Nova vrsta litij-ionske baterije s jednom kristalnom elektrodom može izdržati više od 20.000 ciklusa punjenja i pražnjenja prije nego što dosegne granicu kapaciteta od 80 posto, otkrili su istraživači kanadskog Sveučilišta Dalhousie koji su promatranu bateriju kontinuirano testirali punih šest godina i njene performanse proučavali uz pomoć ultra svijetlog sinkrotrona. 

Elektroda obične baterije sastoji se od čestica koje su oko 50 puta tanje od ljudske kose. Te su čestice sastavljene od mnogo manjih kristala i drže se zajedno poput pahuljica u grudi snijega. S druge strane, monokristalna elektroda je poput velike kocke leda, otpornija je na stres i napetost. Unutar obične baterije, litij tjera atome materijala elektrode da se šire i skupljaju, što dovodi do mikroskopskih pukotina. Međutim, baterija s kristalnom elektrodom nije pokazala takve znakove. Štoviše, istraživači nisu mogli razlikovati novu od one stare šest godina.

AI prepoznaje ljude po hodu

Istraživači Sveučilišta u Adelaideu i australske Grupe za obrambenu znanost i tehnologiju (DSTG) su predstavili umjetnu inteligenciju koja bi mogla identificirati ljude na temelju njihovog hoda.

Novi AI model utreniran je na više od 700 ljudi iz različitih zemalja kojima je izmjeren pritisak kojim dodiruju tlo tijekom hoda. Sposobnost modela da prepozna ljude na temelju njihova hoda kreće se u rasponu od 52 do 100 %, ovisno o tome koju obuću nose, koliko brzo hodaju i koliko su teški. Model uvježban na pojedincima koji su hodali u svojim svakodnevnim cipelama imao je prosječnu točnost veću od 89 %, kažu istraživači u časopisu Journal of the Royal Society Interface.

Rastezljiva i samozacjeljiva baterija

Časopis Supramolecular Materials objavio je rad istraživača sa Sveučilišta Jilin u kojem je predstavljena novi način izradu istovremeno rastezljivih i samozacjeljujućih LIB-ova.

Kvaka je u konfiguraciji "sve u jednom", pri čemu se elektrolit i elektrode mogu spojiti na sučelju kroz razmjenu dinamičkih iminskih veza u elektrolitu i elektrodama, objašnjavaju kineski istraživači. Ova baterija može postojano služiti kao izvor energije tijekom istezanja i otpuštanja, a izrezana i potom zacijeljena baterija imat će dovoljno snage da upali LED-icu

AI smanjuje rizik od ozljeda pijanista

Istraživači Stanford Engineeringa odlučili su im pomoći tako što su razvili AI model za točnu rekreaciju pokreta ruku pijanista i fizičkog stresa koji podnose tijekom sviranja, a svoje rješenje predstavili su na sajmu SIGGRAPH Asia 2024.

Istraživači su angažirali 15 vrhunskih pijanista i s kamerama iz više kutova snimali njihove pokrete dok sviraju. Ovim skupom podataka obučili su model za točno generiranje novih podataka o sviranju klavira. Ovaj model trenutačno fizički simulira pokrete ruku, ali ne simulira mišiće i tetive koji stvaraju te pokrete ili naprezanje kojem su izloženi, objašnjavaju istraživači koji modelu dodaju biomehanička svojstva kako bi ubuduće mogao predvidjeti razinu napetosti mišića i potencijal ozljede. Isti model primijenili su i na sviranje gitare te pokazali da mogu uspješno modelirati različite pokrete lijeve i desne ruke.

Živi materijal napravljen od krvi popravlja kosti

Kad je tkivo kože ozlijeđeno, naša se krv počinje zgrušavati kao dio procesa zacjeljivanja. Krenuvši tim tragom, istraživači Sveučilišta u Nottinghamu razvili implantat temeljen na krvi koji pojačava ovaj mehanizam toliko da ga se može primijeniti i na slomljene kosti.

Ovaj "biokooperativni regenerativni materijal”, kako su ga nazvali, koristi sintetske peptide za poboljšanje strukture i funkcije barijere koju prirodno stvara krv kad se zgrušava. Tvar slična gelu, koja se može ispisati u 3D pisaču, pokazala se djelotvornom u testovima na štakorima, a uspiju li metodu, predstavljenu u časopisu Advanced Materials, prilagoditi ljudima, uskoro bismo tako mogli zacjeljivati lomove kostiju.

Ugljične nanocijevi za pohranu energije

Upletene ugljikove nanocijevi mogu pohraniti trostruko više energije od litij-ionskih baterija po jedinici mase, što ih čini idealnim za pohranu energije potrebne za napajanje medicinskih implantata i senzora. Do ovog zaključka, predstavljenog u časopisu Nature Nanotechnology, došli su japanski i američki istraživači sa sveučilišta UMBC, Suwa, Shinshu te CAST-a.

Oni su ispitali mogućnosti ugljikovih nanocijevi koje su, iako lagane i tanke jedan atom, stotinjak puta jače od čelika. Od snopova nanocijevi ispleli su nit kojoj su raznim premazima povećali čvrstoću i fleksibilnost. Testiranja su pokazala da takva užad može pohraniti 15.000 puta više energije po jedinici mase od čeličnih opruga i oko tri puta više energije od litij-ionskih baterija. Uz to, pohranjena energija ostaje dosljedna i dostupna na temperaturama u rasponu od -60 do +100 °C), a materijali u užadi od ugljikovih nanocijevi sigurniji za ljudsko tijelo od onih koji se koriste u baterijama.

Moždani elektrostimulator

Istraživači Sveučilišta Tabriz u Iranu uhvatili su se u koštac sa zanimljivim problemom: naime, primijećeno je da nakon ugradnje srčanog stimulatora neki pacijenti imaju glavobolju. Ključ problema oni su otkrili u materijalima koji se koriste u srčanim stimulatorima pa su odlučili razviti nove biomaterijale za izlazna vrata moždanih pacemakera koji mogu učinkovito nositi se s električnim signalima. U radu, objavljenom u časopisu AIP Advances, oni su predstavili organske materijale za srčane i srčane stimulatore koji se oslanjaju na neprekinutu isporuku signala da bi bili učinkoviti.

Fokusirali su se na mehanička, toplinska i druga svojstva materijala, izmjerili omjer signala i šuma te testirali utjecaj debljine materijala na performansi. Koristeći skenove elektronske mikroskopije odabrali su kombinaciju polipropilena, posebne gline i grafena koja najbolje apsorbira šum i pritom ne utječe na prijenos signala. Fokus njihovog rada, kažu, proteže se dalje od jednostavnog identificiranja biokompatibilnih materijala za srčane stimulatore; cilj im je poboljšati vezu između generiranog izvora signala i elektroda, ali i razvoj biomaterijala koji će poboljšati učinkovitost slušnih pomagala.

Liječenje ​​mikroskopskim cvjetovima

Znanstvenici se već dugo bave pitanjem kako neki lijek usmjeriti na točnu lokaciju u tijelu gdje bi trebali djelovati, bez izazivanja nuspojava u ostatku tijela. Istraživači ETH Zurich otkrili su posebnu klasu čestica koje, čini se, čine baš to. Ove čestice, opisane u Advanced Materials, imaju od jedan do pet mikrometara u promjeru, što je manje od crvenog krvnog zrnca. Gledane mikroskopom podsjećaju na malene papirnate cvjetove ili pustinjske ruže i sastoje se od izuzetno tankih latica koje se same slažu u cvjetove.

Ovaj oblik ima dvije glavne prednosti. Prvo, čestice tako imaju ogromnu površinu u odnosu na veličinu. Razmaci između mnogih gusto zbijenih cvjetnih latica široki su samo nekoliko nanometara i djeluju poput pora. To znači da mogu apsorbirati vrlo velike količine terapeutski aktivnih tvari. Drugo, cvjetne latice raspršuju zvučne valove ili mogu biti obložene molekulama koje apsorbiraju svjetlost pa se lako mogu učiniti vidljivima uz pomoć ultrazvuka ili optoakustičkog snimanja.

Eksperimenti u Petrijevoj zdjelici pokazali su da se ove čestice mogu puniti lijekom protiv raka i fokusiranim ultrazvukom zadržati čestice u unaprijed određenom položaju unutar krvožilnog sustava, unatoč brzoj cirkulaciji krvi koja ih okružuje. Istraživači se nadaju da će se ova tehnologija jednog dana koristiti za isporuku lijekova tumorima ili ugrušcima koji blokiraju krvne žile.

Nosivi uređaji napajani toplinom tijela

Istraživači Tehnološkog sveučilišta u Queenslandu (QUT) razvili su ultratanki, fleksibilni film koji bi mogao napajati nosive uređaje koristeći toplinu tijela, bez potrebe za baterijama. Ova bi se tehnologija, opisana u časopisu Nature, mogla iskoristiti i za hlađenje elektroničkih čipova, pomažući pametnim telefonima i računalima da rade učinkovitije.

Većina istraživanja u ovom području usredotočena je na termoelektrike na bazi bizmutovog telurida koji toplinu pretvaraju u električnu energiju, što ih čini idealnim za uređaje male snage kao što su monitori otkucaja srca, temperature ili kretanja. Australski istraživači su za izradu fleksibilnih termoelektričnih filmova koristili "nanoveziva", sićušne kristale koji tvore konzistentan sloj listova bizmut telurida, povećavajući tako učinkovitost i fleksibilnost. Ovaj princip djeluje i s drugim sustavima poput termoelektrika na bazi srebrnog selenida.

MovieNet dekodira video poput mozga

Trenutačni AI modeli mogu prepoznati fotografije, ali novi inovativni model strojnog učenja nazvan MovieNet može obrađivati ​​pokretne slike poput ljudskog mozga i tumačiti video zapise u stvarnom vremenu. Istraživači Scripps Researcha su MovieNet uspješno testirali promatranjem plivanja punoglavaca, a njihovo bi rješenje, predstavljeno u časopisu PNAS, moglo značajno poboljšati medicinsku dijagnostiku i autonomnu vožnju kod kojih je sposobnost opažanja, praćenja i tumačenja promjena tijekom vremena izuzetno važna.

Istraživači su uspjeli su odrediti ključne neurone u području vizualne obrade mozga poznatom kao optički tektum. Ove moždane stanice percipiraju ono što se kreće i mijenja. Uz to, neuroni u mozgu punoglavaca mogu detektirati suptilne promjene tijekom vremena, obrađujući scene ne kao fotografije, već više kao filmske isječke. MovieNet je točno razlikovao "normalno od abnormalnog ponašanja" s 82,3 %, postigavši bolje rezultate od Googleovog GoogLeNeta. MovieNet bi zbog toga, kažu, mogao postati moćan alat u dijagnostici.

DNK pokreće računala sljedeće generacije

Kineski istraživači razvili su novu metodu za DNK računalstvo koja obećava manja, snažnija računala. Ova metoda, predstavljena u časopisu ACS Central Science, oponaša sekvencijalnu i simultanu ekspresiju gena u živim organizmima i uključuje programabilne DNK sklopove s logičkim vratima. Poboljšani proces postavlja DNK na čvrstu staklenu površinu, povećavajući učinkovitost i smanjujući potrebu za ručnim prijenosima, što kulminira u vremenu reakcije od 90 minuta u jednoj epruveti.

U prethodnim istraživanjima kineski su istraživači razvili programabilni DNK integrirani krug s mnogo logičkih vrata koja djeluju kao upute za rad kruga. Problem je bio što je taj proces je trajao satima i obavljao se ručno. Sada su dizajnirali pojačalo koje pojačava izlazni signal kako bi svi dijelovi - vrata, oligonukleotidi i registri - mogli lakše pronaći jedni druge.

"Ovo istraživanje utire put za razvoj velikih DNK računalnih sklopova velikom brzinom i postavlja temelje za vizualno otklanjanje pogrešaka i automatizirano izvođenje DNK molekularnih algoritama", uvjereni su istraživači šangajskog Sveučilišta Jiao Tong.