технические открытия, изобретения

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://www.youtube.com/watch?v=y9lcLNZKtcM
Как "плавить" камни звуком (анонс видео).

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

В 10 раз эффективнее: бионический лист превращает свет в жидкое топливо


За последние несколько лет учёные достигли больших успехов в создании искусственных листьев, которые имитируют способности их природных аналогов. Они также способны добывать энергию из воды и солнечного света.
Так, в 2011 году исследователи создали первые рентабельные стабильные искусственные листья, а всего через два года эти устройства были усовершенствованы: они получили возможность работать с неочищенной водой.
Теперь же учёные из Гарвардского университета разработали «бионический лист 2.0», который повышает эффективность работы системы так, что она выходит даже за рамки возможностей природных аналогов. Кроме того, теперь разработку впервые используют для производства жидкого топлива.
Проект является научной работой учёного из Гарварда Даниэля Носера (Daniel Nocera), который возглавлял исследовательские команды во время создания предыдущих версий искусственных листьев, а также профессора Памелы Сильвер (Pamela Silver).
Как и в предыдущих версиях, «бионический лист 2.0» помещается в воду, и так как он поглощает солнечную энергию, он способен расщеплять молекулы воды на составляющие газы — водород и кислород. Они могут быть собраны и использованы в топливных элементах для выработки электричества.
Теперь же с помощью «спроектированной» бактерии водород может использоваться и для производства жидкого топлива.

https://www.youtube.com/watch?v=2KRlRhNbxKg

Отмечается, что в данной разработке сама природа является катализатором (ускорителем химических реакций), который способствует производству водорода. В более ранних версиях в качестве катализатора использовался молибден-никель-цинковый сплав, но он приводил к созданию активных форм кислорода, которые атакуют и разрушают ДНК бактерий.
В результате исследователи были вынуждены повышать напряжение в системе, чтобы справиться с проблемами, которые приводили к снижению общей эффективности работы «листа».
«Для нового исследования мы разработали другой катализатор – кобальт-фосфористый сплав, он, как мы продемонстрировали, не создаёт активных форм кислорода. Это позволяет нам снизить напряжение, что, в свою очередь, приводит к резкому увеличению эффективности», — говорит Носера.
При этом новый катализатор способен преобразовывать солнечный свет в биомассу с КПД в 10%, что в десять раз результативнее даже самых быстро растущих растений. Но это, отмечают разработчики, не единственное преимущество новой технологии.
Учёные также показали, что система может быть использована для создания соединений, таких как изобутанол или изопентанол.
Учёные отмечают, что технология работает достаточно успешно, так что они уже подыскивают ей коммерческое применение. Так, исследователи считают, что новый метод можно использовать в развивающихся странах в качестве недорого источника возобновляемой энергии.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Созданы вакцины против любых болезней


Инженеры из Массачусетского технологического института создали новый тип вакцин, которые легко можно разработать в течение недели в ответ на любые эпидемии. Исследователи смогли получить антигены к Эболе, свиному гриппу и токсоплазме, эффективность которых достигла 100 процентов. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Вакцина состоит из молекулярных нитей генетического материала, известного как матричная (информационная) РНК. В них может содержаться информация о любом вирусном, бактериальном или любом другом белке. РНК-нити помещают в вектор — молекулу, которая выполняет функцию системы доставки в живые клетки, где РНК проходит через процесс трансляции, в результате чего синтезируются белки, активирующие иммунную систему.
По словам ученых, этот подход можно применить к борьбе не только против инфекционных заболеваний, но и для создания вакцин, помогающих организму распознавать и уничтожать раковые опухоли.
Большинство традиционных вакцин включают в себя неактивные формы вирусов или других патогенов. Подобные препараты разрабатываются в течение длительного времени, а некоторые из них представляют слишком большой риск для здоровья. Другие вакцины состоят из белков, которые синтезируют микробы, однако они не всегда вызывают сильную и устойчивую иммунную реакцию. Чтобы решить эту проблему, специалисты используют адъюванты — вещества, которые усиливают ответ со стороны защитных систем организма.
РНК-вакцины способствуют появлению множества копий чужеродных белков, которые, в свою очередь, провоцируют мощную реакцию иммунитета. Самой идее использования РНК для прививания уже 30 лет, однако основным препятствием к внедрению нуклеиновых кислот был поиск безопасного и эффективного способа доставки. В качестве вектора ученые решили использовать наночастицы, построенные из дендримеров — разветвленных молекул. Их положительный заряд притягивает отрицательно заряженную РНК, после чего получившиеся комплексы сворачивают в сферические структуры диаметром 150 нанометров.
Вакцины могут быть введены внутримышечно, что делает их простыми в использовании. Как только наночастицы попадают в организм, они стимулируют выработку антител и Т-клеток. Исследователи испытали их на мышах, которые впоследствии выработали устойчивость к вирусам Эболы и свиного гриппа, а также к токсоплазме (Toxoplasma gondii).
По словам ученых, РНК-вакцины безопаснее ДНК-вакцин, поскольку последние могут интегрироваться в геном клеток и вызывать мутации.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию


Объединенная команда ученых из Технологического института Джорджии (США) и Чунцинского университета (Китай) разработала новый тип тканного материала, который способен вырабатывать энергию, преобразуя в электричество солнечный свет и энергию ветра. Эта ткань сплетена из волокон фоточувствительного материала, медных электродов малой толщины и волокон полимера, которые производит электричество благодаря трибоэлектрическому эффекту. Таким образом, эта ткань способна преобразовывать механическую энергию в электричество.
Толщина гибридного материала составляет всего 0,32 миллиметра. Он легкий, гибкий, пропускает воздух. По словам разработчиков, основные компоненты недорогие. Такая ткань может быть частью элементов одежды, вставки из нее можно использовать в производстве палаток или штор, занавесок, превращая все это в источник электричества. Новинка является практически универсальным источником энергии, поскольку может работать и днем, и ночью.

«Мы представляем материал, который можно использовать для генерации энергии», — говорит представитель Технологического института Джорджии Цонг Лин Ванг [Zhong Lin Wang]. «Основа этого материала — легкие и недорогие волокна полимеров, благодаря чему созданная нами ткань может использоваться для создания энергетических модулей». Речь идет не о электростанциях, а о вставках такой текстильной продукции в обычную ткань.
Производительность материала не слишком велика, но ее достаточно для снабжения энергией простых электронных устройств. Кусочек ткани размером в 5*4 см дает 0,5 мВт в солнечную погоду. За минуту этот клочок ткани заряжает конденсатор на 2 мФ (напряжение — около 2 В). По словам изобретателей, все это можно масштабировать. Например, не составит труда создать кусок материала размером 20*30 см с соответствующим увеличением производительности.

«У нашего материала практически нет ограничений на сферу использования». Производить электричество можно везде. Это может быть даже флаг, который постоянно развивается на ветру и получает большое количество солнечной энергии. Работать материал может и без солнца. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта.
Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов (или возникающий заряд пренебрежимо мал). Основной результат трения — это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых.
Особенно рады такому источнику энергии могут быть туристы, военные, любители охоты и рыбалки. Материал можно складывать и гнуть, как угодно. Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется.

Цонг Лин Ванг с коллегами уже несколько лет подряд работают над созданием портативного источника электричества, основой которых являются системы преобразования механической энергию в электрическую. Одним из прототипов текущей системы был генерирующий энергию флаг. Его подвешивали на шар, наполненный гелием. Ветер развевал флаг, благодаря трению вырабатывалось электричество. Такие системы, по мнению разработчиков, могут использоваться повсеместно. Волокна ткани флага были очень широкими, как и говорилось выше, это один из первых прототипов генераторов электричества такого типа.

Новая ткань гораздо более качественная, она соткана из волокон гораздо меньшего размера, чем в случае флага. Для ее создания разработчики использовали промышленный ткацкий станок. Получившийся генератор электричества компактен по размерам и почти не отличается по внешнему виду от обычной ткани. При этом небольшого фрагмента такого материала, закрепленного на руке пользователя, хватает для одновременной зарядки аккумулятора мобильного телефона и часов.
Еще одна разработка этой же команды — биоразлагаемые источники энергии, которые предполагалось использовать в медицинских имплантатах. Как и в других случаях, здесь специалисты использовали трибоэлектрический эффект.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Варп-двигатель из «Звездного пути» вполне может стать реальностью


Большинство из нас, кто живет сегодня, никогда не знали мира, в котором не существует космических полетов. Но еще до того, как мы ступили на поверхность Луны, запустили Международную космическую станцию, направили механических посланцев к другим планетам и даже за пределы Солнечной системы, у нас был «Звездный путь», который предложил общественности такие мечты, что ими грезят до сих пор. Вместо ракетного топлива, нам предложили корабли на антиматерии. Вместо посещения ближайших миров в нашей Солнечной системе, мы отправились к планетам возле далеких звезд. Вместо преодоления звукового барьера, мы прыгнули на световые годы в считанные дни. И среди разнообразных технологических достижений, с которыми нас познакомил «Звездный путь» — и возможностей цивилизации — пожалуй, изобретение варп-двигателя было самым великолепным.

Еще до создания «Звездного пути» человечество было поставлено перед фактом: для успешного освоения космоса нужно победить скорость света. Учитывая, что даже ближайшая звезда к нашему Солнцу — и ближайший потенциально обитаемый мир — более чем в четырех световых годах от нас, путешествие к любой другой звездной системе будет означать, что на Земле пройдут многие годы, даже если сам космический корабль воспользуется преимуществами специальной теории относительности и сократит время путешествия для экипажа. Согласно теории Эйнштейна, когда вы путешествуете на скорости, близкой к скорости света, расстояния по вашему курсу движения будут укорачиваться (сокращение длины), а скорость, с которой проходит время, будет удлиняться (замедление времени). Две этих идеи буквально противоречат здравому смыслу, но тем не менее хорошо изучены и подтверждены в рамках специальной теории относительности. Если бы путешествовать по Вселенной было несложно, члены экипажа, путешествующего на околосветовой скорости, оставался бы относительно молодым, а вот в пункте отправления и назначения прошли бы многие годы. Межзвездное путешествие растянется на поколения.
Но общая теория относительности предлагает возможный выход из этих тесных стен: благодаря податливости самого пространства-времени. Мы, возможно, не смогли бы путешествовать через само пространство на скорости большей, чем 299 792 458 м/с, но если бы мы могли сократить сами расстояния между двумя точками (или событиями), то мы не только могли бы добраться в пункт назначения очень быстро с точки зрения экипажа, но и с точки зрения наблюдателей там и тут. Варп-двигатель, предложенный 50 лет назад, предлагает уникальную реализацию такого решения: за счет искажения (сокращения) пространства по направлению движения звездолета.
Искажение пространства времени по направлению движения (перед) космического аппарата впервые взяли на вооружение фантасты 1960-х годов, подпоясавшись выдуманным механизмом. По их планам, варп-двигатель мог бы эффективно сократить путешествие от звезды к звезде, будучи ограниченным только тем, насколько можно сжать пространство перед кораблем, но можно ли его сделать в принципе? В 1994 году было показано, что решение в рамках ОТО позволяет привести пространство-время к такому поведению. Сжимая пространство перед аппаратом и удлиняя пространство позади на равный и противоположный показатель, можно создать «пузырь» пространства, в котором будет ваш космический аппарат. Мигель Алькубьерре показал, что такой варп-двигатель будет полностью соотносится с законами, управляющими поведение пространства-времени. 22 года назад, одним махом, физика перешла от фантастических путешествий с варп-скоростью — теперь этот двигатель называется в честь Алькубьерре — к теоретически возможным.

Чтобы двигатель Алькубьерре стал реальностью, нам необходимо решить множество практических вопросов, в настоящее время непреодолимых препятствий. Во-первых, по самым скромным расчетам расхода энергии, необходимой для деформации любой непустой части пространства таким образом, необходимо минимум 20 000 мегатонн тротилового эквивалента. Или тонна массы, преобразованная в чистую энергию по формуле Эйнштейна E = mc2. Во-вторых, двигатель Алькубьерры требует создания области пространства с энергией, которая меньше нулевой энергии самого пространства, что требует наличия отрицательной массы (или отрицательной энергии) в той или иной форме. Хотя это может показаться непреодолимым препятствием, поскольку только положительные массы и энергии, как известно, существуют в этой Вселенной, создание условий, аналогичных эффекту Казимира, когда параллельные проводящие пластины могут уменьшать эффективную нулевую энергию самого пространства, могло бы удовлетворить необходимым требованиям. Это решение предложил сам Алькубьерре.
Наконец, не существует известного способа начать путешествие на варп-скорости и закончить его, как только оно началось. Очевидно, чтобы управлять космическим аппаратом, нужно уметь и то и другое. Когда-нибудь, возможно, мы снова вернемся к чертежам и позволим себе покинуть эту галактику. А пока остается только мечтать.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Осуществлена квантовая телепортация на рекордные 30 километров


Как сообщает журнал Nature Photonics, группе ученых удалось осуществить квантовую телепортацию на расстояние в 30 километров, что является мировым рекордом в данной области. С помощью квантовой телепортации была передана информация, закодированная в частицах света. Передача была осуществлена мгновенно.
Конечно, о полноценной телепортации живых объектов или даже неодушевленных предметов говорить пока еще очень рано, но тем не менее квантовая телепортация имеет большие перспективы. Она осуществляется через оптоволоконные сети и может вывести на новый уровень безопасность и надежность интернет-соединений. Но есть и «подводные камни» в данной технологии: при передаче информации на большие расстояния необходимы независимые источники света. Проблема заключается в том, что световой пучок от одного источника после прохождения нескольких километров должен оставаться неразличимым по отношению к световому пучку из другого источника, что являлось до сегодняшнего дня неразрешимой проблемой.
Для ее решения две исследовательские группы независимо друг от друга разработали механизмы обратной связи и синхронизации световых сигналов. В одном случае был использован свет с длиной волны, характерной для телекоммуникаций, что позволило значительно снизить скорость, при которой фотонный сигнал теряет интенсивность во время своего прохождения в оптическом волокне. Другая группа же пошла иным путем: они использовали световой пучок с длиной волны в 795 нанометров.
Результаты двух независимых экспериментов показали, что квантовая телепортация на дальние расстояния возможна и потери информации, а также ее искажения не происходит. Исследователи верят, что их работа позволит создать новые технологии, которые будут способны улучшить передачу информации, закодированной в элементарных частицах, что еще ближе приблизит нас к созданию квантового интернета.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

На мышах испытан препарат, заменяющий занятия спортом


Как сообщает редакция журнала Cell Reports, группе австралийских специалистов удалось разработать и испытать уникальный медицинский препарат, действующий на организм в точности так же, как и физические нагрузки. И вскоре для того, чтобы сжечь лишний жир нужно будет идти не в спортивный зал, а к доктору, который сумеет помочь скинуть пару килограммов без изнурительных упражнений и хирургических операций.

За разработку чудо средства отвечает профессор Шон Макги и его коллеги. Создатели утверждают, что препарат оказывает на организм такое же влияние, как и физические нагрузки. А именно: разрушает комплекс белка HDAC и способствуют запуску белка MEF2. Именно эти структуры и отвечают за процессы жиросжигания и наращивания мышечной массы. Стоит сказать, что влияние данных регуляторных структур на процессы обмена было доказано учёными ещё в 2009 году, но лишь сейчас им удалось создать препарат с подобным действием. Лекарство усиливает метаболизм клеток и заставляет их сжигать запасы жира.
В процессе лабораторных тестов над мышами исследователям удалось добиться стойкого повышения концентрации белка MEF2, в результате чего в организме грызунов наблюдалось повышение потребления энергии белками и более интенсивное окисление жиров. Кроме того, в клеточных структурах также происходили значительные изменения — увеличилось количество митохондрий. Точно такие же процессы происходят и в организме при физической нагрузке.
Сейчас в продаже уже имеются подобные препараты, к примеру ингибиторы белка HDAC, но их действие значительно хуже полученного препарата. Да и работают «в полную силу» существующие медикаменты лишь в сочетании с физическими упражнениями.
Австралийские исследователи уже планируют следующий этап испытаний, который будет проведен на людях в 2017 году, так что не спешите продлевать абонемент в фитнес-клуб.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Раскрыты подробности первой успешной операции по пересадке головы

Кадр из фильма «Франкенштейн», 1931г. Кажется, что пересадить человеку голову можно только в научно-фантастическом романе. Однако итальянский врач Серджо Канаверо решил убедить научное сообщество и весь мир в том, что он способен на это.
В 2015 году Канаверо заявил о том, что хочет провести операцию по пересадке головы. Это могло бы помочь тем инвалидам, у кого парализовано тело ниже головы. Однако, чтобы соединить два конца спинного мозга, необходимо восстановить связь между тысячами нервных клеток. Если собрать нейроны в плотные пучки, то их отростки будут расти мимо друг друга и не смогут соединиться, чтобы образовать проводящие электрические импульсы пути.
Канаверо выступил соавтором ученых из Южной Кореи и США, которые опубликовали в журнале в Surgical Neurology International серию статей о полиэтиленгликоле (ПЭГ). По их мнению, это вещество может помочь восстановить разрезанный спинной мозг.
Так, команда исследователей из Университета Конкук в Сеуле перерезала спинной мозг 16 мышам. После травмирующей операции ученые ввели ПЭГ в зазор между обрезанными концами позвоночника у половины мышей. Остальным животным (контрольной группе) вводили физиологический раствор. Как утверждают авторы статьи, примерно через месяц пять из восьми грызунов в опытной группе в некоторой степени восстановили способность двигаться. Три мыши погибли парализованными. В контрольной группе погибли все мыши.
Хотя некоторым мышам удалось выжить, полученные результаты далеки от совершенства. Прежде чем переходить к операциям на людях, нужно убедиться в том, что подобная процедура не убьет трех человек из восьми. Американские ученые из Университета Райса в штате Техас разработали улучшенную версию ПЭГ-раствора. Они добавили в него электропроводящие графеновые наноленты, служащие своего рода строительными лесами для роста нейронов в правильном направлении и сцепления их друг с другом.
Изображение: Cy-Yoon Kim / Konkuk University Корейские исследователи испытали новый раствор, названный ими «Техасским ПЭГ», на пяти крысах, которым также разрезали позвоночник. На следующий день после операции подопытным грызунам стимулировали спинной мозг, чтобы выяснить, проходят ли вдоль хребта какие-либо электрические сигналы. Была зафиксирована небольшая электрическая активность, отсутствовавшая у контрольных животных. Однако эксперимент провалился из-за непредвиденного затопления лаборатории, в результате чего утонули четыре крысы.
Единственная оставшаяся в живых крыса постепенно восстанавливала контроль над телом. Движения всех четырех конечностей были сначала слабыми, через неделю крыса могла стоять, однако с трудом сохраняла равновесие. Спустя две недели, по словам ученых, грызун нормально ходил, стоял на лапах и самостоятельно питался. Крысы в контрольной группе так и остались парализованными.
Изображение: C-Yoon Kim et al. Последний эксперимент провели на собаке — с применением обычного ПЭГ. Как утверждают хирурги, было повреждено более 90 процентов спинного мозга животного. Подобные травмы наблюдаются у людей, которым нанесли ножевые ранения спины. Собака была полностью парализована, однако через три дня уже пыталась двигать конечностями. Через две недели собака ползала на передних лапах, через три — нормально ходила.
Однако и у этого эксперимента был один фундаментальный недостаток — отсутствие контроля. Фактически ученые исследовали один-единственный случай, и это вызвало критику со стороны специалистов. Подозрение вызвало и отсутствие доказательств того, что спинной мозг собаки действительно был поврежден на 90 процентов.
Таким доказательством могли бы стать гистологические образцы — микроскопические кусочки тканей. Экспериментаторы обязаны были предоставить тонкий срез позвоночника оперируемой собаки. Кроме того, в научной статье не принято сообщать о том, что данных мало из-за наводнения. Добросовестный исследователь должен повторить опыт.
Корейские ученые отвечают на критику тем, что опыты были предварительными. Они хотели показать, что восстановление в принципе возможно, и пробудить интерес к новым экспериментам. Следующая статья должна содержать информацию о гистологических образцах, подтверждающих степень повреждения позвоночника.
В любом случае операция по пересадке головы пока неосуществима. Заживление позвоночника — необходимый, но недостаточный шаг на пути к реализации мечты Канаверо. По мнению специалиста по медицинской этике Артура Каплана (Arthur Caplan), после того, как хирурги научатся восстанавливать спинной мозг, пройдет еще три или четыре года, прежде чем будет выполнена первая успешная трансплантация головы.
Фото: Surgery / Ren / Heaven-AHBR Канаверо сообщал о пересадке головы обезьяны. В эксперименте также участвовали китайские ученые. Им удалось соединить кровеносные системы головы и нового тела, но позвоночник остался поврежденным. Чтобы предотвратить гибель клеток мозга, голову охлаждали до 15 градусов Цельсия. После операции обезьяна прожила 20 часов и была усыплена по этическим соображениям. Однако до сих пор подробности этого эксперимента не опубликованы.
Это была не первая пересадка головы животного. Подобные эксперименты в далеком 1954 году проводил советский хирург-трансплантолог Владимир Демихов, создавая двухголовых собак. Однако он сшивал лишь кровеносные системы и не трогал позвоночник.
Серджио Канаверо (справа) и Валерий Спиридонов
Фото: Jay Mallin / Globallookpress.com Канаверо хочет пойти дальше. Он надеется собрать деньги, чтобы осуществить первую в мире операцию по пересадке человеческой головы. У него уже есть пациент — россиянин Валерий Спиридонов, страдающий спинальной мышечной атрофией, генетически обусловленным неизлечимым заболеванием. Спонсором, по словам врача, может стать Марк Цукерберг, основатель Facebook. Операция пройдет, возможно, во вьетнамской больнице, директор которой уже дал свое согласие. Однако, учитывая развитие технологий, она вряд ли окажется успешной. Провал может нанести серьезный удар не только по престижу всех участвующих в проекте специалистов, но и по целой области науки. Поэтому врачи и не горят желанием присоединиться к авантюре Канаверо.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Ученые приблизились к разгадке секрета высокотемпературных сверхпроводников



1,480views









5






Сверхпроводники — это Святой Грааль физиков и материаловедов. Эти материалы позволяют электрическому току течь совершенно свободно, безо всякого сопротивления. Правда, такое возможно лишь при температурах в несколько градусов выше абсолютного нуля, что затрудняет их повсеместное использование. Тем не менее, если бы мы могли использовать силу сверхпроводимости при комнатной температуре, мы могли бы изменить процессы производства, хранения, распределения энергии, и фантастика стала бы реальностью.
Не так давно исследователи из отдела энергий Брукхейвенской национальной лаборатории стали на один шаг ближе к пониманию того, как осуществить подобный прорыв. Исследование, проведенное под руководством физика Ивана Божовича, было посвящено классу соединений под названием купраты, они содержат слои атомов меди и кислорода.
При определенных условиях — которые пока что включают сверхнизкие температуры — электрические токи свободно протекают через купратные сверхпроводники, не встречая на своем пути никаких препятствий. То есть переносимая ими электроэнергия совсем не преобразуется в тепло. Если вы когда-либо держали ноутбук на коленях, вы должны понимать, что такое потеря тепла из-за несверхпроводящего материала.

Создание необходимых условий для сверхпроводимости в купратах также включает добавление других химических элементов вроде стронция. Добавляя эти атомы и охлаждая материал, можно добиться того, что электроны — которые обычно отталкиваются друг от друга — выстроятся парами и будут легко двигаться через материал. Чем же особенные эти купраты? Дело в том, что они могут достичь этого «волшебного» состояния при температурах, которые на сотню градусов превышают те, при которых обычно работают сверхпроводники. Это делает купраты весьма перспективными для реального применения.
Такие материалы не потребуют охлаждения, так что их можно было бы относительно легко и недорого включить в нашу повседневную жизнь. Представьте энергосети, которые никогда не теряют энергию; более доступные системы поездов на магнитной подушке; дешевые методы магнитно-резонансной томографии и небольшие, но очень мощные суперкомпьютеры.
Чтобы выяснить секрет «высокотемпературной» сверхпроводимости в купратах, ученым нужно понять, как ведут себя электроны в этих материалах. Группа Божовича в настоящее время решила часть загадки, определив, что именно контролирует температуру, при которой купраты становятся сверхпроводящими.
Стандартная теория сверхпроводимости гласит, что эта температура определяется силой взаимодействия электронных пар, но команда Божовича пришла к другим выводам. После 10 лет подготовки и анализа более 2000 образцов купрата, меняя долю стронция, они выяснили, что число электронных пар в определенной области (скажем, на кубический сантиметр), или плотность электронных пар, — это определяет температуру перехода в сверхпроводящее состояние. Другими словами, за все отвечает не сила, а плотность, в данном случае — электронных пар.
Ученые пришли к такому выводу, измеряя, насколько далеко может проходить магнитное поле через каждый образец. Это расстояние напрямую связано с плотностью электронных пар и меняется в зависимости от свойств материала. В сверхпроводниках магнитное поле выталкивается; в металлах проникает. При большом количестве строцния купрат становится более проводящим, поскольку увеличивается число подвижных электронов. Однако ученые заметили, что если добавлять больше стронция, число электронных пар уменьшается, пока их не останется совсем. В то же время температура сверхпроводящего перехода стремится к нулю. Божовича и его команду также удивило, что в пары собирается лишь часть электронов, хотя должны все.
Представьте себе такую аналогию. Вы танцуете в танцевальном зале, и в какой-то момент другие люди — которые обычно не ходят держась за руки — начинают собираться парами и двигаться в унисон. Приходят новенькие, тоже собираются в пары и присоединяются к гармоничному танцу. Но затем происходит что-то странное. Независимо от числа прибывающих людей на танцполе, лишь часть их разбилась по парам, несмотря на то, что могли бы все. И в конечном итоге пар больше не остается.
Почему танцоры, или электроны, вообще сбиваются в пары? Ответ на этот вопрос станет очередным шагом к разгадке механизма высокотемпературной сверхпроводимости в купратах. Эта загадка волнует физиков уже более 30 лет.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Производство ракетного топлива из воды может перевернуть всю энергетику Земли



1,815views









1






Исследователи под руководством бывшего главного технолога NASA надеются запустить спутник, работающий на воде в качестве источника топлива. Группа Корнелльского университета и Мейсон Пек хотят, чтобы их устройство стало первым CubeSat (это такие небольшие спутники размером с обувную коробку), который выйдет на орбиту Луны и при этом продемонстрирует потенциал воды в качестве источника топлива космического аппарата. Это безопасное и стабильное вещество весьма распространено даже в космосе и могло бы найти еще более широкое использование на Земле, раз уж мы ищем альтернативу ископаемому топливу.
Пока мы не разработаем варп-двигатель или другую футуристическую двигательную систему, наши космические путешествия, вероятно, в значительной степени будут зависеть от ракет на том топливе, которое распространено сейчас. Они работают за счет сжигания газа в задней части аппарата и за счет этого, благодаря законам физики, толкаются вперед. Такие двигательные системы для спутников должны быть легкими и переносить кучу энергии в небольшом пространстве (иметь высокую энергетическую плотность), чтобы непрерывно поддерживать аппарат на протяжении многих лет или даже десятилетий на орбите.
Первое опасение вызывает безопасность. Упаковка энергии в малом объеме и массе в форме топлива означает, что даже малейшая проблема приведет к катастрофическим последствиям вроде того, что мы видели с недавним взрывом ракеты SpaceX. Вывод спутников на орбиту с любой формой нестабильного топлива на борту может означать катастрофу для дорогостоящего оборудования, а может и для человеческой жизни, что еще хуже.
Вода может помочь нам обойти эту проблему, поскольку является по сути переносчиком энергии, а не топливом. Группа Корнелльского университета не планирует использовать воду в качестве топлива, а скорее использовать электричество от солнечных батарей для разделения воды на водород и кислород и использования их в качестве топлива. Эти два газа соединяются и становятся гремучей смесью, позволяя реализовать энергию, затраченную на расщепление воды. Сжигание этих газов можно использовать для движения спутника вперед, его разгона или изменения положения на орбите в зависимости от пункта назначения.
Солнечные батареи весьма надежны и не имеют движущихся частей, поэтому идеально подходят для функционирования в условиях микрогравитации и в экстремальных условиях космоса, чтобы производить ток из солнечного света. Традиционно эта энергия аккумулируется в батареях, но корнелльские ученые хотят использовать ее для расщепления воды на борту.
Предлагаемый процесс — известный как электролиз — включает пропускание тока через воду, как правило, содержащую немного растворимого электролита. Ток разбивает воду на кислород и водород, которые выделяются отдельно на двух электродах — на аноде и катоде. На Земле гравитация затем разделяет эти газы, и их можно использовать. Но в условиях невесомости, на спутнике потребуются центробежные силы от вращения для разделения газов из раствора.
Электролиз уже использовали в космосе раньше, чтобы обеспечить кислородом пилотируемые космические миссии и не забирать наверх кислородные резервуары под высоким давлением, например, на Международной космической станции. Но вместо того, чтобы отправлять воду в космос в виде груза на ракете, мы могли бы просто однажды добывать ее на Луне или на астероидах. Если новый подход использования водорода и кислорода для спутникового топлива окажется успешным, мы могли бы получить его готовый источник в космосе. Такой подход можно было бы применить к энергоснабжению космических аппаратов будущего.
Как это часто бывает, разработки в области космических технологий рождают идеи, которые можно применить и на Земле, особенно в решении существенных энергетических проблем. Электричество действительно сложно хранить, а по мере увеличения спроса на электроэнергию мы нуждаемся в прорывах. Ветер и солнечные фермы — не самые эффективные формы возобновляемой энергии, не из-за проблем с выработкой энергии, а из-за того, что мы зачастую не можем сделать ничего полезного с этой энергией. Электросети не справляются в периоды высокой выработки и низкого спроса на энергию.
Возможно, нам поможет использование излишков электроэнергии для расщепления воды на водород и кислород. Затем из водорода можно делать запасы, а при необходимости совмещать его с кислородом из атмосферы.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://my.mail.ru/v/topclips/video/alltop/10664.html
https://my.mail.ru/v/topclips/video/alltop/10664.html

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Появление 3D-модели клетки приведет к прорыву в медицине



1,140views









0






Недавние успехи в области молекулярной биологии и информатики могут привести к созданию трехмерной компьютерной модели клетки. Это станет началом новой эры исследований в биологии и медицине, говорится в вышедшей в Journal of Molecular Biology статье.
«Клетки — это основа жизни, — пишет профессор Илья Ваксер, директор Центра вычислительной биологии Университета Канзаса, один из авторов статьи. — Недавно произошел значительный прорыв в биомолекулярном моделировании и понимании жизни на молекулярном уровне. Сейчас фокус смещается к более крупным системам — вплоть до размеров целой клетки. Мы пытаемся охватить это эпохальное событие в вычислительной структурной биологии, которое является тектоническим сдвигом от моделирования отдельных биомолекулярных процессов до моделирования всей клетки».
В статье описан ряд методологий, которые объединяются в создании трехмерной модели клетки, включая изучение биологических сетей, автоматическое конструирование 3D-клеток с помощью экспериментальных данных, моделирование белковых комплексов, предсказание белковых взаимодействий, термодинамические и кинетические эффекты моделирования клеточной мембраны и моделирование хромосом.
«Многие необходимые технологии уже доступны, осталось только собрать их воедино в связную стратегию, — говорит профессор Ваксер. — Это сложно, потому что мы только начинаем понимать основные механизмы жизни на молекулярном уровне — задача кажется крайне непростой, но выполнимой, так что мы движемся очень быстро — не только в способности понимать, как все работает, но и в моделировании».
Профессор Ваксер указывает на два главных преимущества трехмерной модели клетки: во-первых, фундаментальное понимание ее устройства. Невозможно утверждать, что разобрался в феномене, если не можешь его смоделировать, считает он. Во-вторых, с практической стороны, это даст нам возможность увидеть спрятанные механизмы заболеваний и действия лекарств, что приведет к прорыву в медицине.
К примеру, 3D-модель клетки может упразднить или улучшить долгий и дорогой протокол разработки лекарственных средств от лабораторного стола до полки в аптеке, пишет Phys.org.
Алгоритмы химического моделирования применяет британская компания BenevolentAI для создания наиболее эффективных лекарств от целого ряда тяжелых заболеваний. Для этого стартап планирует применять машинное обучение, большие данные и возможности суперкомпьютера DGX-1 от Nvidia. На основе собранных сведений стартап создаст обучающую модель, которая поможет разработать инновационные лекарства с минимумом побочных эффектов.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Физики создали кристалл времени



2,956views









18






Американские физики-экспериментаторы создали первый в мире квантовый кристалл, существование которого демонстрирует нарушение временной симметрии. Препринт исследования опубликован на сайте arXiv.org, кратко о нем сообщает издание MIT Technology Review.
Созданный учеными объект представляет собой группу ионов иттербия, расположенных друг относительно друга в форме кольца. Охлажденная до сверхнизких температур, такая система перешла в состояние с минимально возможной энергией. Согласно теоретическим исследованиям, нарушение временной симметрии на примере такого объекта проявляет себя в виде его вращения вокруг своей оси.
Именно такие согласованные движения ионов иттербия и наблюдали ученые. Физики отмечают, что созданные кристаллы могут найти применения в устройствах, использующих квантовую память, в частности, квантовых компьютерах.
Концепция кристалла времени, впервые предложенная в 2012 году Нобелевским лауреатом по физике Фрэнком Вильчеком, предполагает существование объекта, нарушающего симметрию времени.
Это проявляется в том, что он не находится в стационарном (неизменном) состоянии, а имеет периодичное во времени поведение. Именно поэтому объект получил название кристалла времени, по аналогии с периодической пространственной структурой обычных кристаллов. Такие объекты, несмотря на свое периодическое изменение (движение), не могут генерировать энергию, так как это нарушало бы одноименный закон сохранения.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Установлен новый рекорд дальности квантовой телепортации
Георгий Голованов
•



Физики Университета Калгари успешно телепортировали фотон на расстояние более 5,6 км по длине оптоволоконного кабеля. Исследование проводилось при финансировании Агентства оборонных технологий США DARPA.
«Такая связь позволит передавать защищенные сообщения, не боясь утечки информации, и даст возможность взаимодействовать квантовым компьютерам», — говорит профессор Вольфганг Титтель из отделения физики и астрономии университета. Он надеется, что через чуть больше чем 10 лет квантовая коммуникация с помощью телепортации станет реальностью.
«Для защищенного общения по любому каналу нам нужно шифрование, — сказал профессор Титтель в интервью Computerworld. — Сегодня это делается при помощи математических алгоритмов. Мы считаем, что компьютеру понадобятся тысячи лет, чтобы их взломать, но квантовый компьютер справится гораздо быстрее — за секунды, а не за годы».


Nokia Bell Labs добилась скорости передачи данных в 1 Тбит/с



Это значит, что когда квантовые компьютеры появятся на рынке (а по мнению Титтеля, это произойдет через 10-20 лет), наш защищенный обмен данными окажется не таким уж надежным.
Однако, при помощи квантовой телепортации компьютеры могут записать информацию или ключ шифрования на фотон так же, как мы печатаем на бумаге, и отправить ее получателю. И если кто-нибудь попытается ее перехватить, информация тут же изменится, как для злоумышленника, так и для получателя.
«Это фундаментальный квантовый закон, которого нет у нас — в мире традиционной физики, — объясняет Титтель. — В квантовом мире невозможно идеальное копирование».
В дальнейшем ученые планируют построить квантовую сеть по всему Калгари, а потом и через Эдмонтон и по всей провинции Альберта, пишет ITNews.


Начались свободные продажи флешки-убийцы USB Kill 2.0



Над созданием квантового компьютера трудятся и российские физики. В марте МФТИ сообщила о создании и испытании первой системы из двух кубитов, элементов квантовой памяти. В будущем она станет основой для создания квантовых компьютеров и систем шифрования данных и позволит России включиться в гонку разработчиков квантовых технологий.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Летающий автомобиль из Словакии поступит в продажу в 2017 году



Компания AeroMobil объявила о планах начать продажи модели AeroMobil 3.0 уже в следующем году
[IMG]https://ar.tns-counter.ru/V13a****ar_ru/ru/CP1251/tmsec=163090_600942-2435543/706768760[/IMG]




нок в мире автомобиле












Об этом со ссылкой на представителей производителя сообщает чешский портал Aktualne.

Читайте также



Дорога в небеса — самые летающие автомобилиАвтомобиль и самолет — оба дети начала ХХ века и оба обязаны своим появлением на свет двигателю внутреннего сгорания. Поэтому неудивительно, что их симбиоз был лишь вопросом времени



Точная дата старта продаж летающего автомобиля и его стоимость будут объявлены в начале 2017 года. Однако уже сейчас известно, что цена «Аэромобиля» составит никак не меньше 200 000 евро.
AeroMobil 3.0 построен по традиционной для легкомоторных самолетов и спорткаров технологии — пространственная стальная рама с закрепленными на ней панелями из композитных материалов. В движение машину приводит оппозитный двигатель Rotax 192 мощностью 100 л.с., который работает на бензине АИ-95. Машина может разгоняться до максимальных 160 км/ч по шоссе, а если разложить крылья, «Аэромобилю» понадобится 300 метров для взлета. Максимальная скорость в воздухе — 200 км/ч, расход топлива — 15 литров на сто километров полета, максимальная дальность — 700 км.
Кстати, для управления AeroMobil 3.0 нужно сразу два документа — водительские права и лицензия пилота. Но, справедливости ради, отметим, что такой же особенностью обладают и другие летающие автомобили, коих за последнее время было создано немало.
https://www.youtube.com/watch?v=DFNefIOmmkk