Сверхтонкая "электронная кожа" превратит в дисплей поверхность тела человека


Область "носимых" электронных устройств представлена в настоящее время всевозможными "умными" часами, фитнесс-трекерами и другими портативными устройствами. Но в будущем, далеком или не очень далеком, можно будет использовать сверхтонкие органические мембраны, при помощи которых можно превратить в электронное устройство и цифровой дисплей некоторые участки поверхности кожи человеческого тела. Подобное покрытие, всего рода "электронная кожа" была разработана исследователями из Токийского университета. Это покрытие столь тонко, прозрачно и эластично, что его можно приложить на любое место тела человека, а содержащиеся в составе покрытия полимерные органические светодиоды позволят отображать при его помощи информацию любого рода.

Покрытие e-skin весьма напоминает тонкую пластиковую пленку, обычно используемую для упаковки пищевых продуктов, которая очень хорошо прилипает и к коже человека. Толщина пленки составляет всего 3 микрометра, но она достаточно прочна для того, чтобы быть растянутой или скомканной сотни раз без потери работоспособности заключенных в ней электронных приборов. Полимерные органические светодиоды способны излучать свет трех основных цветов - синего, зеленого и красного, который зависит от параметров подаваемых на светодиоды электрических импульсов.


Одним из ключевых моментов изобретения японских исследователей является способность покрытия сопротивляться атмосферному кислороду и влаге, которые губительно действуют на органические электронные компоненты. Данная проблема является "камнем преткновения", который свел на нет усилия многих разработчиков технологий "электронной кожи", образцы которых теряли свою работоспособность уже спустя несколько минут. Элементом нового покрытия e-skin является специальный защитный слой, который блокирует проникновение кислорода и влаги, благодаря чему такое покрытие способно функционировать в течение нескольких часов непрерывно.

Используя покрытие e-skin, исследователи уже создали дисплей, который индицирует частоту пульса человека и процент содержания кислорода в крови. Такие устройства могут уже сейчас использоваться в больницах или людьми, ухаживающими за престарелыми людьми. Кроме этого, нечто подобное могут использовать спортсмены, тренера которых получат возможность контролировать состояние спортсмена во время тренировок. А в будущем подобные технологии могут развиться настолько, что при их помощи можно будет отображать сложные диаграммы и графики, что устранит необходимость использования для этого дополнительного громоздкого оборудования.


Источник

Зарегистрирован взрыв сверхновой, мощность которого эквивалентна мощности взрыва 100 миллионов Солнц


Тридцать миллионов лет назад в далекой-далекой галактике M74 произошел взрыв сверхновой звезды. Свет от этой сверхновой, которая получила название SN 2013ej, достиг Земли три года назад, дав возможность ученым наблюдать за ходом развития событий в данной области космоса. Звезда, которая превратилась в сверхновую, была огромна, ученые оценивают, что ее радиус превышал радиус Солнца в 200 раз. Правда плотность материи этой звезды была низка и звезда при ее размерах имела массу, всего в 15 раз превышающую массу Солнца. Обычно такие огромные звезды живут только очень короткое время, взрываясь сверхновыми с мощностью, в сотни миллионов раз превышающей мощность взрыва похожих на Солнце звезд.

"Звезда SN 2013ej, вероятно, прожила всего десятки миллионов лет" - рассказывает Роберт Кехо (Robert Kehoe), один из ученых, - "В масштабах Вселенной это время - меньше чем мгновение. Такие звезды весьма короткоживущие даже по сравнению с нашим Солнцем, которое живет и будет еще жить миллиарды лет. Несмотря на имеющиеся большие запасы топлива, гигантские звезды сжигают его очень быстро, становясь все горячей и, в конце концов, взрываясь, сокрушая все находящееся в космосе поблизости".


Группа Роберта Кехо наблюдала за взрывом сверхновой в общей сложности 450 дней с момента первого времени регистрации взрыва. Это позволило ученым вычислить массу и размеры исходной звезды, используя данные об ударных волнах, которые распространялись в пространстве с устрашающей скоростью в 35,41 миллион километров в час.

"Взрывы сверхновых являются своего рода "двигателем" работы Вселенной. Они разносят по пространству синтезированные звездой тяжелые элементы, а ударные волны от этих взрывов создают уплотнения космического газа, в недрах которых зарождаются новые звезды и планеты".


Источник

Обнаружена карликовая галактика из темной материи, скрывающаяся в складке пространственно-временной деформации


В 2014 году ученые-астрономы, работающие на телескопе Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в Чили, во время проведения обзора Long Baseline Campaign обнаружили поразительное космическое явление. Это явление представляет собой изображение далекой галактики, искаженное до неузнаваемости полем тяготения массивной галактики, расположенной на переднем плане. Под воздействием гравитации изображение от далекой галактики превратилось в так называемое "кольцо Эйнштейна", данное явление описано в Общей теории относительности Альберта Эйнштейна и оно определяет то, что пространственно-временной континуум может быть искажен влиянием сильных гравитационных сил.

В данном случае гравитационные силы галактики переднего плана искривили пространственно-временной континуум так, что свет от более далекой галактики, расположенной на удалении 12 миллиардов световых лет от Земли, преломился и сфокусировался под воздействием так называемой гравитационной линзы, образовав почти идеальную окружность. Подобный эффект уже достаточно давно используется астрономами для изучения далеких космических объектов, скрытых от прямых наблюдений другими массивными объектами, галактиками и скоплениями галактик.

Несмотря на то, что преломленный свет от далекой галактики SDP.81 имеет почти идеальную форму, в нем все же имеются незначительные искажения. Параметры этих искажений указывают на наличие карликовой галактики, расположенной в непосредственной близости от массивной галактики, создающей эффект гравитационной линзы. И это небольшое скопление звезд должно быть заполнено большим количеством темной материи для того, чтобы при столь скромных размерах оказывать ощутимое гравитационное влияние на эффект гравитационной линзы.

"Мы можем обнаруживать невидимые космические объекты подобно тому, как вы видите капельки дождя на прозрачном чистом стекле" - рассказывает Яшер Хезэвех (Yashar Hezaveh), астроном из Стэнфордского университета, - "Мы догадываемся о наличии капелек по тому, как они преломляют проходящий сквозь стекло свет. Точно также гравитация карликовой темной галактики создает точечное искажение в картине идеального кольца Эйнштейна".

Обнаружение вторичной пространственно-временной деформации и определение параметров невидимой галактики было достаточно сложной задачей и потребовало привлечения достаточно больших вычислительных мощностей. Эти ресурсы обеспечил один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, суперкомпьютер "Blue Waters", находящийся в распоряжении американского Научного фонда.

Из-за того, что маленькая галактика, имеющая относительно небольшую массу, находится в непосредственной близости от большой галактики, ее влияние достаточно сильно "размазано" на фоне общего явления в той области космоса. И все указывает на то, что астронома удалось обнаружить чрезвычайно тусклую карликовую галактику, которая почти полностью состоит из темной материи.

Согласно имеющимся теориям большинство огромных галактик должно иметь как минимум по нескольку спутниковых карликовых галактик, подобно галактикам Большого и Малого Магеллановых Облаков, которые кружат вокруг галактики Млечного Пути. Однако, во время проведения обзоров при помощи различных астрономических инструментов ученым удалось обнаружить лишь несколько примеров таких спутниковых галактик, порядка 40 вместо единиц и десятков тысяч.

"Такое несоответствие между данными наблюдений и теоретическими данными является одной из космологических загадок уже в течение почти двух десятилетий" - рассказывает Нил Дэлэл (Neal Dalal), ученый из университета Иллинойса, - "Но если наши теоретические модели верны, это указывает на то, что спутниковые карликовые галактики в подавляющем большинстве находятся во власти темной материи и скрываются от нашего взора в складках создаваемых ими же пространственно-временных деформаций".

В ближайшем времени ученые собираются заняться детальным изучением других гравитационных линз для того, чтобы найти незначительные искажения, вызванные галактиками и другими космическими объектами, в которых темная материя доминирует над обычной видимой материей. В случае обнаружения таких объектов все это послужит объяснением вышеупомянутому несоответствию и станет еще одним шагом к пониманию природы темной материи, на долю которой, согласно имеющимся теориям, приходится около 85 процентов от общего количества материи во Вселенной.

Источник

WISP - крошечный беспроводной компьютер, которому для работы достаточно энергии радиоволн


Разработчики различных электронных устройств каждый раз сталкиваются с проблемой обеспечения электрического питания. Самым легким способом является подключение устройства к электрической сети, однако это ограничивает мобильность устройства длиной его шнура питания. Можно снабдить устройство аккумуляторными батареями, но они требуют периодической подзарядки и имеют ограниченный срок службы. Но, что, если требуется разместить устройства, к примеру, датчики, контролирующие целостность структуры на протяжении десятилетий, в недрах подземного туннеля? Для этого потребуется достаточно сложная система их электроснабжения или их постоянное обслуживание с целью замены батарей питания. Однако недавно появился и еще один вариант - миниатюрный компьютер WISP (Wireless Identification and Sensing Platform), который является универсальным программируемым беспроводным компьютером, которому для его работы хватает энергии, получаемой из энергии радиоволн.

Компьютер WISP получает энергию приблизительно таким же способом, как и RFID-метки, используемые в самых различных областях. Передатчик посылает сигнал устройству, которое, получив энергию, "просыпается", делает свое дело и отсылает сигнал назад к передатчику. Компьютер WISP, разработанный специалистами из Вашингтонского университета и Технологического университета Дельфта, не может похвастаться большой вычислительной мощностью, да она ему особо и не требуется. Такие компьютеры предназначены для выполнения примитивных операций, в основном для сбора и записи данных от различных датчиков, но для обработки данных от камеры, к примеру, его вычислительной мощности будет уже недостаточно.

Беспроводной интерфейс компьютера WISP имеет такую же пропускную способность, как и распространенный интерфейс Bluetooth в режиме низкого энергопотребления, используемый в беспроводных громкоговорителях, наушниках, гарнитурах мобильных телефонов и т.п.

Разработка проекта ведется с 2006 года, а недавно, благодаря участию в проекте специалистов из Технологического университета Дельфта компьютер WISP получил способность к программированию через беспроводной интерфейс. Теперь любое устройство, собранное на базе WISP, может получить обновление программного обеспечения, добавляющее устройству новые функции или исправляющее ошибки, без необходимости его прямого подключения к чему-либо.

Исследователям предстоит проделать еще достаточно много работы, прежде чем компьютеры WISP с датчиками могут "стать на рельсы" практического применения. Но когда это произойдет, такие устройства позволят проводить постоянный мониторинг в режиме реального времени состояния окружающей среды, целостности конструкций зданий и инженерных сооружений, и много другого.

Источник

Компания Microsoft начинает экспериментировать с молекулами ДНК, длиной 10 миллионов пар оснований


В будущем, обращаясь к своему устройству хранения данных, емкостью в сотни терабайт, вы, вероятно, не будете использовать внешний накопитель или облачный сервис. Вы будете обращаться к небольшой области собственного тела. И эту идею уже можно рассматривать не как чистую научную фантастику, а как нечто, которое станет реальностью в недалеком будущем. По крайней мере, так считают специалисты компании Microsoft, которая недавно приобрела для исследовательских целей молекулы синтетической ДНК. Длина этих синтетических молекул составляет 10 миллионов пар оснований и они были изготовлены компанией Twist Bioscience из Сан-Франциско.

Приобретенные молекулы ДНК будут использоваться в исследованиях, в которых специалисты Microsoft занимаются разработкой новых технологий хранения информации, имеющих перспективу практического использования в недалеком и далеком будущем.

Молекулы ДНК уже достаточно давно рассматриваются в качестве носителей для технологий записи и долговременного хранения информации будущего. И этому имеется несколько объяснений. Молекулы ДНК обладают несколькими уникальными чертами, их структура может оставаться неизменной в течение тысяч лет. Никакой жесткий или SSD диск, CD, DVD не сможет сохранить свою работоспособность уже в течение ста лет. Во-вторых, молекулы ДНК обладают огромной информационной емкостью, в одном кубическом миллиметре ДНК может быть записано около одного экзабайта (миллиарда гигабайт) информации.

Следует отметить, что компания Microsoft является далеко не единственной, которая ведет исследования в данном направлении. По имеющейся информации, подобные исследования проводят и специалисты компании Google. Однако, тот факт, что компания Microsoft приобрела молекулы ДНК, говорит о том, что именно они являются лидерами в данной области. Более того, специалисты компании Microsoft работают над проблемой не в одиночестве, им помогают ученые из Вашингтонского университета и вышеупомянутой компании Twist Bioscience.

Об успехах в области хранения информации в молекулах ДНК говорит проведенный в прошлом году эксперимент. Тогда ученым из исследовательского подразделения Microsoft удалось закодировать данные в структуре синтетической ДНК со стопроцентной точностью. Более того, позже записанная информация была успешно прочитана. Тем не менее, специалисты Microsoft Research предупреждают, что до момента, когда ДНК можно будет использовать для практического хранения данных, еще очень и очень далеко. А все, что делается сейчас, является первыми робкими шагами на длинном пути к идеальному цифровому будущему.

Источник

Ученые создали одно из самых сложных квантовых устройств - квантовый фильтр, состоящий из 20 тысяч переходов Джозефсона


Группа ученых и инженеров из австралийского исследовательского института CSIRO разработала и изготовила несколько опытных образцов квантовых фильтров, построенных на базе матриц сверхпроводящих кольцевых элементов и так называемых переходов Джозефсона (Josephson junctions). Сейчас эти фильтры, в каждом из которых насчитывается по 20 тысяч переходов Джозефсона и которые являются одними из самых сложных квантовых устройств на сегодняшний день, проходят процесс настройки и тестирования с целью определения возможности их практического использования в различных областях науки и техники.

Данные устройства относятся к сверхпроводящим квантово-интерференционным фильтрам, использующим множество кольцевых сверхпроводящих элементов, связанных друг с другом переходами Джозефсона. Основной функцией таких устройств является обнаружение и измерение даже самых слабых магнитных полей. В данном устройстве все кольцевые элементы объединены параллельно-последовательным образом при помощи переходов, что позволяет получить высочайшую чувствительность устройства в целом. Переходы Джозефсона реализованы в виде двух слоев из различных сверхпроводящих материалов, разделенных тонким слоем диэлектрика. Ток через этот переход течет за счет эффекта квантового туннелирования электронов и носит колебательный характер благодаря эффекту Джозефсона.

Переходы Джозефсона расположены в непосредственной близости от кольцевых элементов различных размеров, изготовленных на основании из оксида магния. На поверхность основания нанесен слой полупроводника - оксида иттрия-бария-меди (YBCO), который покрыт еще более тонким слоем золота. Ученым пришлось провести ряд глубоких исследований и сложных расчетов, результатом которых стала геометрия кольцевых элементов фильтра и их взаимное расположение, что позволило снизить влияние индуктивности элементов на чувствительность устройства в целом.

Благодаря наличию большого количества кольцевых элементов, новые квантовые фильтры оказались способны регистрировать магнитное поле, силой порядка 1 микроТесла, что на несколько порядков лучше чувствительности лучших существующих магнитометров. Кроме этого, они могут регистрировать электромагнитное излучение в очень широком диапазоне спектра. Такие фильтры могут стать основой целого ряда приборов и устройств следующего поколения, таких, как магнитометры, используемые в геологических исследованиях, аналого-цифровые преобразователи, высокочастотные усилители, выполняющие одновременно и функцию антенны. Единственным ограничением к практическому использованию новых квантовых фильтров является то, что они работают только при сверхнизких температурах порядка 77 градусов Кельвина.

Источник