К сожалению, разработанные графеновые транзисторы не могут использоваться в плотно упакованных кристаллах современных компьютерных микросхем. Эти транзисторы работают на больших уровнях электрического тока, который заставит кристаллы чипов расплавиться в течение долей секунды. Манчестерские ученые разработали совершенно новую структуру полевого транзистора, состоящего из двух слоев графена, разделенных слоем диэлектрического материала. Получился своего рода управляемый туннельный диод в котором электроны от одного слоя графена проходят сквозь слой диэлектрика на другой слой с помощью туннельного эффекта.

Для того, что бы добиться высоких показателей нового транзистора ученые использовали одно из уникальных свойств графена. При приложении к поверхности графеновой пленки электрического потенциала определенной величины происходят сильные изменения величины энергетического барьера туннелирования электронов. И в результате этого получился вертикальный туннельный полевой транзистор в котором графен является ключевым компонентом.

Два графеновых электрода и управляющий электрод нового транзистора напоминают бутерброд, разделенный слоями дисульфида молибдена и нитрида бора атомарной толщины. Сборка транзистора выполнялась в лабораторной установке слой за слоем на атомарном уровне.

«Туннельный полевой графеновый транзистор является еще одним ярким примером, демонстрирующим неистощимый потенциал «слоистых» структур и электронных устройств на их основе» — рассказывает Константин Новоселов. — «Это дает людям и ученым практически бесконечные новые возможности в области фундаментальной физики и в области создания реальных практических устройств. Наша последняя разработка может найти применение в создании светодиодных, лазерных источников света, в фотогальванических элементах и во многих других областях».

«Мы продемонстрировали концептуально новый подход к созданию электроники на основе графена. И наши графеновые транзисторы уже обладают весьма внушительными рабочими характеристиками» 0 рассказывает доктор Леонид Пономаренко. — «После некоторых улучшений и доработок размер таких транзисторов будет уменьшен до нанометрового уровня, а их рабочие частоты могут приблизиться к терагерцовому пределу».

Источник

Новые изображения получены космическим кораблем Планка Европейского космического агентства. На них четко просматривается непонятный туман микроволновой природы. Также в ходе обзора обнаружились участки холодного газа, где формируются новые звезды, которые ранее не были известны астрономам.

Намеки на энергетический туман были замечены в ходе предыдущей миссии НАСА, но открытия аппарата Планка подтвердили его существование, говорят специалисты. Результаты последнего исследования должны помочь ученым построить более детализированную карту космоса, добавили они.

«Изображения показывают два удивительных аспекта галактики, в которой мы живем, — говорит Криштоф Горски, ученый из Варшавского университета, который принимает участие в миссии аппарата Планка в Лаборатории реактивного движения НАСА. – Мы видим туман вокруг центра галактики и холодный газ там, где мы никогда не видели его прежде».

Наша туманная галактика

Сверхвысокочастотный свет наблюдается в пределах области, окружающей галактический центр, и это похоже на форму энергии, которую называют эмиссией синхротрона. Она производится, когда электроны проходят через магнитные поля, поясняет Давид Пьетробон, еще один ученый проекта Планка из Лаборатории реактивного движения НАСА.

«Мы озадачены, — сказал Горски, — потому что этот туман ярче в более коротких длинах волны, чем подобная эмиссия, которая встречается в других местах в галактике».

Это изображение показывает распределение галактического тумана в космическом пространстве в частоте 30 и 44 ГГц (фото space.com)

Учеными были предложены несколько объяснений, включая галактические ветры, более масштабные размеры взрывов сверхновой звезды и аннигиляция частиц темной материи.

Где рождаются звезды

Одно из недавно полученных изображений неба от аппарата Планка впервые отображает распределение монооксида углерода по всему небу.

Облака холодного газа в Млечном Пути и других галактиках преимущественно состоят из водородных молекул, что затрудняет процесс их наблюдения, потому что облака не испускают значительного количества радиации. Молекулы монооксида углерода значительно более редкие, но они формируются при подобных условиях и испускают больше света. Сканируя небо с целью обнаружения монооксида углерода, астрономы могут точно определить неуловимые облака водорода, где рождаются звезды.

Картография окиси углерода – это очень длительный процесс, если использовать наземные телескопы, таким образом, предыдущие исследования концентрировались на тех областях неба, где было точно известно о наличии молекулярных облаков.

Но аппарат Планка способен «просматривать» небо целиком, что делает следы газа обнаружимыми в областях, которые не были исследованы прежде, говорят астрономы.

Распределение монооксида углерода. Для сравнения внизу показано изображение, полученное в ходе предыдущего исследования. Здесь отмечены красным области, которые не были исследованы ранее (2001 год)

«Результаты, которые на сегодняшний день предоставил нам корабль Планка, относительно галактического тумана и распределения одноокиси углерода, дают нам возможность сформировать новое представление о некоторых интересных процессах, имеющих место в нашей галактике», — сказал Ян Тобер, координатор проекта ЕКА для миссии Планка.

Обсерватория Планка была запущена в космос в 2009 году, ее задачей было провести некоторые детальные измерения сверхвысокочастотного фона космического пространства (СВЧ), следа Большого взрыва, который, как полагают ученые, положил начало известной нам Вселенной. После 13,7 миллиарда лет СВЧ задерживается в космосе как рябая радиационная завеса.

Изучая СВЧ, ученые надеются понять, из чего состоит наша Вселенная и происхождение ее структуры. Но добраться до «нужной» радиации можно будет только тогда, когда вся эмиссия на переднем плане, включая галактический туман и одноокись углерода, обнаруженные Планком, будет идентифицирована и отсеяна.

«Сложность и тонкость этой задачи в том, что основные сеты данных, которые могли бы дать ответы на важные вопросы, в галактической и внегалактической астрономии походят друг на друга», — сказал Тобер.

Источник

За этой невыразительной внешностью робота Hagent скрывается система управления, датчики, аккумуляторные батареи, колеса и большая масса энергоемкого материала. Этот энергоемкий материал (Phase-change material, PCM) может запасать большое количество тепловой энергии за счет теплоты фазового перехода материала, к примеру, из твердого в жидкое состояние, а затем высвободить ее в более холодном месте.

К примеру, если у Вас на столе стоит чашка свежесваренного горячего кофе, в полости которой находится PCM-материал, то этот материал плавится, отбирая излишки тепла у кофе. Но стоит только Вашему кофе остыть до какого-нибудь предела, PCM-материал начинает затвердевать, выделяя запасенное тепло и сохраняя кофе горячим более длительное время.

Робот Hagent, используя вышеописанный принцип, позволяет реализовать более эффективное распределение тепловой энергии в жилище. Он самостоятельно может обнаружить источник тепла, к примеру, горящую духовку, и приблизиться к нему для аккумулирования тепловой энергии. Заполнившись энергией «под завязку», робот Hagent будет следовать за Вами по пятам всюду, куда Вы не пойдете, отдавая Вам свое тепло до тех пор пока PCM-материал не остынет окончательно.

Робот Hagent был разработан и изготовлен германскими инженерами Андреасом Майнхардтом (Andreas Meinhardt) и Даниэлем Абендротом (Daniel Abendroth). Пока существует лишь только один опытный образец такого робота и, к сожалению, его цена еще не располагает к тому, что бы он появился у всех людей, которые нуждаются в его поддержке. Будем надеяться, что в скором времени цены на литий-ионные аккумуляторные батареи снизятся или им будет найдена достойная замена, и тогда такой робот сможет стать лучшим другом наших бабушек, дедушек, матерей, отцов и остальных людей преклонного возраста, нуждающихся в тепле.

Источник

В своих экспериментах ученые использовали явления электромагнитно-наведенной прозрачности (electromagnetically induced transparency, EIT), явление, при котором излучение ядер материала полностью компенсирует поглощаемое материалом излучение. Исследования проводились в камере оптического резонанса. Два листа железа были закреплены на фиксированном расстоянии друг от друга и разделены слоем углерода. Рентгеновское излучение, подаваемое в камеру, отражается от пары параллельных платиновых зеркал и создает так называемую стоячую волну. Атомы железа поглощают фотоны рентгеновского излучения и испускают их вновь, при этом атом переходит из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое состояние и назад. Этот процесс продолжается непрерывно, поэтому атомы железа постоянно колеблются на постоянной собственной резонансной частоте.

Когда лист железа помещается в определенную «правильную» точку стоячей волны рентгеновского излучения, количество излучаемых ядрами фотонов уравнивается с количеством поглощаемых фотонов и рентгеновские лучи беспрепятственно походят сквозь железный лист, что делает его «невидимым» в спектре рентгеновского излучения.

Конечно, непосвященному человеку весьма трудно вообразить себе, какое именно практическое применение может быть у сделанного открытия. Как оказалось такая технология может использоваться для задержки и замедления рентгеновского излучения. В вакууме рентгеновские лучи двигаются со скоростью света, 300 тысяч километров в секунду, внутри железного листа скорость распространения рентгеновских лучей замедляется до значения всего 30 метров в секунду. Это позволит в будущем использовать ядерный резонанс различных материалов для того, что бы управлять лучами рентгеновского излучения так же легко, как и лучами видимого света. А такие возможности, в свою очередь сулят очень большие перспективы в деле создания новых научных приборов, таких как рентгеновские микроскопы, дефектоскопы и другие, работающие с помощью рентгеновских лучей.

Источник

В основе новой системы дополненной реальности лежит система Computer Assisted Medical Diagnosis and Surgery System, CAMDASS, которая уже работает на борту Международной космической станции (МКС) и используется для ультразвуковой медицинской диагностики. Целью специалистов Европейского космического агентства, которые работают над дальнейшим развитием системы, является помощь и руководство действиями неподготовленного человека при проведении операций и выполнении других медицинских процедур.

Человек, использующий систему CAMDASS, одевает на голову специальные «очки» со встроенным дисплеем, способным формировать трехмерные изображения, и камерой, отслеживающей положение и движения прибора ультразвуковой диагностики. Маркеры, расположенные в ключевых точках тела пациента, обеспечивают привязку системы к телу человека и калибровку дисплея.

Специалисты ЕКА уже приступили к испытаниям прототипа усовершенствованной системы CAMDASS вместе с врачами, медработниками и студентами в больнице университета Сан-Пьера в Брюсселе. Использование системы CAMDASS позволило неопытным студентам качественно провести процедуру ультразвуковой диагностики и произвести некоторые другие действия совершенно без посторонней помощи.

Система дополненной реальности, разрабатываема ЕКА, может стать полезной и найти массу применений еще задолго до первого полета людей на Марс. С помощью такой системы можно существенно поднять качество медицинской диагностики и хирургической помощи в развивающихся странах и в местах, удаленных от цивилизации, таких как антарктические научно-исследовательские станции.

Источник

Команда доктора Уильяма Парнелла, специалиста в области математических наук, работала над теорией устройств-невидимок, которые до недавнего времени были предметом научной фантастики и встречались только в волшебных историях.

Тем не менее, недавно ученые максимально приблизились к разработке устройства невидимости во множестве контекстов. Работа команды в Манчестере сосредотачивается на концепции устройств сокрытия, которые могли бы на последнем этапе проекта помочь защитить здания и другие строительные конструкции от колебаний и вибраций, от физических воздействий и стихийных бедствий, таких как землетрясения.

В своем выступлении на Слушаниях королевского общества доктор Парнелл рассказывал о том, что компоненты структур с герметичными спрессованными резиновыми элементами сильные волны, такие как те, которые производят землетрясения, не «увидят» — они просто «пройдут мимо» строения, и, таким образом, возможным станет предотвратить серьезное повреждение или разрушение. Здание или важные компоненты в его пределах теоретически можно «спрятать».

Если концепция будет доработана, подобная «невидимость» будет иметь важнейшее значение в защите ключевых структур и важных строительных объектов, таких как атомные электростанции, электрические пилоны и правительственные учреждения, от разрушения вследствие стихийных бедствий или террористических атак.

Это — одна из последних технологий устройств «невидимости», которые планируется разработать в ближайшее время – это техника, которая позволяет сделать объект почти невидимым для любых волн: свет, звук или вибрация.

Ущерб от землетрясения. Новое исследование сосредотачивается на разработке устройств «сокрытия», которые способны защищать здания от таких стихийных бедствий, как землетрясения (фото sciencedaily.com)

Научно-фантастическое понятие плаща-невидимки, конечно, наиболее известно по книгам и фильмам о Гарри Поттере. Но, по словам ученых, научная действительность не так далека от магических приспособлений.

Впервые исследование относительно возможности сокрытия от световых волн началось приблизительно шесть лет назад. Но в области воздействия волн на твердые тела, например волн, которые создают землетрясения, ученым не удавалось достигнуть существенного продвижения, несмотря на фундаментальную важность подобной технологии во многих областях жизни современного общества, включая защиту зданий и их составляющих.

Но на недавних Слушаниях королевского общества доктор Парнелл заявил:

«В области концепции сокрытия нами были достигнуты значительные успехи как теоретически, так и практически. Пять или шесть лет назад ученые начали разработку этой технологии со световых волн; в последние же несколько лет мы начали рассматривать другие типы волн, что, возможно, наиболее важно. Изоляция объектов от вибраций или звуковых волн не может быть переоценена. Настоящая проблема с этой концепцией состоит в том, что обычно невозможно использовать естественно доступные материалы в качестве «плащей».

Мы теоретически доказали, что создание предварительного напряжения с естественно доступными материалами, такими как резина, действительно приводит к эффекту сокрытия, но только от определенного типа вибрационной волны. Наша команда теперь упорно работает над разработкой более широко применимых моделей и пониманием того, как эта технология может быть осуществлена практически.

Это исследование показало, что у нас действительно есть потенциал, чтобы управлять направлением и скоростью вибрационных волн. Это важно, потому что мы хотим использовать такие волны во многих контекстах, особенно в нанотехнологиях, например в электронике нового поколения.

Если мы сможем применить наши модели к большим объектам, то мы сможем их использовать для разработки «плащей-невидимок», которые смогут защитить здания и конструкции, или, что более осуществимо, наиболее важные части каких-либо структур».

Источник

В основе процесса «световой» сварки нанопроводниковых сеток лежит использование плазмонов, квазичастиц из колеблющихся свободных электронов, возникающих при падении света на поверхность металла при определенных условиях. Стенфордские ученые выложили сетку из нанопроводников на поверхности металлического основания. Когда это было освещено светом лазера определенной длины волны и модуляции, на поверхности металла стали образовываться плазмоны, концентрация которых была особенно велика в точках пересечения нанопроводников.

Верхняя часть каждого нанопроводника действует как своего рода антенна, проводящая плазмоны к месту пересечения двух проводников, что заставляет их нагреваться в точке соприкосновения. Процесс нагрева не затрагивает оставшуюся часть нанопроводников, ни места их соприкосновения с металлическим основанием.

«В том месте, где перекрещиваются два нанопроводника, падение света приводит к усиленному возбуждению плазмонов, что создает точку сильного локального нагрева» — рассказывает Марк Бронджерсма (Mark Brongersma), профессор материаловедения Стэндфордского университета. — «Вся «красота» нашего метода заключается в том, что места сильного разогрева находятся лишь в точках пересечения и касания нанопроводников. Когда нанопроводники нагрелись, расплавились и соединились в единое целое, нагрев тут же пропадает. Получается, что процесс сварки сам останавливает себя после его завершения».

Помимо того, что с помощью такого метода «световой» сварки можно быстро, просто и дешево производить сетки из уже готовых нанопроводников, с помощью этого же метода можно создавать и сами нанопроводники и, притом, уже в виде сформированной сетки. В одном из опытов с помощью новой технологии из распыленных на металлическое основание наночастиц была создана сетка из серебросодержащих нанопроводников. Затем эта сетка была перенесена на поверхность пластиковой подложки. После того, как этот пластиковый лист изгибали и мяли подобно бумаге, электрические свойства сетки совершенно не ухудшились, а сам пластик оставался по-прежнему прозрачным.

Исследователи считают, что внедрение подобных технологий позволит начать производство весьма недорогих матриц для дисплеев компьютеров и телевизоров. Кроме этого, таким методом можно будет производить тонкопленочные солнечные батареи, которые будут наноситься на поверхность оконных стекол, лишь незначительно уменьшая их прозрачность.

Источник

Главная проблема в стыковке чипа и оптического волокна является чисто механической. Достаточно непросто идеально состыковать круглое волокно с плоским чипом, и от качества этого соединения напрямую зависит надежность, и как следствие, максимальная скорость передачи данных по оптическому каналу. В качестве идеальной стыковки фотонной и электронной частей оптического канала ученые из университета Саутгемптона использовали крошечные отверстия в оптическом волокне. Используя химические методы, работающие под высоким давлением, отверстия, слой за слоем, были заполнены различными полупроводниковыми материалами, сформировавшими электронные цепи.

После этого стыковка такого кабеля с кристаллом чипа стала весьма простым занятием, достаточно было, используя совершенно банальные методы, только прикрепить выводы электронных цепей из кабеля к выводам кристалла. При этом, весь технологический процесс создания электронных полупроводниковых цепей внутри кабеля и подключение кабеля к чипу приемопередатчика выполняется с использованием недорого и достаточно простого оборудования.

«Если оптический сигнал никогда не покидает пределы волокна это во много раз повышает надежность связи и делает эту технологию более дешевой и эффективной» — рассказывает Пьер Й. А. Сацьо (Pier J. A. Sazio), ученый из университета Саутгемптона. — «Помимо этого, интеграция оптоволокна с полупроводниками позволит вывести область оптических коммуникаций на новый качественный уровень и сделает возможной реализацию целого ряда совершенно новых оптоэлектронных устройств и технологий».

Некоторыми из новых видов технологий, которые станут возможны благодаря разработке волокна со встроенной электроникой, наверняка будут системы оптической сверхскоросной передачи информации в чипах и в компьютерных системах, новые лазерные системы и системы визуального дистанционного зондирования. Вполне вероятно, что встроенная электроника может стать весьма полезной для изготовления гибридного оптоволоконного кабеля, не так давно разработанного в Национальной лаборатории Сандиа, который способен передавать одновременно данные и энергию.

Источник

В рамках проекта «Avatar» будут «разработаны новые алгоритмы и технологии, которые позволят специально подготовленному солдату эффективно управлять полуавтономной боевой машиной, сделав ее удаленным «аватаром» человека». Роботы-аватары должны быть достаточно интеллектуальными, быстрыми, маневренными и хорошо вооружены что бы успешно делать грязную солдатскую работу. В перечень таких работ входят «зачистка помещений, патрулирование и охрана объектов, функции самовосстановления и самостоятельного ремонта повреждений прямо в боевых условиях». Реализация всего этого, несомненно, имеет очень высокую стоимость, но на другой чаше весов находится жизнь человека-солдата, который останется живым при любом варианте боевых действий.

Помимо всего вышесказанного в описании проекта «Avatar» имеются сообщения о разработках «новых совершенных систем телеприсутствия и удаленного управления боевыми системами». В этом направлении у DARPA уже имеются некоторые наработки в виде роботов, которыми управляют только с помощью систем мысленного управления. Несмотря на то, что такие исследования проводились только с использованием обезьян, ничего не мешает ученым сделать следующий шаг и с помощью технологий дистанционно объединить головной мозг солдата с системой управления его роботизированного альтер-эго.

Все это звучит причудливо и фантастически. Но инициатива является логическим продолжением всех программ DARPA в области робототехники. Ведь в активах агентства уже имеются некоторые козыри, это небезызвестный шагающий робот Petman, который ходит, подражая человеку, роботы AlphaDog и BigDog, которые могут выступать в качестве транспортных платформ, да и не только.

Источник

Темная материя невидима, она не взаимодействует со светом и из-за этого никто не в состоянии увидеть даже большие скопления темной материи. Единственное, чем проявляет себя темная материя в нашем мире — это ее гравитационные силы, которые воздействуют на обычную материю и свет. Двигаясь в этом направлении ученые рассчитали, что на долю темной материи приходится порядка 23 процентов от состава Вселенной, в то время как доля обычной материи составляет всего 4.5 процента.

Шого Масаки (Shogo Masaki) из университета Нагои и его коллеги из Института физики и математики Вселенной Токийского университета (University of Tokyo’s Institute for the Physics and Mathematics of the Universe) использовали сложную компьютерную модель, в которую были заложены данные наблюдений за 24 миллионами далеких галактик. Определяя углы искривления траектории света, которое происходило во время движения последнего к Земле вод воздействием гравитационных сил, исследователи смогли создать весьма подробную карту распределения темной материи.

Результаты этих исследований и расчетов, изданные в пятницу в онлайн-варианте журнала «The Astrophysical Journal», показывают что темная материя имеет наибольшую концентрацию возле галактик, но лучи или рукава, имеющие меньшую концентрацию темной материи, простираются далеко в межгалактическое пространство к другим галактикам, формируя «сеть», охватывающую всю Вселенную.

Ученые демонстрируют, что термин «межгалактическое пространство» не очень верен в нашем его понимании. Галактики не имеют четких краев, на самом деле они состоят из ядра, состоящего из большого количества обычного, видимого вещества, окруженного паутиной темной материи. Эта темная материя «простирается к соседней галактике совершенно организованным способом. Благодаря этому вся Вселенная получается заполненной материей, связывающей все галактики. И то, что мы раньше считали независимыми галактиками, являются только точками высокой концентрации в сплошном поле материи нашей Вселенной» — поясняют ученые.

Как говорилось немного выше, ученые составили карту распределения темной материи, охватывающую расстояние в 100 миллионов световых лет от центра каждой известной галактики. «Распределение темной материи весьма неоднородно и совершенно неслучайно, оно организовано и подчиняется математическому описанию».

В настоящее время поиски темной материи и исследования на эту тему проводятся во всем мире. Ученые предполагают, что этот невидимый и неуловимый материал состоит из особого вида элементарных частиц, WIMP-частиц (weakly interacting massive particles), которые во много раз тяжелее протонов и взаимодействуют с окружающим миром только посредством сил гравитации и сил слабых ядерных взаимодействий.

Источник