Znajdź zawartość

Basy rapu mogą pomóc w podtrzymaniu pracy wszczepialnego czujnika nacisku. Naukowcy z Purdue University zauważyli bowiem, że fale akustyczne (szczególnie te z rapu) skutecznie go doładowują. Urządzenie będzie miało wiele zastosowań. Już teraz wspomina się o pacjentach z tętniakami czy wywołanym paraliżem nietrzymaniem moczu. Jak tłumaczą projektanci, sercem sensora jest wibrujący wspornik. Muzyka o określonych częstotliwościach (200-500 herców) wywołuje drgania beleczki. Jako że wykonano ją z piezoelektrycznej ceramiki, a konkretnie z tytaniano-cyrkonianu ołowiu (PZT), pod wpływem naprężeń na powierzchni pojawiają się ładunki elektryczne. Energia zostaje zmagazynowana w kondensatorze. Czujnik ma długość ok. 2 cm. Zespół z Purdue przetestował go w balonie wypełnionym wodą. Muzyka osiąga właściwą częstotliwość tylko w pewnych momentach, np. gdy grają mocne basy - tłumaczy Babak Ziaie. Kiedy częstotliwość wychodzi poza właściwy zakres, beleczka przestaje drgać, automatycznie wysyłając do czujnika ładunek elektryczny. Sensor mierzy ciśnienie, a dane przesyła w postaci sygnałów radiowych (są one widoczne na oscyloskopie). Ponieważ częstotliwość stale się zmienia w zależności od rytmu utworu, czujnik przełącza się między interwałami gromadzenia ładunku i przesyłu danych. Ziaie dodaje, że pomiar trwa zaledwie chwilę. Do monitorowania ciśnienia krwi czy moczu w pęcherzu wystarczy parę minut raz na godzinę. Odbiornik sygnału można umieścić w odległości kilkudziesięciu centymetrów od pacjenta. Urządzenie doładowuje się, oczywiście, nie tylko pod wpływem muzyki. Wystarczy odtwarzać niestanowiące kompozycji dźwięki o konkretnej częstotliwości. Odtwarzanie dźwięków bywa jednak drażniące, dlatego pomyśleliśmy, że wykorzystanie muzyki byłoby czymś nowym i przyjemniejszym estetycznie. Eksperymentowano z 4 rodzajami muzyki: rapem, jazzem, bluesem i rokiem. Rap okazał się najlepszy, ponieważ zawiera dużo dźwięków o niskich częstotliwościach, w szczególności basów. Ziaie podkreśla, że urządzenie pomysłu jego zespołu stanowi świetną alternatywę dla czujnika z bateriami, które trzeba co jakiś czas wymieniać.

Inżynierowie z University of California, Berkeley, zaprezentowali sposób na zmniejszenie minimalnego napięcia koniecznego do przechowywania ładunku w kondensatorze. Im szybciej działa komputer, tym cieplejszy się staje. Tak więc kluczowym problemem w produkcji szybszych mikroprocesorów jest spowodowanie, by ich podstawowy element, tranzystor, był bardziej energooszczędny - mówi Asif Khan, jeden z autorów odkrycia. Niestety tranzystory nie stają się na tyle energooszczędne, by dotrzymać kroku zapotrzebowaniu na coraz większe moce obliczeniowe, co prowadzi do zwiększenia poboru mocy przez mikroprocesory - dodaje uczony. W laboratorium Sayeefa Salahuddina, w którym jest zatrudniony Khan, od 2008 roku trwają prace nad zwiększeniem wydajności tranzystorów. W końcu, dzięki wykorzystaniu ferroelektryków, udało się osiągnąć założony cel. Ferroelektryki przechowują zarówno ładunki dodatnie jak i ujemne. Co więcej, składują je nawet po odłączeniu napięcia. Ponadto ich bardzo przydatną cechą jest możliwość zmiany polaryzacji elektrycznej za pomocą zewnętrznego pola elektrycznego. Naukowcy z Berkeley udowodnili, że w kondensatorze, w którym ferroelektryk połączono z dielektrykiem, można zwiększyć ładunek zgromadzony dla napięcia o konkretnej wartości. To prototypowe prace, które pozwolą nam wykorzystać zjawisko ujemnej pojemności, by zmniejszyć napięcie wymagane przez współczesne tranzystory - mówi Salahuddin, który już będąc studentem zastanawiał się nad zjawiskiem ujemnej pojemności w ferroelektrykach. Jeśli wykorzystamy to zjawisko do stworzenia niskonapięciowego tranzystora bez jednoczesnego zmniejszania jego wydajności i szybkości pracy, możemy zmienić cały przemysł komputerowy - dodaje uczony. Naukowcy połączyli ferroelektryk cyrkonian-tytanian ołowiu (PZT) z dielektrykiem tytanianem strontu (STO). Następnie do PZT-STO przyłożyli napięcie elektryczne i porównali jego pojemność elektryczną do pojemności samego STO. W strukturze z ferroelektrykiem zaobserwowaliśmy dwukrotne zwiększenie różnicy potencjałów elektrycznych przy tym samym przyłożonym napięciu, a różnica ta może być jeszcze większa - mówią uczeni. Zwiększająca się gęstość upakowania tranzystorów i zmniejszające się ich rozmiary nie pociągnęły za sobą odpowiedniego spadku wymagań co do poboru prądu potrzebnego do pracy. W temperaturze pokojowej do 10-krotnego zwiększenia ilości prądu przepływającego przez tranzystor wymagane jest napięcie co najmniej 60 miliwoltów. Jako, że różnica pomiędzy stanami 0 i 1 w tranzystorze musi być duża, to do sterowania pracą tranzystora konieczne jest przyłożenie napięcia nie mniejszego niż mniej więcej 1 wolt. To wąskie gardło. Prędkość taktowania procesorów nie ulega zmianie od 2005 roku i coraz trudniej jest dalej zmniejszać tranzystory - mówi Khan. A im mniejsze podzespoły, tym trudniej je schłodzić. Salahuddin i jego zespół proponują dodać do architektury tranzystorów ferroelektryk, dzięki któremu można będzie uzyskać większy ładunek z niższego napięcia. Takie tranzystory będą wydzielały mniej ciepła, więc łatwiej będzie je schłodzić. Zdaniem uczonych warto też przyjrzeć się ferroelektrykom pod kątem ich zastosowania w układach DRAM, superkondensatorach czy innych urządzeniach do przechowywania energii.

Ogród zoologiczny w Bristolu apeluje do posiadaczy nowych telefonów komórkowych, by nie wyrzucali starych. Jak wyjaśniają jego przedstawiciele, recykling zabezpieczy przyszłość żyjących na wolności goryli zachodnich. W aparatach, a konkretnie w kondensatorach wykorzystuje się bowiem koltan - mieszaninę kolumbitu i tantalitu, rud tantalu. Większość światowych zasobów tego materiału znajduje się w Demokratycznej Republice Konga, ojczyźnie zagrożonych wyginięciem małp. Zoo dostanie 1,75 funta za każdy ofiarowany telefon. Pieniądze zostaną przeznaczone na realizację projektów związanych z ochroną przyrody. Koltan wydobywa się na dużą skalę w lasach centralnej Afryki. Prowadzi to do karczowania dużych połaci drzew i kurczenia habitatów wielu gatunków. Narasta też problem kłusownictwa oraz handlu mięsem dzikich zwierząt. Bryan Carroll z bristolskiego ogrodu wyjaśnia, że nawet jeśli czyjś aparat nie nadaje się dalszego wykorzystania, można go poddać recyklingowi. Telefony należy zostawiać w zoo lub nadawać pocztą. Przed włożeniem do koperty trzeba usunąć kartę SIM, bateria powinna jednak zostać w środku.

Naukowcy od dawna szukają przenośnego pojemnego źródła energii, które w razie potrzeby szybko dostarczy dużych jej ilości. Obecnie z jednej strony mamy baterie, zdolne do przechowania dużych ilości energii, którą uwalniają jednak wolno, a z drugiej - mało pojemne kondensatory zapewniające szybkie dostawy energii. Naukowcy University of Maryland pracują nad kondensatorem, który posiada też właściwości baterii. Ich badania znajdują się dopiero w początkowej fazie, jednak już w tej chwili wiadomo, że nowy kondensator jest w stanie przechować 100-krotnie więcej energii niż tradycyjne urządzenia podobnej wielkości. W przyszłości tego typu kondensatory mogłyby trafić do samochodów elektrycznych czy przechowywać energię ze źródeł odnawialnych i uwalniać ją w razie potrzeby. Profesorowie Sang Bok Lee i Gary Rubloff z Maryland NanoCenter stworzyli matrycę kondensatorów elektrostatycznych. To najprostszy typ kondensatora, który przechowuje ładunek na powierzchni dwóch elektrod przedzielonych izolatorem. Jego pojemność jest wprost proporcjonalna do powierzchni elektrod. Amerykańscy naukowcy zwiększyli ją dzięki nanotechnologii. Elektrody zawierają liczne pory. Do ich produkcji akademicy wykorzystali szklaną płytę pokrytą aluminium. Następnie wykonano w nim pory poprzez wytrawianie kwasem i podłączenie prądu. Precyzyjne kontrolowanie warunków, w jakich przebiega cały proces, umożliwiło otrzymanie bardzo regularnej sieci porów o średnicy 50 nanometrów i głębokości 30 mikrometrów każdy. Następnie z tak przygotowanego aluminium tworzy się kondensator. W artykule opublikowanym w Nature Nanotechnology opisano 125-mikrometrowej szerokości matrycę, na której umieszczono milion kondensatorów. Jej powierzchnia jest 250 razy większa, niż powierzchnia klasycznego kondensatora o tych samych rozmiarach. Pojemność wspomnianej matrycy wynosi około 100 mikrofaradów na centymetr kwadratowy. O dużej pojemności decydują nie tylko pory w aluminium, ale również wyjątkowo małe odległości pomiędzy elektrodami. Grubość każdego z nanokondensatorów wynosi zaledwie 25 nanometrów. Bliskie sąsiedztwo kondensatorów powoduje, że można pomiędzy nimi przechować dodatkowe ładunki. Wszystko to razem czyni z matrycy urządzenie o wyjątkowej architekturze. To niesamowite. Mam nadzieję, że będą w stanie skalować swoje urządzenie - mówi Robert Hebner z University of Texas.

Naukowcy z należącego do HP Information and Quantum System Lab skonstruowali nowy typ podstawowego elementu elektronicznego. Posłuży on do zbudowania energooszczędnych kości pamięci, które przechowują dane także po odcięciu dopływu energii. Dotychczas znano trzy pasywne obwody: opornik, kondensator i cewkę. W roku 1971 profesor Leon Chua z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley wysnuł teorię, że może istnieć czwarty rodzaj, nazwany przez niego opornikiem pamięci czyli memrystorem. Jego właściwości miały nie mieć swojego odpowiednika we wcześniejszych rodzajach. Po niemal 40 latach udało się go skonstruować. Memrystor działa nieco podobnie jak ludzki mózg. Dr Stanley Williams, jeden z jego twórców, mówi, że zapamiętuje on skąd i ile informacji przepływa i sam usprawnia swoje działanie tak, by przepływ był jak najbardziej wydajny. Uczeni mają nadzieję, że memrystor pozwoli skonstruować system komputerowy, który będzie zapamiętywał i kojarzył serię zdarzeń w podobny sposób, w jaki ludzki mózg zapamiętuje pewne wzorce. Dzięki temu mogą powstać np. systemy rozpoznawania twarzy czy maszyny uczące się na podstawie doświadczeń. Memrystor zachowuje się odmiennie od innych znanych nam obwodów - mówi Williams. Zapewnia, że HP nie stara się zbudować kopii ludzkiego mózgu, ale próbuje stworzyć komputer, który będzie działał na zasadach odmiennych od współczesnych maszyn. Nowy rodzaj pamięci stworzono z dwóch warstw tlenku tytanu, podłączonych do przewodów elektrycznych. Gdy do jednej z warstw przyłożone zostanie napięcie, zmienia się oporność drugiej warstwy. Zmiany oporności są różne w zależności od przyłożonego napięcia. Można je rejestrować jako dane. Po odłączeniu zasilania, memrystor pamięta wszelkie informacje. Williams uważa, że nowy rodzaj pamięci może trafić na rynek w ciągu pięciu lat.