Микрофлюидизация при высоком давлении позволяет каплям масла проникать в неорганические кристаллы

Микрофлюидизация при высоком давлении позволяет каплям масла проникать в неорганические кристаллы

Analytik сообщает о новаторской работе химического факультета Университета Шеффилда, в которой использовался микрофлюидизатор LV-1 для создания новых наноэмульсий типа «масло в воде», которые впоследствии были окклюдированы в кристаллической решетке кальцита.

Технология частиц – важная дисциплина, которая лежит в основе многих отраслей промышленности, включая биомедицинские применения, латексные краски и покрытия, присадки к моторному маслу, модификаторы вязкости и стабилизацию эмульсии. Стив Армес, профессор химии полимеров и коллоидов в Университете Шеффилда, является одним из ведущих британских экспертов в области науки и технологии частиц, с более чем тридцатилетним опытом исследований в этой области. В частности, он разрабатывает широкий спектр микроскопических полимерных частиц на наноразмерной основе.

Хорошо известно, что масло и вода не смешиваются. Точно так же включение капель масла в неорганические кристаллы крайне противоречиво, потому что существует большая разница в поверхностной энергии для этих двух компонентов. Наш новый протокол окклюзии, разработанный с использованием микрофлюидизатора высокого давления LV-1, позволил либо растворимым в масле красителям, либо диспергируемым в масле гидрофобным наночастицам впервые включаться в кристаллы-хозяева. Это захватывающее нововведение обладает значительным потенциалом для использования в качестве новой экологически чистой матрицы для микрокапсулирования и контролируемого высвобождения широкого спектра активных веществ для различных коммерческих применений. В связи с этим мы подали предварительную патентную заявку для защиты интеллектуальной собственности, связанной с нашей работой. Мы обязаны отличной технической поддержкой, предоставляемой Analytik, которая позволила нам полностью использовать микрофлюидизатор высокого давления LV-1 для производства четко определенных наноэмульсий. В будущем мы будем искать их поддержки и советов, поскольку стремимся расширить наши исследования, чтобы включить наноэмульсии вода-в-масле.

Профессор Стив Армес, Химический факультет Университета Шеффилда

Микрофлюидизатор LV1 представляет собой гомогенизатор с высоким сдвиговым усилием, который обеспечивает выдающиеся возможности обработки образцов размером до 1 мл. LV1 был разработан для достижения рабочего давления до 30000 фунтов на квадратный дюйм для образцов в диапазоне от 1 до 6 мл. Используя запатентованную технологию камеры с фиксированной геометрией, LV1 способен обрабатывать широкий спектр жидкостей, таких как эмульсии масло-в-воде, суспензии твердых частиц в жидкости и клетки, включая самые сложные дрожжи и клетки растений, в виде всего 1-2 прохода. Более того, процесс повторяется и гарантированно масштабируется до пилотных и / или производственных объемов.

Для получения более подробной информации о микрофлюидизаторе LV-1, пожалуйста, посетите https://analytik.co.uk/product/nanoemulsions-lv1-microfluidizer/.

Source link

Исследователи моделируют детальное поведение электронов в графеновых нанолентах

Исследователи моделируют детальное поведение электронов в графеновых нанолентах

Для дальнейшего сокращения размеров электронных компонентов требуются новые материалы. Это поможет сделать такие устройства, как смартфоны и ноутбуки, быстрее и эффективнее. Мельчайшие наноструктуры графена из нового материала показывают потенциал в этом отношении.

Графеновая нанолента (в центре) состоит из одного слоя сотовых атомов углерода. Лента имеет всего несколько атомов углерода в ширину и имеет различные электрические свойства в зависимости от ее формы и ширины. Локальная плотность электронов увеличивается по краям, как показывают темно-красные области в прямоугольниках. Изображение предоставлено: © Jan-Philip Joost, AG Bonitz.

Графен состоит из одного слоя атомов углерода и, помимо прочего, обладает отличной электропроводностью. Но более высокий уровень пространственного ограничения в таких наноструктурах сильно влияет на их электронные свойства.

Команда, возглавляемая профессором Майклом Бонитцем из Института теоретической физики и астрофизики (ITAP) при Кристиан-Альбрехтском университете в Киле (CAU), успешно имитировала детальное поведение электронов в этих специальных наноструктурах, используя передовые вычислительная модель. Это знание жизненно важно для потенциального применения графеновых наноструктур в электронных устройствах.

Точное моделирование свойств электронов в наноструктурах

В прошлом году две исследовательские группы независимо друг от друга добились успеха в изготовлении узких, атомарно точных графеновых нанолент и измерении их электронных энергий. Ширина нанолент отличается точно отрегулированным образом. Каждая часть нано-ленты включает в себя свои энергетические состояния со своей электронной структурой.

Однако результаты измерений не могли быть полностью воспроизведены предыдущими теоретическими моделями .

Майкл Бонитц, профессор, Институт теоретической физики и астрофизики, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Бонитц также возглавляет кафедру статистической физики в ITAP.

Вместе со своим аспирантом Яном-Филипом Джустом и их датским коллегой профессором Антти-Пеккой Яухо из Технического университета Дании (DTU) они создали улучшенную модель, которая привела к очень хорошему согласию с экспериментами. Физики сообщили свои теоретические результаты в недавнем выпуске выдающегося журнала Nano Letters .

Источником нового и более точного компьютерного моделирования была гипотеза о том, что отклонения между экспериментом и более ранними моделями были вызваны деталями взаимного отталкивания электронов.

Хотя это кулоновское взаимодействие, которое также имеет место в металлах, на самом деле было примерно включено в предыдущие моделирования, этот эффект намного больше в небольших нанолентах графена и требует всестороннего анализа. Электроны выселяются из своих первичных энергетических состояний и должны «искать» другие места.

Нам удалось доказать, что корреляционные эффекты, обусловленные кулоновским взаимодействием электронов, оказывают существенное влияние на локальный энергетический спектр.

Майкл Бонитц, профессор, Институт теоретической физики и астрофизики, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Форма нанолент определяет их электронные свойства

То, как допустимые значения энергии электронов зависят от ширины, длины и формы наноструктур, было проверено исследователями путем анализа многих таких нанолент. « Энергетический спектр также изменяется при изменении геометрии нанолент, их ширины и формы », – добавляет Джуст.

Впервые наши новые данные позволяют делать точные прогнозы относительно того, как можно управлять энергетическим спектром путем конкретного изменения формы нанолент .

Антти-Пекка Яухо, профессор, Технический университет Дании

Команда считает, что эти прогнозы также будут проверены экспериментально и приведут в движение разработку новых наноструктур. Такие системы могут иметь значительные последствия для дальнейшей миниатюризации электроники.

Источник: http://www.uni-kiel.de/en

Source link

Технология визуализации дает возможность лучше понять каталитическое 2D-материаловедение

Технология визуализации дает возможность лучше понять каталитическое 2D-материаловедение

Сканирующий метод электрохимической визуализации клеток показывает, как наноразмерные структурные особенности влияют на каталитическую активность монослоев MoS 2 для реакций выделения водорода, сообщают исследователи в университете Канадзава в Angewandte Chemie International Edition.

[сканирующаяэлектроннаямикроскопия SECCM) позволяет получать изображения и проводить количественный анализ каталитически активных центров реакции выделения водорода (HER) в монослоях 1H MoS2.

Свойства двумерных дихалькогенидов переходных металлов вызывают большой интерес, и одной из причин является их каталитическая активность. В частности, необходимы лучшие катализаторы, чтобы использовать потенциал электролиза воды – расщепление воды на составляющие ее элементы – для обеспечения устойчивого накопления энергии.

«MoS 2 является одним из наиболее перспективных драгоценных катализаторов, не содержащих редких металлов, для реакции выделения водорода (HER)», – отмечают Ясуфуми Такахаши, Мингвей Чен, Томоказу Мацуэ и их коллеги из Канадзава. Университет и другие сотрудничающие учреждения в Японии, США и Великобритании в своем недавнем отчете Angewandte Chemie International Edition . В работе подчеркивается роль «сканирующей электрохимической микроскопии клеток» для разработки каталитических свойств этих 2D материалов.

Как указывают исследователи, сканирующая электрохимическая микроскопия уже доказала свою полезность в исследованиях каталитической активности монослоев MoS 2 которые были сосредоточены на влиянии деформации, а также на свойствах металла и полупроводника различных микроструктурных фаз MoS 2 на катализе HER. В этих исследованиях использовался микромасштабный электрод для исследования образца на предмет электрохимической активности как функции местоположения с высоким пространственным разрешением из-за микромасштабных размеров электрода.

В своих исследованиях сканирующей электрохимической микроскопии Такахаши, Чен, Мацуэ и коллеги используют нанопипетку в качестве локальной подвижной электрохимической ячейки для измерения электрохимической активности на поверхности вместо ультрамикроэлектрода. Они выделяют «воспроизводимый и надежный метод изготовления нанозондов вместе с быстрой электрохимической характеристикой благодаря малому емкостному току» как дополнительные преимущества этой формы метода характеризации.

Исследователи использовали нанопипетку с радиусом 20 нм для изучения треугольных монослоев MoS 2 с микроструктурной фазой 1H, а также гетероструктур MoS 2 и WS 2 . Каждая чешуйка имела длину стороны около 130 нм. Измерения выявили изменения каталитической активности в местах расположения краев, элементов террас и гетеропереходов между MoS 2 и WS 2 что согласуется с предложениями предыдущих докладов. Кроме того, старение образца оказало заметное влияние, особенно по краям.

Исследователи пришли к выводу, что их исследование демонстрирует, как можно оценить локальную активность HER каталитических образцов с помощью сканирующей электрохимической клеточной микроскопии. Они предполагают, что этот метод может стать «мощным инструментом» для разработки фазы и структуры двумерных образцов дихалькогенидов переходных металлов для применений в катализе.

Предпосылки

2D дихалькогениды переходных металлов

Изоляция графена и необычные свойства, выявленные в материале, вызвали большой интерес со стороны исследователей не только в графене, но и в целом ряде других материалов, где могут быть изолированы двумерные слои. К числу этих двухмерных материалов относятся дихалькогениды переходных металлов, где переходные металлы включают молибден (Мо) и вольфрам (W), а халькогены являются элементами VI группы, которые включают серу (S), селен (Se) и теллур (Te). Наряду с электрохимическим катализом для накопления энергии, эта группа материалов также привлекла внимание к высокотехнологичной электронике, спинтронике, оптоэлектронике, сбору энергии, гибкой электронике, секвенированию ДНК и персонализированной медицине.

Реакция выделения водорода

Использование водорода в качестве топлива включает сжигание его в кислороде для производства только воды и выделения большого количества энергии. Водородное топливо избегает использования ископаемого топлива и производства углекислого газа, и оно может обойти некоторые проблемы хранения энергии, связанные со многими альтернативными технологиями устойчивой энергетики, такими как солнечная и ветровая энергия. Электролиз воды с использованием тока с устойчивым источником обеспечивает экологически чистый способ производства водородного топлива. Хотя HER быстрее, чем реакция выделения кислорода, все еще существует большой интерес к увеличению скорости реакции. В результате, существует большой интерес к каталитической активности 2D дихалькогенидов переходных металлов на HER среди других реакций.

Ссылка

Ясуфуми Такахаши, Ю Кобаяси, Цзыцян Ван, Йошикадзу Ито, Масато Ота, Хироки Ида,

Акитика Куматани, Кейсуке Миядзава, Такеши Фудзита, Хитоси Шику, Юрий Е. Корчев,

Ясумицу Мията, Такеши Фукума, Мингвей Чен и Томоказу Мацуэ. Электрохимическое картирование реакции выделения водорода с высоким разрешением на нанолистах дихалькогенидов переходных металлов, Angewandte Chemie International Edition, опубликовано в Интернете как «Принятая статья» 28 ноября 2019.

DOI: 10.1002 / anie.201912863

URL: https://doi.org/10.1002/anie.201912863

Источник: http://www.kanazawa-u.ac.jp/e/

Source link

Достижение очистки воды с помощью магнитных наночастиц

Достижение очистки воды с помощью магнитных наночастиц

Изображение предоставлено: ECOSY / Shutterstock.com

Безопасный и немедленный доступ к чистой воде важен для здоровья населения, и для достижения этого используются различные методы очистки воды для улучшения водоснабжения. Однако существующие методы фильтрации часто оказываются медленными, сложными и дорогостоящими, накладывая ограничения на то, у кого и где есть легкая питьевая вода на кране.

В настоящее время команда исследователей из Университета Ульма, Германия и CISC-Universidad de Zaragoza, Испания, разработала новую методику очистки с использованием магнитных наночастиц для удаления загрязняющих веществ, в том числе микропластиков, из воды.

Команда приступила к разработке своего инновационного подхода, признавая, что существует растущая потребность в новых рентабельных технологиях для очистки сточных вод и управления водными ресурсами. Микропластики в водоснабжении становятся поводом для беспокойства во всем мире, поскольку они могут получить доступ к пищевой цепи при попадании в организм рыб и других морских организмов.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 2025 году водный стресс затронет почти 50 процентов населения мира. Таким образом, повторное использование сточных вод и способность извлекать питательные вещества и энергию из воды становится ключевой стратегией. В последние годы Международная схема ВОЗ по оценке технологий очистки воды в домашних хозяйствах и их сотрудничество с ЮНИСЕФ по схеме WIT FIT занимались исследованием и поддержкой методов обеспечения чистой глобальной системы водоснабжения и улучшения водоснабжения и санитарии в развивающихся странах.

Команда, возглавляемая Карстеном Штребом, Робертом Гюттелем и Скоттом Дж. Митчеллом, покрыла наночастицы оболочкой в ​​ионной жидкости, которая поможет устранить разнообразные загрязняющие вещества в пробе воды. Покрытие, разработанное для наночастиц с магнитным ядром из оксида железа и пористой кремниевой оболочкой, « исследовало удаление водных загрязнителей путем разработки так называемых полиоксометалат поддерживал ионные жидкие фазы (POM SILPs) . ».» наночастицы для связывания как с органическими, так и неорганическими веществами перед извлечением из загрязненной воды с помощью серии магнитов.

Их предложение состоит в том, что очистка воды с использованием магнитных частиц является многообещающей альтернативой фильтрации, которая может использоваться в широком спектре применений для очистки воды, включая извлечение загрязняющих веществ из больших объемов воды. В принципе, их метод, опубликованный в журнале Angewandte Chemie утверждает, что дополнительная инфраструктура не потребуется, если удаление частиц может быть достигнуто с помощью «простых постоянных магнитов». «

В ходе испытаний наночастицы доказали свою эффективность в удалении металлов, в том числе хрома, кобальта, меди, свинца и никеля, а также красителя «Патент Блю V», который стоял на месте для органических примесей. Этот метод также предотвращал рост различных бактерий, в дополнение к наночастицам, прикрепляющимся к полистирольным сферам диаметром от 1 до 10 мкм в качестве модели для микропластиков.

В будущем команда под руководством Штреба, Гюттеля и Митчелла попытается изучить, как можно оптимизировать отдельные компоненты для улучшения их метода, а также исследовать связь с промышленными системами электромагнитного восстановления для использования в реалистичной эксплуатации. условия. Если это может быть достигнуто, потенциал для рентабельной и легкой очистки воды является очень многообещающим и может оказаться новаторским прорывом для команды и для обеспечения чистой водой.

Source link

Weebit Nano и Leti подали три новых патента для повышения производительности и надежности усовершенствованных продуктов ReRAM

Weebit Nano и Leti подали три новых патента для повышения производительности и надежности усовершенствованных продуктов ReRAM

Weebit Nano, технология памяти нового поколения для мировой полупроводниковой промышленности, и ее партнер по разработке Leti, французский исследовательский институт, признанный мировым лидером в области микроэлектроники, подали три новых патента на Weebit. Технология ReRAM оксида кремния (SiOx).

Последние патенты от Weebit и Leti используют недавно разработанные интеллектуальные алгоритмы для повышения надежности и производительности ячеек памяти ReRAM и обеспечения масштабируемых улучшений процесса иммунной ReRAM. Два патента идентифицируют режимы сбоев, в которых оптимизированные алгоритмы интеллектуального программирования улучшают границы окна и выход массива. Третий патент улучшает технологические процессы, позволяя повысить стабильность в масштабируемых ячейках памяти с геометрией от 40 нм и ниже.

В этих патентах описаны методы преодоления проблем, связанных с физическими ограничениями, которые распространены в продвинутых геометриях, приближающихся к ограничениям на атомном уровне, что приводит к увеличению урожайности и, в конечном итоге, доходов на пластину.

Коби Ханох, генеральный директор Weebit Nano, сказал: «Разработка прорывных технологий для производства продуктов является не только результатом великой инженерии материаловедения, но также понимания и управления физикой устройства. Компания должна разработать сложные методы управления технологическими процессами, а также интеллектуальные алгоритмы для преодоления трудностей и управления физикой производственной среды. Weebit и Leti инвестируют в обе стороны, чтобы создать уникальные ноу-хау, которые позволят упростить и удешевить технологичность, что приведет к высоконадежным и экономичным решениям для памяти ReRAM .

«Эти патенты еще больше укрепляют интеллектуальную собственность Weebit и создают уникальный пакет управления процессами и памятью, который будет включен в наши будущие продукты, что позволит нам увеличить потенциальные доходы от каждой производимой пластины», – сказал Мистер Ханох.

Weebit Nano продолжает совершенствовать свою технологию ReRAM в сотрудничестве с Leti, чтобы обеспечить ее высокую привлекательность для потенциальных клиентов. Компания по-прежнему готова перенести свою технологию в производственный цех к декабрю 2020 года и продолжает разработку с участием ряда потенциальных клиентов.

Это объявление было разрешено к выпуску Советом.

Источник: http://www.weebit-nano.com

Source link

Границы зерен в графене не влияют на спиновый транспорт

Границы зерен в графене не влияют на спиновый транспорт

Исследователи из группы теоретических и вычислительных нанонаук ICN2, а также Католического университета Лувена использовали численное моделирование, чтобы показать, что длина спиновой диффузии не зависит от размера зерна. Результаты опубликованы в Nano Letters и имеют значение для оптимизации спинтронных устройств на основе графена.

Графен – это материал, который приобрел известность в последние годы благодаря своим великолепным свойствам. В частности, для спинтроники графен является ценным материалом, поскольку спины используемых электронов остаются неизменными в течение относительно длительного времени. Тем не менее, графен необходимо производить в больших масштабах, чтобы использовать его в будущих устройствах. В связи с этим химическое осаждение из паровой фазы (CVD) является наиболее перспективным методом изготовления.

CVD включает выращивание графена на металлической подложке при высоких температурах. В этом процессе генерация графена начинается в разных точках подложки одновременно. Это создает различные монокристаллические домены графена, отделенные друг от друга через границы зерен, состоящие из массивов пяти-, семи- или даже восьмичленных углеродных колец. Таким образом, конечным продуктом является поликристаллический графен.

Поликристаллический графен так же хорош, как монокристаллический графен для спинтроники? Границы зерна являются значительным источником рассеяния заряда, увеличивая электрическое сопротивление материала. Как они влияют на спиновый транспорт?

Некоторые эксперименты предполагают, что границы зерен не играют главной роли в переносе спина. В этом контексте д-р Арон У. Каммингс из Группы теоретических и вычислительных нанонаук ICN2, возглавляемой профессором ICREA Стефаном Рошем, вместе с исследователями из Католического университета Лувена (Бельгия), использовали в первую очередь Принципы моделирования для изучения влияния границ зерен на спиновый транспорт в поликристаллическом графене. Исследование опубликовано в Nano Letters .

Исследователи рассмотрели два различных механизма, с помощью которых спины могут потерять свою первоначальную ориентацию (спиновая релаксация). Один объясняет рандомизацию спинов в зернах из-за спин-орбитальной связи, другой учитывает возможность переворотов спинов из-за рассеяния на границе зерен. Однако исследователи обнаружили, что последнего случая не произошло. Границы зерна не оказывают какого-либо вредного влияния на спиновый транспорт.

Следовательно, длина спиновой диффузии в поликристаллическом графене не зависит от размера зерна и зависит только от силы спин-орбитального взаимодействия, вызванного подложкой. Более того, это справедливо не только для диффузионного режима транспорта, но и для слабо локализованного, в котором начинают преобладать квантовые явления. Это первое квантово-механическое моделирование, подтверждающее, что одно и то же выражение для длины спиновой диффузии выполняется в обоих режимах.

Исследование подчеркивает тот факт, что однодоменный графен, возможно, не является требованием для приложений спинтроники, и что поликристаллический CVD-выращенный графен может работать так же хорошо. Это делает акцент на других аспектах увеличения производства графена, таких как удаление магнитных примесей.

Источник: https://icn2.cat/en/

Source link

Питание следующего поколения накопителей энергии

Питание следующего поколения накопителей энергии

Использование проводящего наноалмаза в качестве электродного материала в элементе на водной основе значительно увеличивает его емкость накопления энергии, ученые обнаружили, что суперконденсаторы, которые начали заменять традиционные батареи, такие как литий-ионные батареи, в настоящее время могут хранить много меньше энергии, чем в идеале. Чтобы исправить это, группа ученых из Японии предлагает использовать проводящий наноалмаз в качестве материала электрода.

Полученное в результате высокоэффективное устройство накопления энергии подходит для приложений, в которых требуется быстрая зарядка и разрядка для многократного использования в течение длительного времени. И снова алмаз сияет над своими сверстниками.

Наше использование устройств и приборов с батарейным питанием неуклонно растет, что приводит к необходимости в безопасных, эффективных и высокопроизводительных источниках питания. С этой целью тип устройства накопления электрической энергии, называемый суперконденсатором, в последнее время стал рассматриваться как реальная, а иногда даже лучшая альтернатива обычным широко используемым устройствам накопления энергии, таким как литий-ионные аккумуляторы. Суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем обычные батареи, а также продолжать делать это гораздо дольше. Это делает их пригодными для целого ряда применений, таких как рекуперативное торможение в транспортных средствах, носимые электронные устройства и так далее. «Если может быть создан высокопроизводительный суперконденсатор, использующий невоспламеняющийся, нетоксичный и безопасный водный электролит, он может быть встроен в носимые устройства и другие устройства, способствуя буму в Интернете вещей» Доктор Такеши Кондо, который является ведущим ученым в недавнем прорывном исследовании в этой области, говорит.

Тем не менее, несмотря на их потенциал, в настоящее время суперконденсаторы имеют определенные недостатки, которые препятствуют их широкому использованию. Одна из основных проблем заключается в том, что они имеют низкую плотность энергии; то есть они накапливают недостаточно энергии на единицу площади своего пространства. Ученые сначала попытались решить эту проблему, используя органические растворители в качестве электролита – проводящей среды – внутри суперконденсаторов для повышения генерируемого напряжения (обратите внимание, что квадрат напряжения прямо пропорционален плотности энергии в устройствах накопления энергии). Но органические растворители дороги и имеют низкую проводимость. Так что, возможно, водный электролит был бы лучше, подумали ученые.

Таким образом, разработка компонентов суперконденсатора, которые были бы эффективны с водными электролитами, стала центральной темой исследований в этой области.

В вышеупомянутом недавнем исследовании, опубликованном в Scientific Reports, доктор Кондо и группа из Токийского университета науки и корпорации Daicel в Японии изучали возможность использования нового материала, наноалмаза, легированного бором, в качестве электрода в суперконденсаторах. Электроды – это проводящие материалы в батарее или конденсаторе, которые соединяют электролит с внешними проводами для передачи тока из системы. Выбор материала электродов для этой исследовательской группы был основан на знании того, что легированные бором алмазы обладают широким потенциальным окном, особенностью, которая позволяет устройству накопления высокой энергии оставаться стабильным во времени. «Мы думали, что суперконденсаторы на водной основе, вырабатывающие большое напряжение, могут быть реализованы, если в качестве материала электрода используется проводящий алмаз», говорит доктор Кондо.

Ученые использовали технику, называемую СВЧ-плазменное химическое осаждение из газовой фазы, MPCVD, для изготовления этих электродов и исследовали их рабочие характеристики, проверяя их свойства. Они обнаружили, что в основной двухэлектродной системе с водным сернокислотным электролитом эти электроды производили намного более высокое напряжение, чем обычные элементы, что приводило к гораздо более высокой плотности энергии и мощности для суперконденсатора. Кроме того, они увидели, что даже после 10000 циклов зарядки и разрядки электрод оставался очень стабильным. Легированный бором наноалмаз доказал свою ценность.

Вооружившись этим успехом, ученые решились исследовать, будет ли этот электродный материал показывать те же результаты, если электролит будет заменен на насыщенный раствор перхлората натрия, который, как известно, обеспечивает получение более высокого напряжения, чем это возможно с обычным сернокислотный электролит. Действительно, уже созданное высокое напряжение значительно расширилось в этой установке.

Таким образом, как сказал д-р Кондо, «наноалмазные электроды, легированные бором, полезны для водных суперконденсаторов, которые функционируют в качестве высокоэнергетических накопителей, подходящих для высокоскоростной зарядки и разрядки».

Похоже, алмазы могут стать движущей силой нашей электронной и физической жизни в ближайшем будущем!

Источник: https://www.tus.ac.jp/en/

Source link

Новое явление в 2D-полупроводниках может повысить эффективность будущих солнечных элементов

Новое явление в 2D-полупроводниках может повысить эффективность будущих солнечных элементов

Физики из Центра интегрированной физики наноструктур (CINAP), Института фундаментальных наук (IBS, Южная Корея), раскрыли захватывающее явление, называемое умножением носителей (CM), в группе полупроводников с удивительной тонкостью , превосходные свойства и потенциальные применения в оптике и электронике.

Схема демонстрирует фотогенерированные носители с умножением носителей (CM). Обнаружение самой высокой эффективности CM и самой низкой пороговой энергии CM отображается в данных квантового выхода для тонких пленок 2H-MoTe2 и 2H-WSe2. Изображение предоставлено Институтом фундаментальных наук.

Новые результаты были опубликованы в Nature Communications и могут способствовать развитию фотоэлектрических и фотоприемных полей. Результаты также могут повысить эффективность солнечных элементов, разработанных с использованием этих ультратонких материалов, почти до 46%.

Слоистые дихалькогениды переходного металла Ван-дер-Ваальса (2D-TMD) представляют собой захватывающую группу 2D-материалов, для которых, как ожидается, будут созданы оптоэлектронные устройства следующего поколения, такие как транзисторы, солнечные элементы, светодиоды (LED) и т. Д. Они сформированы из отдельных тонких слоев, изолированных очень слабыми химическими связями (ван-дер-ваальсовыми связями), и обладают высокими свойствами поглощения света, уникальными оптическими свойствами и высокой подвижностью носителей (электронов и дырок).

Помимо возможности изменения ширины запрещенной зоны за счет изменения состава и толщины слоя, эти материалы также обеспечивают сверхвысокую внутреннюю радиационную эффективность более 99%, что поддерживается удалением поверхностных дефектов и большой энергии связи между носителями.

В общем, поглощение солнечного света в полупроводниковых монослоях 2D-TMD достигает 5-10%, что на порядок больше, чем у большинства стандартных фотоэлектрических материалов, таких как теллурид кадмия, кремний и арсенид галлия.

Однако, несмотря на эти оптимальные характеристики, самая высокая эффективность преобразования энергии солнечных элементов 2D-TMD составляла менее 5% из-за потерь на металлических электродах. Исследователи IBS сотрудничали с учеными Амстердамского университета, чтобы решить эту проблему, исследуя процесс КМ в этих материалах.

CM – очень эффективный способ превращения света в электричество. Один фотон обычно стимулирует один электрон, оставляя после себя «пустое пространство» (дыру). Но возможно создать две или более пары электрон-дырка в конкретных полупроводниках, если энергия падающего света достаточно велика, точнее, если энергия фотона в два раза больше энергии запрещенной зоны материала.

Хотя явление CM довольно неэффективно в объемных полупроводниках, было предсказано, что оно очень эффективно в 2D материалах, но не было продемонстрировано экспериментально из-за нескольких технических ограничений, таких как сверхбыстрое оптическое измерение и надлежащий синтез 2D-TMD.

В этом исследовании команда впервые обнаружила КМ в 2D-TMD, таких как 2H-WSe 2 и 2H-MoTe 2 . Ожидается, что это открытие повысит существующую эффективность солнечных элементов 2D-TMD, даже превысив предел Шокли-Кейссера в 33,7%.

Наши новые результаты вносят вклад в фундаментальное понимание феномена CM в 2D-TMD. Если кто-то преодолеет контактные потери и преуспеет в разработке фотоэлектрических систем с КМ, их максимальная эффективность преобразования мощности может быть увеличена до 46%. Эта новая технология наноматериалов дает возможность для нового поколения эффективных, долговечных и гибких солнечных элементов .

Янг Хи Ли, директор CINAP

Источник: https://www.ibs.re.kr

Source link

Метод повышения долговечности заключенных в оболочку нанокристаллов перовскита

Метод повышения долговечности заключенных в оболочку нанокристаллов перовскита

Нанокристаллы перовскита демонстрируют потенциал для расширения широкого спектра оптоэлектронных устройств, от светодиодов (LED) до лазеров. Тем не менее, эти материалы не используются широко на коммерческом уровне из-за их долговечности.

На этой иллюстрации показано, как два слоя пластика и диоксида кремния работают вместе для защиты материала перовскита. Изображение предоставлено: Georgia Tech.

Для решения проблемы долговечности материала перовскита ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) описали инновационный метод, в котором перовскит заключен в двухслойную систему защиты, изготовленную из кремнезема и пластика.

Исследователи продемонстрировали многоэтапный процесс создания заключенных в оболочку нанокристаллов перовскита, которые не легко разлагаются во влажных условиях. Это исследование было недавно опубликовано в журнале Science Advances 29 ноября th 2019.

Нанокристаллы перовскита очень чувствительны к деградации, особенно когда они вступают в контакт с водой. Эта система с двумя оболочками обеспечивает два уровня защиты, позволяя каждому нанокристаллу оставаться отдельной и отдельной единицей, достигая максимальной площади поверхности и других физических характеристик перовскита, необходимых для оптимизации оптоэлектронных приложений .

Жиквин Лин, профессор Школы материаловедения и инженерии, Технологический институт Джорджии

Перовскит – это термин, который относится к кристаллической структуре материала. Материал обычно состоит из трех частей – пары катионов разных размеров и одного аниона между ними. В течение многих лет ученые пытались заменить различные типы химикатов в структуре, чтобы получить исключительные свойства. В частности, перовскиты, содержащие галогенидные соединения, такие как йод и бромид, могут служить в качестве излучателей и поглотителей света.

Для этого анализа команда Лина проверила одну из самых стандартных конфигураций галогенидов, образованных из бромида, свинца и метиламмония. Исследование было поддержано Управлением научных исследований ВВС, Агентством по уменьшению угрозы обороны, Национальным научным фондом и Министерством энергетики США.

В процессе исследований изначально формируются звездообразные пластиковые молекулы, которые потенциально могут действовать как «нанореакторы». Чтобы сформировать эти молекулы, 21 полимерное плечо сначала выращивается на простой молекуле сахара. Затем, после того, как пластмассовая молекула загружена химическими веществами-прекурсорами для нанокристаллов перовскита и кремнезема, многие стадии химических реакций создают окончательную систему.

После того, как звездообразный пластик стал нанореактором, звездообразные компоненты продолжают бесконечно прикрепляться, практически как волосы, к кремнезему. Именно этот кремнезем покрывает перовскит. Впоследствии волосы не только отталкивают воду, но и предотвращают слипание нанокристаллов перовскита, служа в качестве начального слоя защиты. Последующий слой кремнезема дополнительно защищает нанокристаллы в случае попадания воды в водоотталкивающие пластмассовые волоски.

Синтез и применение нанокристаллов перовскита были быстро развивающейся областью исследований в течение последних пяти лет. Наша стратегия, основанная на разумно сконструированном звездообразном пластике в качестве нанореактора, обеспечивает беспрецедентный контроль при изготовлении высококачественных нанокристаллов перовскита со сложной архитектурой, что недоступно при традиционных подходах .

Yanjie He, соавтор и бывший аспирант, Технологический институт Джорджии

Чтобы проверить материал, ученые использовали тонкую пленку инкапсулированных перовскитов для покрытия стеклянных подложек, а затем провели ряд стресс-тестов, таких как погружение всего образца в деионизированную воду.

Когда образец освещали ультрафиолетовым светом, исследователи наблюдали, что фотолюминесцентные характеристики перовскитов не снижались в течение 30-минутного теста. Для сравнения ученые также погрузили некапсулированные перовскиты в воду и наблюдали, как их фотолюминесценция исчезла в течение нескольких секунд.

По словам Лин, новая методика демонстрирует, что поверхностные свойства нанокристалла с двойной оболочкой могут быть изменены для улучшения его характеристик в более широком диапазоне применений. Кроме того, процесс использования звездообразного пластика для изготовления нового пластика нанокристаллов перовскита был необычным, поскольку использовались только растворители с низкой температурой кипения и пониженной токсичностью.

Предстоящие исследования могут быть направлены на создание различных нанокристаллических систем перовскита, таких как легированные перовскиты, двойные перовскиты и полностью неорганические перовскиты.

Мы предполагаем, что этот тип нанокристалла перовскита окажется очень полезным для создания долговечных оптоэлектронных устройств для биовизуализации, биосенсоров, фотонных сенсоров и детектирования излучения, а также светодиодов, лазеров и сцинтилляторов следующего поколения. Это связано с тем, что эти волосистые нанокристаллы перовскита обладают уникальными преимуществами, включая высокую устойчивость к дефектам, более узкие полосы излучения и высокую эффективность сцинтилляции .

Жиквин Лин, профессор Школы материаловедения и инженерии, Технологический институт Джорджии

Исследование было поддержано Национальным научным фондом (NSF) в рамках гранта № CMMI 1727313, CMMI 1914713, CBET 1803495, Агентство по уменьшению угрозы обороны в рамках гранта № HDTRA1-18-1-0004, Управление научных исследований ВВС. Исследования в рамках гранта № FA9550-19-1-0317 и Министерства энергетики США в рамках гранта № DE-SC0018611 и DE-FG02-90ER46604.

Новая система защиты может помочь перовскитным светодиодам противостоять воде. Видео Кредит: Джош Браун.

Источник: https://www.gatech.edu/

 

Source link

Потенциальная роль нанотехнологий может сыграть роль в прорыве к преэклампсии

Потенциальная роль нанотехнологий может сыграть роль в прорыве к преэклампсии

Изображение предоставлено: Sohel Parvez Haque / Shutterstock.com

Крупнейший в мире частный фонд, поддержавший исследование преэклампсии, наградил доктора Марни Винтера, биомедицинского инженера в Университете Южной Австралии, 100 000 долларов США за исследование состояния, которое уносит жизни 76 000 женщины и 500 000 детей каждый год. Деньги пойдут на финансирование исследований, посвященных исследованию того, как передовые нанотехнологии могут быть использованы для борьбы с разрушительным гипертоническим расстройством .

Преэклампсия: главная причина материнской и младенческой смертности

Всемирная организация здравоохранения отмечает, что преэклампсия является основной причиной смерти среди матерей и их детей, а также основным фактором, приводящим к длительной инвалидности. 10% всех материнских смертей в Африке и Азии связаны с гипертоническими расстройствами (преэклампсия, эклампсия, гестационная гипертензия и хроническая гипертензия), а также с четвертью материнских смертей в Латинской Америке

.

Более 10 миллионов женщин во всем мире ежегодно страдают от преэклампсии, а женщины в регионах с низким социально-экономическим статусом подвергаются повышенному риску. Однако, несмотря на его распространенность, доступные в настоящее время методы лечения преэклампсии направлены только на симптомы, а не на причину. Считалось, что единственное окончательное лечение – это родить ребенка, однако последние данные показывают, что состояние может иметь последствия и после родов.

Учитывая распространенность этого расстройства, а также тот факт, что в настоящее время не существует окончательного варианта лечения, который устранял бы причины, очевидно, что существует острая необходимость в разработке нового и эффективного лечения. Именно это побудило команду, возглавляемую доктором Винтером, исследовать потенциальное влияние разработки передовых нанотехнологий для борьбы с этим расстройством.

Использование нанотехнологий для целенаправленной терапии

Руководитель группы биоинженерии UniSA Future Industries Institute, профессор Бенджамин Тьерри вместе с доктором Винтером и ее командой исследователей из Университета Аделаиды и Университета Торонто будут использовать значительное финансирование для изучения того, как можно разработать методы нанотехнологий для создания наноразмерные лекарственные средства для лечения и профилактики преэклампсии таким образом, чтобы не представлять угрозы для нерожденного ребенка.

Хороший холестерин, также известный как ЛПВП, станет целью исследований команды. Они попытаются разработать способ, позволяющий ЛПВП переносить молекулярные лекарства к плаценте и кровеносным сосудам, поврежденным преэклампсией, что приводит к целенаправленному лечению.

Чтобы достичь этого, команда сначала решит проблему отсутствия моделей in vitro демонстрирующих влияние преэклампсии на организм. Для этого они разработают биотехнологические модели плаценты, чтобы получить новые подробные сведения о том, как преэклампсия устанавливается и развивается в организме, а также о ее влиянии на мать и ребенка. С более глубоким пониманием расстройства, команда надеется, что они смогут разработать эффективное лечение за короткий период времени.

Финансирование, которое предоставляется инициативой Фонда Билла и Мелинды Гейтс «Гранд вызов», поддержит проект, который продлится 18 месяцев и будет в первую очередь направлен на разработку методов лечения, которые будут доступны для малоимущих, низкоресурсные, отдаленные регионы, где влияние преэклампсии более выражено. Региональная Австралия является одной из областей, которая будет целью обеспечения доступного лечения. То, чего в настоящее время не хватает, особенно в этих глобальных регионах.

Результат проекта, как мы надеемся, закончится созданием жизнеспособного варианта лечения и профилактики, который позволит устранить одно из самых распространенных осложнений беременности. Инновация в этой области может оказать влияние на спасение тысяч жизней по всему миру.

Source link

Новая система для скрининга реакции под высоким давлением

Новая система для скрининга реакции под высоким давлением

Компания Asynt разработала новую реакторную матрицу высокого давления, которая напрямую интегрируется с их реакционной станцией Integrity 10, позволяя ученым параллельно проводить до 10 независимо находящихся под давлением реакций (до 100 бар).

Реакционная станция Integrity 10 предназначена для проведения параллельных реакций, каждая с независимым контролем температуры в диапазоне от -30 ° С до +150 ° С, что делает ее идеальной для тестирования в рамках плана экспериментов (DoE). В химической разработке протоколы DoE стали эталонным методом для ускорения оптимизации реакции, поскольку он позволяет оценивать большое количество параметров реакции посредством небольшого числа экспериментов.

Интеграция нового модуля реакторной решетки высокого давления позволяет ученым проводить одновременно несколько реакций, причем каждый эксперимент проводится в разных условиях. Это расширяет возможности использования реакционной станции Integrity 10, максимизируя эффективность и экономя место в вытяжном шкафу. Изготовленный в стандартной комплектации из прочной нержавеющей стали 316 – Asynt также может изготавливать систему из экзотических сплавов, таких как Hastelloy или Inconel.

Использование реакционной станции Integrity 10 позволяет ученым разрабатывать автоматизированные профили реакций для каждого отдельного эксперимента; с изменениями температуры, давления, перемешивания и времени возможно. Все данные собираются и записываются в электронном виде и сохраняются автоматически.

Для получения дополнительной информации о реакционной станции Integrity 10 и реакторной установке высокого давления, пожалуйста, посетите https://www.asynt.com/product/integrity-10-high-pressure-module/.

Source link

Метод использования недорогой газетной бумаги из газет для выращивания углеродных нанотрубок

Метод использования недорогой газетной бумаги из газет для выращивания углеродных нанотрубок

Ученые из университетов Райс и Суонси разработали метод использования недорогой газетной бумаги, извлеченной из газет, для выращивания нанотрубок для промышленности.

Изображения, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа необработанной углеродной сажи, выращенной на газетной бумаге размером с каолин, показывают (а) изогнутые одностенные углеродные нанотрубки и (б) свернутые, (в) согнутые и (d) скрученные нанотрубки. Изображение предоставлено Брюсом Бринсоном.

Исследование, начатое покойным исследователем Райса Робертом Хауге и продолженное учеными-исследователями Брюсом Бринсоном и Варуном Шеной Ганголи и химиком Эндрю Барроном, показало, что особый вид газетной бумаги можно рассматривать как трехмерный субстрат для роста одностенного углерода нанотрубки.

Сложенная газетная бумага, которая включает каолиновую глину и используется в качестве подложки, несущей катализатор, является недорогой средой роста с очень большой площадью поверхности, совместимой с методами непрерывного производства .

Брюс Бринсон, ведущий исследователь и научный сотрудник, Университет Райс

Не вся газетная бумага формируется одинаково. Только газетная бумага, созданная с использованием каолиновой фарфоровой глины, способствовала росту углеродных нанотрубок. Калибровка – это наполнитель, добавляемый в бумагу для изменения ее характеристик цвета, поглощения и износа. Ученые узнали, что каолин помогает восстанавливать железо до наноразмерных частиц катализатора, которые сокращают агрегацию нанотрубок в конечном продукте.

Наше наблюдение, что проклейка каолина, а не проклеивание карбоната кальция, дает представление о том, как катализатор роста – в нашем случае железо – зависит от химической природы субстрата .

Эндрю Баррон, химик и директор Исследовательского института энергетической безопасности (ESRI), Университет Суонси

Одна газета, Rice Thresher пытавшаяся выращивать нанотрубки, была несовместима, обнаружили ученые. Для тех, которые были совместимы, только части без чернил соответствовали требованию, ограничивая лабораторные исследования секциями, вырезанными по краям бумаги.

Бринсон подсчитал, что каолин является частью 60% бумажной продукции в мире.

Он белее и ярче большинства. Ключ к газетной бумаге в том, что она тонкая, дешевая и легкая. Нам нужна только поверхность; объем между передней и задней поверхностями не имеет большого значения .

Брюс Бринсон, ведущий исследователь и научный сотрудник, Университет Райс

По словам Бринсона, возможность готовить подложку в массе отличает газетную бумагу от обычных подложек с химическим осаждением из паровой фазы. Он сказал, что этот процесс может свести к минимуму использование опасных материалов и парниковых газов при росте объемных нанотрубок.

Соавторами статьи являются менеджер по исследованиям Райс Анжли Кумар и адъюнкт-преподаватель Уэйд Адамс, бывший директор Института наноразмерных наук и технологий Райс Смолли. Баррон – заведующий кафедрой низкоуглеродной энергетики и окружающей среды им. Сер Симру, заслуженный профессор химии, материаловедения и наноинженерии в Райсе.

Исследование было поддержано Управлением военно-морских исследований.

Источник: https://www.rice.edu/

Source link

Graphenea выпускает высокоплоский монослойный графен на тонкой медной пленке

Graphenea выпускает высокоплоский монослойный графен на тонкой медной пленке

Graphenea объявляет о выпуске нового продукта – высокоплоского монослоя графена. Графен выращивают методом ХОПФ на медной тонкой пленке на 2-дюймовой сапфировой подложке. С чрезвычайно низкой шероховатостью, составляющей менее 4 нм, этот новый продукт предназначен для применений в фотонике, высокопроизводительной электронике, магнитной памяти и отдельно стоящих мембранах.

Продукт направлен на удовлетворение требований интеграции в масштабе пластин для создания однородных графеновых устройств способом, совместимым с современными методами промышленного производства. Плоский графеновый продукт готов к переносу электрохимическим расслоением или сухим способом, поскольку сапфировая подложка достаточно прочна, чтобы противостоять механическим повреждениям, предотвращая разрывы и складки тонкого листа меди. Общая толщина пластины составляет 430 микрометров. Полная информация о товаре доступна в интернет-магазине.

Источник: https://www.graphenea.com/

Source link

Coxem представляет новый настольный микроскоп EM-30N

Coxem представляет новый настольный микроскоп EM-30N

Coxem рада объявить о представлении новейшего члена семейства настольных микроскопов EM-30, EM-30N. Опираясь на успех оригинального EM-30, EM-30N оснащен полностью переработанной электроникой обработки изображений для улучшения разрешения с меньшим шумом при большом увеличении и представляет наш новый режим Panorama для сканирования по всему миру.

Поставляемый с детекторами SE и BSE, EM-30N позволяет оператору просматривать либо детектор по отдельности, рядом, либо в виде составного изображения для лучшего понимания микроструктуры и химии. Режим низкого вакуума позволяет оператору отображать непроводящие образцы без какой-либо специальной предварительной обработки, в то время как встроенная оптическая камера помогает управлять держателями нескольких образцов и упрощает навигацию, используя наши виды образцов «Макро-микро-нано».

При поддержке программного обеспечения NanoStation EM-30N беспрепятственно интегрирует все функции SEM с процедурами EDS, такими как анализ композиционных частиц, и предоставляет расширенные инструменты анализа изображений, такие как анализ профиля линии, для более точного определения размера частиц при работе на наноразмерном уровне. Автоматизированные функции, такие как автоматическая яркость / контрастность практически в реальном времени, упрощают работу и помогают начинающим пользователям достигать стабильных результатов.

Опциональный детектор STEM позволяет EM-30N использовать свое ускоряющее напряжение 30 кВ для проведения анализа ПЭМ образцов на стандартных сетках ТЕА, а дополнительный CoolStage позволяет анализировать образцы при температуре от -25 ° С до 50 ° С.

Источник: http://coxem-app.com/

Source link

Являются ли наноматериалы ключом к накоплению энергии?

Являются ли наноматериалы ключом к накоплению энергии?

Изображение предоставлено: Университет Дрексел

Когда дело доходит до перехода от использования ископаемого топлива к более чистой возобновляемой энергии, одной из трудностей является хранение и распределение избыточной энергии. Таким образом, вопрос, который вырисовывается для многих, состоит в том, как улучшить хранение и распределение энергии, чтобы двигаться к устойчивому будущему. Теперь команда исследователей утверждает, что наноматериалы могут обеспечить необходимый импульс для преодоления этого препятствия.

Опубликованная в журнале Science группа ученых из Университета Дрексел считает, что ускорение интеграции наноматериалов в системы накопления энергии является ключом к экономически эффективным решениям накопления энергии в массовом масштабе.

Большинство самых больших проблем, стоящих перед стремлением к устойчивости, могут быть связаны с необходимостью лучшего накопления энергии.

Профессор Юрий Гогоци, ведущий автор материаловедения и инженерии в Университете Дрекселя

Исследование показало, что благодаря включению наноматериалов в аккумуляторы может быть выброшена современная технология, использующая металлы, такие как медь или алюминий, в качестве сборщиков фольги. В результате получаются более легкие, более компактные батареи, которые могут заряжать и разряжать энергию с большей скоростью.

Аккумуляторы похожи на бункер фермера – если он недостаточно большой и сконструирован таким образом, чтобы сохранить урожай, тогда может быть трудно пережить долгую зиму. В энергетической отрасли сейчас вы можете сказать, что мы все еще пытаемся создать правильный бункер для нашего урожая – и именно здесь наноматериалы могут помочь.

Профессор Юрий Гогоци

Наноматериалы предлагают ученым новую возможность представить новые возможности для будущего накопления энергии в батареях. Внедрив процесс, известный как наноструктурирование, исследователи могут ввести стопки наноразмерных материалов в процесс проектирования обычных батарей и суперконденсаторов. Более того, наноматериалы могут усиливать поток электронов благодаря своей атомной структуре и форме: большая площадь поверхности создает эффективную систему для хранения заряженных частиц.

Тем не менее, хотя это захватывающее время для исследований в области наноматериалов и накопления энергии, новые стратегии являются ключевыми при попытке реализовать построение наночастиц в архитектуру с управляемой геометрией. «Сейчас у нас больше наночастиц, чем когда бы то ни было, – с различным составом, формой и хорошо известными свойствами. Эти наночастицы аналогичны блокам Lego, и их необходимо разумно объединить, чтобы создать инновационную структуру с характеристиками, превосходящими любые существующие устройства накопления энергии »– сказала Екатерина Померанцева, доцент в Drexel College в инженерный отдел и соавтор исследования.

Однако, в отличие от Lego, структурирование наноматериалов является особенно сложной задачей, так как может быть трудно определить, какие наночастицы могут быть связаны для создания стабильных архитектур.

По мере того, как эти желательные наноразмерные архитектуры становятся все более и более продвинутыми, эта задача становится все более и более сложной, вызывая критическое мышление и творческий потенциал ученых.

Екатерина Померанцева, доцент и соавтор исследования, инженерный факультет, Дрексельский колледж

Еще одной проблемой, с которой сталкиваются, является масштабирование и разработка новой технологии для коммерческого производства. Это связано с тем, что адаптация и внедрение применения наноматериалов в обычное производство элементов аккумуляторных батарей может означать дорогостоящий пересмотр технологий, которые используются более 50 лет.

Тем не менее, хотя общепринято мнение, что наноматериалы слишком дороги для массового производства. Гогоци заявил : «Это уже было сделано для углеродных нанотрубок с производством сотен тонн для нужд аккумуляторной промышленности в Китае. Таким образом, предварительная обработка наноматериалов позволила бы использовать современное оборудование для производства батарей ».

Кроме того, Гогоци и его команда также подчеркивают тот факт, что использование наноматериалов и внедрение их технологии в промышленное производство приведет к уничтожению некоторых токсичных отходов, содержащихся в обычных батареях. «Всякий раз, когда ученые рассматривают новые материалы для хранения энергии, они всегда должны учитывать токсичность для людей и окружающей среды, в том числе в случае случайного пожара, сжигания или сброса в отходы», – сказал Гогоци.

Другие предприятия, также исследующие решения для хранения энергии, включают Megapack Tesla и PowerStore ABB TM поскольку предпринимаются попытки найти более устойчивые энергетические решения, которые помогают, а не разрушают планету. Отказ от использования материалов, традиционно используемых в батареях, а также от сжигания ископаемого топлива позволил бы решить лишь некоторые из многих экологических проблем, с которыми мы сталкиваемся сегодня.

Source link

Новое исследование показывает уникальные магнитные переходы в квазикристаллических структурах

Новое исследование показывает уникальные магнитные переходы в квазикристаллических структурах

Квазикристаллы являются одной из наиболее своеобразных структур в природе. Благодаря своим характеристикам, которые делают их кристаллоподобными, но в то же время очень отчетливыми, они привлекают внимание ученых с тех пор, как их впервые наблюдали.

В прорывном исследовании группа ученых в Японии показала уникальные магнитные переходы в структурах, похожих на квазикристаллы. Это огромное достижение в области материаловедения, поскольку оно открывает двери для достижений в области квазикристаллических исследований и различных потенциальных применений.

В мире материаловедения многие слышали о кристаллах, высокоупорядоченных структурах, в которых атомы расположены строго и периодически (в которых атомное расположение повторяется). Но мало кто знает о квазикристаллах, которые представляют собой уникальные структуры со странным расположением атомов. Как и кристаллы, квазикристаллы также плотно расположены, но их отличает тот факт, что они обладают беспрецедентной пятиугольной симметрией, так что расположение атомов высоко упорядочено, но не периодически. Эта отличительная особенность дает им уникальные свойства, такие как высокая стабильность, устойчивость к нагреванию и низкое трение. Со времени их открытия всего около 30 лет назад ученые всего мира пытались понять свойства квазикристаллов, стремясь добиться большего прогресса в исследованиях материалов. Но это не легко, поскольку квазикристаллы не распространены в природе. К счастью, им удалось использовать структуры, подобные квазикристаллам, называемые «аппроксимациями типа Цая». Детальное понимание этих структур может дать представление о многих свойствах квазикристаллов. Одним из таких свойств является антиферромагнетизм, в котором магнитные моменты выровнены в квазипериодическом порядке, разительно отличающиеся от обычных антиферромагнетиков. До сих пор это свойство никогда не наблюдалось в квазикристаллах, но эта возможность была захватывающей для материаловедов, поскольку она могла стать воротами для множества новых приложений.

В новом исследовании, опубликованном в Physical Review B: Rapid Communications, группа ученых из Токийского университета науки под руководством профессора Рюдзи Тамура впервые обнаружила, что тип аппроксимации типа Цая обладает антиферромагнитным переходом. Это было захватывающее открытие, так как предполагало, что даже квазикристаллы могут показать такой переход. Ученые уже знали, что аппроксимации типа Цай имеют два разных варианта: аппроксимации 1/1 и 2/1. Основное различие между ними состоит в том, что 2/1-аппроксиманты содержат в своей структуре дополнительную ромбоэдрическую единицу, которая отсутствует в типе 1/1, что делает их еще более высокоупорядоченными и ближе к структуре квазикристаллов. И именно поэтому ученые хотели увидеть условия, в которых 2/1 аппроксиманты могут демонстрировать антиферромагнетизм; это создало возможность увидеть это новое свойство даже в квазикристаллах. Проф. Тамура говорит, «Антиферромагнитные переходы наблюдались в 1/1 приближении, но мы впервые наблюдали его в приближении 2/1. Это интересно, потому что, в отличие от приближения 1/1, приближение 2/1 содержит все компоненты, необходимые для построения квазикристалла. "

Для более детального изучения магнитных свойств в 2/1 аппроксимантах ученые синтезировали металлические сплавы с кристаллической структурой, которые содержали аппроксимации 1/1 и 2/1. Используя устройство, называемое сверхпроводящим квантовым интерференционным устройством (SQUID), они изучили условия, при которых аппроксиманты проявляли различные магнитные свойства. Интересно, что они обнаружили, что один параметр диктует наличие антиферромагнетизма в обоих типах аппроксимантов. Это было соотношение электронов на атом, которое немного различалось в двух типах. Управляя отношением электронов на атом, профессор Тамура и его команда увидели «переход» в антиферромагнитное состояние в обоих типах приближений. Это свойство было замечено в типе 1/1 раньше, но никогда в приближении 2/1. Это было захватывающее развитие, поскольку высокоупорядоченная структура аппроксимации 2/1 означала, что она может быть использована для генерации квазикристаллов, что делает это самое первое исследование, показывающее возможность антиферромагнитных квазикристаллов. Развивая свои выводы, профессор Тамура говорит, : «Нам впервые удалось наблюдать антиферромагнитные переходы в приближениях AFM 1/1 и 2/1 в одной и той же системе сплавов». Он добавляет, «Наши открытия ясно показывают, что антиферромагнитный порядок сохраняется в приближении высшего порядка 2/1, в котором есть все строительные блоки для создания квазикристалла».

Значение квазикристаллов, таких как обычные применения, такие как изготовление сковородок и игл для акупунктуры и хирургии, хорошо известно. Но, учитывая их недавнее открытие, мало что известно о том, что делает их такими уникальными. Показав существование антиферромагнетизма в квазикристаллической структуре, профессор Тамура и его команда потенциально проложили путь к более значительным достижениям в исследованиях квазикристаллов. Проф. Тамура в заключение говорит: «Антиферромагнитные квазикристаллы никогда не были замечены ранее, и это открытие имеет большое академическое влияние». Он добавляет: «Возможность существования антиферромагнитных квазикристаллов – большой шаг к разгадке тайны квазикристаллов».

Источник: https://www.tus.ac.jp/en/

Source link

Исследовательские эксперименты по выращиванию углеродных нанотрубок в газетах

Исследовательские эксперименты по выращиванию углеродных нанотрубок в газетах

Исследование, проведенное учеными в Университете Райса в сотрудничестве с учеными из Исследовательского института энергетической безопасности (ESRI) в Университете Суонси, показало, что одностенные углеродные нанотрубки можно широко выращивать в старых газетах, что является дешевым экологически чистый материал.

Углеродные нанотрубки – это небольшие молекулы с невероятными физическими свойствами, которые можно использовать в широком спектре областей, таких как гибкая электроника, проводящие пленки для сенсорных дисплеев, антенны для сетей 5G и ткани, производящие энергию.

Новое исследование, опубликованное в MDPI Journal C описывает исследовательские эксперименты, выполненные для создания углеродных нанотрубок, которые способны решать некоторые из вопросов, связанных с их производством в больших масштабах, например:

  • Проблемы при разработке процесса, потому что ранее были доступны только процессы роста на одной поверхности
  • Более высокая стоимость синтеза поверхности, подходящей для химического роста

Ученые обнаружили, что большая площадь поверхности газет предлагает невероятную, но идеальную среду для химического роста углеродных нанотрубок.

Газеты имеют преимущество использования в процессе рулонной печати в сложенном виде, что делает их идеальным кандидатом в качестве недорогой штабелируемой 2D-поверхности для выращивания углеродных нанотрубок .

Брюс Бринсон, ведущий научный сотрудник, Университет Райс

Тем не менее, все типы газет не одинаково хороши. Только газеты, созданные с использованием размеров, сделанных из каолина (или фарфоровой глины), привели к росту углеродных нанотрубок.

Многие вещества, в том числе тальк, карбонат кальция и диоксид титана, могут быть использованы при калибровке в бумагах, которые действуют как наполнитель, помогая с их уровнями поглощения и износа. Однако мы наблюдали, что проклейка каолина, а не проклеивание карбоната кальция, показала нам, как катализатор роста, который в нашем случае был железом, зависит от химической природы субстрата .

Варун Шеной Ганголи, соавтор исследования, Университет Райса

По словам Эндрю Баррона, директора ESRI, который также является профессором в Университете Райса в Соединенных Штатах, « В то время как было проведено предыдущее исследование, которое показывает, что графен, углеродные нанотрубки и углеродные точки могут быть синтезированы на Разнообразие материалов, таких как пищевые отходы, растительные отходы, отходы животных, птиц или насекомых и химически выращенные на природных материалах, на сегодняшний день, это исследование было ограниченным ».

С помощью нашего нового исследования мы обнаружили систему непрерывного потока, которая значительно снижает стоимость как подложки, так и процесса пост-синтеза, что может повлиять на будущее массовое производство одностенных углеродных нанотрубок .

Эндрю Баррон, директор ESRI и профессор Университета Райса, США

Источник: https://www.swansea.ac.uk/

Source link

Новая улучшенная методика комбинационного рассеяния для более быстрой характеристики двумерных материалов

Новая улучшенная методика комбинационного рассеяния для более быстрой характеристики двумерных материалов

Разработка новых и усовершенствованных компонентов двумерных (2D) материалов, таких как графен, требует инструментов для характеристики их качества. Рамановская спектроскопия является золотым стандартом для этого процесса, но его основным недостатком является низкая скорость. Кроме того, лазерное излучение может также повредить некоторые 2D материалы.

Изображение предоставлено: Forance / Shutterstock.com

Исследователи из Университета Твенте добавили интеллектуальный алгоритм к обнаружению, что привело к тому, что «рамановский» метод работал как минимум в 50 раз быстрее, и сделал его более «нежным» для чувствительных материалов.

Графен постоянно поднимает планку, как прочный, ультратонкий 2D материал, который также может стать основой для новых компонентов в информационных технологиях. Существует большая потребность в характеристике графеновых устройств. Это может быть достигнуто с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния.

Лазерный свет передается на образец материала, а рассеянные фотоны предоставляют информацию о колебаниях и вращениях молекул внутри и, следовательно, о кристаллической структуре.

В среднем, только приблизительно 1 из 10 миллионов фотонов рассеивается таким образом. Это не только затрудняет идентификацию правильной информации, но и является довольно медленным: может потребоваться полсекунды для отображения одного пикселя. Вопрос в том, остается ли по-прежнему Раман, или есть ли лучшие заменители.

Исследователи UT Сачин Наир и Цзюнь Гао используют спектроскопию комбинационного рассеяния в качестве предварительной точки, но им удается значительно увеличить скорость: они достигают этого не путем изменения самого метода, а путем включения алгоритма.

Подавление шума

Этот алгоритм не является чем-то незнакомым в области обработки сигналов, и его называют Основным компонентным анализом (PCA). Он используется для улучшения отношения сигнал / шум. PCA устанавливает характеристики шума и характеристики «реального» сигнала. Чем больше набор данных, тем более надежным является это распознавание, и тем более четким может быть фактический сигнал.

Кроме того, современные рамановские приборы включают в себя детектор, известный как электронно-умножающее устройство с зарядовой связью (EMCCD), который повышает отношение сигнал / шум. Конечным результатом этой исследовательской работы является то, что обработка одного пикселя занимает не полсекунды, а всего 10 мс или меньше. Больше не требуется часов, чтобы отобразить один образец.

Важной особенностью уязвимых материалов, таких как оксид графена, является то, что прочность лазера может быть уменьшена в два или три раза. Это важные шаги вперед для получения быстрого контроля над свойствами материалов.

Многоцелевой

Помимо графена, расширенный рамановский метод может также применяться к другим двумерным материалам, таким как герман, дисульфид вольфрама, дисульфид молибдена, силикон и нитрид бора. Применение алгоритма не ограничивается рамановской спектроскопией; методы, такие как атомно-силовая микроскопия и другие гиперспектральные методы, также могли бы извлечь из этого пользу.

Исследование было проведено группой по физике сложных жидкостей профессора Фридера Мугеле, входящей в состав Института MESA + UT. Исследователи установили партнерские отношения с группой «Биофизика медицинских клеток» и группой «Физика интерфейсов и наноматериалов», оба из Университета Твенте.

Научно-исследовательская статья «Алкогольно-индуцированная высокоскоростная и неинвазивная конфокальная комбинационная томография двухмерных материалов», подготовленная Сачином Наиром, Цзюнь Гао, Киронгом Яо, Майклом Дуитсом, Сис Отто и Фридером Мугеле, была опубликована в National Science Review журнал открытого доступа под эгидой Китайской академии наук.

Источник: https://www.utwente.nl/en

Source link

Flow Chemistry обеспечивает экономичное и экологически чистое производство активных фармацевтических ингредиентов

Flow Chemistry обеспечивает экономичное и экологически чистое производство активных фармацевтических ингредиентов

Uniqsis недавно установил 4-канальную систему FlowSyn ™ для химии потока в лабораториях Riley Research Group в Университете Претории (Южная Африка).

Исследовательская группа Riley хорошо известна своими разработками новых фармацевтических препаратов, использующих синтез потока, реакционную технику и разработку новых химических реакторов. В настоящее время группа медицинской химии группы Riley фокусируется на обнаружении свинца и компьютерном моделировании, направленном на выявление и разработку новых средств против болезни Альцгеймера.

Доктор Даррен Райли, руководитель группы, прокомментировал: «Моя команда активно участвует в разработке процессов химии потока для экономичного и экологически чистого производства активных фармацевтических ингредиентов для рынка Южной Африки». Он добавил: «Химия потока в микрореакторах имеет много преимуществ по сравнению с периодической обработкой, включая лучшую воспроизводимость и масштабируемость, улучшенный выход и меньшее количество проблем с нестабильными промежуточными соединениями или экзотермическими реакциями. Мы выбрали систему химии потока FlowSyn ™ от Uniqsis, так как они широко применяются для обработки всего, от однородные единичные реакции на сложные, многореагентные реакции. Мы также учли наш выбор технической и прикладной поддержки, оказанной персоналом Uniqsis моей команде химиков ".

Для получения дополнительной информации о системе химии потока FlowSyn, пожалуйста, посетите http://www.uniqsis.com/paProductsDetail.aspx?ID=FLW_SYN.

Source link

Разработка биосовместимых наночастиц для визуализации лимфатических узлов

Разработка биосовместимых наночастиц для визуализации лимфатических узлов

Рак молочной железы входит в число 10 ведущих причин смерти среди женщин во всем мире. Хотя методы лечения улучшились, выявление и лечение метастазов рака в лимфатических узлах остается проблемой. В настоящее время врачи используют метиленовый синий, синий краситель, чтобы определить, где опухоли накапливаются в лимфатических узлах. Однако краситель может вызывать повреждения кожи.

[194599022] Парсер аспирант, первый автор статьи.

Члены Пан-исследовательской группы, возглавляемой Дипанджаном Паном, доцентом биоинженерии, материаловедения и инженерии, занимаются этой проблемой, разрабатывая биосовместимые наночастицы, которые не вызывают никаких токсических побочных эффектов. Их результаты были опубликованы в «Биоразлагаемых наночастицах биливердина для эффективной фотоакустической визуализации» в журнале ACS Nano .

«Разрабатывая наночастицы, которые полностью разлагаются, мы надеемся предоставить инструмент, который можно использовать для биомедицинской визуализации и терапии рака», – сказал Париназ Фатхи, первый автор статьи и аспирант биоинженерии в лаборатории Pan.

Биоразлагаемые наночастицы лаборатории изготавливаются путем связывания молекул биливердина. Биливердин – это молекула пигмента, присутствующая в организме. Следовательно, тело способно полностью разрушить его. Кроме того, биливердин может давать сильный сигнал, который можно легко обнаружить.

«Нашей целью было разработать агент, который загорается внутри тела и затем полностью исчезает после передачи информации обратно», – сказал Пан.

В сотрудничестве с химической лабораторией Джефферсона Чана, наночастицы были протестированы на линиях клеток рака молочной железы, а также на мышах. В обоих случаях они не имели побочных эффектов. Чан является адъюнкт-профессором химии и аффилированным лицом по биохимии в Школе молекулярной и клеточной биологии.

«Мы были взволнованы, чтобы доказать полную разлагаемость этих наночастиц, что не всегда возможно с наночастицами, о которых сообщается в настоящее время», – сказал Пан.

Кроме того, частицы испускали сигнал, который использовался для идентификации лимфатических узлов и подтверждения деградации частиц. «Присущие биливердину оптические свойства позволяют нам использовать его без каких-либо дополнительных неразлагаемых химических веществ», – сказал Фати.

«Достижение идеального баланса между диагностической эффективностью и биосовместимостью является огромной проблемой, которую эта работа успешно достигла», – сказал Чан.

Лаборатория Pan надеется использовать эти частицы в качестве средств для целевой терапии рака, а также в других технологиях визуализации.

Пан также является ассоциированным руководителем программ для аспирантов в отделе биоинженерии и преподавателем в медицинском колледже Карл Иллинойс.

Источник: https://beckman.illinois.edu/

Source link

NAUM'19 рассмотрел вопрос о возрастающем вкладе графеновых нанотрубок в устойчивое развитие

NAUM'19 рассмотрел вопрос о возрастающем вкладе графеновых нанотрубок в устойчивое развитие

Графеновые нанотрубки, также известные как одностенные углеродные нанотрубки, предлагают более энергоэффективную альтернативу и обеспечивают решение для разработки материалов и изделий следующего поколения, которые прочнее, легче и долговечнее.

Эти материалы значительно снижают выбросы СО 2 на протяжении всего жизненного цикла продукта: во время его производства, транспортировки, использования и переработки. «Одностенные углеродные нанотрубки – это ключ к комфортной жизни человечества в будущем», – сказал профессор университета Синсю Моринобу Эндо, один из пионеров открытия углеродных нанотрубок в NAUM'19 в Киото, где 20 лет назад был принят самый важный в мире протокол об изменении климата. «Они доказали, что обладают фантастическими свойствами и характеристиками по сравнению со всеми другими наноматериалами, открытыми за последнее столетие».

«Можем ли мы разорвать текущий неэффективный цикл материалов и энергии и заменить металлы материалами, изготовленными непосредственно из углеводородов?» спросил Маттео Паскуали, профессор химического машиностроения и химии Райсского университета. «Одностенные углеродные нанотрубки предлагают такую ​​возможность. Недавно разработанные методы преобразования свойств нанотрубок, таких как прочность, электрическая и теплопроводность, в макроскопические материалы позволяют этим материалам вытеснять металлы. Эти крошечные трубки являются отличным кандидатом для изготовления материалов с нулевым следом CO 2 что, конечно, связано с соответствующим повышением эффективности производства и увеличением масштаба ».

Лидер инноваций в прикладных технологиях Треллеборг Адам Невин сказал: «Наша компания занимается разработкой термопластичных нанокомпозитов для новых способов переработки с использованием графеновых нанотрубок. Это решение может существенно помочь изменить мир в отношении устойчивого развития ».

В связи с вопросом о возможности повторного использования материалов Ари Рослинг, директор по исследованиям и разработкам Арктических биоматериалов, поднял тему, которая сейчас имеет первостепенное значение, – проблему разработки биоразлагаемых пластмасс. «Растет интерес к биоразлагаемым пластмассам, используемым в широком спектре областей применения, в связи с тем, что сейчас особое внимание уделяется экологическим вопросам. И мы можем достичь этого, создавая биоразлагаемые соединения и композиты с нанотрубками TUBALL ». Японская инновационная компания Renaisis также обсудила вопрос о том, как они способствуют устойчивости, разрабатывая дешевые и безопасные электроды из литий-ионных аккумуляторов, изготовленные из отработанных шин, с помощью графеновые нанотрубки.

Юрий Коропачинский, президент и соучредитель OCSiAl, рассказал о будущем мобильности, которое будет в значительной степени зависеть от достижений в технологии материалов. «Ключом к тому, чтобы оставаться конкурентоспособным на будущем рынке, является производство энергосберегающих продуктов. Сегодня мы являемся свидетелями всех успешных результатов, достигнутых глобальными компаниями, которые демонстрируют способность графеновых нанотрубок принять эту задачу, и, соответственно, наша миссия состоит в том, чтобы изменить все материалы в мире и сделать его лучше ».

Источник: https://ocsial.com/en/

Source link

Лечение наночастицами может быть использовано как редкое лечение рака

Лечение наночастицами может быть использовано как редкое лечение рака

Изображение предоставлено: Crevis / Shutterstock.com

Исследователи, исследующие использование наночастиц для лечения и уменьшения размера глубоко расположенных раковых клеток, нашли свой метод эффективным. Используя наночастицы как часть специализированной системы доставки, команда сфокусировала лечение редкого рака кости (хондросаркомы) у лабораторных мышей. То, что они засвидетельствовали, было уменьшением размера опухоли, а также увеличенной продолжительностью жизни в тестируемых моделях мышей.

Опубликованная в журнале ACCR «Молекулярная терапия рака», команда обрисовывает сложную природу этого процесса, заявляя что «одной проблемой доставки (лекарственного средства) при хондросаркоме является отрицательно заряженный протеокликан-обогащенный внеклеточный матрикс, который нуждается в проникнуть к опухолевым клеткам ». Ведущие исследования, Ричард Терек, руководитель онкологической службы скелета в Род-Айлендской больнице, и Цянь Чен, профессор Брауна и директор финансируемого НИЗ Центра передовых биомедицинских исследований в области здравоохранения скелета и Ремонт в Род-Айлендской больнице, выдвинул на первый план необходимость одобренного FDA лечения хондросаркомы, которая состоит из общеизвестно сложного набора раковых клеток.

Терек и Чен вместе работали над созданием платформы доставки наночастиц, которая могла бы проникать в матрицу хондросаркомы. Проникая в сложную структуру раковых клеток, эта техника может гарантировать, что лекарственные препараты доставляются в необходимые опухолевые ткани и клетки.

Мы разрабатываем наноматериал (который мы называем наночастицами) и обнаружили, что он может доставлять лекарственные средства на основе нуклеиновых кислот в ткани, в которые обычно очень трудно проникнуть.

Цянь Чен, профессор Университета Брауна и директор финансируемого NIH Центра передового опыта в области биомедицинских исследований в области здоровья и восстановления скелета, Род-Айлендская больница

Чтобы лучше понять и усовершенствовать методику, исследователи проанализировали биологический рост и распространение хондросаркомы и образование miRNA, коротких последовательностей 21-нуклеотидных одноцепочечных молекул. Эти нити miRNA обычно чрезмерно обильны в клетках хондросаркомы и ускоряют образование рака, воздействуя на окружающие гены в пути рака.

В течение последних 10 лет Терек работал над процессом обнаружения, который может идентифицировать miRNA, присутствующую в образовании хондросаркомы, как онкогенный или вызывающий рак агент.

Этот процесс включал анализ микрочипов первичных опухолевых тканей человека. Мы использовали различные методы скрининга для определения того, какие микроРНК были сверхэкспрессированы в опухолях.

Ричард Терек, заведующий отделением скелетно-мышечной онкологии, Род-Айлендская больница

Следовательно, путем идентификации последовательности miRNA и синтеза набора противоположных последовательностей RNA можно ингибировать повреждающие онкогенные эффекты. Эта часть процесса требует доставки синтезированных нуклеотидов РНК с использованием наночастиц. «То, что мы делаем в лаборатории, это … формулируем этот наноматериал специально для проникновения в матрицу», Чен сказал.

Чен также имел предыдущий успех с терапией на основе наночастиц в исследованиях, посвященных таким заболеваниям, как ревматоидный артрит. Кроме того, лаборатория Чена получила финансирование от Национального института здравоохранения на разработку системы доставки наночастиц, которая может использоваться для лечения болезни Альцгеймера.

Кроме того, в другой недавней работе, опубликованной в Proceedings Национальной академии наук (PNAS), достигнут прогресс в использовании наночастиц в лучевой терапии. Ведущий этого исследования Вей Чен, профессор физики в Техасском университете в Арлингтоне, сказал: «Традиционные наночастицы, используемые для фотодинамической терапии, могут быть активированы только светом, который недостаточно проникает, то есть мы ограничены тем, насколько глубоко мы может пойти на опухоли ». Вэй Чен также некоторое время работал над разработкой лечения наночастиц и сотрудничал с Леоном Купером, лауреатом Нобелевской премии из Университета Брауна.

Исследования Терека и Чена также могут быть объединены с другими лекарственными средствами для лечения рака и могут привести к использованию традиционных методов лечения, таких как химиотерапия, при раке, который в противном случае продемонстрировал бы устойчивость к такому лечению.

В то время как терапия наночастицами демонстрирует большие перспективы для продолжения прогресса и успешного лечения, фармацевтические компании, биотехнологические компании и другие инвесторы и сотрудники должны посвятить свое время и выделить финансирование для таких проектов. Университет Брауна и Lifespan создали стартап под названием NanoDe для продолжения исследований и разработок проекта. Чен сказал «Что касается перемещения его в клинику, это всегда большое препятствие».

Source link

Семейство прецизионных линейных рамок XY Single Module Precision доступно в 4 ”, 8”, 12 ”ходах

Семейство прецизионных линейных рамок XY Single Module Precision доступно в 4 ”, 8”, 12 ”ходах

2-осевое прецизионное движение доступно с низкопрофильными интегрированными конструкциями, в 3-х диапазонах хода, с выбором 3-фазных линейных двигателей или рециркуляционных шарико-винтовых передач, новинка от PI.

В дополнение к их популярным планарным ступеням XY с воздушными подшипниками, серия интегрированных ступеней XY с механическими подшипниками предлагается мировым лидером в области систем точного перемещения, PI (Physik Instrumente). Эти интегрированные ступени XY, разработанные для более высоких нагрузок, доступны с 3-фазными линейными двигателями с прямым приводом для более высокой скорости и шариковыми винтами для более высоких сил тяги / толкания, соответственно. Доступные с линейными энкодерами с нанометровым разрешением, эти XY-ступени хорошо подходят для применений в биотехнологии, промышленной автоматизации, лазерной обработке, а также в тестировании и производстве плоских дисплеев.

Интегрированный дизайн

Интегрированная механическая конструкция обеспечивает более низкий профиль и улучшенные геометрические характеристики по сравнению с модульными сборками ступеней XY двух одноосных ступеней перемещения, скрепленных болтами. Благодаря улучшенной поддержке плоские таблицы XY жестче и меньше изгибаются по сравнению с XY-комбинациями одноосных линейных ступеней, особенно когда отдельные оси перемещаются в крайние положения.

Варианты шарико-винтовой передачи – L-731, L-738 и L-741 – могут приводиться в действие шаговыми двигателями и серводвигателями соответственно. Варианты с прямым приводом и линейным двигателем – V-731, V-738 и V-741 – приводятся в движение трехфазным электродвигателем без железа, обеспечивающим плавное движение без зубцов и повышающие требования к точности. Моторы без железа обеспечивают плавное движение без вибрации в широком диапазоне скоростей. Оба семейства с 3 ступенями обеспечивают разрешение датчика от 0,1 мкм до 0,001 мкм с механической повторяемостью положения до 0,05 мкм.

Смотреть в действии!

V-738, 4 ”XY Travel, линейный двигатель, диафрагма (150 мм)»

V-731, 8 ”XY Travel, Линейный двигатель»

V-741, 12 ”XY Travel, Линейный двигатель»

L-738, 4 ”XY Travel, апертура (150 мм), шарико-винтовой привод»

L-731, 8 ”XY Travel, шарико-винтовой привод»

L-741, 12 ”XY Travel, шарико-винтовой привод»

Для еще более высокой точности и характеристик движения рекомендуются XY-ступени с воздушными подшипниками, такие как модели PIGlide A-311 / A-322.

Стандартные и пользовательские

PI имеет собственные инженерные решения с более чем 4-х десятилетним опытом работы с клиентами для предоставления продуктов, отвечающих требованиям приложений, и может быстро изменять существующие конструкции продуктов или предоставлять полностью настраиваемые детали OEM для соответствия точным требованиям приложения.

PI – ведущий производитель воздушных опор, пьезоэлектрических решений, прецизионного оборудования управления движением и параллельной кинематики hexapod для полупроводниковых применений, фотоники, био-нано-технологий и медицинской техники. PI разрабатывает и производит стандартные и нестандартные прецизионные изделия с пьезокерамическими и электромагнитными приводами в течение 4 десятилетий. Компания была сертифицирована по ISO 9001 с 1994 года и предоставляет инновационные, высококачественные решения для OEM и исследований. В группе PI работает более 1300 человек по всему миру в 15 дочерних компаниях и научно-исследовательских / инжиниринговых центрах на 3 континентах.

Source link

Носимый графеновый датчик, используемый для мониторинга состояния здоровья

Носимый графеновый датчик, используемый для мониторинга состояния здоровья

Автор изображения: Rawpixel.com/Shutterstock.com

Ученые из Барселоны, Испания, разработали новое поколение носимых датчиков света на основе графена. Эти датчики используют окружающий свет для точного измерения жизненно важных показателей, таких как пульс человека и уровень кислорода в крови. Их инновации имеют значение для будущего мониторинга здравоохранения, предлагая расширенные носимые устройства сектора, которые можно использовать для мониторинга и предотвращения проблем здравоохранения.

Современные носимые носители используют жесткие датчики, ограничивающие эффективность

Носимые технологии становятся все более популярными в последние годы. По прогнозам, к 2022 году рынок США будет оценен в 51,6 млрд. Долл. США, что представляет собой быстрый рост в среднем на 15,51% в период с 2016 по 2022 год. Устройства используются для улучшения здоровья пользователей путем мониторинга их жизненно важных функций, помогая им отслеживать и улучшать уровень их физической подготовки, а также предотвращение развития у них общих проблем со здоровьем, таких как гипертония, сердечная недостаточность, осложнения, связанные со стрессом, и многое другое.

Хотя современные носимые носители, доступные на рынке, могут иметь мягкую внешнюю оболочку, они построены из жестких датчиков и электроники, что не позволяет им быть настолько эффективными и точными, насколько они могли бы быть, потому что датчики не находятся в оптимальном контакте с кожей .

Испанская команда решила преодолеть этот недостаток, разработав сенсор, который является полностью гибким и прозрачным, чтобы позволить ему собирать более точные измерения жизненно важных органов. Чтобы достичь этого, они разработали систему, которая использует окружающий свет, который обнаруживается инновационным датчиком, изготовленным из графена, покрытого слоем полупроводниковых наночастиц для измерения этих показателей жизнедеятельности.

Почему графен?

Разработчики носимых устройств следующего поколения сосредоточены на изучении возможностей использования 2D-материалов для усовершенствования конструкций современных технологий. Двумерные материалы имеют много особенностей, которые обращаются к разработке улучшенных носимых материалов, таких как электропроводность, оптическая прозрачность, механическая гибкость, биосовместимость и устойчивость к биологическим электролитам. Графен является одним из таких примеров двумерного материала, и он уже успешно используется для создания тату-подобных устройств, которые могут измерять количество жизненно важных органов с впечатляющей точностью.

Разработка усовершенствованного устройства

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, рассказывается, как исследователи создали революционное гибкое и прозрачное носимое устройство, способное обеспечивать непрерывные и точные измерения жизненно важных показателей, таких как частота дыхания, частота сердечных сокращений, оксигенация пульса крови и воздействие УФ-излучение. Преимущества устройства в том, что его считывание производится на подключенном устройстве и может работать без батареи, заряжая его по беспроводной связи через телефон.

Кроме того, браслет предназначен для адаптации к поверхности кожи, что позволяет оптимизировать контакт для непрерывного измерения. Он включает в себя датчик света, который также является гибким и может использовать световую информацию для определения изменений в объеме кровеносных сосудов в связи с сердечным циклом и расчета жизненно важных функций на основе этой информации. Кроме того, исследователи разработали пластырь с графеном, который можно прикрепить к экрану мобильного телефона для измерения в реальном времени от прикосновения пальца.

Наиболее уникальной особенностью конструкции является то, что она использует окружающий свет для сбора измерений, позволяя устройству, которое потребляет мало энергии и способствует постоянному мониторингу показателей здоровья. Используя эту основную технологию, был также создан гибкий прототип ультрафиолетового пластыря, который также работает без батареи и может собирать непрерывные надежные данные, которые будут использоваться для предупреждения пользователей об опасности чрезмерного воздействия.

Последствия для будущего здравоохранения

То, что было достигнуто командой в Барселоне, скорее всего, изменит игровой процесс на фоне носимых технологий. Было продемонстрировано, что использование графеновых квантовых точек в полностью гибких носимых устройствах является успешным, и теперь появилась возможность разрабатывать коммерчески готовые носимые устройства на основе этой технологии, которые могут позволить создать улучшенные носимые устройства для мониторинга здоровья.

Source link

В исследовании подчеркивается неблагоприятное воздействие наночастиц на морские организмы

В исследовании подчеркивается неблагоприятное воздействие наночастиц на морские организмы

Согласно новому исследованию, очищенные сточные воды содержат наночастицы титана и серебра, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на ракообразных, водорослей и клетки жабр рыб, и эти воздействия, по-видимому, зависят от вида.

отработанные отходы 19459006 Не оказывает вредного воздействия на пресноводного ракообразного Daphnia magna. Изображение предоставлено: NIVA.

Люди не могут постоянно думать об этом, когда они спускаются в туалет или стирают белье; однако то, что они носят, едят или наносят на кожу, попадает в сточные воды и в конечном итоге попадает в окружающую среду. Наночастицы все чаще используются в потребительских товарах, таких как средства личной гигиены, продукты питания и текстиль.

Наночастицы считаются уникальными из-за их небольшого размера – 1 нм равен одной миллиардной части метра. Этот небольшой размер придает наночастицам особые и инновационные характеристики по сравнению с их более крупными аналогами; например, они могут достигать местоположений, которые не могут быть достигнуты более крупными частицами.

Нетронутые наночастицы также действуют иначе, чем наночастицы, обнаруженные в окружающей среде. Наночастицы в окружающей среде трансформируются, когда они взаимодействуют и образуют агрегаты с другими твердыми веществами, элементами или частицами, таким образом, приобретая другие физико-химические характеристики.

Однако преобразование этих мелких частиц в процедуры очистки сточных вод и их влияние на морских и пресноводных существ в основном оставалось загадкой.

Увеличение смертности морских ракообразных

В ходе исследования, проведенного в Норвежском институте исследований воды (NIVA), Анастасия Георганцопулу вместе с сотрудниками SINTEF и NIVA проанализировали, как наночастицы диоксида титана (TiO 2 ) и серебра (Ag) действуют на очистные сооружения и как они воздействуют на пресноводных и морских существ.

Используя шлам от очистных сооружений, расположенных в Норвегии, ученые создали лабораторную очистную установку, а затем в течение пяти недель добавили экологически приемлемые концентрации TiO 2 и наночастиц Ag. Они использовали очищенные сточные воды для оценки воздействия преобразованных наночастиц на морских и пресноводных существ, а также на жаберные клетки радужной форели.

Эксперимент выявил контрастное воздействие на оба вида ракообразных. В то время как смертность увеличилась на 20% -45% для морских веслоногих ракообразных ( Tisbe battagliai ), воздействие очищенных сточных вод не оказало какого-либо вредного воздействия на пресноводного ракообразного ( Daphnia magna ).

Эти различия, вероятно, связаны, по крайней мере частично, с разными привычками питания двух видов в сочетании с тем фактом, что наночастицы демонстрировали сильную связь с твердыми веществами, присутствующими в сточных водах .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Георганцопулу продолжил: « Дафния магна – это организм, который фильтрует воду для пищи, в то время как морские веслоногие ракообразные питаются на донных поверхностях – подобно отходящим твердым веществам, осевшим из воды. Таким образом, ракообразные, питающиеся снизу, с большей вероятностью поглощают наночастицы и, следовательно, подвержены влиянию наночастиц, связанных с твердыми веществами . »

Влияние на водоросли

Кроме того, хотя очищенные сточные воды, содержащие наночастицы, оказывали влияние на рост водорослей, у двух видов водорослей не было общего ответа: в то время как морские водоросли ( Skeletonema pseudocostatum ) реагировали с замедлением роста 20 % -40%, рост пресноводных водорослей ( Raphidocelis subcapitata ), на самом деле, был вызван увеличением на 40% с последующим увеличением агрегации клеток.

Возможно, последний является своего рода защитным механизмом, направленным на уменьшение площади поверхности, подверженной воздействию вредных частиц.

Результаты нашего исследования показывают, что реакция водорослей на воздействие очищенных сточных вод зависит от вида. Возможно, это связано с различиями в размере клеток водорослей, площади поверхности и составе клеточных стенок .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Повышенная проницаемость клеток жаберных рыб

С помощью модели линии жаберных клеток in vitro ученые также наблюдали влияние наночастиц Ag и TiO 2 на клетки жаберных рыб. Когда через жабры движется огромное количество воды, и они представляют собой препятствие для внешнего воздействия, этот орган в значительной степени подвержен воздействию переносимых водой загрязнений, таких как наночастицы.

« Воздействие сточных вод, содержащих наночастицы, приводит к увеличению количества активных форм кислорода, группы молекул, которые могут легко реагировать и повреждать клетки. За этим последовала повышенная проницаемость жаберных клеток, что привело к нарушению барьерной функции », – добавил Георганцопулу.

« Однако концентрации наночастиц серебра и титана в очищенных сточных водах были слишком низкими, чтобы полностью учесть влияние только на проницаемость клеток. Сточные воды представляют собой сложную смесь материалов, и отклик проницаемости, вероятно, вызван сочетанием присутствия наночастиц и других стрессоров », – добавил Георганцопулу

.

Очистка сточных вод – трансформация наночастиц

Мы провели это исследование наночастиц, трансформированных в очистных сооружениях, и сравнили их с нетронутыми наночастицами, так как первые более соответствуют тому, что действительно происходит в окружающей среде .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Георганцопулу продолжил: « Повышенная токсичность трансформированных наноматериалов, наблюдаемая в исследовании, указывает на то, что эффекты нельзя предсказать, оценивая эффекты наноматериалов в их первозданной форме, и подчеркивает важность понимания их поведения, трансформации окружающей среды и взаимодействие с организмами . »

Будущие исследования должны принять во внимание трансформацию наночастиц и сосредоточиться на более соответствующих экспериментальных условиях воздействия, включающих трансформированные наночастицы, в более долгосрочные исследования воздействия, чтобы обеспечить лучшее понимание их потенциальных воздействий », – заключил Георганцопулу.

Исследование финансировалось Исследовательским советом Норвегии в рамках проекта Nano-WASTE «Исследование судьбы наноматериалов на очистных сооружениях; удаление, освобождение и последующие воздействия »(Грантовое соглашение № 238972 / O70). Исследование также получило поддержку со стороны характеристики наночастиц FORURENS в окружающей среде: связь воздействия эффектов NANO-CHARM (исследовательский проект – MILJØ2015).

Источник: https://www.niva.no/en

Source link

Наносенсор на основе графена может обнаруживать микроскопические загрязнения воды

Наносенсор на основе графена может обнаруживать микроскопические загрязнения воды

Изображение предоставлено: Rost9 / Shutterstock.com

Графен как материал обладает удивительным потенциалом благодаря своим уникальным свойствам, он способен революционизировать целые отрасли промышленности. Начиная от приложений в электронике, производстве энергии, аккумуляторах, датчиках и многом другом.

В настоящее время группа исследователей из Университета штата Айова (ISU) добилась значительного прогресса в разработке сенсора с повышенным содержанием графена, который может идентифицировать фосфорорганические соединения (такие как пестициды) на уровнях в 40 раз ниже Агентства по охране окружающей среды США (EPA). ) рекомендации.

Опубликованное в журнале Nanoscale Horizons исследование показало, «Датчики могут быть сконструированы для обнаружения патогенных микроорганизмов на предприятиях пищевой промышленности для предотвращения загрязнения пищевых продуктов» как заявил д-р Джонатан Клауссен, руководитель проекта и преподавательский состав член кафедры машиностроения ИСУ.

Датчики также можно использовать для мониторинга заболеваний крупного рогатого скота, например, до появления физических симптомов. Эта техника может действительно изменить правила игры для различных областей применения, где требуются недорогие, но очень чувствительные биосенсоры.

Д-р. Джонатан Клауссен

В новой технологии используется пропитанная солью струйная безмасляная литография (SIIML), процесс, который использует струйный принтер для воспроизведения графеновых цепей. Таким образом, команда ISU создала относительно дешевые схемы с оптимизированной проводимостью. Эта текстурированная поверхность графена с печатным рисунком также обладает способностью смешиваться с чувствительными к пестицидам ферментами, что повышает чувствительность в течение всего процесса биосенсирования пестицидов.

С момента своего открытия графен считается самым прочным материалом в мире и может использоваться для повышения прочности и прочности других материалов. Многие исследования и исследования показали, что добавление даже небольшого количества графена к металлам, пластмассам или другим материалам делает их намного сильнее – или легче.

Графен толщиной всего в один атом может быть включен практически в любое приложение, требующее повышенной проводимости, и делает его образцовым строительным блоком для разработки электронных и сенсорных систем.

Проект, возглавляемый Клаусеном, поддерживается Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, который наградил команду ИСУ парой грантов на общую сумму 573 000 долларов США. Деньги были использованы для разработки технологии SIIML. Датчики, созданные с помощью этой технологии, могут обнаруживать загрязняющие вещества длиной до 0,6 нанометра (нМ), что удивительно мало и ниже, чем стандарт EPA 24 нМ и канадский стандарт 170 нМ.

Клауссен говорит, что их датчики похожи на тест-полоски, используемые больными диабетом при мониторинге уровня глюкозы в их крови. Сравнение было проведено, поскольку и полоска графенового пестицида, и тест-полоски на глюкозу контролируют выбранные соединения с помощью электрохимических методов.

Важно, чтобы мы количественно измерили сток и дрейф инсектицидов, чтобы мы могли охарактеризовать их долгосрочные эффекты и найти способы минимизировать эти эффекты.

Др. Джонатан Клауссен

Отличительные преимущества компонентов на основе графена включают поглощение органических молекул на поверхности графена пленки, что обеспечивает точный контроль тестируемого образца. Затем эту технологию можно масштабировать для использования в полевых условиях, чтобы обнаружить гораздо большие пробы, в том числе патогенные микроорганизмы и другие загрязнители в почве, удобрениях, продуктах питания и, конечно же, воде.

Клауссен также заявил, что технология, в которую он и его команда вложили средства, «является настолько недорогой» и может быть развернута на всем поле или даже на ферме, что повысит эффективность, поскольку фермеры смогут контролировать и ограничивать пестициды использование и именно то, что нужно.

Кроме того, это уменьшило количество химических стоков и является преимуществом при рассмотрении способов улучшения экологической экосистемы. Клауссен сказал, что SIIML может: « Повысить безопасность пищевых продуктов от фермы до вилки».

Таким образом, датчики на основе графена могут произвести революцию в промышленности и на предприятиях по переработке пищевых продуктов при минимизации загрязнения пищевых продуктов. Кроме того, эти датчики могут иметь приложения для мониторинга домашнего скота и предотвращения распространения заболеваний. Этот метод может значительно трансформировать приложения и решения для зондирования в полевых условиях, которые требуют чувствительных биосенсоров при низких затратах и ​​при этом обеспечивают оптимальную производительность.

Source link

Антенны на основе графена для космических программ НАСА, разработанных учеными штата Техас

Антенны на основе графена для космических программ НАСА, разработанных учеными штата Техас

Изображение предоставлено: Rost9 / Shutterstock.com

Доктор Мэгги Чен, доцент инженерного факультета Техасского государственного университета, провела последние 15 лет исследуя лучшие материалы для создания прочных и гибких электронных схем с цель использования их для создания нового типа антенны для использования в программах космических путешествий НАСА.

Ожидается, что работа Чен и ее студентов-исследователей создаст новую основанную на графене антенну с 3D-печатью, которая заменит использование стандартных серебряных антенн.

Штат Техас предоставляет идеальную среду для поддержки такого рода исследований, поскольку он является одним из немногих университетов, обладающих необходимой технологией для создания гибкой электроники, на которую будет опираться инновация.

Цель исследования – создать антенну, которая сильно отличается от антенны, используемой в настоящее время в качестве стандарта. Чен и ее команда стремятся создать антенну, которая будет легче и меньше и сможет способствовать более эффективному использованию их в космосе. Они нацелены на создание антенн, которые можно свернуть, запустить в космос и самостоятельно собрать или всплыть, когда они прибудут в космос.

Графен обеспечивает решение новой разновидности антенны

В последние полтора десятилетия вокруг углеродного аллотропного графена начался бум исследований, начиная с его открытия и выделения в качестве единого атомного слоя углерода впервые в 2004 году. Уже впечатляющие свойства материала Например, невероятно сильный, но при этом абсолютно гибкий и легкий, его исследовали на предмет потенциальных применений во многих областях. Он разрабатывается для инноваций в области антикоррозионных покрытий и красок, датчиков, эффективной электроники, солнечных батарей, лекарственной терапии и многого другого.

Чен признал преимущества графена в том, что он более устойчив к окислению, чем серебро, а также более устойчив к разрушению при изгибе. Возможность создания изогнутой антенны является ключом к работе Чена и графен может делать это лучше, чем серебро. Она также отметила его ценность в том, что он является недорогим, долговечным, гибким и компактным, что очень удобно для проекта. По этим причинам графен стал основным центром лаборатории в штате Техас.

Применение вне космического полета

Хотя антенна предназначена в первую очередь для использования в космической программе НАСА, новая инновационная антенна будет использоваться в областях бытовой электроники, медицины, смартфонов и авиакосмической промышленности. В каждом из этих секторов антенны играют основную роль, и революционно новый дизайн, вероятно, будет иметь здесь значительное влияние.

Чен предсказывает, что создание новой антенны с 3D-печатью на основе графена повлияет на многие отрасли промышленности. Не только НАСА ищет лучшие, недорогие и эффективные материалы для включения в свою продукцию. В то время как НАСА особенно заинтересовано в использовании легких и прочных материалов с минимальными объемами площадей поверхности из-за того, что вес является серьезным фактором для спутников и ракет, другие отрасли также ищут аналогичные инновации, чтобы помочь улучшить качество своей продукции и сократить производство. стоимость и время выполнения заказа. Трехмерный печатный раствор на основе графена обеспечит это. Грэфен

Предполагается, что, как только антенны будут разработаны, они превзойдут использование серебряных антенн как в аэрокосмической, так и в бытовой электронике, поскольку их преимущества будут ниже в стоимости. Кроме того, графен становится все более дешевым в производстве благодаря прогрессу в технологии, используемой для его производства. Это еще больше укрепит положение графеновых антенн над обычными серебряными.

Source link

Наномагниты из графена и их преимущества для ИТ

Наномагниты из графена и их преимущества для ИТ

Изображение предоставлено: koya979 / Shutterstock.com

Исследователи разрабатывают новые наномагниты из графена, которые приведут к созданию более устойчивых информационных технологий. Выявив процесс спиновой динамики электронов в наночастицах, ученые открыли дверь для разработки более совершенных магнитов, которые могли бы улучшить устройства, используемые в ИТ, а также в квантовых вычислениях, медицине и спинтронике.

Изготовленные на заказ магнитные графеновые наноструктуры

В этом месяце состоялась первая встреча исследовательского проекта SPRING (SPin Research IN Graphene) в Доностиа / Сан-Себастьян, Испания. Финансируемый ЕС проект координируется CIC nanoGUNE и объединяет IBM Research, Технический университет Делфта и Оксфордский университет, Международный физический центр Доностии и Университет Сантьяго-де-Компостела, которые планируется провести в течение следующих четырех лет. финансирование в размере 3,5 млн. евро, предоставленное Европейской комиссией.

Финансирование было выиграно после проведения конкурса FET-Open Horizon 2020, который ищет проекты, которые могут развить передовые технологии, которые окажут большое влияние на дисциплины, а также на путь радикально новых технологий будущего.

Проект SPRING будет включать в себя продукты недавних значительных достижений, которые были достигнуты членами консорциума мирового класса. Они воспользуются своим общим опытом для разработки наноструктур на основе магнитного графена, изготовленных на заказ, и исследуют, как они работают в квантовых спинтронных устройствах.

В то время как наука, которая будет поддерживать это развитие, является сложной, цель проекта проста, команда хочет создать полностью графеновую платформу, которая присваивает вращения для транспортировки, хранения и обработки информации. Прогнозируется, что это достижение окажет глубокое влияние на область информационных технологий, открыв дверь для более быстрой обработки и потенциал для приложений, которые в настоящее время невозможно реализовать с помощью современных методов. Кроме того, эти разработки также принесут пользу траектории квантовых вычислений.

Исследование спина

Исследование вращения будет играть ключевую роль в работе команды . Спин относится к вращению, которое частица материи совершает вокруг себя, и именно это поведение является решающим фактором в магнетизме. Ученые в этой области согласны с тем, что логика фокусируется на проектах, направленных на улучшение информационных технологий за счет разработки более энергоэффективных компонентов.

Появление этой конкретной области исследований вызвало большое волнение по поводу возможных результатов, которые могут изменить лицо ИТ. Эта новая область исследований, получившая название квантовой спинтроники, уже наблюдала быстрый прогресс в последние годы, и благодаря ее исследованиям появилось много принципиально новых концепций, методов и материалов.

В частности, проект SPRING будет исследовать основные законы, используемые для генерации и обнаружения спинов графена, с целью использования этой информации для использования графена для эффективной передачи информации.

Хосе Игнасио Паскуаль (Jose Ignacio Pascual), научный координатор и научный руководитель проекта считает, что графен представляет собой идеальную молекулу как для спинов хозяина, так и для их транспортировки. Он отмечает, что недавние разработки в области исследований графена показали, что графен теперь можно изготавливать с атомной точностью, что позволяет создавать графеновые структуры с точным составом, формой, расположением спинов, а также позволяет разрабатывать графеновые электроды для электростатических или квантовые ворота. Игнасио Паскуаль видит, что у проекта есть потенциал для создания платформы, которая послужила бы посредником для второй квантовой революции, позволив создать новые элементы кубита для квантовых вычислений.

В течение четырех лет, в течение которых будет работать этот проект, мы можем ожидать появления сообщений о событиях, происходящих в результате изучения законов вращения относительно графена. Эти результаты, вероятно, подпитывают и без того популярную область исследований графена, и можно ожидать новых применений как внутри, так и за пределами ИТ-сектора.

Source link