-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowatorska superszybka technika obrazowania atomów ujawniła istnienie nieznanego dotychczas stanu, którego wykorzystanie może pomóc z opracowaniu szybszych energooszczędnych komputerów. Technika ta pozwoli też zbadać, gdzie leżą fizyczne granice przełączania pomiędzy różnymi stanami.
Naukowcy przyznają, że nie wiedzą zbyt wiele o stanach przejściowych, w jakich znajdują się materiały elektroniczne podczas operacji przełączania. Nasza technika pozwala na wizualizowanie tego procesu i znalezienie odpowiedzi na niezwykle ważne pytanie – jakie są granice przełączania jeśli chodzi o prędkość i zużycie energii, stwierdził główny autor badań, Aditya Sood ze SLAC National Accelerator Laboratory.
Wraz z kolegami ze SLAC, Hewlett Packard Labs, Pennsylvania State University oraz Purdue University badał on urządzenia wykonane z ditlenku wanadu (VO2). Wiadomo bowiem, że materiał ten przechodzi pomiędzy stanem izolatora z przewodnika w temperaturze zbliżonej do temperatury pokojowej.
VO2 poddawano okresowemu działaniu impulsów elektrycznych, które przełączały go pomiędzy różnymi stanami. Impulsy te zsynchronizowano z wysoko energetycznymi impulsami elektronów generowanymi przez kamerę Ultrafast Electron Diffracion (UED). Za każdym razem, gdy impuls elektryczny wzbudzał naszą próbkę, towarzyszył mu impuls elektronów, którego opóźnienie mogliśmy regulować. Powtarzając ten proces wielokrotnie i zmieniając za każdym razem opóźnienie, uzyskaliśmy poklatkowy obraz atomów poruszających się w reakcji na impuls elektryczny, wyjaśnia Sood.
To pierwszy raz, gdy użyto UED, urządzenie wykrywające niewielkie ruchy atomów poprzez rozpraszanie na próbce wysokoenergetycznego strumienia elektronów, do badania pracy urządzenia elektrycznego. Wpadliśmy na ten pomysł już trzy lata temu, jednak zdaliśmy sobie sprawę, że istniejące urządzenia nie pracują wystarczająco szybko. Musieliśmy więc skonstruować własne, dodaje profesor Aaron Lindenberg.
Dzięki swojemu urządzeniu badacze odkryli, że pod wpływem szybkich impulsów elektrycznych VO2 wchodzi w stan, który normalnie nie istnieje. Istnieje on zaledwie przez kilka mikrosekund, gdy materiał zmienia się z izolatora w przewodnik. Okazało się, że struktura atomowa tej fazy jest taka sama, jak fazy izolatora, jednak materiał jest już wówczas przewodnikiem. To niezwykle ważne, gdyż normalnie dwa stany – izolatora i przewodnika – różnią się między sobą ułożeniem atomów, a do zmiany tego ułożenia konieczne jest wydatkowanie energii. Gdy jednak zmiana ma miejsce poprzez stan przejściowy, przełączanie w przewodnik nie wymaga zmiany struktury atomowej.
Autorzy badań pracują teraz nad wydłużeniem istnienia stanu przejściowego. Nie wykluczają, że możliwe byłoby stworzenie urządzenia, w którym zmiana pomiędzy izolatorem z przewodnikiem będzie się odbywała bez ruchu atomów, dzięki czemu takie urządzenie pracowałoby szybciej i zużywało mniej energii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Mimo, że cyfrowa komunikacja i stosowane w niej systemy bezpieczeństwa stają się coraz bardziej zaawansowane, wciąż dochodzi do wycieków danych. Wycieki te to poważny problem z potencjalnie niszczycielskimi konsekwencjami w postaci wybuchu wojen czy sporów ekonomicznych i społecznych. Chociaż media elektroniczne są nieodzowne w naszym codziennym życiu, papier wciąż jest głównym medium przechowywania informacji i wiele ważnych dokumentów wciąż istnieje wyłącznie w formie papierowej, mówią naukowcy z Chin, którzy opracowali nową metodę zapisywania ukrytych informacji na papierze.
Na łamach magazyny Matter uczeni z Uniwersytetu w Nankinie informują o wykorzystaniu bibuły filtracyjnej pokrytej związkami manganu do drukowania niewidocznych gołym okiem informacji. Można je odczytać oświecając papier światłem UV. Oczywiście istnieją już podobne techniki ukrywania tekstu na papierze. Mają one jednak liczne wady. Po pierwsze, nie można ich usunąć. Po drugie, gdy już zauważymy taki ukryty tekst, to – nawet jeśli został zaszyfrowany – mamy do niego dostęp i możemy pracować nad złamaniem kodu. Chiński wynalazek jest znacznie bardziej doskonały i bezpieczny.
Nowa technika polega na pokryciu środkami chemicznymi zawierającymi mangan papieru używanego do produkcji bibuł filtracyjnych. Następnie wystarczy czysta woda, by nanieść nań napis niewidoczny gołym okiem. Woda zmienia bowiem właściwości fotoluminescencyjne związków zawierających mangan. Wystarczy oświetlić papier promieniami UV, a napis zobaczymy w postaci ciemnego tekstu na jaśniejszym tle. Całość charakteryzuje się bardzo niską toksycznością, a dodatkową zaletą techniki jest fakt, że ukrytego napisu można się pozbyć, Wystarczy przez około 15 sekund potraktować papier suszarką, by napis zniknął. Sam papier można wykorzystać nawet 30-krotnie. Chińczycy przypuszczają, że jeśli uda im się znaleźć inne podłoże niż bibuła filtracyjna, to będzie można jeszcze więcej razy wykorzystać papier. Co interesujące, ukryty napis samoczynnie nie zniknie jeśli nie potraktujemy go suszarką. Eksperymenty wykazały, że może on przetrwać ponad 3 miesiące.
To jednak nie wszystkie postępy, jakich dokonali uczeni z Nankinu. Wykorzystali też dwa różne związki zawierające mangan. Jeden z nich został naniesiony na papier jako tło, a drugim wykonano ukryty nadruk. Nadruku nie można było zobaczyć ani gołym okiem, ani za pomocą promieniowania UV, gdyż po oświetleniu UV oba związki emitują światło o niemal identycznej długości fali i intensywności. Jednak związek użyty do wykonania napisu emituje światło nieco dłużej, napis można więc zobaczyć wykorzystując techniki obrazowania opierające się na różnicy czasu.
Na tym jednak nie koniec. W kolejnym eksperymencie uczeni wykorzystali różne zawierające mangan tusze do wydrukowania serii liczb, które emitowały światło w różnym czasie po ekspozycji na UV. Dzięki temu, poprzez śledzenie zmian intensywności emisji światła możliwe jest odczytanie liczb w odpowiedniej kolejności i odszyfrowanie wiadomości. Następnie informację można usunąć poprzez płukanie w specjalnym roztworze, by później na tym samym papierze nanieść te same liczby za pomocą różnych tuszy, przez co wyświetlą się w innej kolejności, kodując inną wiadomość.
To niezwykle wysoki poziom zabezpieczeń, który może sprawdzić się w zastosowaniach wojskowych czy przemysłowych, stwierdzili badacze.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Grafen ma wiele niezwykłych właściwości, jednak nie jest materiałem piezoelektrycznym. Piezoelektryczność to właściwość niektórych materiałów, polegająca na tym, że przy zginaniu, ściskaniu i skręcaniu materiały te produkują ładunki elektryczne. Występuje też zależność odwrotna - pole elektryczne wywołuje odkształcenie materiału piezoelektrycznego, dając nad nim duża kontrolę.
W ACS Nano ukazał się artykuł, w którym dwóch inżynierów ze Stanford University opisuje, w jaki sposób nadali grafenowi właściwości piezoelektryczne.
Fizyczne deformacje, jakie możemy tworzyć, są wprost proporcjonalne do przyłożonego pola elektrycznego, co daje nam niedostępną wcześniej możliwość kontrolowania elektroniki w nanoskali - stwierdził Evan Reed, szef Materials Computation and Theory Group i główny autor badań. To pozwala mieć nadzieję, na zrealizowanie koncepcji ‚straintroniki’, zwanej tak ze względu na sposób, w jaki pole elektryczne w sposób przewidywalny zmienia kształt sieci krystalicznej węgla - dodał uczony.
Mitchell Ong, autor artykułu w ACS Nano, uważa, że „piezoelektryczny grafen może może zapewnić niedostępny dotychczas stopień elektrycznej, mechanicznej i optycznej kontorli nad różnymi urządzeniami, od ekranów dotykowych po nanotranzystory“.
Za pomocą symulacji przeprowadzanych na superkomputerach, inżynierowie sprawdzali skutki domieszkowania grafenu po jednej lub obu stronach sieci krystalicznej. Modelowano domieszkowanie litem, wodorem, potasem i fluorem oraz ich kombinacjami. Wyniki zaskoczyły naukowców. Sądziliśmy, że pojawi się efekt piezoelektryczny, ale będzie on słaby. Tymczasem jest on podobny do występującego w tradycyjnych materiałach - mówi Reed.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Doktor Julian Allwood i doktorant David Leal-Ayala z Univeristy of Cambridge udowodnili, że możliwe jest usunięcie toneru z papieru, który został zadrukowany przez drukarkę laserową. W procesie usuwania papier nie zostaje poważnie uszkodzony, dzięki czemu tę samą kartkę można wykorzystać nawet pięciokrotnie. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości powstaną urządzenia, które będą potrafiły zarówno drukować jak i czyścić zadrukowany papier.
„Teraz potrzebujemy kogoś, kto zbuduje prototyp. Dzięki niskoenergetycznym skanerom laserowym i drukarkom laserowym ponowne użycie papieru w biurze może być opłacalne“ - mówi Allwood.
Niewykluczone, że nowa technika nie tylko przyniesie korzyści finansowe firmom i instytucjom, ale również przyczyni się do ochrony lasów, redukcji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń, do których dochodzi w procesie produkcji papieru i jego pozbywania się, czy to w formie spalania, składowania czy recyklingu.
Naukowcy, dzięki pomocy Bawarskiego Centrum Laserowego, przetestowali 10 różnych konfiguracji laserów. Zmieniano siłę impulsów i czas ich trwania, używając laserów pracujących w ultrafiolecie, podczerwieni i w paśmie widzialnym. Podczas eksperymentów pracowano ze standardowym papierem Canona pokrytym czarnym tuszem z drukarki laserowej HP. Takie materiały i sprzęt są najbardziej rozpowszechnione w biurach na całym świecie.
Po oczyszczeniu z druku, papier był następnie analizowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, który pozwalał zbadać jego kolor oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
Wstępne analizy wykazały, że rozpowszechnienie się techniki oczyszczania i ponownego wykorzystywania papieru może o co najmniej połowę obniżyć emisję zanieczyszczeń związaną z produkcją i recyklingiem papieru.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy w układzie scalonym dojdzie do uszkodzenia jednego z obwodów, cały układ przestaje prawidłowo działać. Na University of Illinois at Urbana-Champaign powstała technologia, dzięki której układ sam tak szybko naprawia uszkodzenia, iż użytkownik nawet nie zauważa, że coś było nie tak.
Naukowcy pracujący pod kierunkiem profesorów Scotta White’a i Nancy Sottos opublikowali wyniki swoich badań w piśmie Advanced Materials.
To upraszcza cały system. Zamiast budować obwody zapasowy czy wbudowywać w układ mechanizmy diagnostyczne, sam materiał został tak zaprojektowany, by rozwiązać problem - mówi profesor Jeffrey Moore.
Już wcześniej uczeni z Illinois opracowali samonaprawiający się polimer. Teraz zastosowali zdobyte wówczas doświadczenia do stworzenia samonaprawiającego się systemu elektrycznego.
Nowy materiał zawiera miniaturowe kapsułki umiejscowione na obwodzie. Gdy w układzie pojawi się pęknięcie,które dotrze do mikrokapsułek, wypływa z nich płynny metal, który wypełnia pęknięcia, przywracając funkcjonowanie obwodu.
Podczas testów wykazano, że naprawa dokonywana jest w ciągu mikrosekund. Aż 90% testowanych układów odzyskało po uszkodzeniu 99% oryginalnej sprawności.
Cały proces nie wymaga żadnej zewnętrznej interwencji ani przeprowadzania diagnostyki.
Nowy system przyda się tam, gdzie nie można łatwo wymienić uszkodzonej części. Znajdzie zastosowanie np. w satelitach czy samolotach.
Naukowcy będą teraz pracowali nad udoskonaleniem swojego systemu i znalezieniem dlań nowych zastosowań. Szczególnie interesuje ich perspektywa stworzenia samonaprawiających się baterii, co powinno zwiększyć żywotność i bezpieczeństwo użytkowania takich urządzeń.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.