочными.


Специальный роботизированный кран, оснащенный соплом, распыляющим бетон, способен не только построить сам каркас здания с проемами для окон и воздуховодами, но и создать его со всеми необходимыми отверстиями и выемками для монтажа канализации, освещения и других коммуникаций.

По мнению Берока Хошневиса, трехмерная печать в строительстве может решить множество проблем современной строительной отрасли. Прежде всего, резко снизится травматизм на стройках, который ежегодно уносит тысячи жизней. Кроме того, снижение количества технологических этапов строительства и упрощение всего процесса в целом, позволит снизить коррупцию в данной отрасли. Расчеты показывают, что благодаря высокой скорости строительства, уменьшению количества необходимого оборудования, энергоресурсов и персонала, стоимость зданий должна снизиться.

Кроме военного применения новой технологии, трехмерная печать в строительстве может использоваться при возведении обитаемых баз на Луне астероидах и других планетах. Наверняка спустя несколько лет трехмерная печать получит распространение при строительстве обычных жилых домов.

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags