Superbrza, kompaktna računalna memorija

Znanstvenici desetljećima proučavaju skupinu neobičnih materijala, multiferoika, koji bi se mogli iskoristiti u izradi računalne memorije, kemijskih senzora i kvantnih računala. U studiji, objavljenoj u časopisu Nature, istraživači Teksaškog sveučilišta u Austinu i Instituta Max Planck za strukturu i dinamiku materije (MPSD) pokazali su da bi slojeviti multiferoični materijal nikl jodid (NiI2) mogao biti dosad najbolji kandidat za izradu izuzetno brzih i kompaktnih uređaja.

Multiferoici omogućavaju magnetoelektrično spajanje, odnosno manipuliranje magnetskim svojstvima materijala s električnim poljem i obrnuto, električnim svojstvima s magnetskim poljima. Istraživači su otkrili da NiI 2 ima veću magnetoelektričnu spregu od bilo kojeg poznatog materijala te vrste, što ga čini glavnim kandidatom za tehnološki napredak. Istraživači se nadaju da se njihovi uvidi mogu iskoristiti i za identifikaciju drugih materijala sa sličnim magnetoelektričnim svojstvima, kao i da bi druge tehnike inženjeringa materijala mogle dovesti do daljnjeg poboljšanja magnetoelektričnog spajanja.

Alat koji brodove upozorava na velike valove 

Neuobičajeno veliki i nepredvidivi površinski valovi mogu biti neugodni pa čak i opasni za one na brodovima, ali istraživači Sveučilišta Maryland su uz pomoć superračunala razvili i na stranicama Scientific Reportsa predstavili alat koji posadama šalje upozorenje pet minuta prije nego što se pojavi takav opasan val.

Alat se sastoji od neuronske mreže osposobljene za razlikovanje raznih vrsta oceanskih valova. Mreža je istrenirana pomoću skupa podataka koji se sastoji od 14 milijuna 30-minutnih uzoraka mjerenja sa 172 plutače smještene u blizini obala SAD-a i niza pacifičkih otoka. Pojavu valova izračunali su s pomoću zasebnog skupa podataka koji se sastoji od 40.000 mjerenja s istih plutača. Pokazalo se da njihov alat točno predviđa pojavu 75% opasnih valova minutu u budućnosti i 73% valova pet minuta u budućnosti.

Samoamputirajući robot

Robotičari istraživačkog laboratorija Faboratory na Sveučilištu Yale predstavili su mekanog robota sposobnog za samoamputaciju i ponovno spajanje udova. Dok neke životinjske vrste imaju korist od odbacivanja repa kako bi pobjegle predatorima i stvorile žive mostove, ovo je prvi put da je ta sposobnost omogućena i mekim robotima. Mogućnosti svojih četveronožnih robota istraživači su demonstrirali u nizu videa i o svemu izvijestili u časopisu Advanced Materials.  

U središtu inovacije je novi materijal, takozvana bikontinuirana termoplastična pjena (BTF) koja podržava ljepljivi polimer. Ova kombinacija omogućuje da se spojevi rastale, odvajaju i ponovno pričvršćuju bez gubitka strukturalnog integriteta.  

Istraživači tvrde da bi ove tehnike mogle omogućiti izradu robota sposobnih za radikalnu promjenu oblika putem autotomije i interfuzije. Iako je još uvijek u ranoj fazi, ova bi tehnologija mogla revolucionirati način na koji roboti komuniciraju ne samo s okolinom, već i jedni s drugima. 

Rastezljiva Li-ion baterija za fleksibilnu elektroniku

Da bi bila doista efikasna, fleksibilna elektronika treba rastezljive baterije. Jedna upravo takva predstavljena je u ACS Energy Letters. Naime, istraživači Sveučilišta Nanjing osmislili su litij-ionsku bateriju s potpuno rastezljivim komponentama, uključujući sloj elektrolita koji se može proširiti za 5000% a svoj kapacitet pohrane zadržava do 70 ciklusa punjenja/pražnjenja.

Kako bi napravili elektrode za potpuno elastičnu bateriju, istraživači su ploču premazali tankim slojem vodljive paste koja sadrži srebrne nanožice, čađu i katodne ili anodne materijale na bazi litija. Zatim je na vrh te paste nanesen sloj polidimetilsiloksana, fleksibilnog materijala koji se obično koristi u kontaktnim lećama. Izravno na vrh dodali litijevu sol, visoko vodljivu tekućinu i sastojke za izradu rastezljivog polimera. Sve je potom prekriveno drugim slojem elektrode, a cijeli uređaj zapečaćen zaštitnim premazom.

Novi način izrade potpuno rastezljivih, čvrstih baterija mogao bi omogućiti razvoj nosivih ili implantabilnih uređaja koji se savijaju i kreću s tijelom, kažu kineski istraživači.

Bežični uređaj koristi svjetlo za liječenje raka

Specifični oblici svjetlosti, kada su upareni s lijekom koji se aktivira svjetlom, mogu poslužiti kao učinkovit i neinvazivan tretman za rak na ili u blizini kože. Međutim, tumori koji se nalaze duboko u tijelu, zaštićeni tkivima, krvlju i kostima, ostaju nedostupni terapijskim dobrobitima svjetla. Kako bi svjetlo doprlo i do ovih teže dostupnih vrsta raka, znanstvenici Sveučilišta Notre Dame osmislili su implantabilni bežični LED uređaj koji u kombinaciji s bojom osjetljivom na svjetlo uništava stanice raka i mobilizira odgovor imunološkog sustava. Njihovo revolucionarno rješenje objavljeno u Photodiagnosis and Photodynamic Therapy.

Određene boje svjetlosti prodiru u tkivo dublje od drugih, objašnjavaju istraživači. Zelena pak ne prodire toliko duboko, ali ima sposobnost stvaranja snažnijeg odgovora terapije protiv stanica raka, objašnjavaju istraživači. A prije nego što svjetlost može biti učinkovita u uništavanju stanica raka, u stanice se mora primijeniti boja s molekulama koje apsorbiraju svjetlost. Uređaj veličine zrna riže može se ubrizgati izravno u kancerogeni tumor i aktivirati na daljinu uz pomoć vanjske antene. Cilj je koristiti uređaj ne samo za liječenje nego i za praćenje odgovora tumora, prilagođavajući snagu signala i vrijeme prema potrebi.

Mikrostrojevi pokretani algama

Inženjeri Sveučilišta u Tokiju osmislili su način motorizacije sićušnih mikroskopskih struktura bez potrebe za vanjskim izvorom energije. Rješenje su pronašli u jednostaničnim organizmima, zelenim algama Chlamydomonas reinhardtii koje su upregnuli u "kočiju" poput kakvih sitnih konja.

Svaka stanica ove alge široka je samo 10 mikrometara. Zajedno, ove stanice mogu povući strojeve pet puta veće od njihove pojedinačne veličine. A za razliku od drugih mikromotora koji se oslanjaju na vanjske izvore energije poput magnetskih ili električnih polja, živi motori poput C. reinhardtii mogu se kretati autonomno na način opisan u časopisu Small. 

Istraživači su ispisali dva različita mikrostroja za upravljanje algama, oba tanja od dlake ljudske kose. Jednog bi dana njihovi nasljednici mogli dovesti do mikrobota koji male terete poput lijekova dostavljaju u tekuća okruženja poput krvi. 

Biološki trik za dulji vijek avionskih baterija

Istraživači Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley i Sveučilišta u Michiganu okrenuli su se modernim biološkim laboratorijima u potrazi za metodama kojima će poboljšati performansi baterija u električnim zrakoplovima. Koristeći se omikom koja pomaže u rasvjetljavanju uloge genoma (genomika), proteina (proteomika) i metabolita (metabolomika), oni su otkrili kako krivac što litijeve baterije ne mogu dugotrajno pružiti veliku snagu nije u anodi nego u katodi.

Istraživači su u časopisu Joule pokazali da dodavanjem određenih soli u elektrolit formira zaštitni sloj oko katode, čineći je otpornom na koroziju i poboljšavajući njezinu izvedbu. Testiranja su pokazala da je nova baterija četiri puta duže održavala omjer snage i energije potreban za let od konvencionalnih baterija. Istraživači sad rade na bateriji kapaciteta 100 kWh, a probni let s eVTOL-om zakazan je za sljedeću godinu.

Rasplesani droidi

Inženjeri Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu istrenirali su humanoidnog robota da bez napora uči i izvodi jednostavne plesne rutine i geste kao što su mahanje, "davanje pet" i grljenje, a sve to dok stabilno hoda po različitim terenima. 

Za treniranje humanoidnog robota, predstavljenog na Wang 2024 Robotics: Science and Systems Conference u Delftu, istraživači su koristili opsežnu zbirku podataka o snimanju pokreta i plesnih videa, a gornji i donji dio tijela trenirani su odvojeno. Unatoč odvojenom treningu, radom robota upravlja se iz jedinstvenog centra koji upravlja cijelom strukturom. To robotu omogućava da izvodi složene pokrete gornjim dijelom tijela dok mirno hoda po različitim površinama, od šljunka i zemlje, preko travnjaka do nagnutih betonskih staza.

Pokretima robota trenutno upravlja ljudski operater koji uz pomoć kontrolera diktira njegovu brzinu, smjer i specifične pokrete. Buduća verzija trebala bi biti opremljena kamerom koja će omogućiti robotu da se samostalno kreće i obavlja zadatke.

Kamera koja ljude pretvara u karikature

PrivacyLens je revolucionarna tehnologija inženjera Sveučilišta u Michiganu koja obećava zaštitu korisnika od snimanja fotografija i videozapisa na kojima ih se lako može prepoznati. 

PrivacyLens koristi standardnu ​​video kameru i kameru sa senzorom topline. Detektiranjem tjelesne temperature ljudi u svom vidnom polju, može identificirati pojedince i zamijeniti njihove likove generičkim crtežima. Ove figure točno odražavaju pokrete stvarnih ljudi, osiguravajući da uređaji koji se oslanjaju na kameru i dalje mogu funkcionirati bez ugrožavanja privatnosti pojedinaca u prikazu. Uz to, PrivacyLens ima i kliznu ljestvicu privatnosti koja korisnicima omogućuje da kontroliraju koliko će njihovog lica i tijela biti cenzurirano.

Proteinski mjehurići za medicinsko snimanje

Bioinženjeri Sveučilišta Rice razvili su plinom ispunjene proteinske mjehuriće koji su dovoljno mali da putuju cijelim tijelom i stižu do dosad nedostupnih  područja. Novi mikromjehurić, predstavljen u časopisu Advanced Materials, vrsta je plinske vezikule, velike poput virusa, a njegova je slobodno plutajuća struktura u obliku dijamanta.

Elektronska mikroskopija omogućila je jedinstven pogled u limfni sustav, a slike su otkrile nanostrukture koje se nakupljaju u velikom broju unutar imunoloških stanica ključnih za pokretanje prirodne obrane tijela. To pak otvara mogućnost upotrebe ovih nanostruktura u razvoju novih imunoterapija, metoda prevencije raka, alata za ranije otkrivanje bolesti pa čak i tretmana zaraznih bolesti. Za početak, trebat će proučiti dugoročnu sigurnost ovih mjehurića za upotrebu u živim organizmima i provjeriti neželjene imunološke reakcije koje oni možda pokreću. 

Novi veliki brat

Stručnjaci Sveučilišta Tianjin i Sveučilišta Južne Karoline osmislili su inovativni AI sustav Interactive Relation Embedding Network (IRE-Net) koji prepoznaje i kategorizira ljudske interakcije bez fizičkog kontakta u prostorijama u kojima vlada gužva. To bi, kažu njegovi tvorci, moglo poboljšati nadzor javne sigurnosti i olakšati analizu ponašanja pojedinaca u gomili.

Sustav predstavljen u časopisu Frontiers of Computer Science koristi kombinaciju informacija o izgledu i prostoru za analizu interakcija. 

Samoobnavljajuće želatinaste baterije

Dizajnirati materijal koji je istovremeno jako rastezljiv i vodljiv nije lako, budući da su ta dva svojstva obično u suprotnosti jedno s drugim. No, inspirirani električnim jeguljama, istraživači Sveučilišta u Cambridgeu razvili su materijal nalik na žele koji ima slojevitu strukturu, sličnu ljepljivim Lego kockicama, koja mu omogućuje provođenje električne struje. Tako su nastale i meke, rastezljive želatinaste baterije koje bi se mogle koristiti u nosivoj tehnologiji, mekoj robotici pa čak i moždanim implantatima za isporuku lijekova ili liječenje stanja poput epilepsije. 

Baterije, predstavljene u časopisu Science Advances, mogu se rastegnuti više od deset puta od svoje izvorne duljine bez gubitka vodljivosti. Sastoje od hidrogelova, 3D mreže polimera koji sadrže više od 60% vode. Ovi polimeri se drže zajedno reverzibilnim uključivanjem i isključivanjem interakcija koje reguliraju mehanička svojstva želea. Osim što su mekani, ovi hidrogelovi su i iznimno čvrsti, mogu izdržati kompresiju bez trajnog gubitka oblika i posjeduju sposobnost samozacjeljivanja kad se oštete.

Potpuno automatizirani AI pregled automobila

Na Havajima je pokrenut prvi na svijetu hands-free pregled automobila koji pokreće AI. Sustav koristi tehnologiju sličnu MRI koja skenira vozilo iz svih kuteva kako bi uz pomoć umjetne inteligencije prepoznao eventualne probleme. Nakon visokotehnološkog pregleda, BMW-ov centar u Honoluluu prikazuje potpuni izvještaj o stanju koji se može poslati na mobilni uređaj. 

Tehnologija koristi osjetljive skenere za obavljanje kompletne provjere vozila od krova do guma, a može prikazati i detalje ispod vozila pa ne čudi što je već koristi i američka vojska. Klijenti su zadovoljni jer AI eliminira mogućnost lažiranja kvara na automobilima kupaca, što je, kažu, uobičajena praksa autoservisa kako bi izvukli više novca od vlasnika vozila.