Новости Hardware → нанотехнологии
Главная новость

Самовосстанавливающийся пластик – будущее мобильной индустрии

Ученые разработали совершенно новый вид пластика, способный существенно повлиять на мобильную индустрию. Ключевой особенностью нового материала является его способность восстанавливать свою структуру при механических повреждениях.

Продукт является совместной разработкой ученых Западного резервного университета Кейза (Кливленд, Огайо), а также других исследователей из США и Швейцарии. Полимер способен «заживлять» царапины и другие повреждения, будучи помещенным под ультрафиолетовое излучение высокой интенсивности.

Быстрый переход

Открытие в области цитоплазмы клеток

Исследователи из Германии и Польши сделали несколько новаторских открытий о вязкости цитоплазмы клетки, которые расширят знания о раковых клетках. Вязкость является мерой жидкостного сопротивления или густоты. У менее вязкой жидкости большая текучесть. Вода, например, имеет малую вязкость, а мёд, наоборот, менее текуч и более вязок.

Первым обратился к вязкости жидкости Альберт Эйнштейн в 1906 году, с тех пор много исследований было проведено на тему цитоплазмы клеток. Было доказано, что несмотря на высокую вязкость цитоплазмы, мобильность малых белков очень высока, несколько выше, чем указано в формуле Эйнштейна.

 

 

В своей работе, опубликованной в журнале Nano Letters, группа изучает поведение молекул белка в цитоплазме при движении вокруг клетки. Они описывают изменения вязкости, измеренные различными способами с помощью зондов, размером от нано до макроуровней. «Мы усовершенствовали наши ранние формулы и выводы, чтобы успешно распространить их на большее количество систем», - комментирует доктор Роберт Холист (Robert Holist).

Команда описала изменения вязкости с помощью одной феноменологической формулы, содержащей коэффициенты из физической природы. Коэффициенты дают описание текучей среды. Новая формула применима для зондов от долей нанометра до нескольких сантиметров.

С помощью этого исследования ученые теперь смогут лучше оценивать время миграции наркотиков в клетку. Эти знания могут быть применены в нанотехнологиях, например, в изготовлении наночастиц с мицеллярными растворами. Также результаты задействованы в передовых методах измерений, таких как динамическое рассеяние света, что позволит проанализировать размер молекул.

Материалы по теме:

Источник:

Разработан новый детектор взрывчатых веществ

Исследователи из MIT создали новый детектор, который обладает удивительной чувствительностью. Он может найти одну единственную молекулу взрывчатого вещества, например, тринитротолуола (TNT).

Для создания датчика химики-инженеры во главе с Майклом Страно (Michael Strano) использовали углеродные нанотрубки — полые, толщиной всего в один атом цилиндры из чистого углерода с белковыми фрагментами, которые обычно находятся в пчелином яде. Первый раз эти белки используются для обнаружения взрывчатых веществ, в частности, для нитро-ароматических соединений, которые входят в TNT.


 

 

Подобные детекторы гораздо более эффективны, нежели использующиеся на данный момент в аэропортах. Например, применяющие спектрометрию для анализа заряженных частиц, перемещающихся по воздуху.

«Спектрометры, отслеживающие подвижность ионов, широко используются, так как они недорогие и очень надежные. Но следующее поколение наносенсоров может улучшить процесс обнаружения вплоть до выявления одиночных молекул взрывчатого вещества при комнатных температуре и атмосферном давлении», - говорит Страно.

Материалы по теме:

Источник:

Новый вид солнечных батарей - "швейцарский сыр"

Результатом сотрудничества швейцарской компании Oerlikon Solar и чешского Института Физики стал новый дизайн тонкопленочных солнечных элементов, который при меньшем потреблении кремния повышает эффективность солнечных батарей.

В солнечных батареях обычно используются солнечные элементы из аморфного кремния и микрокристаллические кремниевые клетки (Микроморф). «Недостатком этих клеток является то, что стабильная эффективность панель меньше, чем у доминирующих в настоящее время кристаллический пластин на основе кремния», - объясняет Милан Ванечек (Milan Vanecek), который возглавляет исследовательскую группу в Институте Физики в Праге.

«Чтобы аморфные и микрокристаллические клетки стали более стабильными, необходимо, чтобы они были очень тонкими из-за очень маленького расстояния между электрическими контактами, в результате чего энергия поглощается не очень эффективно», - отмечает Ванечек, - «Аморфный кремний толщиной от 200 до 300 нм, а микрокристаллический кремний более 1 мкм».

Разработчики придумали новую форму, при котором оптический поглощающий слой клетки остается достаточно толстым, но расстояние между электродами остается по-прежнему очень малым. «Наш новый 3D-дизайн солнечных элементов основывается на технологии плазменно-химического осаждения из газовой фазы. Данная методика уже используется для производства жидкокристаллических экранов, мы просто добавили новые наноструктурированные подложки», - говорит Ванечек.

Эти подложки представляют собой массив наностолбиков оксида цинка. «Такой подход оказался довольно успешным. Потенциально эффективность данного метода схожа с поликристаллическими пластинам, которые доминируют в промышленном производстве на данный момент, а их стоимость значительно ниже панелей Микроморф».

Материалы по теме:

Источник:

Ученые создали очередной генератор электричества из солнечной энергии

Ученые Массачусетского технологического университета (MIT) разработали новый тип термоэлектрического генератора, который использует солнечную энергию. В отличие от большинства современных солнечных панелей, генератор использует тепловую составляющую солнечного излучения, которая несет в себе львиную долю энергии.

Группа исследователей опубликовала результаты своих трудов в журнале Nature. В статье описываются успехи, которых ученые достигли в создании специального наноструктурированного материала, который способен производить преобразование тепловой энергии в электричество значительно эффективнее, чем все существовавшие до этого термоэлектрические устройства.

Ученые полагают, что благодаря их разработке можно существенно усовершенствовать существующие устройства для подогрева воды от солнца. Принцип, использованный исследователями, основан на том, что частицы наноматериала могут выступать как миниатюрные термоэлектрические генераторы, которые можно объединить в массив.

Устройства, производящие термоэлектрическое преобразование энергии, используются в технике достаточно широко. Тем не менее, разработка ученых из Массачусетского технологического университета позволит вывести эффективность такого преобразования на качественно новый уровень.

Материалы по теме:

Источник:

Разработана новая наночастица для лечения рака

Инженеры из Массачусетского Технологического Института (MIT) разработали новый вид наночастицы, доставляющей лекарственные препараты. «Такие частицы могут быть ориентированы почти на любой тип опухоли и использоваться для доставки практически любого лекарства», - говорит Паула Хаммонд (Paula Hammond), член Института Интегративных Исследований Рака Дэвида Коха в MIT.


 

 

Как и большинство аналогов, данные наночастицы окутаны полимерным слоем, который защищает их от размыва в кровотоке. Но тем не менее, команда из MIT во главе с докторантом Чжиюнгом Пуном (Zhiyong Poon) разработала наружный слой, который разъедается после попадания в более едкую среду близ опухоли. И тогда раскрывается еще один слой, который проникает в отдельные клетки опухоли.

В газете ACS Nano исследователи сообщают, что у мышей частицы могут жить в крови до 24 часов, скапливаться в опухоли и проникать в опухолевые клетки.

Как правило, ученые пытаются сосредоточить частицы в опухоли, прикрепляя на них молекулы, которые связываются с белками, найденными на поверхности раковых клеток. Главной проблемой в этой стратегии является трудность нахождения правильных целей — молекулы могут ориентироваться на все раковые клетки, но не на здоровые клетки. Кроме того, сигнал, работающий для одного типа рака, может не работать с другим.

Хаммонд и его коллеги решили использовать кислотную среду опухоли, которая является побочным продуктов ее метаболизма. Опухолевые клетки растут и делятся быстрее, чем нормальные, и поэтому метаболическая активность потребляет много кислорода, что повышает кислотность. Следовательно, чем больше опухоль, тем более едкой становится среда.

 

Ученые используют технику сборки «слой за слоем». Это означает, что каждый слой может быть использован для выполнения определенной задачи.

Когда наружный слой из полиэтиленгликоля распадается в кислой среде опухоли, положительно заряженный средний слой раскрывается. Этот заряд помогает преодолеть еще одно препятствие для доставки лекарства наночастицей: как только частицы достигает опухоли, очень трудно проникнуть внутрь клетки. Частицы с положительным зарядом могут проникнуть в отрицательно заряженную клеточную мембрану, но такие частицы не могут быть введены в тело без «оболочки», потому что они способны разрушить здоровые ткани.

«В качестве внутреннего слоя наночастицы может выступить полимер, который несет в себе медикаменты от рака», - говорит Хаммонд, профессор химической инженерии MIT.

Другие исследователи уже пытались разработать наночастицы, использующие кислотную среду опухоли, но частицы Хаммонда были первыми испытаны на животных.

Джинминг Гао (Jinming Gao), профессор онкологии и фармакологии юго-западного Медицинского центра Техасского Университета, говорит, что это «довольно умное решение — использовать сборку «слой за слоем» для создание частицы с защитной оболочкой, которую можно сбросить, когда частица достигнет своей цели».

Исследователи планируют и дальше развивать данную технологию и провести испытания доставки лекарств на животных. Хаммонд говорит, что может понадобиться 5-10 лет на развитие, прежде чем можно будет начать клинические испытания на людях.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые разработали революционную технологию производства светодиодов

Ученые из Политехнического института Ренсселера (Rensselaer Polytechnic Institute) разработали новую технологию производства светодиодов, которая является огромным шагом вперед для данной промышленности. Диоды, полученные новым методом, имеют значительно более высокие показатели светового потока, чем все существующие на сегодняшний день.

Данная технология имеет огромное значение для производства светодиодных телевизоров и дисплеев. Как известно, светодиодные дисплеи создаются из диодов трех видов – красного, синего и зеленого. Технология касается лишь зеленых светодиодов, которые как раз и являются наиболее проблемными.

«Раньше у человечества были технологии производства качественных и недорогих красных и синих светодиодов, теперь же, благодаря нашему исследованию, есть подобное решение и для зеленых. Это может открыть путь для производства нового поколения полупроводниковых дисплеев со значительно превосходящими существующие показателями», - сообщил один из ученых.

Частота света, испускаемого светодиодами, зависит от применяемого в их производстве материала. Для зеленых светодиодов это нитрид галлия, который наносится в виде тонкой пленки на кристалл сапфира. По словам ученых, новая разработка также открывает путь к производству значительно более эффективных по свечению белых светодиодов, которые можно широко применять в освещении.

Материалы по теме:

Источник:

MISOKA: зубная щетка с наноминералами

На мероприятии Tokyo International Gift Show Spring 2011 компания Yumeshokunin продемонстрировала зубную щетку MISOKA, которая оставляет зубы чистыми на протяжении всего дня после всего одной чистки. Ключевым звеном разработки является созданное инженерами компании наноминеральное покрытие ворсинок щетки. Щетка не только удаляет отложения, но и делает поверхность зуба гидрофильной. Подобные технологии применяются при возведении небоскребов, которые остаются чистыми после дождя. Аналогичным образом и естественная среда в ротовой полости сама предотвращает возникновение зубного налета, все отложения отталкиваются слюной.


MISOKA


В настоящее время человек, который заботится о своих зубах, чистит их по нескольку раз в день, что не всегда удобно, особенно для работников, которые по долгу службы активно разъезжают по городу. А после чистки этой щеткой зубы остаются практически нетронутыми даже после нескольких приемов пищи. Это подтверждают многочисленные добровольцы, которые согласились испытать новинку на себе. Еще одним достоинством новой технологии является тот факт, что она предусматривает использование тех материалов, которые изначально присутствуют в человеческом организме. Это означает, что возникновение различных побочных эффектов практически исключено. В перспективе разработчики планируют представить аналогичные решения для очков и автомобилей.



Материалы по теме:

Источник:

Ученые из UTC разработали новый суперпрочный материал из графена

Ученые из Технологического Университета Сиднея (UTC) недавно заявили о разработке композиционного материала на основе графита. Он в 10 раз прочнее стали и при этом тонкий, как бумага.

В работе, недавно опубликованной в журнале «Прикладная физика», исследовательская группа из UTC заявила о разработке графеновой бумаги. Этот материал - революция в автомобильной, авиационной, электротехнической и оптической промышленностях.

Бумага выработана на основе графита. Исследователи успешно отделили необработанный графит и с помощью очистки и химической фильтрации получили наноструктурированную конфигурацию, которую затем обработали в тонкие слои.

Множество графеновых нанопластов состоит из монослоя гексагональной углеродной решетки и имеет ламинарную структуру, что дает исключительные тепловые, электрические и механические свойства.

 

 

Использование метода синтеза и термической обработки позволило группе из UTC получить материал с необыкновенной гибкостью и прочностью. По сравнению с сталью графеновая бумага в 6 раз легче, ее плотность в 5-6 раз меньше, она в 2 раза тверже и в 10 раз прочнее при растяжении, а коэффициент жесткости при изгибе оказался выше в 13 раз.

«Никто до этого не использовал аналогичное производство и методы тестирования, чтобы найти и применить такие исключительные механические свойства графеновой бумаги», - говорит один из исследователей Али Реза Ранджбарторех (Ali Reza Ranjbartoreh).

«Материал не только легче, прочнее, тверже и более гибкий, чем сталь. Он также пригоден к переработке, что делает его экологически чистым и экономически выгодным в использовании.», - считают ученые.

Бумага из графена применима в автомобильной и авиационной промышленностях. В будущем мы увидим более прочные и легкие автомобили и самолеты, использующие меньше топлива, безвредные для окружающей среды и дешевые для запуска.

Ранджбарторех сказал, что крупные аэрокосмические компании, такие как Boeing уже начали заменять углеродные композитные материалы и графеновая бумага с ее несравненными механическими свойствами будет следующим материалом на рассмотрение.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые синтезировали металл, обладающий свойствами ферромагнетика и сверхпроводника

Ученые из Гельмгольц Центрум Дрезден-Россендорф (HZDR) и Технологического Университета Дрездена (TUD) провели испытания интерметаллида висмута и никеля. Оказалось, что некоторые материалы могут проявлять два совершенно противоположных качества — сверхпроводимость и ферромагнетизм, одновременно. Подобное явление может обеспечить интересные технологические открытия в будущем.

Под руководством доктора Томаса Хермансдорфера (Thomas Herrmannsdörfer) команда из Лаборатории Высокомагнитных полей, HZDR провела исследования материала, состоящего из висмута и никеля (NiBi3), диаметром всего несколько нанометров. Нигде ранее такой материал еще не синтезировали. Это стало возможным благодаря новой процедуре химического синтеза при низких температурах, которая была разработана в TUD под руководством профессора Михаэля Рака (Michael Ruck).

«Удивительно, как могут меняться свойства вещества, если удастся получить их в размере наночастиц», - говорит Хермансдорфер.

 

 

Существует большое количество материалов, которые становятся сверхпроводниками при сверхнизких температурах. Однако ферромагнетизм обычно подавляет сверхпроводимость. Исследователи из Дрездена проводили эксперименты в сильных магнитных полях при сверхнизких температурах и обнаружили, что наноструктурированные материалы обладают совершенно другими свойствами, нежели образцы больших размеров. Что самое удивительное: соединение обладает свойствами ферромагнетика и сверхпроводника одновременно.

С точки зрения физики это явление еще не изучено полностью. «Может быть, висмут-3-никель имеет особый тип сверхпроводимости», - говорит Хермансдорфер. Докторант Ричард Скроцки (Richard Skrotzki), осуществивший существенный вклад в результаты научных исследований, описывает явление как «комплектация противоположных свойств в единую цепь».

Материалы по теме:

Источники:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥