Учёные разработали батарею, преобразующую ядерную энергию в электричество с помощью светового излучения
Технология, разработанная командой из Университета штата Огайо, может произвести революцию в области утилизации и переработки ядерных отходов.
В исследовании, опубликованном в журнале Optical Materials: X, рассказывается о том, как гамма-излучение окружающей среды можно использовать для получения электроэнергии для питания микроэлектроники. Прототип батареи, размером всего четыре кубических сантиметра, достигает этого за счёт сочетания кристаллов сцинтилляторов с солнечными элементами.
В конструкции батареи используются кристаллы-сцинтилляторы высокой плотности, излучающие свет при воздействии радиации, который затем преобразуется в электричество солнечными элементами. Исследователи проверили эффективность батареи, используя два основных продукта деления отработанного ядерного топлива: цезий-137 и кобальт-60.
Эксперименты, проведённые в лаборатории ядерных реакторов штата Огайо, дали многообещающие результаты. При использовании цезия-137 батарея вырабатывала 288 нановатт, а более мощный кобальт-60 увеличивал мощность до 1,5 микроватт — достаточно для питания крошечного датчика.
В надежде возродить мамонтов учёные создали «шерстистых мышей»
Учёные генетически вывели мышей с некоторыми ключевыми характеристиками гораздо более крупного вымершего животного — шерстистого мамонта.
По их словам, эта «шерстистая мышь» — важный шаг на пути к достижению конечной цели исследователей — возвращению шерстистого мамонта из состояния вымирания.
«Для нас это невероятно важно», — говорит Бет Шапиро, главный научный сотрудник компании Colossal Biosciences из Далласа, которая пытается воскресить шерстистого мамонта и другие вымершие виды.
Во вторник компания объявила о создании шерстистых мышей в пресс-релизе и опубликовала в Интернете научную статью с подробным описанием этого достижения. Учёные имплантировали генетически модифицированные эмбрионы самкам лабораторных мышей, которые в октябре родили первых шерстистых детёнышей.
«Это исследование подтверждает, что то, что мы задумали для нашего долгосрочного проекта по борьбе с вымиранием, действительно сработает», — сказал Шапиро в интервью NPR. Компания утверждает, что возрождение вымерших видов, таких как мамонт, дронт и другие, может помочь восстановить экосистемы. Однако критики сомневаются, что обращение вымирания вспять будет безопасным для животных и окружающей среды.
Шапиро и её коллеги начали с того, что попытались определить гены, ответственные за отличительные особенности мамонтов. Они сравнили древние образцы генетического материала мамонтов с генетическими последовательностями африканских и азиатских слонов, ближайших живых родственников мамонтов.
Среди них — длинная шерсть и способ метаболизма жира, который помогал животным выживать в холоде.
«Затем мы ищем те же гены у мышей и находим случаи, когда эти гены участвовали в создании шерстяного покрова, длинной шерсти или изменении цвета волос», — говорит Шапиро.
Исследователи использовали новейшие методы генной инженерии, чтобы внести изменения в геномы мамонтов и ДНК мышей в надежде, что эти изменения приведут к появлению желаемых признаков у потомства. И эксперимент, похоже, удался.
«В итоге мы получили совершенно очаровательных мышей с длинной шерстью золотистого цвета», — говорит Шапиро.
По словам Колоссаля, у мышей есть жир, как у мамонта, что позволяет им выживать в холодную погоду.
«Для нас это очень интересно, потому что подтверждает, что гены и семейства генов, которые мы выявили с помощью метода сравнительной геномики, действительно вызывают у животных длинную золотистую шерсть и более длинные волосы», — говорит Шапиро. «И именно таким образом мы собираемся создавать мамонтов в будущем».
Китайские учёные раскручивают идею молекулярного жёсткого диска
Китайские учёные разработали органический, так называемый молекулярный жёсткий диск для архивирования данных с многобитовыми зашифрованными молекулами, которые записываются и считываются с помощью атомно-силового микроскопа.
Концепция представлена в статье Nature «Молекулярная логика жёсткого диска для шифрованного хранения массивных данных», опубликованной в феврале, и гласит, что «молекулярная электроника выделяется чрезвычайным потенциалом для сверхвысокой плотности хранения информации и логических приложений».
Основной блок HDD состоит из ~200 металлоорганических комплексных молекул (OCM), развёрнутых в конфигурации монослоя самосборки (SAM). Они считываются и записываются с помощью проводящего наконечника атомно-силового микроскопа (C-AFM), радиус кончика которого составляет 25 нм. Цифровая информация записывается путём изменения физико-химических состояний молекул, которые хранятся в виде их окислительно-восстановительного состояния и состояния накопления ионов, а считывается путём измерения крошечных битовых токов в материале.
Наконечник C-AFM используется в сканировании с высоким разрешением для касания и измерения высоты поверхности материала в наномасштабе, а также его электропроводности. Наконечник находится на конце кантилевера и перемещается вверх и вниз по мере прохождения поверхности под ним. Зеркало на вершине кантилевера перемещается, изменяя положение отражённого лазерного луча, направленного на него, что указывает на отклонения наконечника. Отражённый лазерный свет измеряется фотодиодом.
Между наконечником и исследуемым материалом подаётся напряжение, и измеряются локальные электрические токи в пикоамперах и микроамперах.
Молекулы, несущие информацию, изготовлены из «редокс-активного катиона переходного металла (Rux+), органических лигандов карбазолилтерпиридина (CTP) и терпиридилфосфоната (TPP), а также дрейфующих анионов галогенов (Cl-)», называемых RuXLPH.
Лиганды — это ионы или нейтральные молекулы, которые связываются с центральным атомом или ионом металла. Эта молекула может иметь до 96 состояний проводимости, что примерно соответствует состояниям напряжения в многоуровневых ячейках NAND. Многоуровневая ячейка NAND имеет 6 бит и 64 состояния, а флэш-память с гептауровневой ячейкой — 7 бит и 128 состояний. 96 состояний проводимости «позволяют хранить не менее 6 бит для приложений архивирования данных высокой плотности». По словам исследователей, «объём диска, необходимый для хранения того же количества информации с помощью молекулярного жёсткого диска на основе монослоя RuXLPH, может быть эффективно сокращён в шесть раз по сравнению с традиционными бинарными магнитными жёсткими дисками».
НАСА отключает два научных прибора «Вояджера», чтобы продлить срок службы миссии
25 февраля инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии отключили эксперимент подсистемы космических лучей на борту «Вояджера-1», а 24 марта отключат прибор для изучения низкоэнергетических заряженных частиц на «Вояджере-2». Три научных прибора будут продолжать работать на каждом из космических аппаратов. Эти меры являются частью продолжающихся усилий по управлению постепенно уменьшающимся запасом энергии зондов-близнецов.
Запущенные в 1977 году, «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» полагаются на радиоизотопную систему питания, которая вырабатывает электричество за счёт тепла распадающегося плутония. Каждый год они теряют около 4 ватт энергии.
«С момента запуска „Вояджеры“ были рок-звёздами дальнего космоса, и мы хотим, чтобы так было как можно дольше», — говорит Сюзанна Додд, руководитель проекта «Вояджер» в JPL. «Но электричество на исходе. Если мы сейчас не отключим какой-нибудь прибор на каждом „Вояджере“, то, вероятно, у них останется всего несколько месяцев энергии, прежде чем нам придётся объявить об окончании миссии».
На обоих космических аппаратах установлены идентичные наборы из 10 научных приборов. Некоторые из них, предназначенные для сбора данных во время облётов планет, были отключены после того, как оба аппарата завершили исследование газовых гигантов Солнечной системы.
Приборы, которые оставались включёнными и после последнего пролёта планеты, научная команда считала важными для изучения гелиосферы Солнечной системы — защитного пузыря солнечного ветра и магнитных полей, создаваемых Солнцем, и межзвёздного пространства — области за пределами гелиосферы. Вояджер-1 достиг границы гелиосферы и межзвёздного пространства в 2012 году, а Вояджер-2 — в 2018 году. Ни один другой космический аппарат, созданный человеком, не работал в межзвёздном пространстве.
В октябре прошлого года в целях экономии энергии проект отключил плазменный прибор «Вояджера-2», который измеряет количество плазмы — электрически заряженных атомов — и направление её течения. В последние годы прибор собирал лишь ограниченное количество данных из-за своей ориентации относительно направления движения плазмы в межзвёздном пространстве. Прибор для измерения плазмы на «Вояджере-1» был отключён несколько лет назад из-за ухудшения характеристик.
Плёночные солнечные панели, которые можно наклеить куда угодно для получения энергии, уже почти готовы
С 2012 года британская компания Power Roll работает над созданием способа печати недорогой солнечной плёнки для получения «зелёной» энергии из солнечного света. Теперь она стала на один важный шаг ближе к производству своей лёгкой плёнки, которую можно применять повсюду, благодаря новой конструкции перовскитных солнечных элементов, которая должна сделать производство дешёвым и масштабируемым.
Power Roll сосредоточилась на тиснении «микроканавок» на пластиковой подложке, примерно так, как делают голограммы для защиты от подделок. На одном квадратном метре помещается 500 000 микроканавок, покрытых проводящими материалами и фотоактивными чернилами. Слои инкапсуляционной плёнки поддерживают стабильность напечатанных рулонов и увеличивают их долговечность.
Всё это выполняется с помощью технологии «от рулона к рулону», когда покрытие или тиснение наносится на всю длину материала, который непрерывно подаётся с одного вала на другой. Это недорого и эффективно. Кроме того, Power Roll собирается использовать перовскит в качестве основного материала для своих солнечных батарей, поглощающих солнечный свет и преобразующих его в электричество.
По сути, команда в сотрудничестве с исследователями из Университета Шеффилда разработала новую структуру микрожелобков с обратными контактами — все электрические контакты солнечного элемента расположены сзади, а не спереди. Это не только позволяет более эффективно вырабатывать энергию, но и удешевляет и упрощает производство солнечных элементов.
В новом дизайне также увеличено количество канавок в каждом компоненте перовскитного солнечного элемента с обратным контактом — с 16 до 362. Это позволило повысить эффективность преобразования энергии (PCE) до 12,8 %.
Главная особенность продукции компании заключается в том, что эта солнечная плёнка очень лёгкая и простая в применении. Это означает, что вы можете устанавливать её на любые поверхности, включая крыши, не несущие нагрузки, транспортировать её в отдалённые районы, нуждающиеся в доступных вариантах получения электроэнергии, и, надеемся, покрыть ею множество непродуктивных зданий и помещений, чтобы у вас было гораздо больше источников чистой энергии для энергоснабжения.
