Istraživači londonskog UCL-a izradili su dosad najizdržljiviju solarnu ćeliju od perovskita. Novi dizajn postiže rekordnu učinkovitost od 37,6% pod uredskom rasvjetom od 1000 luxa, što je oko šest puta bolje od dostupnih rješenja. Inovacija je rezultat kemijskog tretmana koji uklanja strukturne nedostatke i produžuje radni vijek solarne ćelije na najmanje pet godina.

Ove solarne ćelije, opisane u časopisu Advanced Functional Materials, otvaraju mogućnost da uređaji poput tipkovnica, daljinskih upravljača, alarmnih sustava i senzora rade bez baterija, koristeći ambijentalno svjetlo. Tehnologija je jednostavna za izradu, a planira se i serijska proizvodnja koja će, kažu, znatno smanjiti e-otpad i promijeniti svakodnevnu elektroniku.

Kristal koji diše poput živih pluća

Korejski i japanski istraživači zajedničkim su snagama razvili “dišući” kristal SrFe0.5Co0.5O2.5 koji može više puta apsorbirati i otpuštati kisik na relativno niskim temperaturama, poput živih pluća. Ključna inovacija je selektivna kemijska reakcija: tijekom otpuštanja kisika smanjuju se samo kobaltovi ioni, dok kristal ostaje strukturalno stabilan i vraća se u izvorno stanje kad se kisik ponovno uvede.

To omogućava praktičnu primjenu u gorivnim ćelijama, termoelektroničkim tranzistorima i pametnim prozorima, gdje je kontrola kisika presudna za efikasnost i održivost. “Kao da smo kristalu dali pluća. Može disati kisik po potrebi”, objašnjavaju istraživači u časopisu Nature Communications najavljujući tehnologiju koje će, kažu, drastično unaprijediti čistu energiju i izradu zelenih materijala.

Gubitak spina pretvaraju u energiju

Korejski istraživači otkrili su način kako da nešto što se dosad smatralo gubitkom, poput spontanog raspršivanja spina elektrona, pretvore u izvor energije. Tim s KIST-a, DGIST-a i Sveučilišta Yonsei pokazao je da magnetski materijali mogu sami od sebe mijenjati smjer unutarnje magnetizacije, bez vanjskog polja ili struje. Takva kontrola omogućila bi izradu računalnih i memorijskih komponenti koje rade s ultra niskom potrošnjom energije.

Umjesto da energija "nestaje“, prirodni gubitak spina sad se može iskoristiti kao pokretač prebacivanja između 0 i 1. Ovaj princip, opisan u časopisu Nature Communications, mogao bi, tvrde, postati temelj nove generacije energetski učinkovitih uređaja.

Ožičeno prirodom: molekule za elektroniku budućnosti

Istraživači Empe uspjeli su povezati organske molekule porfirina s funkcionalnim metalnim centrima na grafensku nanovrpcu s atomskom preciznošću.

Hibridni sustav, opisan u časopisu Nature Chemistry, magnetski je i elektronički povezan, što otvara put širokom rasponu primjena u molekularnoj elektronici, od kemijskog senzorstva do kvantnih tehnologija. "Naša grafenska vrpca s porfirinima mogla bi funkcionirati kao niz međusobno povezanih kubita“, objašnjavaju istraživači laboratorija nanotech@surfaces.

Univerzalna logička vrata unutar atoma

Fizičari Sveučilišta u Sydneyu demonstrirali su univerzalna logička vrata na razini jednog atoma koristeći GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill) kod, poznat kao “Rosetta Stone” kvantne korekcije pogrešaka. Kvantne oscilacije unutar zarobljenog iona iterbija omogućile su stvaranje logičkih kubita s mnogo manje fizičkih kubita no što je dosad bilo nužno.

Ovo rješenje, predstavljeno u časopisu Nature, dramatično smanjuje hardverske zahtjeve i predstavlja ključni korak prema skalabilnim, praktičnim kvantnim računalima velike snage.

Kiborg meduze

Meduze su iznimno energetski učinkovite i mogu plivati na velikim dubinama, uključujući i Marijansku brazdu. Na Sveučilištu Colorado Boulder razvijaju "kiborg meduze" opremljene mikroelektroničkim uređajima koji potiču kontrakcije mišića za aktivno upravljanje njihovim kretanjem. To omogućava usmjeravanje meduza u teško dostupne dubine gdje bi mogle prikupljati važne podatke o temperaturi, pH vrijednosti i okolišu.

Projekt predstavljen u časopisu Bioinspiration & Biomimetics istražuje i etičke aspekte rada s ovim bezmoždanim životinjama, a cilj je stvoriti novi tip energetski učinkovitih podvodnih vozila nadahnutih njihovim jedinstvenim načinom plivanja.

Nabori kontroliraju spin

Nabori u atomski tankim, dvodimenzionalnim materijalima poput molibden ditelurida mogu precizno kontrolirati spin elektrona, što je ključno za spintroniku, tehnologiju koja koristi kvantna svojstva spinova za obradu podataka, otkrili su istraživači Sveučilišta Rice. Savijanje materijala uzrokuje neravnomjernu elastičnu silu (flexoelectric polarization), što dovodi do podjele spinova u helikopterni uzorak poznat kao persistent spin helix (PSH), koji čuva spin stanje čak i pri sudarima atoma.

Ova pojava omogućuje stvaranje ultrakompaktnih i energetski učinkovitih uređaja s vrlo kratkom spin-precesijskom duljinom od samo 1 nanometra. Inovacija, opisana u časopisu Matter, otvara put elektronici temeljnoj na spintronici i manjoj potrošnji energije u usporedbi sa sadašnjim silicijskim tehnologijama.

Senzor za dijagnosticiranje dijabetesa

Istraživači Sveučilišta Penn State razvili su inovativni senzor za dijagnosticiranje dijabetesa i predijabetesa koji koristi samo uzorak daha, a rezultat daje u nekoliko minuta. Senzor detektira povišenu razinu acetona u izdahnutom zraku, pri čemu je granica za dijabetes oko 1,8 dijelova na milijun. Ključ inovacije je uporaba laserom induciranog poroznog grafena u kombinaciji sa cink-oksidom, što omogućuje selektivnu detekciju acetona čak i u vlažnim uvjetima daha.

Tehnologija, opisana u časopisu Chemical Engineering Journal, obećava lakšu i dostupniju dijagnostiku te primjenu u praćenju zdravlja povezanim s prehranom i tjelovježbom.

Čvorovi za kvantne mreže

Koristeći kalcijeve ione za pohranu kubita, istraživači Sveučilišta u Innsbrucku stvorili su snažne čvorove za kvantne mreže. Svaki kubit u skupu do deset iona isprepleten je s zasebnim fotonom, što omogućava skalabilno povezivanje kvantnih računala i senzora.

Metoda, opisana u časopisu Physical Review Letters, postiže visoku vjerodostojnost isprepletenosti od 92%, što otvara vrata sigurnijoj kvantnoj komunikaciji, distribuiranim kvantnim računalima i preciznim mjerenjima. Ovakvi kvantni čvorovi mogu se, kažu, proširiti na stotine kubita, što nas približava ostvarenju kvantnog Interneta i globalnog sustava vrhunske točnosti.

3D ispis supravodiča

Istraživači Sveučilišta Cornell razvili su jedinstvenu metodu 3D ispisa za proizvodnju supravodiča koristeći tinte od kopolimera i anorganskih nanočestica koje se samoorganiziraju tijekom ispisa. Nakon toplinske obrade nastaju porozni kristalni supravodiči strukturirani na tri skale: atomi u kristalnoj rešetki, mezostrukture iz kopolimera i makroskopski 3D oblici poput zavojnica. Ova „sve u jednom” tehnika skraćuje i pojednostavljuje proces, izbjegavajući brojne tradicionalne korake poput sinteze i višestruke toplinske obrade. Posebno je impresivan supravodič od niobij-nitrida koji pokazuje rekordnu kritičnu magnetsku polje jačine od 40-50 Tesli.

Ova metoda, opisana u časopisu Nature Communications, može unaprijediti tehnologije od magnetske rezonancije (MRI) do kvantnih uređaja i otvarajući nove mogućnosti za složene i efikasne supravodičke strukture.