Loading

'нано'

Современный подход к обессоливанию воды - фильтр из нанопористого графена

Современный подход к обессоливанию воды - фильтр из нанопористого графена толщиной в атом (

Моря и океаны – основной источник воды на Земле: в них содержится 97% водных запасов нашей планеты. Но лишь малая доля этих ресурсов, проходя процесс обессоливания, используется людьми для питья. Технологии превращения соленой воды в пресную все еще далеки от совершенства – им явно недостает таких немаловажных качеств, как энергоэффективность и дешевизна.

В своем новом исследовании ученые Массачусетского технологического института (MIT) на примере модели показали, что нанопористый графен способен отфильтровывать соль из воды со скоростью, в 2-3 раза превосходящей аналогичный показатель лучшей из существующих промышленных технологий обессоливания – обратного осмоса. По их прогнозам, повышенная пропускная способность графена даст возможность сократить расход энергии и уменьшить размеры устройств для обессоливания. Степень усовершенствования будет зависеть от того, насколько мы сумеем развить технологии производства и обработки графена.

Read more...

Глаз рака-богомола улучшит CD и DVD с высоким разрешением

Глаз рака-богомола улучшит CD и DVD с высоким разрешениемГлаз креветки-богомола павлиновой, известной как рак-богомол, воодушевил международную группу исследователей на создание двухслойной волновой пластинки, которая может улучшить технологии CD, DVD, blu-ray и голографии, создавая еще большее разрешение и плотность размещения данных. Рак-богомол - это один из немногих видов животных, способный видеть циркулярно поляризованный свет, схожий с тем, что используется для создания 3-D фильмов. Многие исследователи считают, что глаза рака-богомола лучше приспособлены для всего видимого спектра, чем любая волновая пластинка, сделанная человеком.

Волновая пластинка – это прозрачная пластина, которая может изменять поляризацию света благодаря способности к двойному лучепреломлению. Минеральный кальцит, иногда использующийся в качестве волновой пластинки, двоякопреломляющий. Если просматривать этот текст через кальцитовую линзу, он покажется удвоенным, а буквы будут выглядеть слегка смещенными.

«Мы хотим изменить поляризацию, не влияя на входящий объем света, - объясняет Ахлеш Лахтакия, профессор прикладных наук и механики. – Мы хотим, чтобы передача и изменение поляризации происходили совершенно независимо от частоты. Другими словами, мы не хотим изменять цвет».

Read more...

Физика жизни: рассвет квантовой биологии

Физика жизни: рассвет квантовой биологииКлюч к практическому квантовому вычислению и высокоэффективным солнечным элементам может лежать в беспорядочном зеленом мире, лежащем вне физических лабораторий.

На первый взгляд, кажется, что квантовые эффекты и живые организмы занимают совершенно разные жизненные ниши. Первые обычно наблюдаются в нанометровом измерении, окруженные глубоким вакуумом, при ультранизких температурах и в условиях четкого контроля при помощи лабораторного оборудования. Последние населяют макроскопический мир, теплый, беспорядочный и лишенный какого-либо контроля. Квантовые феномены, такие как когерентность, когда волновые колебания каждой части системы следуют согласованно, не просуществовали бы и микросекунды в беспокойных условиях клетки.

Или так многие думали. Но открытия, совершенные в последние годы, указывают, что природа знает несколько фокусов, неизвестных физикам: когерентные квантовые процессы вполне могут проявляться и в мире природы. Известные или предполагаемые примеры включают явления от способности птиц к навигации с использованием магнитного поля Земли до внутреннего механизма фотосинтеза – процесса, когда растения и бактерии превращают солнечный свет, углекислоту и воду в органическую материю, который, возможно, является наиважнейшей биохимической реакцией на Земле.

Read more...

Солнечная краска - "зеленое" электричество в каждый дом

Напыляемые солнечные элементыПриходило ли вам когда-нибудь в голову, что неисчерпаемый, как само солнце, источник энергии можно будет хранить в баллончике и при необходимости наносить на любую мало-мальски подходящую поверхность? Меж тем так называемые «напыляемые» солнечные элементы уже существуют и продолжают активно совершенствоваться! Инженер-химик Брайан Коргел из Техасского Университета в Остине (США) уверен, что «солнечные панели скоро можно будет рисовать на стенах и крышах зданий красками из наночастиц». По его словам, процесс использования новой нано-краски сможет вскоре заменить стандартный (относительно дорогой) высокотемпературный метод изготовления солнечных панелей.

Напыляемые солнечные элементы – “почти газетная” печать от специалистов Техасского Университета

«На данный момент наша исследовательская группа занимается изготовлением нанокристаллов. Мы берем элементы группы 'CIGS' – медь, индий, галлий, селенид – и формируем из этих неорганических [светопоглощающих] материалов мелкие частицы, которые затем помещаются в растворитель, создавая таким образом чернила или краску», - поясняет Коргел. Эта солнечная «краска» выполняет те же функции, что и громоздкие фотогальванические солнечные коллекторы на крышах зданий и на «солнечных фермах» по всему миру. Крошечные коллекторы Коргел называет «солнечными бутербродами», верхняя и нижняя части которых представлены металлическими контактами, а середина – светопоглощающим слоем.

Read more...

Мышцы будут выращивать из морских асцидий

асцидииИсследование ученых из Манчестерского университета открывает перспективу выращивания человеческой мышечной ткани из наноразмерных нитей морских обитателей, именуемых асцидиями. Как показывают результаты лабораторных экспериментов, целлюлоза, добытая из морских асцидий, способна влиять на поведение клеток скелетных мышц. 

Полученные наноструктуры, в несколько тысяч раз меньшие мышечных клеток, выравнивают и упорядочивают клетки, являясь самым миниатюрным физическим объектом, который обладает подобными свойствами. Это в свою очередь поможет придать мышечным волокнам должную силу и упругость.

Целлюлоза представляет собой полисахарид – длинная цепь обьединенных моносахаридов – являющийся главным компонент бумаги и определенных видов текстиля, например, хлопка. Основным источником для получения целлюлозы выступают, прежде всего, растения. Асцидии – единственные представители животного мира, способные производить целлюлозу.

Read more...

Нанофитнес помогает ферментам оставаться активными и сохранять форму

Protein_crystals_grown_in_spaceКак известно, протеины – это критически важные для жизнедеятельности человека органические вещества, которые служат пластическим материалом для построения клеток, поэтому, по мнению многих специалистов, их необходимо включать в рацион любой диеты. Вместе с тем, они также являются одними из самых сложных молекул в природе, и мы все еще многого не знаем о них.

В частности, одна из ключевых проблем - стабильность ферментов или, как их еще называют, энзимов (белковые молекулы, которые способны ускорять или катализировать химические реакции). Дело в том, что после извлечения из их естественной среды обитания они вскоре теряют форму и изменяют свои свойства (этот процесс принято называть денатурацией). В качестве подобных примеров можно привести скисшее молоко или яйца, которые под воздействием высоких температур переходят из жидкого состояния в твердое.

Однако Марк-Оливьеру Коппенсу, профессору кафедры химической технологии и биоинженерии в Политехническом институте Ренсселира, удалось разработать новый метод, повышающий стабильность ферментов, что делает их полезными в гораздо более широком диапазоне условий.

Read more...

Создан экологически чистый наноаккумулятор на основе водородного топлива

Будущее за нанотехнологиямиУчёные разработали принципиально новый метод связывания водорода, который, по мнению многих аналитиков, является перспективным экологически чистым топливом будущего. Технология подразумевает использование уже известных материалов, но в форме наночастиц.

Материал, из которого состоит аккумулятор нового поколения, представляет собой нанокомпозит – два основных компонента, объединённых в механической смеси. Первый, металлический магний, используется в виде нанокристаллов, которые и отвечают за связывание водорода. Второй компонент – специальный полимер, проницаемый для водорода и играющий роль однородной среды, в которой содержатся элементы магния.

Read more...

Новые технологии, увеличивающие эффективность аккумуляторов

Новые технологии, увеличивающие эффективность аккумуляторовПожалуй, единственными недостатками электрических транспортных средств можно считать их относительно небольшую дальность хода, а также то, что их подзарядка занимает слишком много времени. Но, похоже, ученые нашли эффективные решения этих проблем. Сегодня мы расскажем о двух интересных разработках, которые могут увеличить конкурентоспособность электромобилей.

Аккумуляторы с высокой скоростью заряда

Конденсаторы способны очень быстро заряжаться, но обладают очень малой емкостью. Аккумуляторы, напротив, могут хранить большой объем энергии, но их низкая скорость заряда доставляет неудобства владельцам экологически дружественных автомобилей. По словам Пола Брауна, профессора материаловедения и инженерии, новая разработка обладает лучшими качествами обоих источников питания.

Скорость, с которой обычные батареи способны заряжаться или разряжаться, может быть значительно увеличена за счет преобразования активных компонентов в тонкие пленки. Но, как правило, их емкость недостаточна для хранения большого объема энергии, поэтому им придали трехмерную структуру. Это было осуществлено путем покрытия поверхности тонких пленок самоорганизующимися в решетчатое расположение наноразмерными сферами. 

Read more...

Наномагниты - экономия редкоземельных металлов

Более сильнНаномагниты позволят использовать меньше редкоземельных металловые и легкие магниты могут выйти на рынок уже в ближайшие несколько лет, делая возможным производство эффективных автомобильных двигателей и ветряных турбин. Необходимость разработки нового материала обусловлена тем, что лучшие из существующих на данный момент магнитов изготовлены из редкоземельных металлов, поставка которых остается ненадежной даже в условиях растущего спроса.

Итак, сегодня исследователи работают над новыми типами наноструктурированных магнитов, в которых будет использоваться меньшее количество редкоземельных металлов по сравнению с обычными магнитами. Многие моменты еще требуют доработки, и, тем не менее, сотрудники GE Global Research надеются продемонстрировать новые материалы для магнитов в течение ближайших двух лет.

Самые мощные из существующих сегодня магнитов обязаны своими свойствами наличию в них сплава редкоземельного металла неодима (в составе которого присутствуют также железо и бор). Иногда с целью улучшения свойств магнита производители добавляют в сплав другие редкоземельные металлы, в том числе диспрозий и тербий. Поставки всех трех из этих редких металлов находятся под угрозой из-за растущего спроса и возможности ограничения экспорта основной страной-производителем – Китаем.

Read more...

Новые солнечные элементы самовосстанавливаются, как природные растительные системы

Самовосстанавливающиеся фотоэлементыИсследователи создают новый тип солнечных элементов, способных самовосстаналиваться с помощью нанотрубок и ДНК, как природная фотосинтезирующая система растений. Целью новой технологии является увеличение срока эксплуатации и снижение стоимости.

«Используя оптические наноматериалы, мы создали искусственные фотосистемы для накапливания солнечной энергии и превращения ее в электричество», - рассказывает Джонг Чой, помощник профессора инженерной механики в Университете Пердью. 

Разработка основывается на необычных электрических свойствах структур под названием «углеродные нанотрубки с одинарной стенкой», которые используются как молекулярные проводники в светособирающих элементах, объясняет Чой, который возглавляет группу ученых в Центре нанотехнологии и биологических наук Исследовательского парка Пердью.

Read more...