Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли подобрали перспективный, недорогой и экологически безопасный состав чернил для широкого спектра применений в производстве и быту. Новинка поможет выпускать дисплеи нового поколения для электроники, будет использоваться в предметах одежды и служить основой для 3D-печати светящихся и люминесцирующих моделей.

Модели Эйфелевой башни, напечатанные с использованием новых люминесцентных чернил. Источник изображения: Berkeley Lab

«Благодаря замене драгоценных металлов более доступными в природе материалами, наша технология супрамолекулярных [супермолекулярных] чернил может кардинально изменить правила игры в индустрии OLED-дисплеев, — заявил главный исследователь проекта Пейдонг Янг (Peidong Yang), старший научный сотрудник отдела материаловедения Berkeley Lab и профессор химии, материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Беркли. — Что ещё более захватывающе, так это то, что технология может также распространить свое применение на печать органических плёнок для изготовления носимых устройств, а также люминесцентных рисунков и скульптур».

Исследователи пояснили в статье в журнале Science, что новый материал состоит из порошков, содержащих гафний (Hf) и цирконий (Zr), которые можно смешивать в растворе при относительно невысоких температурах: от комнатной до примерно 80 °C. При нагревании образуются «чернила», которыми дальше можно пользоваться по своему усмотрению. Подобный скромный нагрев позволит значительно снизить затраты на производство, которое, как правило, довольно энергоёмкое, если говорить о современных реалиях.

Представление новой супермолекулы «чернил»

Более того, новые чернила способны подтолкнуть к появлению более устойчивых к воздействию окружающей среды плёнок на основе перовскита. Они могут заменить современные соединения перовскита со свинцом, предложив более экологически чистую альтернативу перспективным светящимся и фотопреобразующим перовскитным пленкам.

Но это в отдалённой перспективе. Найденный в Беркли супермолекулярный состав был испытан на люминесценцию и её эффективность. Выяснилось, что при освещении материала ультрафиолетовым светом он почти 100 % энергии переводит в оптический диапазон. Это редкая удача, которая позволит максимально увеличить эффективность будущих плоскопанельных дисплеев. Правда, найдены только соединения для синего и зелёного спектра, тогда как с красным пока не заладилось.

В качестве эксперимента была изготовлен тонкоплёночный дисплей, работа которого в виде быстрой смены букв английского алфавита показана выше на видео. Нетрудно заметить, что даже лабораторная разработка показывает отличную скорость реакции, что важно для дисплеев.

Не менее интересно выглядит перспектива использования нового супермолекулярного соединения для 3D-печати. Напечатанные таким образом миниатюры будут светиться, что позволит, например, создавать таким образом декоративные осветительные приборы. Наконец, светящиеся чернила с поддержкой низкотемпературно процесса способны сказать новое слово в одежде. Это может быть как спецодежда для работы в условиях плохой освещённости, так и повседневная со своей изюминкой в дизайне.

Группа американских физиков и химиков провела удивительный эксперимент, в ходе которого показала возможность управлять направлением вращения одной единственной молекулы. Эта работа открывает новое окно для исследований в области манипулирования материалами в атомном масштабе, важными для будущего от квантовых вычислений до бытовой электроники.

Источник изображений: Saw Wai Hla/Ohio University

«Редкоземельные элементы жизненно важны для высокотехнологичных приложений, включая сотовые телефоны, телевизоры высокой четкости и многое другое. Это первый случай образования редкоземельных комплексов с положительным и отрицательным зарядом на поверхности металла, а также первая демонстрация контроля над их вращением на атомном уровне», — объяснил руководитель группы Со-Вай Хла (Saw-Wai Hla), учёный в Аргонне и профессор физики и астрономии в Колледже искусств и наук Университета Огайо.

Работа проведена с использованием двух отдельных низкотемпературных систем сканирующей туннельной микроскопии (СТМ): одной в стенах Аргоннской национальной лаборатории, а второй — в Университете Огайо. В исследовании принимали участие учёные из Университета Огайо, Аргоннской национальной лаборатории и Иллинойского университета в Чикаго. Исследователи первыми создали комплекс из заряженной редкоземельной молекулы на поверхности металла и повернули её по желанию по часовой стрелке и против часовой стрелки без изменения заряда с помощью сканирующей туннельной микроскопии.

В реальности это выглядело, как покрутить колёсико из одной молекулы на плоской поверхности с помощью электронного управления. «Колёсико» проворачивалось под воздействием электромагнитного поля, которое генерировал зонд сканирующего туннельного микроскопа. Можно вообразить себе, как в будущем появятся шагающие или колесящие нанороботы атомарного масштаба или произойдёт прорыв в вычислительных или запоминающих устройствах, ведь «там внизу полно места», как говорил на своих лекциях знаменитый американский физик Ричард Фейнман.

Санкции против России оставили США без ракетных двигателей для первых и вторых ступеней тяжёлых ракет-носителей. Альтернативой им обещают стать будущие ракетные двигатели компаний Blue Origin и Aerojet Rocketdyne. Сегодня появился ещё один кандидат на производство ракетных двигателей для американских тяжёлых ракет — это молодая компания Ursa Major Technologies, созданная в 2015 году выходцем из знаменитой SpaceX Илона Маска.

Ракетный двигатель Arroway. Источник изображения: Ursa Major Technologies

Компания Ursa Major уже разработала и провела огневые испытания двух жидкостных двигателей для лёгких ракет, а также наладила их массовое производство. Это двигатель Hadley («Хадли») тягой 2,2 тс и двигатель Ripley («Рипли») тягой 22,7 тс. Компания произвела и испытала свыше 50 ракетных двигателей и поставит клиентам до конца года 24 из них. Например, клиентом компании является стартап Phantom Space, создающий лёгкую ракету. Для подобных компаний, которым некогда заниматься разработкой собственных двигателей, Ursa Major станет надёжным поставщиком.

Новым двигателем для тяжёлых ракет, которые в совокупности смогут заменить российские двигатели РД-180/181, стал жидкостный ракетный двигатель Arroway с тягой 90 тс. Он уступает по тяге российским двигателям, соответственно, в четыре и два раза, но выгодно отличается работой на метане вместо керосина, что делает его чище при эксплуатации и лучше для повторного использования.

Огневые испытания двигателя Arroway намечены на 2023 год. Коммерческие поставки двигателей начнутся в 2025 году. Заказать можно немедленно.