Zamislite da postoji iPad s transformativnom površinom sposobnom za preoblikovanje i deformiranje koji omogućuje crtanje 3D oblika koji iskaču iz ekrana, simulirajući osjećaj dodira na velikim udaljenostima. Upravo tom idejom pozabavili su se inženjeri Sveučilišta Colorado Boulder koji razvijaju zaslon koji mijenja oblik. Njivov uređaj sastoji se od mreže mekanih robotskih "mišića" raspoređenih u konfiguraciji 10 na 10, što mu omogućuje da osjeti vanjske pritiske i stvori zamršene uzorke kao odgovor. 

Ovaj pionirski pothvat, opisan u časopisu Nature Communications, najavljuje budućnost u kojoj digitalna iskustva nadilaze granice vida i zvuka i uključuje osjetilo dodira. Revolucionarni rad inspiraciju crpi iz klase mekih robota poznatih kao hidraulički pojačani samoiscjeljujući elektrostatički aktuatori (HASEL). Iako prototip zaslona još nije spreman za tržište, istraživači predviđaju budućnost u kojoj bi se koristile senzorne rukavice za virtualno igranje s užitkom ili pametna pokretna traka koja se može savijati i prilagođavati za sortiranje predmeta različitih oblika i čvrstoće.

Genijalni dizajn nalikuje dimenzijama standardne ploče za igru Scrabble, s mrežom malih kvadrata vješto raspoređenih poput pločica. Ovaj vizualno zadivljujući zaslon sastoji se od točno 100 kvadrata, pri čemu svaki kvadrat funkcionira kao pojedinačni HASEL aktuator. Ovi aktuatori imaju jedinstvenu konstrukciju, nalik sićušnim harmonikama napravljenim od plastičnih vrećica. Kada električna struja teče kroz ove vrećice, tekućina unutar njih se pomiče, uzrokujući da se harmonike graciozno šire i oživljavaju.

Istraživači sad žele smanjiti veličinu pokretača i povećati razlučivost zaslona, analogno povećanju gustoće piksela na zaslonu računala, a istražuju i potencijal okretanja zaslona prema van i izradu rukavice koja nježno bocka vaše prste, dajući vam mogućnost da "osjetite" virtualne objekte u okruženjima proširene i virtualne stvarnosti.

Virtualna stvarnost mjeri aktivnost mozga

Istraživači Sveučilišta Texas u Austinu modificirali su komercijalne slušalice za virtualnu stvarnost, dajući im mogućnost mjerenja aktivnosti mozga i ispitivanja kako reagiramo na savjete, stresore i druge vanjske sile. Oni su izradili neinvazivni senzor za elektroencefalogram (EEG) koji su ugradili u Meta VR slušalice. Uređaj, opisan u časopisu Soft Science, mogao bi se koristiti na mnogo načina, od pomoći ljudima s anksioznošću, preko mjerenja pažnje ili mentalnog stresa pilota pomoću simulatora letenja, do davanja ljudima prilike da vide kroz oči robota.

Za ovaj projekt istraživači su stvorili spužvastu elektrodu napravljenu od mekih, vodljivih materijala. Modificirane slušalice imaju elektrode preko gornjeg remena i jastučića za čelo, fleksibilni krug s vodljivim tragovima sličnim elektroničkim tetovažama i EEG uređaj za snimanje pričvršćen na stražnju stranu slušalica. Ova će se tehnologija uključiti u još jedan veliki istraživački projekt UT Austina o interakciji između čovjeka i robota.

Kap etanola za revoluciju u izradi nanosenzora

Inženjeri Sveučilišta Macquarie razvili su novu tehniku kako bi proizvodnju nanosenzora učinili daleko manje ugljično intenzivnom i mnogo jeftinijom, učinkovitijom i svestranijom. Oni su naime otkrili način obrade svakog senzora pomoću jedne kapi etanola umjesto konvencionalnog procesa koji uključuje zagrijavanje materijala na visoke temperature. Rezultate svog istraživanja objavili su u časopisu Journal of Advanced Functional Materials.  

Nova tehnika zaobilazi toplinski intenzivan proces, dopuštajući izradu nanosenzora od mnogo šireg raspona materijala. Dodavanje kapljice etanola na osjetilni sloj, bez stavljanja u pećnicu, pomaže atomima na površini nanočestica da se kreću okolo, a praznine između nanočestica nestaju kako se čestice spajaju jedna s drugom. Pokazalo se da etanol uvelike poboljšava učinkovitost i odziv senzora, više od onoga što bi se dobilo nakon zagrijavanja od 12 sati. A kako to ponekad biva, metoda je otkrivena slučajno, nakon što je jedna doktorandica nehotice etanolom poprskao senzor dok je prao posude.

Potpuno čvrsta, punjiva zračna baterija

Istraživači Sveučilišta Waseda i Sveučilišta Yamanashi razvili su krutu punjivu zračnu bateriju (SSAB) i istražili njen kapacitet i trajnost. U izradi ove baterije koristili su redoks-aktivne organske molekule za negativnu elektrodu i polimer koji vodi proton kao čvrsti elektrolit, pokazujući poboljšane performanse i izdržljivost. 

U prvoj bateriji te vrste koristi se negativna elektroda na bazi benzokinona uz čvrsti Nafion polimerni elektrolit, čime su zamijenili konvencionalne tekuće elektrolite. Istraživači su eksperimentalno procijenili karakteristike punjenja i pražnjenja, brzinu i cikličnost. Otkrili su da se, za razliku od tipičnih zračnih baterija koje koriste metalnu negativnu elektrodu i organski tekući elektrolit, SSAB ne kvari u prisutnosti vode i kisika. 

“Ova tehnologija može produljiti trajanje baterije malih elektroničkih naprava kao što su pametni telefoni i na kraju pridonijeti ostvarenju društva bez ugljika”, kažu istraživači koji se nadaju da će njihova otkrića utrti put daljnjem napretku.

Bežični prijenos energije iz svemira 

Prototip svemirske solarne energije, lansiran u orbitu u siječnju, sada je operativan i pokazuje sposobnost bežičnog prijenosa energije u svemiru i prijenosa detektabilne energije na Zemlju. Bežični prijenos energije demonstrirao je MAPLE, jedna od tri ključne tehnologije koje se testiraju pomoću Space Solar Power Demonstratora (SSPD-1), prvog svemirskog prototipa iz Caltechovog Space Solar Power Projecta (SSPP)  kojem je cilj prikupljanje sunčeve energije u svemiru i njezin prijenos na površinu Zemlje.

MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) se sastoji od niza fleksibilnih laganih mikrovalnih odašiljača snage koje pokreću prilagođeni elektronički čipovi izrađeni korištenjem jeftinih silicijskih tehnologija. Koristeći konstruktivne i destruktivne smetnje između pojedinačnih odašiljača, skupina odašiljača snage može pomaknuti fokus i smjer energije koju emitira bez ikakvih pokretnih dijelova. Niz odašiljača koristi precizne elemente za kontrolu vremena za dinamičko selektivno fokusiranje snage na željenu lokaciju koristeći koherentno dodavanje elektromagnetskih valova. To omogućuje da se većina energije prenese na željeno mjesto i nigdje drugdje.

Kad bude u potpunosti realiziran, SSPP će postaviti konstelaciju modularnih svemirskih letjelica koje skupljaju sunčevu svjetlost, pretvaraju je u električnu energiju, zatim je pretvaraju u mikrovalove koji će se bežično prenositi na velike udaljenosti gdje god je to potrebno uključujući lokacije koje trenutno nemaju pristup pouzdanoj energiji, najavljuju voditelji projekta koji se nadaju da će bežični prijenos energije "demokratizirati pristup energiji, baš kao što je internet demokratizirao pristup informacijama".

Baze podataka ljudskih gena

Uloga tisuća ljudskih proteina ostaje nejasna, a ipak se istraživanja uglavnom fokusiraju na one koji su već dobro poznati. Kako bismo pomogli u rješavanju ovog problema, međunarodni istraživači pod vodstvom MRC Laboratorija za molekularnu biologiju u Velikoj Britaniji stvorili su javno dostupnu bazu podataka tisuća nedovoljno proučenih proteina kodiranih genima u ljudskom genomu čije postojanje je poznato, ali ne i njihove funkcije. 

Baza podataka ovih unknome proteina (što je igra riječi koja spaja "nepoznato", unknown i genome), opisana u časopisu PLOS Biology, dodjeljuje ocjenu "poznatosti", odražavajući informacije iz znanstvene literature o funkciji, očuvanju među vrstama, subcelularnoj kompartmentalizaciji i drugim elementima. Uključeni su proteini iz modelnih organizama, zajedno s onima iz ljudskog genoma. Baza podataka je otvorena za sve i prilagodljiva, dopuštajući korisniku da pruži vlastitu težinu različitim elementima, generirajući tako vlastiti skup rezultata poznatosti kako bi odredio prioritet vlastitog istraživanja.

Senzor oponaša funkcije stanične membrane

Crpeći inspiraciju iz prirodnih osjetilnih sustava, na MIT-u su dizajnirali novi senzor koji detektira molekule koje mogu identificirati i prirodne stanične receptore. Kombinirajući nekoliko novih tehnologija, istraživači su stvorili prototip senzora koji otkriva imunološku molekulu CXCL12, sve do desetaka ili stotina dijelova na milijardu. To je važan prvi korak u razvoju sustava koji bi se mogao koristiti za obavljanje rutinskih pretraga za teško dijagnosticirane vrste raka ili metastatske tumore, ili kao visoko biomimetički elektronički "nos".

Uređaj, opisan u časopisu u Science Advances, crpi inspiraciju iz membrane koja okružuje sve stanice. Unutar takvih membrana nalaze se tisuće receptorskih proteina koji otkrivaju molekule u okolišu. Istraživači su modificirali neke od tih proteina kako bi mogli preživjeti izvan membrane i usidrili ih u sloju kristaliziranih proteina na vrhu niza grafenskih tranzistora. Kada se ciljna molekula otkrije u uzorku, ti tranzistori prosljeđuju informaciju računalu ili pametnom telefonu.

Ova vrsta senzora potencijalno bi se mogla prilagoditi za analizu bilo koje tjelesne tekućine, poput krvi, suza ili sline, kažu istraživači, i mogla bi istovremeno pregledavati mnogo različitih meta, ovisno o vrsti korištenih proteinskih receptora.

UI sustav upozorava na sljedeću pandemiju

Znanstvenici Scripps Researcha i Sveučilišta Northwestern osmislili su sustav umjetne inteligencije koji bi nas mogao upozoravati na pojavu opasnih varijanti virusa u budućim pandemijama.  Sustav za rano otkrivanje anomalija (EWAD) koristi strojno učenje za analizu genetskih sekvenci, učestalosti i stope smrtnosti varijanti virusa dok se šire svijetom. 

Testiranje EWAD-a na stvarnim podacima iz pandemije kovida pokazalo je da sustav može točno predvidjeti koje će se varijante problema (VOC) pojaviti kako virus mutira. Sustav bi, tvrde njegovi tvorci u časopisu Cell Patterns, također mogao procijeniti kako bi javnozdravstvene mjere poput cjepiva i nošenja maski utjecale na razvoj virusa.

Sustav također može otkriti obrasce i pravila evolucije virusa koji su inače skriveni u ogromnoj količini podataka. To bi nam, kažu istraživači, moglo pomoći da bolje razumijemo osnovnu biologiju virusa i kako se prilagođavaju različitim okruženjima, što pak vodi do boljeg liječenja i strategija prevencije virusnih bolesti.

Uzgoj stanica mrežnice u laboratoriju

Makularna degeneracija oblik je središnjeg gubitka vida koji ima velike socijalne, pokretne i mentalne posljedice. Degeneracija je posljedica oštećenja pigmentnih stanica retine. Naša tijela ne mogu rasti i zamijeniti te stanice nakon što počnu umirati pa znanstvenici istražuju alternativne metode za zamjenu njih i membrane unutar koje se nalaze. 

U nastojanju da se uhvate u koštac s vodećim uzrokom sljepoće u razvijenim zemljama, biokemičari Sveučilišta Anglia Ruskin okrenuli su se nanotehnologiji kako bi potakli ponovni rast stanica mrežnice. Pritom su se koristili tehnikom elektropletenja koja proizvodi nanometarska vlakna prskanjem rastaljenog polimera kroz polje visokog napona. Čini se da su pogodili formulu jer je sustav, opisan u Materials & Design, povećao rast i dugovječnost laboratorijskih stanica retine i održao ih najmanje 150 dana. Međutim, još uvijek nije jasno koliko će ovaj pristup biti održiv u liječenju pacijenata s makularnom degeneracijom, budući da postoji golema razlika između uzgoja stanica u Petrijevoj zdjelici i imati funkcionalnu zamjenu za tkivo unutar tijela.

Inženjering bakterija za otkrivanje raka

Znanstvenici Instituta za zdravlje i medicinska istraživanja Južne Australije (SAHMRI) i Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu (UCSD) proizveli su bakterije sposobne detektirati mutiranu DNK otpuštenu iz stanica raka debelog crijeva, otvarajući vrata bržem otkrivanju bolesti. Tehnologija, opisana u časopisu Science, dobila je i svoje ime, CATCH, što je kratica za Cellular Assay of Targeted CRISPR-discriminated Horizontal gene transfer.

Pretklinička ispitivanja pokazala su da senzorske bakterije 100% točno razlikuju modele s i bez kolorektalnog raka. To pokazuje da se ovaj biosenzorski sustav može koristiti za hvatanje DNK raka debelog crijeva unutar složenog ekosustava. Tehnologija bi se, kažu istraživači, mogla primijeniti i šire, od dijagnostike do točne i pravovremene isporuke ciljanih tretmana.

Biočip otkriva viruse, karcinome i toksina

Brzi testovi na COVID-19 dali su mnogim ljudima iz prve ruke uvid u vrijednost brze i jeftine dijagnostike. Sada su istraživači Sveučilišta Stanford pokazali kako provesti tisuće brzih molekularnih pregleda istovremeno, koristeći svjetlo za identifikaciju ciljnih molekula uhvaćenih na vrhu niza sićušnih blokova silicija. Ovo fokusiranje olakšava jednostavnom optičkom mikroskopu otkrivanje pomaka u valnoj duljini svjetlosti koja dolazi iz svakog bloka silicija. Tako može se detektirati prisutnost samo 4000 kopija ciljnih gena po mikrolitru, piše Nature Communications. Riječ je o koncentraciji obično prisutnoj u uzorku nosa osobe zaražene SARS-CoV-2. 

Razvijena za uočavanje fragmenata gena virusa SARS-CoV-2 i drugih zaraznih organizama, ova bi tehnologija također trebala moći identificirati proteinske markere raka i male molekule koje označavaju toksične prijetnje u okolišu.