Новости мира

Сразу же разъясним: ОЭС – это осмотические электростанции. Они действительно могут стать рентабельными, если удастся в промышленных масштабах реализовать идею французских ученых, обнаруживших, что нанотрубки из нитрида бора, пронизывающие мембрану, в тысячи раз увеличивают эффективность добычи осмотической энергии.

Два резервуара с водой различной солености могут служить возобновляемым источником энергии, но производительность существующих осмотических установок слишком мала, чтобы такие электростанции были рентабельными. А между тем теоретический предел, который может обеспечить перепад солености в устьях рек нашей планеты, – не менее одного тераватта, что эквивалентно мощности 1000 ядерных реакторов.

Группа ученых из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) обнаружила, что осмотический поток через нанотрубки из нитрида бора способен привести к возникновению сильных электрических токов. Интеллектуальная собственность на данную разработку принадлежит французским ученым, которые уже не раз защищали свои права и законные интересы на промышленные образцы.

Изначально целью исследователей было изучение динамики жидкостей в нанометровом пространстве. Для своих экспериментов они продели нанотрубку сквозь непроницаемую электроизоляционную мембрану с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа. Электроды, погруженные в жидкость по обе стороны мембраны, позволили измерить возникающий при этом электрический ток.

Разделив таким образом резервуары с соленой и пресной водой, сообщает пресс-релиз CNRS, ученые получили значительный электрический ток, обусловленный сильным отрицательным поверхностным зарядом нитрида бора, который притягивал катионы из солевого раствора. Сила тока, проходящего через нанотрубку, составила порядка наноампера – примерно в 1000 раз выше, чем при использовании других известных способов получения осмотической энергии. Экстраполяция результатов на мембраны большей площади дает производительность около 4 000 Вт/м², что в тысячи раз превышает возможности современных установок и оставляет далеко позади расчетный порог рентабельности (5 Вт/м²).

Соль и ряд иных веществ замедляют замерзание воды, но никто до недавних пор не пытался ответить на вопрос, как этот процесс выглядит в цифрах. Физики из Корнеллского университета (США) под руководством Мэтью Уоркентина (Matthew Warkentin) попробовали заполнить этот пробел.

Чистая вода, замораживаемая со скоростью миллион кельвинов в секунду, в нормальных условиях образует аморфный лёд всего за одну микросекунду. Добавляя растворы веществ, препятствующих замерзанию, учёные выяснили, что повышение их концентрации на определённую величину замедляет замерзание в десять раз, а последующее добавление такого же количества вещества — ещё в десять раз, и так далее. К примеру, водоглицериновая смесь, где глицерина было 50%, застывала почти минуту.

Итак, процесс замерзания описывается относительно простой экспоненциальный функцией. Может ли это простое поведение быть объяснено столь же тривиальным механизмом? Дальнейший анализ показал следующее: для начала замерзания воде требуется «ядро» из не менее чем 50 молекул. Если их меньше, «ядро» начинает разваливаться и исчезает; если же размер будет равен 50+, то процесс замерзания не остановится, пока не кончится жидкая вода. Как оказалось, если вероятность нахождения молекулы растворённого вещества (соли или алкоголя и даже сахара) в этих 50 молекулах была существенно отлична от нуля, такие ядра просто не могли складываться. Поскольку с добавлением растворённых веществ вероятность встретить их молекулу среди каждых 50 молекул воды росла экспоненциально, так же экспоненциально увеличивалось и время замерзания.

Как отмечают исследователи в журнале Physical Review Letters, на который ссылается Compulenta.ru, разработанный ими подраздел теории кристаллизации жидкостей значим для расчёта климатических моделей Земли, поскольку ранее в них не было чётких количественных объяснений, когда именно возможно замерзание водяного пара в облаках. Что не менее важно, криоконсервация органов для пересадки, а также ряда важных тканей, крови и спермы также нуждается в теории такого рода, чтобы точно знать, где пролегает граница между безопасным охлаждением (без образования кристаллов льда) и безвозвратной гибелью криоконсервируемого объекта.

Ликурговые чаши, способные играть цветом при изменении угла падения света, делали еще древние римляне. Но современные физики под руководством Лю Логана (Liu Logan) из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне (США) пошли тем же путем вовсе не ради искусства. Они разработали массивы из миллиарда крохотных «чаш», каждая из которых имеет размеры, равные миллионной доле своего римского оригинала. Таким образом, считают они, оригинальный сенсор сможет помочь найти бюджетную альтернативу обычным технологиям анализа ДНК, протеинов и других сложных органических молекул.

Всё, что для этого нужно, — импульсная лампа, светящая с одной стороны сенсора, и камера (любая камера, хоть от вашего смартфона) — с другой. Массив наноплазмонных сенсоров меняет цвет, когда на него падает молекула вещества, на поиск которого он настроен.

Идея та же, что у ликурговой чаши: когда свет падает на неё спереди, сосуд кажется зелёным, а когда сзади стенок — красным. Комбинируя крохотные частицы золота и серебра, смешанные в стекле, мастера позднеримского времени добились того, что частицы поглощают свет по-разному с разных сторон.

Наносенсоры современного производства использовали наночастицы золота, упорядоченные в массив, который состоит из множества крохотных «ликурговых чаш». Весь сенсор при этом имеет площадь в 1 см². В итоге в одной такой «наночаше» может поместиться разве что вирус. Когда та или иная сложная органическая молекула оказывается рядом с наносенсором, она прикрепляется к одиночной «ликурговой чаше», меняя её показатель преломления и порождая в отражённом свете различные цвета. Обычно же каждую молекулу надо сначала пометить флюоресцентом. Но и тогда увидеть этот свет невооружённым глазом не получится. А здесь стандартная лампочка и записывающая камера идентифицируют молекулу буквально «на глаз».

Огромное количество «ликурговых наночаш» позволило простыми тестами по изменению цвета обнаруживать самые разнообразные органические вещества без дорогостоящего лабораторного оборудования. Более того, небольшие изменения цвета подскажут исследователям, как много того или иного искомого вещества осталось в образце.

Если раствор с образцом разбрызгать на массив сенсоров с предварительно нанесёнными антителами-мишенями, то цвет изменится, если в образце есть протеины антитела-мишени. То же самое произойдёт при поиске нуклеиновых кислот.

Интересно, сообщает Wired, что, согласно разработчикам сенсора, он может быть дешевле $10. Для сравнения: новые аппараты такой же чувствительности стоят около полумиллиона долларов, а бывшие в употреблении — от $100 тыс.

Слишком бурное развёртывание ветроэнергетики приведёт к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Так, во всяком случае, утверждает профессор Дэвид Кейт (David Keit) из Гарвардского университета (США).

Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов. Как же г-н Кейт пришёл к столь удивительным выводам?

Каждая ветряная турбина создаёт прямо за собой «ветряную тень» — область, в которой воздух замедлен в сравнении со своей естественной скоростью в этом районе. Вот отчего ветряки на ВЭС расставляют с существенными «зазорами». В противном случае слишком близкие соседи снизят эффективность других установок.

По мере роста ветроэнергетики (а пока её мощность удесятеряется каждые десять лет) крупные ветропарки будут столь сильно обуздывать ветер, что для сохранения эффективности ветряки нельзя будет ставить близко друг к другу. По расчётам профессора, для ветропарков площадью более 100 км² «ветряные тени» заставят получать с каждого квадратного метра не более 0,5–1 Вт пиковой мощности. Кажется, это немало: 0,5–1,0 МВт с квадратного километра. Но напомним: если верить предшествующим моделям, которые не учитывали в полной мере эффект такой «тени», эта цифра равняется 2–7 Вт/м², то есть радикально выше.

Иными словами, сообщается в пресс-релизе Гарвардского университета, все предшествующие оценки общих наземных ресурсов ветровой энергетики, возможно, завышены во много раз. Если бы мы покрыли всю Землю ветряными турбинами, считает г-н Кейт, такая энергосистема «могла бы генерировать огромные количества энергии, намного больше, чем 100 ТВт, но в этой точке, как подсказывает климатическое моделирование, её влияние на глобальные ветра и, следовательно, климат стало бы очень суровым».

Напомним, что именно ветер «отвечает» в мировой атмосфере за перенос тепла из жарких, тропических частей земного шара в более холодные, высокие широты. Снижение их скорости, неизбежное при вращении ветряков, ведёт к падению интенсивности такого теплопереноса.

Новую технологию очистки воздуха, которая, как утверждается, по эффективности в несколько раз превосходит существующие аналоги, разработали ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США).

Принцип действия новой системы, названной SXC ESP, новизной не отличается: это старый добрый фильтр, в котором должны задерживаться вирусы, бактерии, аллергены и просто мусор. Проблема же нынешних фильтров в их недостаточной ёмкости. Кроме того, ничто не мешает бактериям, осевшим на фильтр, продолжать там размножаться.

Команда учёных под руководством Пратима Бисвоса модифицировала обычный фильтр, добавив к нему генератор рентгеновского излучения. Излучение, разумеется, не слишком интенсивное, дабы мы не беспокоились о собственном здоровье, но в меру мощное, чтобы электризовать любые частицы в потоке воздуха, идущем через фильтр. Наэлектризованные частицы прочнее держались за фильтр, и воздух очищался лучше. Кроме того, вирусы и бактерии, подвергаясь обработке гамма-излучением, накапливали генетические повреждения.

Авторы установки проверили её на мышах с ослабленным иммунитетом. Мышей подставляли под поток воздуха, насыщенный вирусами, бактериями, аллергенами и т. п. Если воздух проходил через усовершенствованный фильтр, животные, несмотря на слабый иммунитет, не заболевали или переносили заболевание в легкой форме.

Результаты экспериментов опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology, извещает Compulenta.ru, подготовившая информацию по пресс-релизу Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Американская компания Hail Storm Products предлагает оригинальный способ защиты транспортных средств от града. И неспроста. Только в Соединённых Штатах падающие с неба ледышки наносят повреждения приблизительно 250 тысячам автомобилей, а средняя цена ремонта при этом составляет $3 100.

Компания разработала надувной чехол Hail Protector — своеобразную внешнюю «подушку безопасности», полностью накрывающую транспортное средство. Продукт состоит из двух слоёв: один из них крепится к колёсам и элементам кузова, а второй формирует надувной купол. Накачка осуществляется с помощью небольшого компрессора через четыре воздуховода. Процесс, как утверждается, занимает менее пяти минут.

Через специальное приложение для устройств на базе iOS и Android пользователи будут получать уведомления о надвигающемся граде за 30–60 минут. Предупреждения генерируются на основе данных Национальной метеорологической службы США, сообщает Compulenta.ru, ссылаясь на материалы Gizmag. И добавляет, что помимо защиты от града, Hail Protector предотвращает выгорание лакокрасочного покрытия автомобилей на Солнце.

Стоит надувной чехол от $300 до $400 в зависимости от габаритов транспортного средства.

Цена вполне подходящая даже для условий Беларуси. Только что удержит местных вандалов от того, чтобы не попробовать «для прикола» проколоть этот пузырь?

Разработать трехмерные микрочипы со встроенным водяным охлаждением планирует оборонное научное агентство DARPA. Новые чипы, основанные на микрофлюидных технологиях, будут в 1000 раз быстрее, чем современные. Их создание ознаменует начало нового этапа в развитии электроники.

Планируется решить главную проблему потенциально очень производительных 3D-процессоров с помощью самой миниатюрной в своем роде системы водяного охлаждения. Сегодня передовые микрочипы укладывают друг на друга, как блины на тарелку. Благодаря этому достигается высокая производительность при сверхкомпактных размерах. Однако в отличие от современных процессоров с несколькими ядрами в одной плоскости, мощные 3D-чипы сложно охлаждать.

Решать эту проблему предполагается с помощью создания внутри чипов крошечных каналов для циркуляции жидкости, сообщает CNews.ru. Технология, предварительно названная ICECool, будет представлять собой микрофлюидную систему охлаждения, которая отводит тепло от ядер на крышку процессора.

В теории микрофлюидика должна работать лучше, чем современное воздушное охлаждение. При этом уже есть первые задумки по реализации микрофлюидного охлаждения. Так, по мнению профессора Криша Чакрабарти из Университета Дьюка, можно реализовать автоматическое отключение электродов в регионах, где становится слишком жарко. При этом на пластину оксида индия и олова между электродом и микрофлюидным каналом подается вода, которая поглощает и рассеивает тепло.

DARPA не указывает, какие именно виды военных систем в первую очередь получат трехмерные чипы с микрофлюидным охлаждением, хотя потребность в них есть практически в каждой области, например для изготовления экспериментальных 50-гигапиксельных камер, высокопроизводительных смартфонов и т.д. Новая технология существенно повысит разрешающую способность тепловизоров, вычислительную мощность тактических сетей, систем искусственного интеллекта.

Феномен удивительно хорошей обтекаемости акульей кожи, которая покрыта множеством крохотных закрученных «рёбер», известен более тридцати лет. Но лишь недавно была предпринята попытка использовать аналогичные искусственные материалы, уменьшающие вихри, возникающие при росте скорости, в спортивном плавании.

Теперь эта тема увлекла и гражданское самолётостроение: два Airbus A340-300 немецкой компании Lufthansa летают с восемью участками модифицированной поверхности 10×10 см, расположенными на фюзеляже и кромках крыльев. Их разработал Институт производственной технологии и сложных материалов Общества Фраунгофера (Германия) под общим руководством Фолькмара Штенцеля (Volkmar Stenzel).

Ранее использовавшееся пластиковое покрытие с «акульей поверхностью» крепилось к самолёту стандартным приклеиванием, но технология не оправдала себя. Оказалось, что масса покрытия, во-первых, снижает топливную экономичность самолёта, и лишь уменьшение сопротивления в таких условиях восстанавливает статус-кво, но и только. Во-вторых, краска снимается с самолётов и наносится заново каждые пять лет, а в местах установки «акульего» пластика сделать это невозможно без его замены.

Поэтому теперь немецкие специалисты научились так модифицировать микронеровности на поверхности краски, наносимой на кромку крыла и фюзеляж, что она приобретает те же «акульи» качества. Поскольку краска авиалайнеру всё равно нужна, это решает проблему лишнего веса и систематической покраски.

По предварительным испытательным данным, расход топлива самолёта с тестовыми покрытиями действительно снизился, сообщает Compulenta.ru со ссылкой на Франс Пресс. При нанесении «акульей кожи» на 40-70% обшивки, полагают разработчики, общий расход топлива уменьшится на 1%. Какой бы малой ни казалась вам эта цифра, с учётом огромного масштаба мировых авиаперевозок она означает колоссальный экономический эффект.

Если опыты будут расценены как удачные, покрытие такого рода можно будет без особых проблем и затрат нанести на уже действующие дозвуковые самолёты.

Проблема, с которой сталкиваются велосипедисты при использовании навигаторов, известна: смотря на экран, заклятые друзья водителей отвлекаются, а звуковые подсказки гаджета не слышны на шумной улице. Поэтому дизайнер Ким Тхэ Джин (Kim Tae-Jin) решил им помочь. Чтобы велошофёр не отвлекался от дороги, он предлагает подсвечивать его траекторию небольшим лазером, не мощнее тех, что используются в лазерных указках.

При движении по прямой луч будет падать на дорогу впереди велосипеда, а при поворотах — «рисовать» стрелочку, как в каком-нибудь автосимуляторе или виртуальном медицинском симуляторе. По крайней мере, наклоняться к экрану навигатора надо будет значительно реже.

Как отмечает автор концепции, новинка также радикально уменьшит вероятность того, что автолюбители, окружающие нашего двухколесного героя, попросту не заметят его. Это особенно важно на перекрёстках и в тёмное время суток, когда велосипед, обычно не оснащаемый фарами постоянного горения, полагается только на пассивные светоотражатели, подчеркивает Compulenta.ru, ссылаясь на материалы Yanko Design.

Правда, напрашиваются и очевидные проблемы использования таких систем. Да, автоводители не смогут не заметить лазерный луч, но в тумане или при случайном попадании на зеркальные поверхности переотражённый луч даже слабого лазера может временно дезориентировать. Переезд же лежачего полицейского встречным велосипедом способен поднять луч на уровень глаз водителя безо всякого тумана со льдом. Впрочем, такие сложности поддаются тривиальной доработке, да и отключить эту иллюминацию в случае чего можно одним нажатием.

Чтобы повысить плотность магнитной записи, можно использовать ультразвук вместо нагрева. Такое решение предложили ученые университета Орегона, которые тем самым модифицировали давно разрабатываемую технологию так называемой термоассистированной магнитной записи. Последняя должна обеспечить плотность хранения данных на отметке около нескольких терабайт на квадратный сантиметр, а суть как термического, так и ультразвукового методов заключается в кратковременном изменении свойств магнитного материала.

Чтобы сохранить на диске или магнитной ленте один бит, необходимо намагнитить или размагнитить один участок. Но тут возникает проблема: если участок очень мал, то необходимое для его перемагничивания поле неизбежно перемагнитит и соседей − такой эффект, конечно, автоматически делает диск непригодным для записи. Чтобы обойти это ограничение, еще в 1950-х годах место записи предложили подогревать, так как при нагреве материала становится возможным перемагничивание более слабым полем. Но если перегреть слишком сильно, то магнитный материал вовсе утратит свои свойства, поэтому греть надо точно и аккуратно. Например, лазером.

Как утверждают физики из Орегона в опубликованном пресс-релизе, даже лазерный нагрев не столь уж и точен. А вот если направить на поверхность ультразвук, то можно добиться схожего эффекта с большей точностью; свою правоту они подтверждают опытами по перемагничиванию небольших участков неподвижной пленки.

Это пока не очень впечатляет, комментирует новость Detalimira.com, но, если учесть то, что традиционные технологии магнитной записи подбираются к своему пределу – возможно, что через лет десять акустически-магнитные системы начнут конкурировать с термомагнитной записью.