Нанотехнологии

Привет, я Наталья, занимаюсь технологическим развитием агропромышленного комплекса в Россельхозбанке, в прошлой статье я рассказывала про программируемые удобрения. В этой статье хочу поделиться тем, как упаковка, которую мы считаем мусором и выбрасываем, едва донося покупки до кухни, превратилась в технологичный продукт с активными химическими компонентами, сенсорами и «умными» индикаторами. 

Мы в Россельхозбанке давно интересуемся упаковкой. Предлагаем вместе с нами погрузиться в мир химии полимеров и микробиологии.

Трибоэлектрический эффект от «трения» материалов окружает нас в быту, но до сих пор остаётся научной загадкой. Хотя она изучается тысячи лет, всё ещё нет фундаментального понимания, как происходит перенос заряда. Не до конца понятны отдельные аспекты феномена:

• Непонятно, как происходит перенос заряда при контакте с диэлектриком.
• Отсутствует физическая модель трибоэлектричества.
• Отсутствует воспроизводимость трибоэлектрического ряда.

Приветствую, уважаемые читатели.

Меня очень порадовал и удивил ваш интерес к недавней статье об адамантанах и алмазоидах, которая собрала +52 и 21,7% дочтений. Поэтому я, продолжая заниматься следующей статьёй, предложу вашему вниманию интереснейший Guest Post под авторством уважаемой Владиславы Шраменко @Kotyara99о физико‑химических свойствах углеродных нанотрубок и о том, как их получать, правильно сжигая углеродный порошок. Статья богато иллюстрирована. Далее — от автора.

Дмитрию Ивановичу Менделееву приписывается фраза «Сжигать нефть — всё равно, что топить печку ассигнациями». Действительно, нефть — это смесь разнообразных углеводородов, и нефть требуется разделять на фракции, для чего и предназначен процесс ректификации. Но наряду с основными фракциями в нефти содержатся и незначительные экзотические молекулы, об одном из классов которых пойдёт речь в этой статье. Это адамантан (а также его производные) — насыщенный трициклический углеводород с общей формулой C₁₀H₁₆, обладающий уникальными свойствами, так как атомы углерода располагаются в адамантане точно как в алмазе.

Сразу после открытия углеродные нанотрубки казались настоящим чудом материи. Существовали металлические и полупроводниковые формы; они были крошечными и невероятно лёгкими; и их можно было разрушить, только разорвав химические связи. Вариантов их использования казалось бесконечно много.

Но затем в дело вмешалась реальность. Оказалось очень трудно получить чистую популяцию металлических или полупроводниковых форм. Методы синтеза, как правило, приводили к образованию клубка в основном из коротких нанотрубок; трубки длиной более пары сантиметров оставались редкостью. И хотя металлическая версия практически не оказывала сопротивления электрическому току, было трудно пропустить много электронов через одну нанотрубку.

Однако учёные-материаловеды — народ упрямый, и они по-прежнему пытаются заставить нанотрубки работать. В журнале Science недавно была опубликована статья, описывающая добавление химического вещества к пучкам углеродных нанотрубок для повышения их способности проводить ток до уровней, близких к показателям меди. Хотя нанотрубки с более высокой проводимостью оказались нестабильными, это открытие может указать путь к созданию материала с более длительным сроком службы.

Типичный настольный компьютер конца 90-х имел 8-16 мегабайт ОЗУ, работал на частоте 100-300 МГц и потреблял порядка 150 Вт, из которых половина приходилась на монитор. Типичная операционная система тех лет (Windows 98) официально требовала для своей работы 16 мегабайт ОЗУ. Это считалось несколько расточительным по сравнению с Windows 95, которая требовала 4 мегабайта ОЗУ вместе с браузером (и даже глянцевые журналы верстались на компьютерах с 4 мегабайтами ОЗУ, в среде PageMaker 5.0). В те же времена ещё оставались многочисленные пользователи ретро-машин, которые решали все свои задачи, имея от 128 килобайт до 1 мегабайта ОЗУ (математические и бухгалтерские расчёты, работа с текстовыми и графическими документами, переписка в Fido, чаты в BBS, компиляция ПО, трассировка печатных плат, написание курсовых и дипломных работ и разнообразные компьютерные игры).

Современный настольный компьютер имеет 8 и более гигабайт ОЗУ, работает на частоте 3 и более ГГц (4 и более ядер) и потребляет 300 Вт. Современная операционная система Ubuntu 26 официально требует не менее 6 гигабайт ОЗУ и 2 ядер по 2 ГГц [1]. При этом пользовательский функционал практически не расширился. Также известно, что на 2-3 порядка увеличились размеры отдельных программ (например, Microsoft Word, Adobe Photoshop, Adobe Reader, ACDSee, Opera, Nero, Skype и их аналоги) и окружений (Java, .NET, DirectX, OpenGL, причём речь не про видеопамять).

В основе аутоиммунных заболеваний щитовидной железы лежит поликлональный механизм. Соматические мутации в иммуннорегуляторных локусах ставят под сомнение традиционные подходы к лечению.

Иммунная система постоянно балансирует: она должна уничтожать чужеродные агенты, но при этом не атаковать собственные ткани организма. Иммунная толерантность обеспечивается регуляторными факторами, которые предотвращают активацию лимфоцитов против аутоантигенов.

Гипотеза о том, что толерантность может нарушаться из-за постепенного накопления соматических мутаций в B-клетках, существовала давно. Однако до недавнего времени доказать её не удавалось из-за недостаточной точности секвенирования нераковых тканей. Недавнее исследование (Институт Сенгера, Фонд больниц Кембриджского университета (NHS) и сам Кембриджский университет) показало: соматическая эволюция B-лимфоцитов — один из главных драйверов аутоиммунных заболеваний.

Автор: Cyberflex (по мотивам реальной разработки бриджа для Ко-симуляции "MixFighter")

Как мы сделали мост между Icarus Verilog и NGSpice: две разных реализации архитектуры.

Каждую секунду на Землю поступает колоссальное количество солнечной энергии. Если бы мы могли собирать ее эффективно, человечество навсегда забыло бы о дефиците электричества. Однако современные солнечные панели упираются в физический потолок, который десятилетиями сдерживал развитие отрасли.

На днях международной команде исследователей из Университета Кюсю (Япония) и Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (Германия) удалось изящно обойти это ограничение. Они преодолели 100-процентный барьер квантового выхода, достигнув показателя в 130%. Как им удалось сломать привычные рамки и почему это меняет правила игры в солнечной энергетике?

Перелом кости является одной из самых распространенных травм, которые чаще всего довольно легко лечатся без необходимости в хирургическом вмешательстве или использовании специальных металлических, костных или керамических имплантов. Однако в особо тяжких случаях без этого не обойтись. Как и любое другое инвазивное вмешательство, подобное лечение сопряжено с рядом рисков как в процессе вмешательства, так и во время восстановительного периода. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали гидрогелевые имплант, состоящий на 97% из воды и изготавливаемый с помощью лазера, которые может стать крайне эффективной заменой классических имплантов для лечения сложных переломов. Как изготавливался этот имплант, как именно он работает, и насколько он эффективен? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Ученные Сиднейского университета создали прототип нанофотонного процессора для искусственного интеллекта, который обрабатывает данные с помощью света вместо электрического тока. В ходе экспериментов чип успешно классифицировал десятки тысяч медицинских изображений с точностью до 99 процентов. Новая архитектура выполняет вычисления за пикосекунды (триллионные доли секунды), полностью исключая проблему тепловыделения, и демонстрирует альтернативу перегревающимся кремниевым серверам современных дата-центров.

Больше значит лучше — принцип, который является полной противоположностью одной из основных догм современных технологий — минитюаризации. Когда-то компьютеры занимали целые этажи, работали медленно, но все же по праву считались чудом технологического прогресса. Сейчас же в умных часах может быть больше вычислительной мощности при гораздо меньших габаритах. К сожалению, далеко не всегда удается сделать что-то меньше, при этом улучшив или хотя бы сохранив прежние характеристики. Ярким примером тому являются OLED. Классическая оптика предполагает, что уменьшение эффективных светоизлучающих пикселей до масштаба собственной длины волны света не должно работать. Однако ученым из Вюрцбургского университета (Вюрцбург, Германия) удалось создать самый маленький в мире органический светодиод (OLED) без потери яркости. Из чего был сделан этот OLED, какими характеристиками он обладает, и где может быть использован? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Доброго времени суток!

В прошлой(и первой на Хабре) статье, писал про серебро, его применение в промышленности, электронике, конечно же в ИИ, и вообще о том, почему цена на него вдруг так резко взлетела.

Заодно закрыл для себя таким образом, по крайней мере на ближайшее время, серию постов про серебро, которую начал ещё осенью прошлого года у себя в ТГ канале. Решил, что логично будет то же самое сделать и по золоту. О нём так же выходило несколько постов, но писал о нем больше со стороны инвестора.

Триггером послужил один пост в новостном канале, который перепечатали все кому не лень, вот текст:

Привет, Хабр.

Прошлым летом я опубликовал в этом блоге весьма удачную статью «Экстремальная физика шаровых молний», которая получила оценку +53, вызвала оживлённую дискуссию (55 комментариев) и даже, кажется, привела ко мне новых подписчиков. С тех пор я планировал вернуться к рассмотрению темы экзотической материи и сегодня хочу рассказать о ридберговских состояниях атомов. Согласно одной экзотической гипотезе, именно из атомов в таком состоянии может состоять шаровая молния. Однако, тогда как существование шаровой молнии остаётся не доказанным, ридберговские атомы получены ещё в середине прошлого века, хорошо исследованы и даже могут послужить важным компонентом квантовых компьютеров. Обсудим эти странные атомы подробнее.

Среди наиболее удивительных вещей, о которых я узнал за пять лет работы в редакции «Хабра» — игра «Жизнь» Джона Конвея, представляющая собой эталонный клеточный автомат. В моём втором блоге @Sivchenko_translate где собраны технические переводы, я опубликовал в январе 2023 года статью «Игра «Жизнь» — как собрать произвольный шаблон всего из 15 глайдеров», в комментариях к которой среди прочих отметился и уважаемый Павел Гранковский @Pavgran впоследствии вышедший со мной на связь и посоветовавший почитать замечательную бесплатную книгу «Conway's Game of Life Mathematics and Construction».

В меру моего понимания этого клеточного автомата, такую систему вполне можно было бы воспроизвести in vivo при помощи генетических алгоритмов. Сегодня я хочу рассказать вам о разработке, которая очень приблизилась к этому идеалу – так называемых «ксеноботах». Это самовоспроизводящиеся многоклеточные биороботы, созданные в 2021 году на основе стволовых клеток лягушки. С ксеноботами связывают заманчивые перспективы развития наномедицины, а также существенные риски, которые могут возникнуть при неконтролируемой репликации таких единиц. Ранее ксеноботы упоминались на Хабре как в новостях, так и в лонгридах, например, в статье уважаемого @Dmytro_Kikot «Ксеноботы: живые нанороботы из клеток лягушки», вышедшей в корпоративном блоге «ua-hosting.company». А теперь пойдёмте под кат.

В августе этого года я начал выкладывать свои релизы по научным статьям, которые делаю для МФТИ, на Хабр. Эти релизы представляют из себя особый жанр статей: это подробные пересказы содержания научных статей и исследований российских ученых, содержание которых они сами одобрили и в большинстве случаев отредактировали.

Я пишу в среднем по 10 релизов в месяц, начиная с июля 2024-го года.

Вплоть до конца марта 2025-го года релизы делались полностью вручную, а затем опыт, навыки и понимание структуры были использованы, чтобы создать подробный промпт для облегчения этой работы. Этот промпт совсем не дает готового релиза (нужно проверять по содержанию статьи, редактировать, исправлять, подбирать иллюстрации и делать тому подобное), но очень полезен для быстрого чтения научных статей (многие ученые были мне очень благодарны за этот промпт) и помогает в моей работе

https://colab.research.google.com/drive/1IhrozZA9RyxZNimoP3usQfOIHxi0FV0S?usp=sharing

Вот он же в ворде

https://docs.google.com/document/d/1vjMs0msmleQqDXr_0TYyAgB2uelUHXHSmPYTX8I4Ulo/edit?usp=sharing

Здесь сделаю обзор своих последних релизов, которые не успел выложить на Хабр (и по одному больше не буду выкладывать).

Большой коллектив российских ученых из ведущих физических институтов Москвы, Нижнего Новгорода, Сарова и Санкт-Петербурга представил амбициозный проект нового эксперимента по поиску аксионов — гипотетических частиц, считающихся одними из главных кандидатов на роль темной материи. Предложенная установка, получившая название «Космологический Аксионный Саровский Галоскоп» (CASH), будет использовать уникальные однофотонные детекторы на основе джозефсоновских переходов, что позволит ей преодолеть фундаментальный квантовый предел чувствительности и достичь рекордных показателей в ранее неисследованной области масс. Этот прорыв может наконец пролить свет на природу загадочной субстанции, составляющей более 80% всей материи во Вселенной. Описание проекта опубликовано  в журнале Physical Review D.

Международная группа ученых из Китая и России предложила и теоретически обосновала элегантный метод управления сложными квантовыми состояниями в экситон-поляритонных конденсатах. Исследователи разработали двухступенчатый подход, позволяющий с помощью оптического насоса превращать нестабильные, асимметричные состояния системы в устойчивые и упорядоченные. Это открывает новые пути для создания передовых оптических и квантовых устройств. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review B. Исследование было частично поддержано грантами Национального научного фонда Китая и Санкт-Петербургского государственного университета.

Новый единорог. Разбираем стартап Xpanceo.

Этим летом инвесторы Opportunity Venture вложили в стартап Xpanceo 250 млн. долларов инвестиций. Компания, которую основали интерпренер Роман Аксельрод и физик Валентин Волков, стала единорогом. Давайте разберемся, на что инвесторы сегодня дают такие деньги и оправдано ли это? 

Помните как в фильме Терминатор, робот получал огромное количество информации через зрение?

Международный коллектив исследователей из Университета Вестлейк (Китай), СПбГУ и МФТИ разработал уникальный «умный» материал. Полимерный фотонный кристалл с эффектом памяти формы может «стирать» свой яркий структурный цвет при контакте с водой и мгновенно восстанавливать его под действием спирта, ацетона или простого прикосновения.