Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016 » E-news.su Срочные и актуальные новости Новороссии, России, Украины, Мира, политика, аналитика
ЧАТ

Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016

21:26 / 16.02.2016
1 600
0

Создан первый в своем роде высокотемпературный сверхпроводник, активируемый лазерным светом


Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
схема сверхпроводника


Международная группа, в состав которой вошли ученые из Института Макса Планка, Германия, университета База и Оксфордского университета, обнаружила новый физический механизм, позволяющий некоторым материалам сохранять свойство сверхпроводимости при температуре, более высокой, нежели это было возможно ранее. Ключевым моментом данного достижения является воздействие на материал лазерным светом с определенными параметрами, а само это достижение делает на один шаг ближе реализацию мечты о транспорте на магнитной подушке, электронике, которая практически не расходует энергию при своей работе и о термоядерном синтезе.

Напомним нашим читателям, что когда электроны движутся внутри проводящего материала, их одинаковый отрицательный электрический заряд заставляет их отталкиваться друг от друга. Это, в свою очередь, приводит к тому, что электроны, сталкиваясь с атомами токопроводящего материала, теряют часть своей энергии, которая выделяется в виде паразитного тепла. Доля тепловых потерь энергии за счет сопротивления проводников достаточно велика и некоторые электронные компоненты за счет этого нагреваются столь сильно, что им требуется эффективное принудительное охлаждение.

Но когда некоторые из существующих материалов охлаждаются к температуре в несколько градусов выше абсолютного нуля, движущиеся в них электроны объединяются в так называемые Куперовские пары. Эти пары обладают удивительной способностью, они перемещаются внутри материала, не сталкиваясь с атомами, не встречая сопротивления и не тратя на перемещение лишней энергии. Этот специфичный эффект называется низкотемпературной сверхпроводимостью, а некоторые ученые уже давно пытаются найти искусственные материалы, способные оставаться в сверхпроводящем состоянии при более высоких температурах.

Во время своих экспериментов ученые использовали молекулы фуллерена, формы углерода, молекула которого имеет форму футбольного мяча, связанные с несколькими атомами калия (K3C60). Известно, что такой материал становится сверхпроводником при температурах ниже 20 Кельвинов (-253 градуса Цельсия). Но, воздействие на этот материал импульсами инфракрасного лазера позволило ему сохранить сверхпроводящее состояние до температуры в 100 Кельвинов (-173 градуса Цельсия).

Специально подобранная частота лазерного света заставила молекулы фуллерена колебаться со своей собственной резонансной частотой. Примечательно, что вибрирующие под воздействием света молекулы перестали быть сверхпроводником при температуре в 20 Кельвинов, однако, эффект сверхпроводимости возник при дальнейшем повышении температуры. Ученые считают, что им удалось обнаружить совершенно новое состояние сверхпроводящих материалов, которое наилучшим способом подходит для создания высокотемпературных сверхпроводников, которые являются "священным Граалем" для ученых, работающих в данном направлении.

Отметим, что ученым известно еще несколько типов высокотемпературных сверхпроводников, в составе которых присутствует медь. Эти материалы, называемые купратами, рассматриваются в качестве одних из самых перспективных кандидатов на практическое использование сверхпроводимости при нормальной температуре окружающей среды. Однако физические процессы, которые отвечают за возникновение сверхпроводимости в этих материалах при высокой температуре и по сегодняшний день остаются загадкой для ученых. Исследование с использованием более простых фуллеренов позволит ученым узнать больше о процессах высокотемпературной сверхпроводимости и применить свои знания по отношению к другим материалам.

"То, на что мы наткнулись, является лишь малой частью одной очень большой загадки" - рассказывает доктор Стивен Кларк (Dr. Stephen Clark), ученый из института Макса Планка, - "Однако, полученные нами результаты представляют собой указатель, определяющий направление дальнейших исследований явления сверхпроводимости". А следующими шагами, которые намерены предпринять ученые, станут попытки поиска или синтеза новых материалов, которые под воздействием света лазера будут переходить в сверхпроводящее состояние еще при более высокой температуре, которая уже будет приближаться к нормальной температуре окружающей среды.

Источник

Ученые разработали технологию лазерной сварки нейронов друг с другом


Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
схема сварки нейронов


Группа исследователей из университета Альберты (University of Alberta), разработали технологию быстрого соединения нейронов друг с другом при помощи сверхкоротких импульсов лазерного света. Данная технологи дает исследователям возможность полного контроля процесса изготовления искусственных нейронных сетей, что открывает огромные перспективы в области нейробиологических исследований и в области медицины для устранения последствий некоторых неврологических заболеваний и травм нервных тканей.

Метод был разработан группой, возглавляемой доктором философии Ниром Кэчинским (Nir Katchinskiy). Процесс начинается с помещения в специальный раствор двух нейронов, клеток нервных тканей. Эти клетки размещаются таким образом, что они касаются друг друга строго в определенном месте. Серия сверхкоротких импульсов фемтосекундного (10^-15 секунды) лазера, сфокусированных на месте контакта нейронов, заставляет их сформировать один общий участок клеточной мембраны.

После множества экспериментов с одними и теми же нервными клетками они оставались жизнеспособными и связанными друг с другом. Однако, в некоторых случаях были замечены незначительные повреждения внешнего защитного слоя клеточной мембраны, но внутренние слои этой мембраны оставались неповрежденными в тех же самых местах.

Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
схема процессов при сварке нейронов


Но самым главным в данном достижении является то, что на создание надежного места контакта двух нейронов при помощи метода лазерной сварки требуется всего 15 миллисекунд времени, в то время, как на образование такого же контакта естественным путем уходит несколько часов времени. "Разработанный нами метод имеет огромное значение для множества исследователей" - рассказывает Нир Кэчинский, - "У них теперь есть инструмент, позволяющий им очень быстро сделать то, что они не были в состоянии делать раньше".

Очень маловероятно, что такой метод лазерной сварки может быть использован в ближайшем будущем для практического восстановления нервных связей. Слишком уж специфические условия требуются для успешного проведения этой процедуры. "Но все это может быть лишь первым шагом на пути к созданию еще одного нового метода лазерной сварки, который уже будет пригоден к практическому применению" - рассказывает Нир Кэчинский.

Источник

CRAM - новый робот-таракан, способный "просачиваться" сквозь узкие щели


Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
сравнение внешности робота и таракана


Обычные тараканы являются весьма удивительными существами, они являются чуть ли не единственным видом, который выживет в районе ядерного взрыва. Их тело способно выдерживать достаточно большое давление, а его способности к трансформации позволяют тараканам проникать куда-то через очень узкие щели. Взяв за основу строение тела таракана, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли создали робота CRAM (Compressible Robot with Articulated Mechanisms), который, подобно его живому прототипу, способен "уменьшаться" в размерах и "просачиваться" за счет этого сквозь достаточно узкие щели или разломы.

Для того, чтобы понять, как тараканам удается трансформировать их тело, исследователи произвели изучение поведения тараканов в различных ситуациях. В обычном "режиме" высота большого таракана может превышать один сантиметр, но когда им требуется пролезть сквозь узкую щель, они могут "ужаться" до такой степени, что их высота будет составлять пятую часть от нормальной.

Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
схема прохода таракана в щель


С первого взгляда, любой организм, сжавшийся до такой степени, будет лишен любой возможности к перемещениям, конечности этого организма будут располагаться под такими углами, что уже не смогут отталкиваться от поверхности. Вместо этого тараканы используют в качестве ног утолщения на суставах их конечностей, которые в обычном виде используются в качестве органов чувств насекомого. Однако, когда таракан "ужимается", эти утолщения как раз и обеспечивают сцепление с поверхностью, позволяющее ему перемещаться.

Робот CRAM также имеет нечто подобное. Его конечности способны растягиваться и сокращаться под воздействием внешнего давления и на них, как на конечностях таракана, есть утолщения. Верхняя часть панциря робота CRAM изготовлена из мягкого пластика, который, в какой-то степени, защищает хрупкий внутренний механизм от повреждения во время преодоления узких щелей.

Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
схема прохода робота в щель


К сожалению, возможности робота CRAM еще очень далеки от возможностей живых тараканов. Его высота может сократиться приблизительно наполовину, а не до одной пятой. И кроме этого, опытному образцу робота CRAM еще ни разу не доводилось действовать в реальных условиях за пределами стен лаборатории.

Однако, в скором времени исследователи из Калифорнийского университета планируют изготовить конструкцию более прочного робота-таракана, который может быть произведен в больших количествах и по достаточно низкой стоимости. На этих роботах уже можно будет устанавливать датчики различных типов и десятки или даже сотни таких роботов могут быть выпущены в районах ликвидации последствий стихийных бедствий или техногенных катастроф, где они, без труда перемещаясь через узкие щели и разломы, могут обследовать горы обломков и производить поиски выживших людей.


Источник

Ученые разработали способ увеличения точности работы системы GPS до нескольких сантиметров


Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
наручный GPS-навигатор


Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новый, более высокоэффективный в вычислительном отношении метод обработки данных, передаваемых сигналами спутниковой навигационной системы GPS. Эти методы, в зависимости от ряда условий, позволяют увеличить точность определения текущего местоположения от одного метра до нескольких сантиметров. Данная программная оптимизация может быть успешно использована в системах управления автономных транспортных средств, для улучшения работы навигационных систем гражданских и военных морских судов и летательных аппаратов. Кроме этого, все это позволит мобильным электронным устройства определять местоположение своих владельцев с сантиметровой точностью, не увеличивая, при этом, количества требующихся вычислительных ресурсов.

Группа исследователей, возглавляемая профессором Джеем Фарреллом (Jay Farrell), произвела глубокую переформулировку систем уравнений и формул, использующихся для вычислений текущих координат по сигналам спутников системы GPS. Самым интересным в этом является кардинальное увеличение точности определения местоположения, но также примечательно то, что для определения местоположения новым способом требуется меньшее количество вычислительных ресурсов, чем для вычислений старым традиционным способом.

Система GPS, концепция которой была разработана в 1960-х годах, является спутниковой навигационной системой, сигналы которой позволяют устройству-приемнику вычислить свое местоположение, высоту над уровнем моря и скорость движения. Все эти вычисления производятся при помощи измерений времени, требующегося радиосигналу для преодоления расстояния между спутником и приемником. Для работы системы требуется наличие в зоне видимости приемника минимум трех спутников, а из-за некоторых погрешностей точность измерения местоположения может быть равна 10 метрам.

Дифференциальная GPS (Differential GPS, DGPS) которая дополняет навигационную систему сетью неподвижных наземных базовых станций, улучшает точность определения местоположения до одного метра. Но такой точности не совсем достаточно чтобы обеспечить нормальную работу систем управления автомобилями-роботами и беспилотными летательными аппаратами.

Новый метод, позволяющий получить сантиметровую точность, является комбинацией работы стандартной GPS и встроенной инерциальной навигационной системы (internal navigation system, INS). Система GPS обеспечивает в данном случае точные данные о точках привязки, а инерциальная система служит для обеспечения непрерывности процесса определения местоположения. Для получения сантиметровой точности работы системы GPS ученые реализовали метод "преобразования фазы сигнала несущей GPS в цифровое целое значение" (GPS carrier phase integer ambiguity resolution). Такое преобразование позволило произвести решение системы уравнений, объединяющей данные от системы GPS и данные от системы INS весьма простым методом, который позволяет получить точное значение координат и для решения которого требуется на несколько порядков меньшее количество вычислительных операций.

"Наш метод достиг очень высокого уровня точности, требуя вычислительных ресурсов, которыми обладают не самые мощные микропроцессоры и микроконтроллеры. Это позволит создавать узкоспециализированные навигационные системы, предназначенные для каждой конкретной области, для автомобилей-роботов, для сельскохозяйственных роботов и для другой автоматической техники гражданского и военного назначения" - рассказывает профессор Фаррелл, - "Более того, высокоточные модули определения местоположения могут стать доступными в смартфонах и другой портативной электронике, не увеличивая их конечной стоимости".

Источник

Необычайно сложные механические часы, которые пишут время каждую минуту


Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
вид механических часов


Недорогие китайские электронные часы могут отсчитывать время гораздо точнее, чем самые сложные швейцарские механические часы. Однако есть нечто вроде магии, которая буквально завораживает при наблюдении слаженной работы механизма часов, состоящего из множества вращающихся шестерней, пружин, винтиков и прочих деталей. А сейчас мы познакомим наших читателей с весьма необычными механическими часами, механизм которых изготовлен из большого количества деревянных деталей. Но и это не самое необычное в данных часах, их механизм каждую минуту в буквальном смысле пишет текущее время на специальной поверхности.

Данные часы были сконструированы, разработаны и изготовлены группой студентов из японского университета Искусства и дизайна в Тохоку (Tohoku University of Art And Design). В их конструкции использовано порядка 400 деревянных деталей и компонентов, объединенных в достаточно сложный механизм. Результатом работы этого механизма является движение четырех "рук", на концах которых установлены специальные "карандаши", которые пишут текущее время каждую минуту на предварительно очищенной поверхности.

Новая подборка новостей мира науки и техники 16-02-2016
внешний вид часов


"Дисплей" этих необычных часов является ничем иным, как немного урезанным детским планшетом для рисования при помощи магнитного карандаша. Тем, у кого была подобная игрушка, знают, что изображение на поверхности стирается достаточно легко в отличие от других "пишущих" часов, которые используют пластиковую "доску" и маркер.

Студенты, которые создали сей "шедевр" инженерной мысли, собираются наладить производство наборов для самостоятельной сборки. Но если в вашем распоряжении имеется лазерный резак с числовым программным управлением, немного времени и терпения, то вы сможете сделать такой механизм полностью самостоятельно, благо, вся необходимая для этого информация и чертежи скоро будут доступны всем желающим через Интернет. И, может быть, какой-нибудь швейцарский часовщик, заинтригованный данной идеей воплотит ее в том виде, в котором подобные часы можно будет носить на запястье руки.


Источник

Новостной сайт E-News.su | E-News.pro. Используя материалы, размещайте обратную ссылку.


Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (не выделяйте 1 знак)

Не забудь поделиться ссылкой


http://xa-xa.su
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Комментировать статьи на сайте возможно только в течении 10 дней со дня публикации.