Znanstvenici predvođeni Sveučilištem Illinois Urbana-Champaign osmislili su metodu za prebacivanje kvantnih informacija između različitih kvantnih tehnologija, što će imati značajne implikacije za kvantno računalstvo , komunikaciju i umrežavanje. Studija objavljena u časopisu Nature nudi inovativan pristup transformaciji kvantnih informacija iz formata koji koriste kvantna računala u format potreban za kvantnu komunikaciju.

Neke od najčešćih kvantnih računalnih tehnologija temelje se na supravodljivim kubitima, poput onih koje koriste Google i IBM; ti kubiti pohranjuju kvantne informacije u fotone koji se kreću na mikrovalnim frekvencijama. Ali ako želite izgraditi kvantnu mrežu ili spojiti kvantna računala, ne možete naokolo slati mikrovalne fotone jer će informacije ostati zakopane u toplinskom šumu.

Rješenje je prijenos kvantne informacije na optički foton više frekvencije uz pomoć posrednika, atoma rubidija. Atomi uz pomoć lasera apsorbiraju mikrovalni foton s kvantnom informacijom i zatim emitiraju optički foton s tom kvantnom informacijom. Tehnologija radi u oba smjera: može prenijeti kvantne informacije s mikrovalnih fotona na optičke fotone i obrnuto. Dakle, može biti s obje strane veze na velikoj udaljenosti između dva supravodljiva kvantna računala i služiti kao temeljni blok za izradu kvantnog interneta.

Robot prepoznaje objekte stiskom ruke

Inspirirani ljudskim prstom, istraživači s MIT-a razvili su robotsku ruku koja koristi senzor dodira visoke rezolucije za točnu identifikaciju predmeta nakon samo jednog stiska. Čvrsti kostur čini prste dovoljno jakima da podignu težak predmet poput bušilice, dok im mekana koža omogućuje sigurno i nježno hvatanje savitljivog predmeta poput prazne plastične boce za vodu.

Robotski prst s krutim kosturom u mekanom vanjskom sloju ima više senzora visoke rezolucije ugrađenih ispod prozirne "kože".  Senzori, koji koriste kameru i LED-ice za prikupljanje vizualnih informacija o obliku predmeta, kontinuirano očitavaju duž cijele duljine prsta. Svaki prst bilježi niz podataka o mnogim dijelovima objekta istovremeno.

Ovi mekano-kruti prsti mogli bi se implementirati robotima za kućnu njegu i brigu o starijim osobama. Robot bi mogao podići težak predmet s police istom rukom kojom pomaže osobi da se okupa. Istraživanje će biti predstavljeno na RoboSoft konferenciji.

Pametni zavoji za liječenje kroničnih rana

Nova vrsta pametnog zavoja, razvijena na Caltechu, mogla bi liječenje rana učiniti lakšim, učinkovitijim i jeftinijim. Za razliku od klasičnih zavoja koji se sastoje od slojeva upijajućeg materijala, pametni zavoji izrađeni su od fleksibilnog i rastezljivog polimera koji sadrži ugrađenu elektroniku i lijekove. Elektronika omogućuje senzoru praćenje molekula poput mokraćne kiseline ili laktata i uvjeta poput razine pH ili temperature u rani koji mogu ukazivati ​​na upalu ili bakterijsku infekciju.

Zavoj, predstavljen u časopisu Science Advance, može reagirati na jedan od tri načina: može bežično prenijeti prikupljene podatke iz rane na obližnje računalo, tablet ili pametni telefon kako bi ih pregledao pacijent ili medicinski stručnjak; može isporučiti antibiotik ili drugi lijek pohranjen unutar zavoja izravno na mjesto rane za liječenje upale i infekcije; ili primijeniti električno polje niske razine na ranu kako bi stimulirao rast tkiva, što rezultira bržim zacjeljivanjem.

Biorazgradivo staklo iz 3D pisača

Istraživači Sveučilišta Washington u Seattleu transformirali su aminokiseline i peptide, građevne blokove proteina. Ovo biomolekularno staklo, opisano u Science Advances,   potpuno je prozirno, može se ispisati u 3D pisaču i lijevati u kalupe. 

Budući da se može biološki razgraditi, ovo biostaklo ne bi bilo prikladno za korištenje u okruženjima koja su vrlo vlažna ili mokra. Organske kemijske veze imaju tendenciju da budu slabije od anorganskih veza pa bi ovo peptidno staklo bilo manje kruto od standardnog. No, to bi svojstvo moglo biti korisno u savitljivim, minijaturnim uređajima poput leća mikroskopa.

Predviđanje tuče i tornada

Meteorolozi Državnog sveučilišta Colorado osmislili su napredni model strojnog učenja koji bolje predviđa opasne vremenske prilike osam dana unaprijed. Model zvan CSU-MLP (Colorado State University-Machine Learning Probabilities) predstavljen je u časopisu Američkog meteorološkog društva Weather and Forecasting.

Model je uvježban na vrlo velikom skupu podataka koji sadrži oko devet godina detaljnih povijesnih promatranja vremena nad kontinentalnim SAD-om. Ovi podaci kombinirani su s meteorološkim retrospektivnim prognozama, stvorenim na temelju ishoda prošlih vremenskih događaja. Tako je dobiven model koji može raditi u stvarnom vremenu s trenutnim vremenskim događajima i izračunati vjerojatnost tuče ili uragana na temelju trenutnih faktora poput temperature i vjetra.

Cijepljenje zračnim pištoljem

Znanstvenici Sveučilišta Texas u Dallasu osmislili su mlazni injektor, "zračni pištolj" kojim se cjepivo ili lijekovi isporučuju pod kožu pomoću bezbolnog mlaza zraka.

Mlazni injektor zvan MOF-Jet jeftino je rješenje koje štiti biološke materijale poput nukleinskih kiselina. Formulacije cjepiva u njemu mogu se pohraniti kao prah na sobnoj temperaturi, što pak eliminira potrebu za ekstremno niskim temperaturama koje zahtijevaju mnoga tekuća cjepiva.

Pumpice utkane u odjeću

Istraživači Laboratorija za meke pretvornike (LMTS) na tehnološkom sveučilištu EPFL u Lausannei  razvili su pumpe nalik vlaknima koje omogućuju da se visokotlačni fluidni krugovi utkaju u tekstil bez vanjske crpke. Meki potporni egzoskeleti, termoregulirajuća odjeća i imerzivna haptika stoga se mogu napajati iz pumpi ušivenih u tkaninu samih uređaja.

Prva pumpa u obliku vlakna, zapravo cijev koja stvara vlastiti tlak i brzinu protoka, opisana je u časopisu Science. Studija opisuje i umjetne mišiće izrađene od tkanine i crpke od ugrađenih vlakana, koje bi se mogle koristiti za napajanje mekih egzoskeleta koji pomažu pacijentima da se kreću i hodaju. Pumpa bi, kažu, mogla unijeti novu dimenziju u svijet virtualne stvarnosti simulirajući osjet temperature.  

Vlaknaste pumpe koriste princip elektrohidrodinamike ubrizgavanja naboja (EHD) za generiranje protoka tekućine bez pokretnih dijelova. Dvije spiralne elektrode ugrađene u stijenku crpke ioniziraju i ubrzavaju molekule posebne nevodljive tekućine. Kretanje iona i oblik elektrode stvaraju neto protok tekućine prema naprijed, što rezultira tihim radom bez vibracija i zahtijeva samo napajanje i bateriju veličine dlana. 

Grafenski senzori pretvaraju SF u stvarnost

Istraživači Tehničkog fakulteta u Sydneyju dizajnirali su suhi senzor temeljen na grafenu s 3D uzorkom koji može mjeriti električnu aktivnost mozga bez oslanjanja na vodljive gelove. Suhi senzori, opisani u ACS Applied Nano Materials, manje su iritantni i izazivaju alergije u usporedbi s tradicionalnim "mokrim" senzorima koji se koriste u elektroencefalografiji (EEG) za dijagnosticiranje neuroloških poremećaja ili kontrolu vanjskih uređaja putem sučelja mozak-stroj. 

Ugrađeni u elastičnu traku za glavu i korišteni sa slušalicama proširene stvarnosti, suhi senzori omogućavaju kontrolu robota bez ruku tumačenjem moždanih signala. Iako još nisu učinkoviti kao mokri senzori, oni su iskorak prema lako implementiranim, neinvazivnim sučeljima mozak-stroj.

Predviđanje erupcije 3D ispisanom kamerom

Jeftina kamera koja može detektirati količinu sumpornog dioksida koju emitiraju vulkani mogla bi pomoći znanstvenicima da bolje predvide kada će doći do erupcija. Kako bi dobili bolje podatke dugoročnog praćenja, međunarodni tim istraživača pod vodstvom Sveučilišta u Sheffieldu razvio je SO₂ kameru za kontinuirano mjerenje stope emisije iz vulkana. Ovaj instrument koristi senzor koji se ne razlikuje od senzora kamere pametnog telefona, samo je modificiran kako bi bio osjetljiv na ultraljubičasto svjetlo.

U usporedbi s prethodnim modelima, ova SO2 kamera puno je jeftinija i košta oko 5000 eura. Sve što se može ispisano je 3D printerom, a osmišljen je i besplatni softver za jednostavnu kontrolu instrumenta i obradu prikupljenih podataka na robustan način. Sustav pritom troši upola manje energije od prethodnih, u prosjeku 3,75 vata, a kamera radi i na manje solarne ploče ili baterije.

Baterije na bazi vode kao alternativa litiju

Istraživači Teksaškog sveučilišta A&M uvjereni su da bi baterije na bazi vode mogle pružiti sigurniju i učinkovitiju alternativu litij-ionskim baterijama koje sadrže kobalt. Ove baterije, opisane u časopisu Nature Materials, smanjile bi ovisnost o kobaltu i litiju i spriječile izbijanje požara povezanih s baterijama. 

Baterije na bazi vode sastoje se od katode, elektrolita i anode. Katode i anode su polimeri koji mogu pohraniti energiju, a elektrolit je voda pomiješana s organskim solima. Istraživači navode da bi nove baterije mogle biti izrađene od redoks-aktivnih, nekonjugiranih radikalnih polimera. Pokažu li se uspješnima, baterije na bazi vode mogle bi postati sigurnija alternativa vrstama baterija koje se danas koriste. 

Novi polimer za litijske baterije

Istraživači korejskih sveučilišta POSTECH i Sogang razvijaju slojevito nabijen, stabilan anodni materijal visokog kapaciteta na bazi polimera. Ovaj materijal nudi kapacitet koji je najmanje deset puta veći od onoga kod konvencionalnih grafitnih anoda. To je postignuto zamjenom grafita Si anodom u kombinaciji sa slojevito nabijenim polimerima uz zadržavanje stabilnosti i pouzdanosti. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Advanced Functional Materials.

Novi polimer koristi vodikovu vezu i iskorištava prednosti kulomskih sila (privlačenje između pozitivnih i negativnih naboja). Površina anodnih materijala velikog kapaciteta uglavnom je negativno nabijena, a slojevito nabijeni polimeri raspoređeni su naizmjenično s pozitivnim i negativnim nabojem kako bi se učinkovito vezali s anodom. Kako bi regulirali fizička svojstva i olakšali Li-ionske difuzije, istraživači su koristili polietilen glikol, što je rezultiralo debelom elektrodom velikog kapaciteta i maksimalnom gustoćom energije koja se nalazi u Li-ionskim baterijama.

Najsvjetlija boja na svijetu

Istraživači Sveučilišta središnje Floride (UCF) razvili su novu boju koja štedi energiju, odbija toplinu, dolazi u bilo kojoj nijansi i trebala bi trajati stoljećima. To je ujedno i dosad najsvjetlija boja.

Boja, opisana u časopisu Science Advances, koristi nanočestice dvaju bezbojnih materijala: aluminija i aluminijevog oksida. Njihovim raspoređivanjem na različite načine na aluminijskom zrcalu obloženom oksidom moguće je kontrolirati kako se svjetlost raspršuje, reflektira ili apsorbira. Sličan proces odgovoran je za bogatu boju leptirovih krila.

Njeni tvorci ističu kako je dovoljno samo 1,4 kilograma plazmonske boje da se prekrije čitav Boeing 747, što je neusporedivo manje od najmanje 454 kilograma konvencionalne komercijalne boje za isti posao. Uz to, njena struktura odražava cijeli infracrveni spektar pa apsorbira manje topline, a površine ispod nove boje ostaju 13 do 16 Celzijevih stupnjeva hladnije no da ih se prekrije običnom komercijalnom bojom.