Posljednjih desetak godina snažno se razvija "okulomika", dijagnostika neuroloških bolesti i poremećaja poput Alzheimerove bolesti, multiple skleroze i shizofrenije iz skenova oka, a na tom se popisu sad našao i poremećaj živčanog sustava nepoznatog uzroka poznat kao Parkinsonova bolest. Oftalmolozi University Collegea u Londonu i Očne klinike Moorfields proveli su nedavno najveću studiju o slikanju retine za otkrivanje Parkinsonove bolesti i otkrili da se stanjivanje unutarnjeg ganglijskog sloja može pojaviti u ranim fazama Parkinsonove bolesti, čak i do sedam godina prije nego što se pojave klinički simptomi. 

"Pronalaženje znakova brojnih bolesti prije nego što se simptomi pojave znači da bi u budućnosti ljudi mogli imati vremena promijeniti način života kako bi spriječili nastanak nekih stanja, a kliničari bi mogli odgoditi početak i učinak promjena života neurodegenerativnih poremećaja", kažu istraživači koji su svoja zapažanja objavili u časopisu Neurology. 

Zvuk se može prenijeti u vakuumu

Kultni slogan znanstveno-fantastičnog filma "Alien" govori nam da "u svemiru nitko ne može čuti kako vrištiš". To se temeljilo na činjenici da je svemir vakuum, područje lišeno bilo kakvih čestica. Svemir doduše nije potpuni vakuum jer sadrži male količine plina, plazme i drugih čestica, ali ova materija je okružena golemim dijelovima praznine. Ali nova studija iz časopisa Communications Physics pokazuje da se zvuk ipak može kretati kroz vakuum. Trik zahtijeva specifične okolnosti i može se izvesti samo na iznimno malim udaljenostima.

Fizičari finskog Sveučilišta Jyväskylä "tunelirali" su zvučne valove kroz vakuum između dva kristala cinkovog oksida, transformirajući vibrirajuće valove u mreškanje unutar električnog polja između objekata. Metoda doduše nije uvijek pouzdana jer su dijelovi vala prilikom prolaska kroz električno polje često bili iskrivljeni ili reflektirani. Međutim, povremeno su piezoelektrični kristali uspijevali savršeno prenijeti cijeli zvučni val. Ovo otkriće bi jednog dana moglo pomoći u razvoju mikroelektromehaničkih komponenti, poput onih koje se nalaze u pametnim telefonima i drugoj tehnologiji, rekli su istraživači. 

Humanoidni robot upravlja avionom

Istraživači Korejskog naprednog instituta za znanost i tehnologiju (KAIST)  izradili su humanoidnog robota zvanog Pibot koji može upravljati mlažnjakom, bez potrebe za velikim modifikacijama kokpita. Ovaj 150 cm visok robot može čvrsto držati komande i održavati visinu čak i u najtežim uvjetima te uz pomoć vanjskih kamera pratiti niz vitalnih statistika. Umjesto listanja ispisanog priručnika, Pibot pamti dokumentaciju koristeći velike jezične modele, a istraživači sad rade na razvoju vlastitog LLM-a posebno za Pibota.

"Pibot je humanoidni robot koji može upravljati avionom baš kao ljudski pilot manipulirajući svim pojedinačnim kontrolama u kokpitu dizajniranom za ljude", kažu njegovi tvorci. No za razliku od ljudi, Pibot se može prilagoditi novim okruženjima u kokpitu pritiskom na gumb kojim se bira tip zrakoplova. Robot bi se mogao koristiti u ekstremnim okruženjima, zanimanje je dakako pokazala vojska, a pregovora se i s Airbusom o korištenju Pibota za testiranje novorazvijenih električnih letjelica.

Dekodiran način na koji "razgovaraju" molekule

Živi organizmi sastoje se od milijardi nanostruktura koje komuniciraju kako bi stvorile entitete višeg reda sposobne za mnoge bitne stvari, kao što su kretanje, razmišljanje, preživljavanje i reprodukcija. Dva molekularna jezika uspješno su rekreirana i matematički potvrđena zahvaljujući pionirskom radu kanadskih znanstvenika Sveučilišta u Montréalu. Otkriće, objavljeno u Journal of American Chemical Society, otvara nove mogućnosti za razvoj nanotehnologija u području biosenzora, isporuke lijekova i molekularnog snimanja.

"Kao što je pokazala nedavna pandemija, naša sposobnost preciznog praćenja koncentracije protutijela u općoj populaciji moćan je alat za određivanje individualnog i kolektivnog imuniteta ljudi", kažu istraživači čije otkriće baca svjetlo na to zašto su neki prirodni nanosustavi odabrali jedan jezik umjesto drugog za komunikaciju između kemijskih informacija.

Aluminij-ionske baterije s boljim kapacitetom

Aluminij-ionske baterije potencijalni su nasljednik tradicionalnih baterija koje se oslanjaju na teško dobavljive i teško reciklirane materijale poput litija. Napredak je spor jer se još uvijek istražuju odgovarajući materijali za elektrode s dovoljnim kapacitetom pohrane. A sad su istraživači Sveučilišta u Ulmu i Sveučilišta u Freiburgu razvili materijal koristeći organski redoks polimer koji je pokazao veći kapacitet od grafita. Materijal je uspješno prošao 5000 ciklusa punjenja, zadržavši 88% svog kapaciteta na 10 Celzijevih stupnjeva, što će potaknuti napredak u razvoju aluminijskih baterija.  

"Sa svojim visokim naponom pražnjenja i specifičnim kapacitetom, kao i izvrsnim zadržavanjem kapaciteta pri velikim brzinama C, materijal elektrode predstavlja veliki napredak u razvoju punjivih aluminijskih baterija, a time i naprednih i pristupačnih rješenja za pohranu energije", kažu istraživači u radu koji objavljuje časopis Energy & Environmental Science.  

Aero-elastični senzor tlaka

Konvencionalni senzori tlaka često imaju problema s preciznošću i s isporukom dosljednih očitanja, često vraćajući različite rezultate kad se isti tlak primjenjuje opetovano i mogu previdjeti suptilne promjene, što može dovesti do značajnih pogrešaka. Istraživači Nacionalnog sveučilišta u Singapuru (NUS) razvili su novi aero-elastični senzor tlaka, nazvan eAir, za povećanu preciznost i pouzdanost u medicinskim primjenama. Inspiraciju su pronašli u "efektu lotosovog lista", prirodnom fenomena u kojem se kapljice vode bez napora kotrljaju s površine lista, zahvaljujući minijaturnim strukturama koje odbijaju vodu. 

Oponašajući ovaj učinak, tim je osmislio senzor tlaka dizajniran da značajno poboljša performanse senzora koji kirurzima omogućava taktilnu povratnu informaciju prilikom laparoskopskih operacija i  kirurzima za precizniju manipulaciju tkivima pacijenata. Uz to, senzor, predstavljen u časopisu Nature Materials, nudi manje invazivan način praćenja intrakranijalnog tlaka (ICP), ključnog zdravstvenog pokazatelja za pojedince s neurološkim stanjima.

Talogom kave do 30% jačeg betona

Inženjeri australskog Sveučilišta RMIT osmislili su novu tehniku ​​koja beton čini 30 posto jačim jednostavnim dodavanjem biougljena napravljenog od iskorištenog taloga kave. Tog materijala barem ima u izobilju jer godišnje većina ostataka od 10 milijardi kilograma potrošene kave završi u otpadu.

Nova tehnologija pretvara otpadni talog kave u biougljen, koristeći održiv niskoenergetski proces bez kisika na 350 Celzijevih stupnjeva. Biougljen od kave, opisan u časopisu Journal of Cleaner Production, može se koristiti u proizvodnji betona umjesto pijeska, drugog globalno najkorištenijeg resursa nakon vode.

Biougljen od kave nije jedini alternativni izvor sirovina koji su osmislili na RMIT-u. U tamošnjim laboratorijima dobiven je i visoko optimizirani biougljen od drveta, iz prehrambenog i poljoprivrednog otpada te biougljena iz komunalnog krutog otpada.

Kroćenje vatre 

Visokotemperaturni plamenovi neophodni su za proizvodnju brojnih materijala. Međutim, kontroliranje požara i njegove interakcije s predviđenim materijalom može biti izazovno. Na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline razvili su stoga metodu inverzne toplinske degradacije (ITD) koja koristi zaštitni sloj tanak kao molekula za kontrolu interakcije topline plamena s materijalom. 

Ova metoda, opisana u Angewandte Chemie, dopušta korisnicima fino podešavanje karakteristika obrađenog materijala. Tanki sloj mijenja se kao odgovor na toplinu vatre i regulira količinu kisika, što omogućava kontrolu brzinu kojom se materijal zagrijava. To pak utječe na kemijske reakcije koje se odvijaju unutar materijala. 

Biomehanički modeli pomažu robotima i avatarima

U simuliranom okruženju ruka pokretana umjetnom inteligencijom podigla je igračku slona i okrenula ga koristeći kombinaciju 39 mišića koji djeluju kroz 29 zglobova. Istu stvar ponovila je i s tubom paste za zube, spajalicom i budilicom. U drugom okruženju, bestjelesne skeletne noge koristile su 80 mišića koji su radili kroz 16 zglobova. Ovi simulirani dijelovi tijela dio su platforme MyoSuite iz kolekcije MyoSuite 2.0 koju je Meta AI objavila u suradnji s kanadskim Sveučilištem McGill, američkim Sveučilištem Northeastern i nizozemskim Sveučilištem u Twenteu.  

Projekt primjenjuje strojno učenje na probleme biomehaničke kontrole, s ciljem pokazivanja spretnosti i agilnosti na ljudskoj razini. Ruke i noge fiziološki su najsofisticiraniji modeli koje je tim do sada stvorio, A Platforma uključuje zbirku osnovnih mišićno-koštanih modela i benchmark zadataka otvorenog koda za istraživače.

Pametan premaz pretvara sjenilo u čistač zraka

Hlapljivi organski spojevi najveći su zagađivači zraka u zatvorenim prostorima. Ovi spojevi uključuju acetaldehid i formaldehid, a oslobađaju ih boje, sredstva za čišćenje, osvježivači zraka, plastika, namještaj, kuhanje i drugi izvori. Iako je njihova koncentracija u domu ili uredu niska, ljudi u zatvorenim prostorima provode više od 90% svog vremena pa se izloženost s vremenom povećava. Konvencionalne metode za uklanjanje ovih spojeva oslanjaju se na aktivni ugljen ili druge vrste filtera, ili ih razgrađuju uz pomoć termokatalizatora aktiviranih visokim temperaturama ili fotokatalizatora koji reagiraju na svjetlost. 

No, sad su istraživači Kimovog laboratorija na Sveučilištu Yonsei osmislili novi pristup koji zahtijeva samo izvor vidljive svjetlosti koji proizvodi toplinu i sjenilo obloženo termokatalizatorom koje zagađivače zraka u zatvorenim prostorima pretvara u bezopasne spojeve. Ova sjenila, predstavljena na nedavnom susretu Američkog kemijskog društva (ACS), rade s halogenim i žaruljama sa žarnom niti, a istraživači proširuju tehnologiju kako bi bila kompatibilna i s LEDicama  koje oslobađaju premalo topline za aktiviranje termokatalizatora. Cilj im je razviti hibridni katalizator koji može iskoristiti cijeli spektar koji proizvode izvori svjetlosti, uključujući UV i vidljivo svjetlo, kao i otpadnu toplinu.

Hvatanje svjetlosti unutar magneta

Revolucionarna studija The City Collegea u New Yorku otkriva da hvatanje svjetlosti unutar magnetskih materijala može značajno poboljšati njihova intrinzična svojstva. Ove pojačane optičke reakcije u magnetima utiru put inovacijama u magnetskim laserima, magneto-optičkim memorijskim uređajima, pa čak i u novim aplikacijama kvantne transdukcije.

Kao što je detaljno opisano u časopisu Nature, istraživači su proučavali svojstva slojevitog magneta koji sadrži snažno vezane ekscitone, kvazičestice s posebno jakim optičkim interakcijama. Kako pokazuju njihovi eksperimenti, optički odgovori ovog materijala na magnetske fenomene jači od onih u tipičnim magnetima. 

"Tehnološke primjene magnetskih materijala danas su uglavnom povezane s magnetno-električnim fenomenima. S obzirom na tako jake interakcije između magnetizma i svjetlosti, sada se možemo nadati da ćemo jednog dana stvoriti magnetske lasere i možda preispitati stare koncepte optički kontrolirane magnetske memorije", nadaju se istraživači.

Mikro strojevi inspirirani proteinima

Istraživači Sveučilišta Cornell razvili su novi način dizajniranja složenih strojeva u mikrorazmjerima, a inspiraciju su pronašli u radu proteina i kljunovima kolibrića, o čemu su izvijestili u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.  

Isti su istraživači prethodno koristili principe origamija za izradu mikrorazmjernih uređaja, od samosklopivih struktura do hodajućih mikrorobota.  

Električna energija pokreće tjelesne stanice

Elektrane neprekidno sagorijevaju fosilna goriva kako bi solarnu energiju koju su pohranile biljke pretvorile u električnu energiju. Ali krenuti u drugom smjeru i pretvoriti električnu energiju u biološki koristan oblik energije, to je već malo teži zadatak. No, sad su bioinženjeri Sveučilišta Stanford u časopisu Joule izradili predstavili jednostavnu kemijsku shema pretvaranja električnu energiju u adenozin trifosfat (ATP), kemijsko gorivo koje koriste sve stanice.

Uz ovaj proces, električna energija iz obnovljivih izvora mogla bi jednog dana pokretati bio tvornice za proizvodnju svega, od proteinskih dodataka do lijekova.
Ciklus je zasad prilično krhak pa istraživači pokušavaju razviti stabilnije enzime i zaštititi ih unutar gela koji mogu pričvrstiti na elektrodu. Uspiju li u svom naumu, bioinženjeri bi uskoro mogli dobiti novi način pokretanja proizvodnih procesa.