Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Nauka elektroniki dla dzieci podczas kwarantanny
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Artykuły
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Większość ludzi korzysta z urządzeń elektronicznych. Gdy zaczynają one szwankować, bądź gdy pojawi się nowszy model, znaczna część użytkowników bez zastanowienia wyrzuca stare urządzenie i zastępuje je nowym. Dlatego śmieci elektroniczne są najszybciej rosnącą kategorią odpadów. Każdego roku wyrzucamy około 40 milionów ton elektroniki. A problem narasta, gdyż im więcej elektroniki wokół nas – a np. w przeciętnym amerykańskim gospodarstwie domowym znajdują się już 24 urządzenia elektroniczne – tym krótszy średni czas użytkowania urządzenia. Naukowcy z University of Chicago postanowili sprawdzić, czy można zmienić relacje pomiędzy człowiekiem a gadżetem poprzez dosłowne... ożywienie gadżetu.
Eksperyment przywodzi na myśl popularną zabawkę tamagotchi. Jasmine Lu i profesor Pedro Lopes wykorzystali śluzowca z gatunku Physarum polycephalum do pomocy w zasilaniu smartwatcha. Urządzenie w pełni działa tylko wówczas, gdy przewodzący prąd organizm jest zdrowy. A to wymaga dbałości ze strony użytkownika.
Zmusiliśmy w ten sposób użytkowników do przemyślenia swojego związku z urządzeniem na wiele różnych sposobów. Gdy rozmawialiśmy z nimi o ich doświadczenia ze standardowymi smartwatchami, opaskami i inną ubieralną elektroniką, ludzie mówili, że wykorzystują te urządzenia utylitarnie, w konkretnym celu. Jednak w przypadku naszego urządzenia to podejście się zmieniło, bardziej odczuwali tutaj dwukierunkowy związek i przywiązanie, gdyż musieli opiekować się żywym organizmem. Czuli, że nie mogą go wyrzucić czy zamknąć w szufladzie, mówi Jasmine Lu.
Zbudowane przez Lu zegarki pokazują godzinę i mierzą puls właściciela. Jednak druga z ich funkcji jest całkowicie zależna od kondycji śluzowca. Organizm znajduje się w jednej z części specjalnego pojemnika. Użytkownik musi regularnie odżywiać go wodą i płatkami owsianymi. Dzięki temu śluzowiec rozrasta się i dociera do drugiej części pojemnika. Powstaje obwód elektryczny, który aktywuje funkcję pomiaru tętna. Śluzowiec, gdy nie jest odpowiednio odżywiany, przestaje się rozrastać, wchodzi w stan uśpienia, w którym może pozostawać całymi latami.
W eksperymencie wzięło udział 5 osób, które nosiły urządzenie przez dwa tygodnie. W ciągu pierwszych 7 dni zadaniem użytkowników było dbanie o śluzowca tak, by doszło do aktywowania funkcji pomiaru tętna. W drugim tygodniu poproszono ich, by zaprzestali karmienia, by śluzowiec wysechł, a pomiar tętna się wyłączył. Przez cały czas trwania eksperymentu użytkownicy mieli opisywać swoje myśli i odczucia względem urządzenia w dzienniczku, odpowiadali też na pytania eksperymentatorów.
Okazało się, że użytkownicy czyli się mocno związani z zegarkiem. Niektórzy stwierdzili, że traktowali go jak domowego pupila, nadali mu imię, a gdy byli chorzy, prosili kogoś innego, by karmił śluzowca. Przyznali, że ich związek z organizmem był silniejszy niż z wirtualnymi bytami, jak tamagotchi czy Simy. Jeszcze bardziej zaskakujące była reakcja uczestników eksperymentu na prośbę, by przestali karmić organizm. Zaczęli oni odczuwać winę, a nawet żałobę. Byli w szoku. Niemal każdy upewniał się, czy na pewno ma to zrobić, mówi Lopes.
Lu i Lopes zaprezentowali wyniki swoich badań podczas 2022 ACM Symposium on User Interface Software and Technology, jednej z najważniejszych konferencji dotyczących interakcji ludzi i komputerów. Uczeni mają nadzieję, że zainspiruje to przemysł do tworzenia kreatywnych urządzeń zasilanych dzięki śluzowcom i zachęci projektantów do tworzenia technologii, których ludzie mniej chętnie będą się pozbywali i nawiązywali z nimi silniejsze więzi. Chcą, by dzięki temu więcej osób oddawało zepsute urządzenia do naprawy, a nie pozbywało się ich, generując kolejne miliony ton odpadów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Podzespoły elektroniczne tworzy się integrując olbrzymią liczbę urządzeń na płaskim podłożu. Przemysł używa i doskonali tę technikę od dziesięcioleci. Jednak pojawia się coraz większe zapotrzebowanie na podzespoły elektroniczne o zakrzywionych kształtach, które byłyby lepiej dostosowane do zastosowań biologicznych czy medycznych. Z pomocą może przyjść tutaj... rafinowany cukier.
Gary Zabow z amerykańskich Narodowych Instytutów Standardów i Technologii (NIST) przygotowywał dla kolegów z laboratorium biomedycznego mikroskopijne magnetyczne kropki. Umieszczał je na podłożu, a następnie zabezpieczał cukrem. Naukowcy z laboratorium biomedycznego po prostu zmywali ochronną warstwę cukru wodą i mogli prowadzić swoje badania z użyciem magnetycznych kropek, na których nie pozostawały fragmenty plastiku czy związków chemicznych.
Niedawno Zabow przez przypadek zostawił jeden z zestawów kropek w zlewce, którą podgrzał. Cukier rozpuścił się i utworzył gumowatą strukturę. Naukowiec postanowił posprzątać bałagan i zmyć cukier wodą. Tym razem okazało się, że magnetyczne kropki zniknęły. Jednak nie zmyła ich woda, ale zostały przeniesione na podłoże, któremu nadały tęczową poświatę. To ta tęcza mnie zaintrygowała, mówi Zabow. Wskazywała ona, że mikrokropki zachowały ułożenie, jakie im nadał.
Naukowiec zaczął się zastanawiać, czy zwykły cukier stołowy może posłużyć do tworzenia układów elektronicznych na niekonwencjonalnych podłożach. Jego badania zaowocowały artykułem w Science.
Bezpośrednie nadrukowywanie elementów elektronicznych na docelowe podłoże jest trudne, więc nadruki są przenoszone za pomocą elastycznych taśm czy plastikowego podłoża. Jednak podłoża takie nie są na tyle elastyczne, by można było swobodnie dostosowywać je do dowolnych kształtów. Ponadto przenoszenie za pomocą tworzyw sztucznych pozostawia resztki plastiku i związków chemicznych, które nie powinny znaleźć się w elektronice stosowanej w biomedycynie. Istnieją płynne techniki, gdy pożądany wzór znajduje się na powierzchni płynu, a podłoże, na którym ma się docelowo znaleźć, jest przez płyn przepychane. Jednak w takim wypadku trudno jest zachować dużą precyzję.
Zabow odkrył, że połączenie skarmelizowanego cukru i syropu klonowego pozwala na osiągnięcie tego, czego chcemy. Cukier rozpuszczony w niewielkiej ilości wody może zostać wylany na przygotowany nadruk. Gdy się utwardzi, całość można podnieść z przytwierdzonym doń wzorem, nałożyć na nowe podłoże i rozpuścić. Najlepsze wyniki daje połączenie cukru i syropu klonowego, gdyż zachowuje wysoką lepkość i pozwala na odtworzenie wzoru na zakrzywionych powierzchniach. Następnie cukier można zmyć, a pozostawiając na docelowym podłożu podzespoły elektroniczne ułożone według pożądanego wzorca.
Podczas swoich eksperymentów Zabow udowodnił, że w ten sposób można np. nakładać nadruki na ostrze pineski czy nadrukować wyraz skrótowiec na ludzkim włosie. Wykazał też, że magnetyczny dysk o średnicy 1 mikrometra można przenieść na włókno trojeści. Odkrywca nazwał nową technikę REFLEX (REflow-drive FLExible Xfer). Pozostaje jeszcze sporo do zrobienia, ale RELEX daje nadzieję na wykorzystanie nowych materiałów i mikrostruktur w elektronice, optyce czy inżynierii biomedycznej.
Przemysł półprzewodnikowy wydał miliardy dolarów na udoskonalenie elektroniki, której dzisiaj używamy. Czyż nie byłoby wspaniale, gdyby inwestycje te udało się wykorzystać w nowych zastosowaniach za pomocą czegoś tak prostego i niedrogiego jak kawałek rafinowanego cukru?, cieszy się Zabow.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nudny temat, zbyt duża ilość materiału, mało czasu na przygotowania. To najczęstsze wymówki, które podsuwa nam umysł, żeby uniknąć nauki. Jeśli takie założenia nie są Ci obce, przeczytaj nasz artykuł i dowiedz się, jak to zmienić, by nauka nie sprawiała Ci trudności.
Jak zmotywować się do nauki, kiedy temat wydaje się nudny?
Często z góry skreślamy jakieś zagadnienie, tylko dlatego, że wydaje nam się nieinteresujące. Tak dzieje się na przykład, kiedy identyfikujesz się jako humanista i zakładasz, że np. wszystkie definicje z zakresu fizyki są niejasne i nużące. Albo odwrotnie. Kochasz nauki ścisłe i nie masz ochoty zastanawiać się, co czuł podmiot liryczny w wierszu, którego nawet nie rozumiesz.
Jeśli nie wiesz, jak zmotywować się do nauki, spróbuj podejść do tematu inaczej. Zastanów się np. kto, dlaczego i po co stworzył konkretną teorię fizyczną. Jakie zjawisko ona opisuje? Jak pomaga ludziom? Poszukaj informacji na ten temat w internecie. Jest wiele przystępnych filmów popularnonaukowych przedstawiających pozornie nieistotne zjawiska w fascynujący sposób.
A jak zmotywować się do nauki, gdy nie rozumiesz poezji? Dowiedz się czegoś o autorze, znajdź ciekawostki biograficzne na jego temat. Dlaczego napisał ten, a nie inny utwór? Czy opisuje on uczucia lub wydarzenia, które są Ci bliskie? Jeśli nie, to zastanów się, co powiedziałbyś przyjacielowi, który zwróciłby się do Ciebie z takim problemem?
Jak zmotywować się do nauki, jeśli jest jej dużo?
Najlepszym sposobem jest rozłożenie nauki w czasie. Podziel temat na części i przeznacz na nie od pół godziny do godziny dziennie. Po każdej „sesji” zafunduj sobie nagrodę np. w postaci odcinka ulubionego serialu.
Sprawdzian za dwa dni, a Ty nadal nie wiesz, jak zmotywować się do nauki? Jeśli odkładasz ją na później, możesz mieć problem z prokrastynacją. Warto wiedzieć, że często wynika ona z braku wiary we własne siły. Możesz tak bardzo bać się, że zadanie Cię przerasta, że rezygnujesz z niego i nieświadomie potwierdzasz tę teorię.
Zadaj sobie pytanie, czy nauka naprawdę jest ponad Twoje siły? Z pewnością nie, jeśli to materiał przeznaczony do Twojej grupy wiekowej. Jeśli zostało Ci mało czasu, zorganizuj naukę w grupie kilku osób, które już opanowały materiał. To najlepszy sposób na szybkie przyswojenie wiedzy.
Jak zmotywować się do nauki, jeśli jej nie lubimy?
To żadne odkrycie, że wolimy spędzać czas na rozmowach z przyjaciółmi czy ulubionej rozrywce, niż nad książkami. Nie jest to jednak powód, dla którego warto rezygnować z rozwijania się. Jak zmotywować się do nauki w takiej sytuacji?
Określ cel, dla którego się uczysz. To może być poprawienie średniej lub dostanie się do wymarzonej szkoły. Pomyśl, jaką będziesz mieć satysfakcję, gdy Ci się uda. Przywołuj cel za każdym razem, gdy spadnie Twoja motywacja. Wyrób sobie rutynę nauki. Na wiele osób dużo lepiej działa nawyk nauki niż motywacja. Ustal, że przeznaczasz codziennie pół godziny na naukę. Po kilku dniach Twój mózg sam będzie dążył do „odhaczenia” zadania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Stany Zjednoczone to naukowa potęga, między innymi dlatego, że hojnie wspierają naukę. O ile jednak budżet federalny jest dobrze znany, szeroko komentowany i wiemy, że od kilku lat wydatki z budżetu na naukę przekraczają 170 miliardów USD rocznie, dotychczas brakowało danych na temat finansowania nauki przez organizacje niedochodowe. Ostatnie zmiany wprowadzone przez amerykański urząd podatkowy (IRS) umożliwiły zebranie takich informacji. Okazuje się, że organizacje niedochodowe wnoszą olbrzymi wkład w finansowanie nauki.
Louis Shekhtman i jego koledzy z Northeastern University przeanalizowali ponad 3,5 miliona zeznań podatkowych z lat 2010–2019 wypełnionych przez niemal 70 000 niedochodowych organizacji zaangażowanych w finansowanie badań naukowych i edukacji wyższej.
Analizy wykazały, że w badanym okresie organizacje te przyznały ponad 900 000 granów na łączną kwotę 208 miliardów USD. W roku 2018 i 2019 organizacje te przeznaczyły po około 30 miliardów USD na naukę.
Organizacje niedochodowe, które finansują naukę, wspierają też inną działalność, jak sztuka, edukacja czy religia. Jednak 44% z analizowanych organizacji przeznaczyło na naukę więcej niż na inne dziedziny, a 16% finansowało wyłącznie naukę. Analiza wykazała też, że – w przeciwieństwie do wielkich agend rządowych finansujących naukę z budżetu – na rynku prywatnym mamy do czynienia z grupą wielkich fundacji oraz olbrzymią liczbą małych organizacji. Widzimy tutaj, że aż 66% pieniędzy pochodziło od zaledwie 200 organizacji, jednak stanowią one zaledwie 0,3% organizacji przyznających granty na naukę. Ponad 7000 niedochodowych organizacji przyznało w badanym okresie co najmniej 1 milion dolarów na naukę.
Autorzy badań mówią, że te 30 miliardów rocznie to zdecydowanie zaniżone szacunki. W analizowanym zestawie danych brak bowiem informacji o osobach prywatnych przekazujących pieniądze na naukę. Ponadto dane obejmują jedynie 80% organizacji niedochodowych, tych, które wypełniły zeznania podatkowe w formie elektronicznej.
Ponadto warto też zwrócić uwagę na fakt, że trudno jest jednoznacznie zbadać, na co wydawane są wszystkie pieniądze. Oczywiście niektóre granty są przeznaczane na konkretne badania, jednak sporo pieniędzy od prywatnych sponsorów czy organizacji ma przeznaczenie ogólne. Są to pieniądze wydawane na utrzymanie budynków, infrastruktury czy administracji. Naukowcy nie traktują tych pieniędzy jako środków przeznaczonych na naukę, a to błąd. Kto utrzymuje budynek, w którym prowadzisz badania? Bez tych pieniędzy nie mógłbyś ich prowadzić, zauważa Shekhtman.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy udało się zrekonstruować w laboratorium falową naturę elektronu, jego funkcję falową Blocha. Dokonali tego naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB), a ich praca może znaleźć zastosowanie w projektowaniu kolejnych generacji urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki oraz jak fala. Ich falowa natura opisywane jest przez naukowców za pomocą obiektów matematycznych zwanych funkcjami falowymi. Funkcje te zawierają zarówno składowe rzeczywiste, jak i urojone. Z tego też powodu funkcji falowej Blocha elektronu nie można bezpośrednio zmierzyć. Można jednak obserwować powiązane z nią właściwości. Fizycy od dawna próbują zrozumieć, w jaki sposób falowa natura elektronów poruszających się przez sieć krystaliczną atomów, nadaje tej sieci właściwości elektroniczne i optyczne. Zrozumienie tego zjawiska pozwoli nam projektowanie urządzeń lepiej wykorzystujących falową naturę elektronu.
Naukowcy z Santa Barbara wykorzystali silny laser na swobodnych elektronach, który posłuży im do uzyskanie oscylującego pola elektrycznego w półprzewodniku, arsenu galu. Jednocześnie za pomocą lasera podczerwonego o niskiej częstotliwości wzbudzali jego elektrony. Wzbudzone elektrony pozostawiały po sobie „dziury” o ładunku dodatnim. Jak wyjaśnia Mark Sherwin, w arsenku galu dziury te występują w dwóch odmianach – lekkiej i ciężkiej – i zachowują się jak cząstki o różnych masach.
Para elektron-dziura tworzy kwazicząstkę zwaną ekscytonem. Fizycy z UCSB odkryli, że jeśli utworzy się elektrony i dziury w odpowiednim momencie oscylacji pola elektrycznego, to oba elementy składowe ekscytonów najpierw oddalają się od siebie, następnie zwalniają, zatrzymują się, zaczynają przyspieszać w swoim kierunku, dochodzi do ich zderzenia i rekombinacji. W czasie rekombinacji emitują impuls światła – zwany wstęgą boczną – o charakterystycznej energii. Emisja ta zawiera informacje o funkcji falowej elektronów, w tym o ich fazach.
Jako, że światło i ciężkie dziury przyspieszają w różnym tempie w polu elektrycznym ich funkcje falowe Blocha mają różne fazy przed rekombinacją z elektronami. Dzięki tej różnicy fazy dochodzi do interferencji ich funkcji falowych i emisji, którą można mierzyć. Interferencja ta determinuje też polaryzację wstęgi bocznej. Może ona być kołowa lub eliptyczna.
Autorzy eksperymentu zapewniają, że sam prosty stosunek pomiędzy interferencją a polaryzacją, który można zmierzyć, jest wystarczającym warunkiem łączącym teorię mechaniki kwantowej ze zjawiskami zachodzącymi w rzeczywistości. Ten jeden parametr w pełni opisuje funkcję falową Blocha dziury uzyskanej w arsenku galu. Uzyskujemy tę wartość mierząc polaryzację wstęgi bocznej, a następnie rekonstruując funkcję falową, która może się różnić w zależności od kąta propagacji dziury w krysztale, dodaje Seamus O'Hara.
Do czego takie badania mogą się przydać? Dotychczas naukowcy musieli polegać na teoriach zawierających wiele słabo poznanych elementów. Skoro teraz możemy dokładnie zrekonstruować funkcję falową Blocha dla różnych materiałów, możemy to wykorzystać przy projektowaniu i budowie laserów, czujników i niektórych elementów komputerów kwantowych, wyjaśniają naukowcy.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.