Istraživanja

Čip koji podatke prenosi zvučnim valovima, baterija na bazi vode i novi kurikulum za robote

Mladen Smrekar subota, 2. srpnja 2022. u 06:00

Iz tjedna u tjedan istraživači nam predstavljaju nova rješenja problema bazirana na znanosti

Dobrodošli u novi svijet računalnog jezika kodiranog putem zvuka. Istraživači Fakulteta strojarstva i primijenjenih znanosti (SEAS) na Harvardu demonstrirali kontrolu i modulaciju akustičnih valova s električnim poljem na čipu. U radu, objavljenom u časopisu Nature Electronics, pokazali su da se akustični valovi mogu kontrolirati na integriranoj platformi litij niobata, što nas dovodi korak bliže akustičkom integriranom krugu.

Akustični valovi mogu se kontrolirati na integriranoj platformi litij niobata
Akustični valovi mogu se kontrolirati na integriranoj platformi litij niobata

Istraživači su jedinstvena svojstva litijevog niobata iskoristili za izradu elektroakustičnog modulatora na čipu za kontrolu akustičnih valova koji se šire u valovodima. Primjenom električnog polja modulator može kontrolirati fazu, amplitudu i frekvenciju akustičnih valova na čipu.

Otkriven "sveti gral katalize"

Međunarodni tim pod vodstvom istraživača Sveučilišta Manchester razvio je brzu i ekonomičnu metodu pretvaranja metana u tekući metanol na temperaturi i tlaku okoline. Pristup koristi vidljivu svjetlost za pokretanje pretvorbe u kontinuiranom protoku preko fotokatalitičkog materijala. 

Metoda, opisana u časopisu Nature Materials, uključuje kontinuirani protok vode zasićene metanom/kisikom preko novog metalno-organskog okvira (MOF) katalizatora. MOF je porozan i sadrži različite komponente od kojih svaka ima ulogu u apsorpciji svjetlosti, prijenosu elektrona te aktiviranju i spajanju metana i kisika. 

Novi fotokatalitički proces analogan je načinu na koji biljke tijekom fotosinteze pretvaraju svjetlosnu energiju u kemijsku. Proces je 100% selektivan, što znači da nema nepoželjnih nusproizvoda.

Eksperimenti su pokazali da se kruti katalizator može izolirati, isprati, osušiti i ponovno upotrijebiti tijekom najmanje 10 ciklusa ili približno 200 sati reakcijskog vremena, bez gubitka učinkovitosti
Eksperimenti su pokazali da se kruti katalizator može izolirati, isprati, osušiti i ponovno upotrijebiti tijekom najmanje 10 ciklusa ili približno 200 sati reakcijskog vremena, bez gubitka učinkovitosti

Gradovi budućnosti od vapnenca iz algi

Istraživači pod vodstvom Sveučilišta Colorado Boulder predstavili su potencijalno ugljično negativni način proizvodnje cementa izvlačenjem ugljičnog dioksida iz zraka uz pomoć mikroalgi. Zamjenom cementa biogenim vapnenačkim cementom godišnje bi se u atmosferu ispuštalo dvije gigatone ugljičnog dioksida manje, a više od 250 milijuna dodatnih tona ugljičnog dioksida bi se izvuklo iz atmosfere i pohranilo tim materijalima.

Rješenje je u kokolitoforama, mutnim bijelim mikroalgama koje sekvestriraju i pohranjuju ugljični dioksid u mineralnom obliku fotosintezom. Uz sunčevu svjetlost, morsku vodu i otopljeni ugljični dioksid, ovi sićušni organizmi proizvode najveće količine novog kalcijevog karbonata na planetu i to bržim tempom od koraljnih grebena. Cvjetovi kokolitofora u svjetskim oceanima toliko su veliki da se mogu vidjeti iz svemira.

Vapnenac nije jedini proizvod koji ove mikroalge mogu stvoriti: lipidi, proteini, šećeri i ugljikohidrati mikroalgi mogu se koristiti za proizvodnju biogoriva, hrane i kozmetike, što znači da bi te mikroalge također mogle biti izvor drugih, skupljih koproizvoda, a svi pomažu nadoknaditi troškove proizvodnje vapnenca
Vapnenac nije jedini proizvod koji ove mikroalge mogu stvoriti: lipidi, proteini, šećeri i ugljikohidrati mikroalgi mogu se koristiti za proizvodnju biogoriva, hrane i kozmetike, što znači da bi te mikroalge također mogle biti izvor drugih, skupljih koproizvoda, a svi pomažu nadoknaditi troškove proizvodnje vapnenca

Organska elektronika za 3D ispis

Istraživači Sveučilišta u Houstonu uočili su veliki potencijal korištenja mikro-organske elektronike u razvoju fleksibilne elektronike i bioelektronike, putem višefotonskih 3D-pisača. Pomoću nove, fotoosjetljive smole dopirane organskim poluvodičkim materijalom (OS) izradili su različite mikroelektroničke uređaje, uključujući mikro tiskanu ploču i niz mikrokondenzatora.

Izvrsna električna vodljivost može se pripisati prisutnosti OS u umreženim polimernim lancima koja osiguravaj i ionske i elektronske vodljive putove duž polimernih lanaca
Izvrsna električna vodljivost može se pripisati prisutnosti OS u umreženim polimernim lancima koja osiguravaj i ionske i elektronske vodljive putove duž polimernih lanaca

Eksperiment, objavljen u časopisu Advanced Materials, pokazao je da se proces proizvodnje može izvesti na staklu i fleksibilnoj podlozi poli(dimetilsilosanu). Štoviše, dodavanje male količine u smolu povećava električnu vodljivost tiskanog organskog poluvodičkog kompozitnog polimera za više od 10 redova veličine.

Umjetnom fotosintezom do hrane

Znanstvenici Kalifornijskog sveučilišta Riverside otkrili su način kako zaobići potrebu za biološkom fotosintezom i stvoriti hranu neovisnu o sunčevoj svjetlosti korištenjem umjetne fotosinteze. 

Eksperimenti su pokazali da se širok raspon organizama koji proizvode hranu može uzgajati u mraku izravno na izlazu elektrolizera bogatog acetatom, uključujući zelene alge, kvasac i gljivični micelij koji proizvode gljive
Eksperimenti su pokazali da se širok raspon organizama koji proizvode hranu može uzgajati u mraku izravno na izlazu elektrolizera bogatog acetatom, uključujući zelene alge, kvasac i gljivični micelij koji proizvode gljive

Tehnologija, opisana u časopisu Nature Food, koristi elektrokatalitički proces u dva koraka za pretvaranje ugljičnog dioksida, struje i vode u acetat. Organizmi koji proizvode hranu tada konzumiraju acetat u mraku da bi rasli. Hibridni organsko-anorganski sustav mogao bi povećati učinkovitost pretvorbe sunčeve svjetlosti u hranu, do 18 puta učinkovitije za neke namirnice. 

Nosivi senzor od zlata

Istraživači Tokijskog sveučilišta su izradili poseban ultratanki senzor od zlatnih niti koji se može pričvrstiti izravno na kožu bez iritacije ili nelagode. Senzor, opisan u Advanced Optical Materials, može mjeriti različite biomarkere ili tvari za obavljanje kemijske analize na tijelu. 

SERS ili površinski pojačana Ramanova spektroskopija metoda je neizravnog otkrivanja prisutnosti kemikalije pomoću laserskog svjetla i specijaliziranog senzora
SERS ili površinski pojačana Ramanova spektroskopija metoda je neizravnog otkrivanja prisutnosti kemikalije pomoću laserskog svjetla i specijaliziranog senzora

Uređaj radi pomoću Ramanove spektroskopije, gdje se lasersko svjetlo usmjereno na senzor lagano mijenja ovisno o tome koje kemikalije su prisutne na koži. Senzor se može fino podesiti da bude iznimno osjetljiv i dovoljno je robustan za praktičnu upotrebu.

Baterija na bazi vode, sigurnija od litijeve

Bostonski startup Alsym Energy predstavio je punjivu bateriju koja bi potencijalno mogla odgovarati performansama litij-ionskih baterija za djelić njene cijene. Baterija koristi jeftine, lako dostupne materijale poput mangana i metalnog oksida i temelji se na vodi, javlja Fast Company.

Bude li sve išlo po planu, Alsym Energy će beta testiranje započeti početkom sljedeće godine, a serijska proizvodnja najavljena je za 2025. Prioritet je baterije plasirati u regije s niskim prihodima
Bude li sve išlo po planu, Alsym Energy će beta testiranje započeti početkom sljedeće godine, a serijska proizvodnja najavljena je za 2025. Prioritet je baterije plasirati u regije s niskim prihodima

To znači da izbjegava neke od glavnih nedostataka trenutnih baterija, kao što je mogućnost zapaljenja litij-ionskih baterija i negativan utjecaj rudarenja na okoliš. Uz to, zahvaljujući korištenju netoksičnih materijala, baterija se lakše reciklira.

Biobaterije za proizvodnju energije

Profesor Seokheun "Sean" Choi s Odjela za elektrotehniku i računalnu tehniku na Sveučilištu Binghampton već godinama radi na biobaterijama koje električnu energiju generiraju kroz interakciju bakterija. No, te bi baterije imale ograničen životni vijek i  trajale b i tek nekoliko sati. 

U novoj studiji, objavljenoj u Journal of Power Sources, Choi i suradnici razvili su "plug-and-play" biobateriju koja traje tjednima i može se slagati kako bi se poboljšali izlazni napon i struja. Nova iteracija umjesto dvije koristi tri bakterije u odvojenim vertikalnim komorama.

"Fotosintetske bakterije stvaraju organsku hranu koja će se koristiti kao hranjiva tvar za druge bakterijske stanice. Na dnu su bakterije koje proizvode električnu energiju, a one u sredini generiraju kemikalije za poboljšanje prijenosa elektrona", objašnjava Choi, koji razmišlja o bežičnim senzorskim mrežama.

Biobaterije
Biobaterije

Njegov krajnji cilj je "pametna prašina", nekoliko bakterijskih stanica koje generiraju dovoljno snage za rad i mogu se prosuti tamno gdje su najpotrebnije.

Robot u obliku ribe skuplja mikroplastiku

Mikroplastika se nalazi svuda oko nas; ima je u svježem antarktičkom snijegu, visoko u Alpama, u flaširanoj vodi i ljudskoj krvi. Mikroplastika snažno apsorbirati teške metale, otrovne organske onečišćenja i patogene te formira mikroplastične kompozitne onečišćujuće tvari. Te tvari eksplicitno pojačavaju svoju biotoksičnost i predstavljaju rizik za vodenu biotu i ljudsko zdravlje.

Svjetlosno aktiviran riblji robot
Svjetlosno aktiviran riblji robot

Stoga su kineski istraživači osmislili rješenje - svjetlosno aktiviran riblji robot koji skuplja i uklanja mikroplastiku iz okoliša - i predstavili ga u American Chemical Society's Nano Letters.  

Novi kurikulum za robote

Robotičari Sveučilišta u Michiganu osmislili su novi pristup podučavanja robota u hodu. Njihova metoda proširuje skupove podataka za obuku robota koji rade s mekim predmetima poput užadi i tkanina ili u pretrpanim okruženjima i vrijeme učenja o novim materijalima i okruženjima s tjedan do dva skraćuje na samo nekoliko sati.

Ovaj prošireni skup podataka za obuku poboljšava stopu uspjeha robota koji mota uže oko bloka motora. U praksi to izgleda ovako: koristeći samo podatke o početnoj obuci, simulirani robot zakačio je uže oko bloka motora 48% vremena. Nakon obuke na proširenom skupu podataka, robot je uspio u 70% slučajeva. Eksperiment je gotovo udvostručio stopu uspjeha tijekom 30 pokušaja, s 13 uspješnih pokušaja umjesto nekadašnjih sedam.

📢 Uštedi do 250 kn

TOP!

HONOR X7 i X8

Super brzo punjenje, IPS ekran, do 64 MP, Android 11 operativni sustav.

Od 1349kn Kupi


Bežični glazbeni sustav

COMO AUDIO Solo

Wi-Fi, Bluetooth, FM i internet radio, Spotify, Multi-room, USB ulaz, 30W po kanalu, daljinski upravljač, Como Control aplikacija.

2.929 kn 3.749 kn Kupi

Satelit zvučnik visokih performansi

DALI Fazon LCR

Isporuka bogato definiranih detalja i snažnog basa, zakrivljeni dizajn, 78 - 25,000Hz, 15 - 120W, 6 ohma.

2.399 kn 2.989 kn Kupi