Инженеры Калифорнийского технологического института разработали метод 3D-печати из металлов и сплавов с разрешением, которое в некоторых случаях на порядок меньше, чем было возможно ранее. Минимальный размер элемента уменьшили до 40 мкм, что откроет путь к производству крошечных компонентов для микроэлектронных механических систем (MEMS), которые можно применять для широкого спектра устройств, от датчиков до систем отвода тепла от чипов.

Источник изображений: Bob Paz

Традиционно 3D-печать металлических изделий опирается на послойное спекание металлических порошков лазерным лучом. При этом высокая теплопроводность металлов мешает повысить разрешение — нагрев происходит быстро, и как не фокусируй лазер, в области проекции спекается больше порошка, чем предусматривает цифровая модель. Учёные из Калтеха решили эту проблему интересным образом — на этапе печати модели они предложили отказаться от металлов и лазера.

Модель всё так же послойно создаётся на 3D-принтере, но не из порошкового металла, нагреваемого лазером, а из полимерного гидрогеля с послойным закреплением ультрафиолетовым светом. После создания модели её помещают в водный раствор солей металла, в котором ионы металла проникают в гидрогель. После насыщения модели солями производится отжиг модели. Температура отжига выбирается ниже точки плавления металла, но она всё равно достаточно высока (700–1100 °C), чтобы полностью выжечь гидрогель.

После отжига остаётся металлическая модель с разрешением элементов даже меньше, чем гидрогелевая матрица. И если методом прямой лазерной 3D-печати можно создавать металлические детали с минимальным разрешением 100 мкм, то использование матрицы повышает разрешение печати металлических моделей до 40 мкм. Это в два раза тоньше человеческого волоса.

Медная модель после отжига

Калтехом была создана компания 3D Architech для лицензирования новой технологии печати всем заинтересованным. Биотехнологии, охлаждение чипов, датчики, робототехника — все эти дисциплины и многие другие нуждаются в массовом производстве миниатюрных изделий из металлов, которые нельзя изготовить традиционным способом — литьём, фрезерованием, ковкой и так далее.

Учёные из Калифорнийского технологического института смогли провести уникальный эксперимент, в ходе которого компьютер смог распознать слова, которые человек произносил мысленно. Исключительность опыта заключается в том, что данные снимались с области мозга, которая отвечает за тактильные и моторные действия. Тем самым один датчик может позволить человеку управлять искусственными конечностями и воспроизводить речь.

Источник изображения: Adapted from Edmondson, Laura R., and Hannes P. Saal

«Эти новые результаты являются многообещающими в области языка и коммуникации. Мы использовали интерфейс мозг-компьютер для реконструкции речи», — сообщила Сара Ванделт (Sarah Wandelt), аспирантка Калифорнийского технологического института, участвующая в постановке опыта.

В недавнем прошлом подобные исследования опирались на анализ сигналов мозга моторных зон, когда участники экспериментов шёпотом или движением губ и мышц гортани воспроизводили слова. Распознать мысленно произнесённые слова без движения или его имитации намного сложнее, что вело к низкой скорости распознавания, когда таковые испытания проводились.

Новое исследование стало самым точным в предсказании мысленно произнесённых слов. Сигналы регистрировались с отдельных нейронов в области мозга, называемой супрамаргинальной извилиной, расположенной в задней теменной коре. Ранее было выяснено, что эта область мозга представляет произносимые слова. Теперь учёные убедились, что указанная область также отвечает за мысленно произнесённую речь.

В ходе эксперимента пациента с тетраплегией (паралич конечностей) около 15 минут просили мысленно произносить ряд слов. Датчик в мозгу человека передавал данные на компьютер, который обучался распознавать рисунок сигналов. Для восьми слов результирующая точность распознавания составила 91 %.

Уточним, метод не может использоваться для чтения мыслей, поскольку мозговые паттерны индивидуальны и технология работает только тогда, когда человек фокусируется на произнесении слова. В то же время при целом ряде заболеваний, когда речь с помощью мышц становится невозможной, больному можно будет вернуть нормальное вербальное общение.

«Ранее мы показали, что можем декодировать из супрамаргинальной извилины человека воображаемые жесты рук для хватания, — сообщил один из авторов исследования. — Возможность декодировать речь из этой области говорит о том, что один имплантат может восстановить две важные человеческие способности: хватание и речь».

К настоящему времени обнаружены тысячи экзопланет, а самые ближайшие из них можно даже рассмотреть в телескоп. Правда, изображение выходит не такое детальное, чтобы различить облака, континенты или определить продолжительность дня на далёких планетах. Впрочем, с последней задачей астрономы уже могут справиться, для чего оказалось достаточно более-менее детальных спектральных снимков экзопланет.

Источник изображения: NASA, ESA, and P. Kalas

Впервые продолжительность дня на экзопланете измерена в 2014 году с помощью инфракрасного спектрального инструмента CRIRES на телескопе VLT в Чили. Сегодня исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и астрономы из обсерватории Кека на Гавайях представили технологию быстрого определения скорости вращения экзопланет с помощью инструмента Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), введённого в эксплуатацию в период с 2018 по 2020 год.

Прибор KPIC с чрезвычайно высоким спектральным разрешением позволяет наблюдать экзопланеты. Получаемых с помощью KPIC данных достаточно для определения скорости вращения планет. Работа проверена на звёздной системе HR 8799, которая от нас находится на расстоянии 129 световых лет и которая впервые в мире представлена в движении на базе нескольких снимков (видео ниже).

В системе HR 8799 обнаружены четыре так называемых «суперюпитера», каждый из которых массивнее нашего Юпитера. Это одни из первых экзопланет, сфотографированные непосредственно с помощью оптического телескопа. До исследования с помощью KPIC длительность суток на этих экзопланетах была неизвестна.

Детальные спектральные снимки этих объектов показали, что минимальные скорости вращения двух планет HR 8799 (HR 8799 d и HR 8799 e) составляют 10,1 км/с и 15 км/с соответственно. Это означает, что продолжительность дня может составлять от 3 до 24 часов, в зависимости от наклона планет. Спектральный анализ, увы, таких данных представить не может. Юпитер, для сравнения, имеет скорость вращения около 12,7 км/с, а один день на Юпитере длится почти 10 часов.

Третья планета системы — HR 8799 c — вращается вокруг своей оси со скоростью менее 14 км/с, а скорость вращения четвёртой определить не удалось. Отметим, что информация о скорости вращения планет позволяет понять эволюцию этих небесных тел от зарождения до гибели.

Данные берутся из публикации В кванты могут все