Концепция «сухой Луны» уходит в прошлое. Новые образцы лунного грунта оказались «пропитаны» водой. По крайней мере, учёные нашли в реголите неизвестный минерал с 41-процентным содержанием воды по массе. И это в образцах с видимой стороны Луны, а ведь вскоре начнут публиковаться исследования грунта с обратной стороны спутника.

Источник изображения: CNSA

В образцах с Луны, доставленных на Землю более 50 лет назад советскими станциями и в ходе программы NASA «Аполлон», признаки воды практически не обнаруживались. Это заставило учёных принять концепцию «сухой Луны», вода на которой если и была, то в крайне ограниченном количестве. Эта концепция начала претерпевать изменения лишь в последние годы по мере улучшения инструментов дистанционного зондирования. Так, признаки кислорода и водорода вблизи лунной поверхности были выявлены как инфракрасными инструментами NASA (в 2020 году), так и индийской лунной орбитальной станцией «Чандраян-1» (в 2009 году). Похоже, на Луне всё-таки может быть вода и не только в виде льда в вечной темноте полярных кратеров.

Больше надежд на обнаружение воды в лунной породе возлагается на свежие образцы, доставленные на Землю китайскими станциями. В 2020 году зонд «Чанъэ-5» доставил на Землю образцы грунта с видимой стороны Луны, а в начале этого лета зонд «Чанъэ-6» привёз образцы с обратной стороны Луны, что произошло впервые в истории космонавтики. Образцы грунта миссии «Чанъэ-6» пока недоступны для изучения, но зато образцы от предыдущей миссии вовсю изучаются учёными.

В частности, новая совместная работа учёных из Пекинской национальной лаборатории физики конденсированных сред, Института физики CAS и других китайских исследовательских институтов выявила удивительный минерал, ранее не встречавшийся исследователям. Его так и назвали — «неизвестный лунный минерал» (ULM-1). Минерал (NH₄)MgCl₃·6H₂O прозрачен и представляет собой своего рода плоский кристалл. Анализ выявил в минерале до 41 % молекул воды по массе. Минерал ULM-1 обнаружен среди 1000 других вкраплений в конкретном образце лунного грунта полученного учёными для исследований. Для полноты картины, судя по всему, необходимо обнаружить ULM-1 в других образцах.

Китай получил образцы лунной породы из области в более высоких широтах, чем это сделали советские и американские станции. Вероятно, этим можно объяснить обнаружение впечатляющих следов воды в «китайских» образцах и её отсутствие в американских. Наличие воды на Луне будет определять судьбу баз постоянного присутствия на спутнике. И, похоже, что она там скорее есть, чем её нет.

Китайское национальное космическое управление (CNSA) сообщило, что в 2030 году проведёт свои первые учения по защите Земли от астероида. Это будет эксперимент сродни миссии NASA DART по ударному воздействию на астероид Диморф. Своей целью китайцы выбрали 30-м астероид 2015 XF261. Он почти в шесть раз меньше Диморфа и попасть в него будет намного труднее.

Источник изображения: Don Davis/NASA

Создание планетарной обороны — это самое благородное, что можно ожидать от космической гонки. Оставляя за скобками возможность контролировать околоземной пространство космическими силами той или иной страны, защита Земли от опасных астероидов когда-то может спасти жизнь каждому жителю планеты.

В Китае построят эксперимент по ударному воздействию на астероид на более прочном основании, чем это сделали в NASA, когда планировали миссию DART. В некотором смысле в NASA действовали наудачу, не располагая точными данными об объекте воздействия. Это привело к тому, что целевой астероид повёл себя непредсказуемым образом, поскольку его верхний слой оказался из пыли и щебня. А точное воздействие на объект станет известно только в 2026 году, когда к поражённом астероиду доберутся ещё не запущенные зонды миссии «Гера».

Китай предварительно отправит к целевому астероиду исследовательский зонд для всесторонней оценки его состава, формы и геологии. Радары, спектрометры, камеры и датчики зонда на орбите астероида будут изучать объект 2015 XF261 в течение нескольких месяцев подряд. Лишь после этого по астероиду будет совершён удар зондом-камикадзе. Исследовательский аппарат на орбите астероида после этого проведёт ещё до 12 месяцев, изучая произведённое на него воздействие. Китайский эксперимент окажется более точным и, вероятно, более зрелищным, поскольку сможет в режиме реального времени произвести с близкого расстояния фото- и видеофиксацию удара по астероиду.

Перспективные твердотельные литиевые аккумуляторы хороши всем, кроме ожидаемой стоимости. По крайней мере, в первые годы после начала их массового производства. Одним из самых дорогих в новых батареях обещает стать электролит на основе сульфида лития, стоимость которого может достигать $200 за килограмм. Новый созданный в Китае электролит LPSO стоит всего $14,42 за килограмм и не содержит дорогостоящих сульфидов, хотя не уступает в характеристиках аналогам.

Перспективные аккумуляторы в представлении художника. Источник изображений: ETH Zurich

Многолетние исследования учёных во всём мире показали, что для твердотельных аккумуляторов в качестве основы для твёрдого электролита лучше всего подходят соединения на основе сульфидов, оксидов и хлоридов. Причём сульфиды лидирую по совокупности наиболее желательных характеристик в составе аккумуляторов. Проблема в том, что за основу при изготовлении сульфидных электролитов берётся достаточно дорогой сульфид лития (Li₂S). В результате 1 кг электролита на основе этого соединения стоит более $195, тогда как для коммерчески выгодного производства аккумуляторов цена электролита не должна превышать $50 за 1 кг.

Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) смогли синтезировать сульфидный электролит, не прибегая к помощи сульфида лития, что соответствует более чем 90-процентному снижению стоимости этого компонента аккумуляторов. По мнению исследователей, это способно революционизировать отрасль производства аккумуляторов и электромобилей, обещая привести к появлению недорогих, ёмких, высокоплотных и безопасных источников автономного питания. По крайней мере, в лаборатории опытный экземпляр аккумулятора при комнатной температуре стабильно проработал свыше 4200 часов.

В пятницу состоялась торжественная передача Китайской академии наук образцов грунта с обратной стороны Луны. Извлечение капсулы из спускаемого аппарата произошло сутками ранее. Учёные оценили массу доставленных образцов на уровне 1935,3 граммов, что почти соответствует двухкилограммовой вместимости контейнера. «Могли бы привезти и больше, но были ограничены ёмкостью контейнера», — пояснил главный инженер программы.

Источник изображения: Xinhua

Как уверены в Китае, первая в мире доставка образцов грунта с обратной стороны Луны — это важное достояние всего человечества. Тем не менее, образцы не менее двух лет будут распространяться только среди китайских учёных. Международное сообщество получит уникальный грунт для анализа намного позже. Например, по анализу образцов с видимой стороны Луны, доставленных китайской миссией «Чанъэ-5», в ведущих научных журналах мира вышло около 100 «высококачественных» статей исключительно китайских авторов. Аналогичные статьи иностранных коллективов ожидаются позже, работы по ним едва начались.

Миссия «Чанъэ-5» в 2020 году доставила на Землю около 1,73 кг образцов. В этом плане миссия «Чанъэ-6» была успешнее, доставив свыше 1,9 кг бесценного материала для исследований. Забор образцов сделан в ударном кратере, известном как бассейн Южный полюс — Эйткен. С Земли это образование никогда не видно. Стараниями китайцев теперь мы сможем узнать о геологии Луны целиком, а не только её видимой стороны.

Компания Endiatx начала клинические испытания роботизированной капсулы PillBot, которая позволит врачам удалённо обследовать ЖКТ пациента. Человек может пройти обследование, не посещая больницу, находясь в комфортной домашней обстановке.

Источник изображения: Endiatx/New Atlas

PillBot представляет собой таблетку-робота, которая, поступив в желудок человека путём проглатывания, выступает в качестве виртуального эндоскопа. Это позволяет гастроэнтерологу провести исследование желудочно-кишечного тракта с помощью видеоконференции всего лишь по звонку телефона, не требуя от пациента посещения больницы или анестезии, пишет издание New Atlas.

В будущем компания планирует расширить функциональность PillBot, добавив инструменты для удаления полипов, остановки кровотечений, отбора проб микробиома и сбора образцов биопсии. Интересно, что дорожная карта по разработке этого инновационного продукта предполагает также создание серии роботов-хирургов всё меньшего размера и всё более широкого спектра применения для использования внутри организма человека.

Преимущества этой технологии заключаются в возможности немедленной диагностики в любом месте с минимальной инвазивностью (травмированием). Однако компания уже сейчас заявляет, что обязательно настанет тот час, когда армия роботов размером всего с рисовое зёрнышко сможет оперировать, пока человек выполняет свою обычную повседневную работу. Очевидно, клинические испытания PillBot — это только первый шаг на пути к созданию дистанционной диагностики и лечения, которые станут новым стандартом, отмечает New Atlas.

Отмечается, что данная технология, разработанная Endiatx, может быть применена и в других сферах, а не только в медицине. Например, для внутреннего осмотра трубопроводов, в том числе расположенных под водой, и других труднодоступных мест.

Сегодня в 15:00 по местному времени (в 10:00 мск) с космодрома Сичан на западе Китая стартовала ракета «Чанчжэн-2C». Она вывела на низкую околоземную орбиту уникальную космическую обсерваторию SVOM (Variable Objects Monitor) — мультиспектральный космический монитор переменных объектов. Аппарат массой 930 кг 20 лет создавался в содружестве Китая и Франции. Он станет самым современным инструментом для слежения за гамма-всплесками во Вселенной.

Художественное представление гамма-обсерватории SVOM. Источник изображения: Коллаборация SVOM

Обсерватория SVOM начала разрабатываться около 20 лет назад. Два прибора на её борту французского производства, два — китайского. Телескоп и датчики обнаружения гамма- и рентгеновского излучения разработаны и произведены во Франции. Оптический 450-мм телескоп, шасси и вспомогательное оборудование китайские.

Гамма-всплески во Вселенной порождают самые энергетически сильные явления, такие как слияния чёрных дыр или взрывы сверхновых. Достаточно часто невозможно определить, что именно и в какой точке пространства привело к выбросу гамма-лучей. В то же время точная привязка выброса энергии в гамма-диапазоне и определение спектра, а также энергии события даёт массу информации об объекте. Поэтому обсерватория оснащена телескопом, работающим в видимом диапазоне, — он будет искать следы послесвечения события. Также космическая обсерватория будет синхронизирована с рядом наземных телескопов (оптических и радио), чтобы гарантировать более быструю и надёжную привязку к наблюдаемым явлениям.

Обсерватория SVOM будет находиться на высоте 625 км над уровнем земли. Она дополнит и заменит космическую обсерваторию «Свифт», запущенную в космос 20 лет назад. С помощью данных SVOM гамма-всплески перестанут скрывать свои тайны и перейдут в разряд широко и глубоко изучаемых явлений.

Сегодня даже самая передовая энергонезависимая память имеет ограничения на количество циклов перезаписи. Для домашнего использования это не критично, тогда как во множестве отраслей скорость износа памяти имеет решающее влияние на безопасность и бюджет. Группа учёных из Китая начала поиск материалов для энергонезависимой памяти с нулевым износом. Это многое изменило бы в отрасли и в мире. На днях появилась информация о прорыве.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Как сообщили в своей статье в журнале Science исследователи из Нинбоского института материаловедения и инженерии Китайской академии наук (CAS), Университета электронных наук и технологий Китая в Чэнду и Университета Фудань в Шанхае, созданный ими материал для энергонезависимой памяти после миллиона циклов перезаписи в лабораторных условиях показал нулевой износ. Это прорыв, заявили исследователи. Потенциально память на основе нового материала может работать едва ли не вечно.

Следует сказать, что учёные использовали популярный среди исследователей сегнетоэлектриков материал — дисульфид молибдена. Точнее, его модификацию под названием 3R-MoS₂. Сегнетоэлектрики действительно меньше подвержены износу в процессе записи и хранения данных. Эффект гистерезиса (памяти) в таких материалах проявляется в изменении поляризации кристаллической ячейки, чем можно управлять с помощью внешнего электромагнитного поля. Физическое воздействие на материал минимальное, но, всё же, оно есть. Сегнетоэлектрическая память также со временем ухудшает свои свойства и с этим нужно работать.

Как выяснили китайские учёные, в ухудшении характеристик сегнетоэлектрической памяти — в проявлениях так называемой сегнетоэлектрической усталости — виноваты дефекты, вернее, процесс накопления дефектов. Они, как мелкая галька в морской волне, собираются в кучки, которые увеличиваются в размерах. Поэтому все силы учёных в новом исследовании были направлены на поиск решения замедлить или предотвратить накопление этих дефектов.

В результате поиска с привлечением машинных алгоритмов (ИИ), исследователи создали с использованием 3R-MoS₂ слоистый «скользящий» материал, который не накапливал дефектов в процессе перезаписи. По крайней мере, после миллиона циклов материал не проявил ухудшения характеристик. Более того, материал оказался очень тонким — порядка одного нанометра. Это означает, что ячейки памяти могут быть очень и очень маленькими. Современная сегнетоэлектрическая память не может похвастаться маленькими ячейками и поэтому страдает от низкой плотности.

Нетрудно представить, как преобразится отрасль, например, искусственного интеллекта и супервычислений, если память в компьютерах не будет иметь износа. В свете начавшейся технологической войны США и Китая — это такой фактор, который невозможно переоценить.

Швейцарский биотехнологический стартап FinalSpark запустил уникальную онлайн-платформу, которая впервые в истории предоставляет удалённый доступ к «живому процессору» — 16 органоидам человеческого мозга. Они выступают в качестве биологических процессоров, способных обучаться и обрабатывать информацию. Более того, такие биопроцессоры «потребляют в миллион раз меньше энергии, чем традиционные цифровые процессоры», утверждают в компании.

Источник изображения: FinalSpark

По заявлению FinalSpark, их нейроплатформа потребляет в миллион раз меньше энергии по сравнению с традиционными электронными процессорами. Например, для обучения одной языковой модели LLM вроде GPT-3 требуется около 10 ГВт·ч энергии, что в 6000 раз больше, чем средний житель Европы потребляет за год в своей повседневной жизни. Использование биопроцессоров позволит значительно снизить такие колоссальные затраты энергии применительно к ИИ-моделям и уменьшить негативное воздействие вычислений на окружающую среду.

Архитектура нейроплатформы основана на концепции Wetware, которая объединяет аппаратное и программное обеспечение с биологическими компонентами. В её основе лежат четыре многоэлектродные матрицы (МЭА), в которых размещены живые ткани — органоиды, представляющие собой трехмерную клеточную массу тканей головного мозга, поясняет издание Tom's Hardware.

Каждая матрица содержит четыре органоида, соединенных с восемью электродами для стимуляции и записи сигналов. Данные передаются через аналогово-цифровые преобразователи Intan RHS 32 с частотой 30 кГц, а для поддержания жизнедеятельности органоидов используется микрофлюидная система и камеры наблюдения. Программный стек позволяет учёным вводить данные и считывать ответы этого уникального биопроцессора.

Источник изображения: FinalSpark

В отличие от кремниевых чипов, которые служат годами, срок службы одного нейронального живого чипа составляет около 100 дней. Хотя изначально органоиды жили всего несколько часов, усовершенствования системы жизнеобеспечения позволила значительно продлить их активное существование.

Удалённый доступ к нейроплатформе уже предоставлен 9 научным учреждениям для исследований в области биовычислений. Более 30 университетов также заинтересованы в работе с этой революционной технологией. Для образовательных целей подписка на платформу стоит 500 долларов за пользователя. Коммерциализация биопроцессоров может положить начало новой эре вычислительных систем, более экологичных и близких к естественному интеллекту человека.

Ученые из Южной Кореи совершили прорыв в области синтеза алмазов. Им удалось вырастить самые твёрдые камни в лабораторных условиях всего за 15 минут при нормальном давлении. Этот метод в корне отличается от традиционных способов получения синтетических алмазов.

Изображение: @Kandinsky

Группа ученых под руководством физико-химика Родни Руоффа (Rodney Ruoff) из Института фундаментальных наук в Южной Корее разработала новый метод синтеза алмазов без использования затравочного кристалла и высокого давления, что значительно упрощает «выращивание» камней. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Nature.

Известно, что природные алмазы формируются в недрах Земли на глубине десятков километров при огромном давлении в несколько гигапаскалей и температуре свыше 1500 °C. Подобные природные условия используются в методе, который в настоящее время применяется для синтеза 99 % всех искусственных алмазов. Этот метод, получивший название «выращивание при высоком давлении и высокой температуре» (HPHT), использует экстремальные параметры для превращения углерода в алмаз на основе небольшого затравочного кристалла.

Однако поддержание столь высокого давления и температуры является сложной технической задачей. Кроме того, компоненты, используемые в процессе, ограничивают размер получаемых алмазов одним кубическим сантиметром. HPHT к тому же занимает достаточно много времени — около двух недель для выращивания совсем небольших камней.

Другой метод, химическое осаждение из газовой фазы, устраняет некоторые недостатки HPHT, такие как высокое давление, но сохраняет необходимость использования затравочных кристаллов.

Новая же технология синтеза алмазов, предложенная командой Руоффа, позволяет избавиться от перечисленных особенностей обоих существующих методов. Метод основан на использовании нагретого галлия с небольшим количеством кремния в графитовом тигле. Галлий был выбран по причине того, что предыдущие исследования показали, что он может катализировать образование графена из метана. Тигель помещали в специально разработанную камеру, в которой поддерживалось нормальное атмосферное давление (как на уровне моря) и через неё пропускался экстремально нагретый метан, обогащенный углеродом. В процессе экспериментов исследователи пришли к выводу, что смесь галлия, никеля и железа в сочетании со щепоткой кремния является оптимальной в качестве катализатора роста алмазов. И действительно, на дне тигля алмазы начали появляться уже через 15 минут в виде алмазной пленки. Спектроскопический анализ показал, что эта пленка достаточно прозрачная с небольшой примесью атомов кремния.

Точный механизм образования алмазов в данном методе пока не уточнён. Предположительно, температура оказывает влияние на движение углерода к центру тигля, где он кристаллизуется и превращается в алмазную структуру.

Отмечается, что у нового метода есть и свои недостатки. Одна из проблем заключается в том, что получаемые таким способом алмазы очень малы — в сотни тысяч раз меньше тех, которые выращиваются методом HPHT. Из-за этого их нельзя использовать в качестве носимых драгоценностей. Потенциальное применение этих алмазов в технологических целях, например для полировки и сверления, пока тоже под вопросом. Однако, поскольку процесс протекает при низком давлении, то, по словам Руоффа, он может значительно масштабировать синтез алмазов. В течение нескольких лет мир может получить более четкое представление о возможном коммерческом применении этого метода.

Группа ученых из Университета Линчепинга в Швеции представила инновационную аккумуляторную батарею, способную кардинально изменить доступ к электроэнергии в странах с низким уровнем жизни. Основу новой разработки составляют экономичные и одновременно экологичные материалы из цинка и лигнина.

Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

Как отмечает автор исследования, профессор Лаборатории органической электроники Реверант Криспин (Reverant Crispin), солнечные панели уже активно применяются в бедных тропических странах. Однако с наступлением сумерек люди вновь остаются без электричества, что сильно ограничивает развитие этих регионов. С помощью же новой технологии можно накапливать избыточную энергию днём и затем использовать ее после захода солнца, сообщает сайт Liu.se.

Новая перезаряжаемая батарея обещает стать дешевой и экологически чистой альтернативой литийионным аккумуляторам. Она может выдерживать более 8000 циклов перезарядки, сохранив около 80 % своей емкости. По плотности энергии новинка сопоставима со свинцово-кислотными батареями, но без использования токсичного свинца. Кроме того, она может сохранять заряд около недели, что намного дольше в сравнении с другими типами аккумуляторов.

Главная проблема цинковых батарей состоит в их низкой стабильности из-за взаимодействия цинка с водой в электролите, что приводит к выделению водорода и образованию дендритов. Чтобы стабилизировать работу цинкового электрода, ученые использовали специальный водно-полимерный электролит на основе полиакрилата калия (суперабсорбент, SAP), благодаря чему новая батарея демонстрирует очень высокую стабильность при заряде-разряде. При этом стоимость одного цикла использования такой батареи значительно ниже, чем у литийионных аналогов.

Reverant Crispin and Ziyauddin Khan, Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

«Хотя литийионные батареи полезны при правильном обращении, они могут быть взрывоопасными, их сложно перерабатывать и это проблематично с точки зрения экологии, — говорит Зияуддин Хан (Ziyauddin Khan), второй автор исследования. — Таким образом, наша батарея предлагает альтернативу, где плотность энергии не имеет решающего значения».

В настоящее время разработанные опытные образцы имеют небольшие размеры. Однако утверждается, что по этой технологии можно создавать более крупные экземпляры размером с автомобильные аккумуляторы.

Разработка новой перезаряжаемой цинко-лигниновой батареи финансировалась рядом шведских научных фондов и государственных программ. Считается, что эта экологичная и недорогая технология имеет большой потенциал для того, чтобы стать альтернативой литий-ионным батареям в будущем. Криспин также отмечает, что Швеция, как инновационная страна, может помочь другим государствам внедрять «зеленые» технологии энергообеспечения, чтобы избежать ошибок на этапе строительства инфраструктуры, что может «привести к климатической катастрофе».

В китайском научном рецензируемом журнале Transactions of China Electrotechnical Society вышла статья, в которой авторы рассказали о проблематике использования рельсовых пушек для запуска гиперзвуковых управляемых снарядов. Выявить полноту проблемы помогли полевые испытания орудия во время запуска снаряда в стратосферу. Они закончились неудачно, но указали путь к решению задачи.

Предполагаемый прототип рельсовой пушки на корабле НОАК. Источник изображения: SCMP

«Снаряд не следовал ожидаемой траектории, а максимальная дальность и высота полёта не соответствовали расчётным значениям», — сказано в рецензированной статье команды Военно-морского инженерного университета во главе с Лу Цзюньеном (Lu Junyong).

До выстрела учёные провели множество расчётов, экспериментов и цифровое моделирование процесса. Также снаряд прошёл испытания в аэродинамической трубе, где имитировался полёт на гиперзвуковой скорости. Всё было понятно, но после выстрела снаряд с оперением разогнался до скорости свыше 5 Маха примерно за 5 секунд и достиг потолка 15 км, в процессе чего сошёл с заданной траектории, а после начал снижение и упал на землю через 3 мин после выстрела.

Как показали данные с датчиков снаряда, его скорость вращения оказалась выше необходимой и, к тому же, случайным образом менялась в процессе полёта. Вращение снаряда необходимо для стабилизации его полёта, что в нарезном оружии реализуется пропилом спиральных бороздок в стволе. С гиперзвуковыми снарядами всё намного сложнее. Скорость их вращения должна быстро снижаться по мере наращивания скорости полёта и всё время оставаться стабильной, иначе малейший крен вызывает резкое изменение траектории, что и произошло во время стрельб.

В теории такого не должно было случиться. Для выяснения причины неудачи были собраны все экспериментальные данные, которые затем пропустили через систему машинного обучения. Искусственный интеллект выяснил, что причиной нерегулярной и случайной смены скорости вращения гиперзвукового снаряда стали микродеформации на оперении снаряда, которые возникали во время нахождения снаряда в стволе.

В рельсотроне, где токопроводящий снаряд разгоняется, скользя между двух контактных рельсов или с помощью тележки, за доли секунд возникают запредельные давление и температура вдобавок к электрическим дугам на выходе из орудия. Тем самым создаются условия для появления незаметных невооружённому глазу деформаций на кромках крыльев управляемого снаряда, что меняет аэродинамику на гиперзвуковых скоростях. Тот же ИИ подсказал, каким образом можно стабилизировать полёт снаряда с помощью работы закрылками, чтобы компенсировать нестабильности во время выстрела.

В США несколько лет назад официально свернули работы, связанные с разработкой рельсотронного оружия. Китай продолжает создавать рельсотроны, намереваясь получить опыт не только для боевого применения этого оружия, но также для совершенствования левитирующих поездов и создания электромагнитных катапульт для запуска космопланов и, в целом, полезной нагрузки на орбиту.

Китайские учёные разработали недорогой метод массового производства оптических чипов, которые используются в суперкомпьютерах и центрах обработки данных. Новая технология использует недорогой материал — танталат лития, который применяется при изготовлении компонентов смартфонов. Это изобретение должно помочь Китаю обойти ряд ограничений США на доступ к передовым полупроводниковым технологиям.

Источник изображения: techpowerup.com

Фотонные интегральные схемы (Photonic Integrated Circuits, PIC), используют оптические технологии для обработки и передачи информации и в основном применяются в оптоволоконной связи или фотонных вычислениях — новой технологии с повышенной скоростью передачи данных и пониженным энергопотреблением. PIC могут быть изготовлены с использованием различных материалов, включая ниобат лития, который известен своими превосходными возможностями электрооптического преобразования. Однако промышленное использование этой технологии сдерживается высокой стоимостью и ограниченным размером пластин.

Профессор Шанхайского института микросистем и информационных технологий Оу Синь (Ou Xin) и исследователь из Швейцарского федерального технологического института Тобиас Киппенберг (Tobias Kippenberg) опубликовали статью в журнале Nature об использовании для производства PIC альтернативного полупроводникового материала — танталата лития (LiTaO₃). По их словам, применение танталата лития обеспечивает дешёвое массовое производство благодаря процессу изготовления, близкому к традиционным коммерческим методам изготовления полупроводников.

«Танталат лития уже используется в коммерческих целях для радиочастотных фильтров 5G [используемых в смартфонах], обеспечивает масштабируемое производство при низких затратах и по своим свойствам не уступает, а в некоторых случаях превосходит ниобат лития», — утверждают учёные.

Изготовление PIC на основе танталата лития происходит традиционным путём с использованием литографии в глубоком ультрафиолете с последующим травлением пластин. Этот метод может помочь Китаю уменьшить воздействие ограничений, в том числе экспортного контроля и санкций, введённых США и их ключевыми союзниками для ограничения доступа Китая к передовым чипам и производственному оборудованию.

Стартап Novel Si Integration Technology, созданный Шанхайским институтом, уже располагает возможностями для массового производства 8-дюймовых пластин из нового материала. «Наша работа прокладывает путь к масштабируемому производству недорогих и крупносерийных электрооптических PIC нового поколения», — уверен Оу Синь.

О новой перспективной альтернативе литиевым аккумулятором сообщили учёные из Китая, опубликовав недавно статью в журнале Nature. По словам исследователей, они разработали электролит на водной основе, который не подвержен возгоранию. Но дело не только в безопасности «водных» аккумуляторов. Они могут хранить почти в два раза больше энергии, чем новейшие литиевые батареи — до 1200 Вт·ч/л.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

О разработке сообщили учёные Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Предложенный ими водный электролит содержит растворы йода и брома. В прошлом учёные исследовали возможность создания более ёмких аккумуляторов на водных электролитах без использования солей лития, но выше отметки 200 Вт·ч/л подняться не удалось. Такие батареи тоже можно использовать, но только в системах накопления энергии. Для электромобилей подобные характеристики аккумуляторов не годятся.

Исследователи создали несколько прототипов аккумуляторов с водными электролитами. При использовании в материале анода кадмия выяснилось, что после 300 циклов разряда ёмкость аккумулятора снизилась до 78 %. Замена анода на ванадиевый продемонстрировала «значительную стабильность работы аккумулятора» — он без особенной потери ёмкости выдержал 1000 циклов разряда.

Что касается продемонстрированной аккумулятором на водном электролите плотности хранения энергии, то по этому параметру он превзошёл даже некоторые аккумуляторы с твердотельными электролитами. При этом он может быть сопоставим по стоимости производства с классическими литиевыми аккумуляторами, что станет несомненным прорывом, если работа дойдёт до стадии коммерциализации.

«Наша работа демонстрирует, что возможны безопасные водные аккумуляторы с высокой плотностью энергии, предлагающие вариант развития сетевых накопителей энергии и даже электромобилей», — сказано в работе учёных.

На 7-м семинаре консорциума Einstein Probe consortium в Пекине были представлены первые снимки неба в рентгеновском диапазоне, сделанные китайским рентгеновским телескопом «Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Также на борту обсерватории установлен европейский прибор, который имеет особую ценность. Все снимки пока калибровочные. Научная работа обсерватории начнётся в середине июня. Но даже сейчас аппарат поражает своими возможностями.

Млечный Путь в рентгеновском свете (с наложением на оптическое). Источник изображения: Einstein Probe consortium

Обсерватория «Зонд Эйнштейна» была запущена в космос 9 января 2024 года с космодрома Сичан на юго-западе Китая с помощью ракеты «Чанчжэн 2C». Обсерватория расположилась на орбите Земли на высоте около 600 км. Научная работа рассчитана на три года наблюдений. За своё участие в проекте европейские учёные получат около 10 % рабочего времени обсерватории.

Основной поток данных будет генерировать широкоугольный китайский рентгеновский телескоп WXT (Wide-field X-ray telescope). Его поле зрения составляет 1345 квадратных градусов, что позволяет ему одним кадром захватывать площадь неба, равную 10 тыс. дискам полной Луны. Телескоп делает полный снимок неба каждые 5 часов, что позволит учёным обнаруживать массу переходных событий, которые раньше ускользали от них. Это джеты нейтронных звёзд, падение вещества на чёрные дыры, взрывы сверхновых и другие яркие в рентгеновском излучении события.

Европейский телескоп FXT (Follow-up X-ray Telescope) — это узконаправленный прибор с очень высокой чувствительностью в рентгеновском диапазоне. Если WXT найдёт что-то особенно интересное, FXT сможет рассмотреть это с превосходным разрешением. Также оба телескопа помогут в поиске объектов и событий, обнаруженных в других диапазонах, например, гравитационно-волновыми обсерваториями, гамма-телескопами и даже оптическими и инфракрасными телескопами.

Даже калибровочные снимки поразили учёных своей детализацией и возможностями. В процессе настройки бортовых систем и приборов обсерватория «Зонд Эйнштейна» обнаружила 19 февраля 2024 года первый переходный процесс и, позже, ещё 14 временных источников рентгеновского излучения, а также 127 вспышек звёзд. Можно только представить, какой поток ранее недоступной информации пойдёт с началом работы обсерватории через полтора месяца!

Остаток сверхновой Корма А в рентгеновском диапазоне

По масштабу это станет чем-то близким к началу работы «Уэбба», хотя, конечно, новые рентгеновские обсерватории запустили NASA и JAXA в добавок к уже летающим. Но такого масштабного проекта как «Зонд Эйнштейна» пока нет ни у кого. Используя опыт этой обсерватории, ЕКА планирует в будущем запустить собственную космическую рентгеновскую обсерваторию NewAthena. Однако пока этот проект не вышел из стадии обсуждения. В будущем NewAthena станет крупнейшей рентгеновской обсерваторией в истории.

Принцип работы рентгеновской оптики «глаз омара», из-за этого источники на снимках выглядят как «+»

Добавим, китайский телескоп Wide-field X-ray собирает рентгеновское излучении оптикой типа «глаз омара». Это трубчатые конструкции, которые за счёт отражения от внутренних стенок позволяют усиливать рентгеновский свет. Подробнее об этой оптике мы рассказывали раньше, например, здесь.

Группа китайских учёных из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC), Университета Цинхуа и Шанхайского института микросистем и информационных технологий создала полупроводниковый источник запутанных фотонов, что может стать «замечательным потенциалом» для создания небольших и надежных квантовых чипов. В основе разработки лежит нитрид галлия (GaN), десятилетиями использующийся для выпуска синих светодиодов.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Запутывание фотонов позволяет защищать передаваемую информацию (квантовое распределение ключей) и выполнять квантовые вычисления или симуляции. И первые, и вторые операции можно выполнять с помощью пар запутанных фотонов. Другое дело, что их запутывание остаётся относительно сложным процессом, требующим особенных источников света, к примеру, на основе нитрида кремния или фосфида индия. Переход на нитрид галлия, хорошо знакомый производителям светодиодов и чипов, позволит шире и мощнее использовать квантовые каналы связи, а также подумать о создании квантовых систем на чипе.

Разработанный китайскими учёными источник запутанных фотонов представляет собой вытравленное на плёнке нитрида галлия кольцо диаметром 120 мкм (сама плёнка выращена на сапфировой подложке традиционным способом). При освещении кольца лучом лазера в инфракрасном диапазоне часть фотонов оказываются в своеобразной ловушке и начинают перемещаться по кольцу. Некоторые из таких частиц становятся резонансными парами. Резонансные пары, в свою очередь в процессе так называемого четвертьволнового смешения — известного явления в нелинейной оптике (кольцо из нитрида галлия — это и есть нелинейный оптический канал), порождают новую пару уже запутанных друг с другом частиц.

Измерения показали, что возникающая в кольце нитрида галлия запутанность такого же качества, как и в случае с другими квантовыми источниками света. Иными словами, предложенное решение можно брать на вооружение при проектировании оборудования для квантовых каналов связи и для квантовых процессоров. Более того, диапазон длин волн у GaN-источника света простирается до 100 нм против 25,6 нм у «традиционных» источников света. А это, в свою очередь, позволит расширить и уплотнить каналы передачи квантовой информации.

По словам разработчиков, помимо квантового источника света, GaN также является многообещающим материалом для изготовления других компонентов квантовых схем, включая лазер с накачкой и детекторы лёгких частиц. «Платформа GaN имеет значительные перспективы для создания квантовых фотонных интегральных схем “всё на кристалле” по сравнению с существующими платформами», — резюмируют учёные.