Новый материал улучшит энергетические, компьютерные и фотонные технологии

Исследователи из Университета Аризоны создали новый структурный кристаллический материал, который обещает улучшить широкий диапазон технологий



Кремниевая панель –

«собиратель» солнечной энергии


Профессор электроинженерии Кун-Чжен Нинг (Cun-Zheng Ning) говорит, что материал, формально названный силикат хлорида эрбия, можно использовать для развития следующего поколения компьютеров, улучшения возможностей Интернета, увеличения эффективности кремниевых фотогальванических панелей, чтобы преобразовывать солнечный свет в электроэнергию, а также для повышения качества сенсорных технологий.
Исследовательская группа Нинга синтезирует новый состав в Лаборатории нанофотоники ASU.
Успех ученых в том, что им удалось синтезировать структурные компоненты эрбия в форму однокристалльной нанопроволоки, которая имеет лучшие свойства по сравнению с другими формами эрбия.
Эрбий - один из самых важных членов группы редкоземельных элементов в периодической таблице химических элементов. Оптическое волокно для высококачественной работы Интернета и телефонов, легированное эрбием, способно поглощать свет одной длины волны и испускать его на другой длине волны.
Эрбий используется для допинга оптоволокна, чтобы усилить сигналы Интернета и телефонной связи в телекоммуникационных системах. Допинг - термин, используемый для описания процесса внедрения низких концентраций различных элементов в другие вещества, чтобы изменить электрические или оптические свойства веществ для достижения желаемых результатов. Элементы, используемые в таких процессах, называются допанты.


Изображение иллюстрирует кристаллическую структуру нового
материала, открытого в Лаборатории нанофотоники ASU.
Четыре различных цвета представляют четыре элемента,
которые были соединены, чтобы образовать новый материал

 «С новым составом материала мы имеем в 1000 раз больше атомов эрбия, чем в оптоволокне. Это означает, что в систему размером с чип можно поместить много больших устройств, - говорит Нинг. - Таким образом, новые материалы, содержащие эрбий, можно соединить с кремнием, чтобы повысить функциональность компьютерных и коммуникативных систем на самой недорогой кремниевой платформе, увеличивая скорость компьютера и интернет-операций».
Материалы эрбия могут также использоваться, чтобы увеличить эффективность энергетического преобразования кремниевых солнечных батарей.
Кремний не поглощает солнечное излучение с длинами волны более 1,1 микрона, что приводит к бесполезной затрате энергии и делает солнечные батареи менее эффективными.
Новый материал на основе эрбия может оптимизировать солнечные батареи. Эрбий способен преобразовать два или несколько фотонов, несущих небольшие количества энергии, в один фотон, который будет обладать большим количеством энергии. Этот более мощный фотон может быть поглощен кремнием, таким образом увеличивая эффективность солнечных батарей.
Материалы на основе эрбия также помогают поглощать солнечный ультрафиолетовый свет и преобразовать его в фотоны, несущие небольшую энергию, которая может быть более эффективно преобразована кремнием в электричество. Подобная цвето-конверсионная функция превращения ультрафиолетового света в другие видимые цвета света также важна в производстве белого света для твердотельных устройств, которые одновременно с основной функцией должны служить источниками света.


Обычные солнечные батареи также называют фотогальваническими
панелями. Они сделаны из полупроводника, обычно кремния. Теперь их
можно сделать более эффективными с помощью эрбия

 Ученые разработали принцип, который предполагает введение эрбия в различные материалы как допанта. «Раньше проблема была в том, что мы не могли ввести достаточно атомов эрбия в кристаллы и стекло, не ухудшая оптических свойств, так как различные допанты группировались, снижая визуальное качество», - говорит Нинг.
Но так как атомы эрбия организованы в периодическом множестве, они не группируются в своем новом составе. Тот факт, что материал был произведен в высококачественной однокристалльной форме, делает его оптическое качество более высоким, чем у других легированных материалов, говорит Нинг. Уникальное достижение команды Нинга в том, что эрбий может быть составляющей однородной структурированной смеси, а значит количество атомов эрбия ученые могут задавать сами. Контроль над атомами эрбия позволить увеличить их концентрацию в тысячу раз.
Увеличение числа атомов эрбия обеспечивает больше оптической активности, чтобы произвести более мощные и быстрые сигналы. Это также увеличивает преобразование различных световых цветов в белый свет, что необходимо для функции освещения твердотельных устройств и позволяет солнечным батареям более эффективно преобразовать солнечный свет в электроэнергию.
Как многие научные открытия, синтез этого нового эрбиевого материала был сделан случайно.
«Мы первоначально пытались лакировать эрбий в кремниевую нанопроволоку. Но свойства, которые показал материал, нас удивили, - говорит ученый. - Мы получили совершенно новый материал. Мы не знали, что это такое. Нам потребовалось больше года, чтобы наконец понять, что мы получили новый однокристалльный материал, который не существовал ранее».
Нинг и его команда пытаются внедрить новый материал в современные технологии. Среди их разработок - увеличение эффективности солнечной батареи, создание миниатюризированных оптических усилителей фотонных систем для компьютеров и улучшение качества и скорости Интернета.
«Но что важнее всего – мы еще не знаем всех возможностей материала. Предварительные исследования открывают много удивительных свойств. Я думаю, нас ждут захватывающие открытия», - говорит Нинг.

Источник: http://www.km.ru/
13:50 30.11.2011 , Федоров Александр

Американские ученые создали самый легкий искусственный материал в мире

Ученым удалось создать самый легкий в мире искусственный материал. Разработка принадлежит американским физикам и инженерам и состоит из решетки, которая образована тончайшими металлическими трубками.
Материал имеет плотность всего 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр и, по словам создателей, он в сто раз легче пенопласта и обладает необычайно высокой способностью поглощать энергию. Ожидается, что он может найти применение в аккумуляторных батареях будущего, а также в различных амортизационных устройствах.
Ученые отмечают, что при создании этого материала самым трудным для них оказалось создание микрорешетки (на 99,99% состоит из воздуха) из переплетенных пустотелых трубок, толщина стенок которых в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса.
Что касается прочности материала, то здесь она объясняется упорядоченной структурой. Так, аэрогели и металлизированная пена имеют аморфную структуру, а это, в свою очередь, означает, что они обладают меньшей прочностью, упругостью и способностью поглощать энергию, чем те исходные материалы, из которых они образованы.
При проведении испытаний данная микрорешетка подвергалась механическому сжатию до половины своего объема. После устранения нагрузки материал восстанавливался до 98% своих первоначальных объема и формы.

Источник: http://www.km.ru/nauka/2011/11/21/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/amerikanskie-uchenye-sozdali-samy

Разработчики получат ARM-версию Windows 8 в феврале

Компания Microsoft предоставит разработчикам ARM-версию операционной системы Windows 8 в феврале. Об этом пишет CNET со ссылкой на собственные источники.

Один из информаторов издания сообщил, что смог ознакомиться с планшетом на архитектуре ARM, на котором была установлена Windows 8. Он отметил, что система работает "стабильно", и добавил, что планшет был изготовлен одним из ведущих производителей.

     Изображение с сайта mobilemag.com

Источники CNET также отметили, что ARM-планшеты будут стоить дешевле, чем устройства на платформе Intel.

Официально Microsoft не называла сроки выхода версии Windows 8 для "мобильной" архитектуры ARM. Разработчики программ для "компьютерной" архитектуры x86 получили возможность работать с системой в сентябре, когда вышла Windows 8 Developer Preview.

Windows 8 объединяет два типа интерфейсов: "традиционный" Windows-интерфейс и Metro. Предполагается, что полноценные Windows-приложения не смогут работать на устройствах на базе ARM, однако на них можно будет запустить программы из магазина Windows Store.

Сроки выхода финальной версии Windows 8 пока не называются, но ожидают, что это произойдет не раньше второй половины 2012 года. На выставке CES 2012, которая прошла в середине января, глава Microsoft Стив Балмер заявил, что бета-версия операционной системы станет доступна в феврале.

Ссылки по теме
- Windows 8 stable on ARM, going to developers soon, say sources – CNET News, 27.01.2012
- Microsoft выпустила версию Windows 8 для разработчиков – Lenta.ru, 13.09.2011
- Microsoft анонсировала Windows 8 – Lenta.ru, 02.06.2011

Сайты по теме
- Microsoft Corp.

Смартфоны Highscreen TV Duo и HD Duo

Смартфоны Highscreen TV Duo и HD Duo

Вчера в 13:17Newsland Advertiser


На данный момент на российском рынке насчитывается несколько моделей Android-смартфонов с поддержкой двух SIM-карт. Лидеров в этом сегменте сразу два: Gigabyte и Highscreen. Свой первый Android-фона бренд Highscreen представил в 2009 году, это был Highscreen PP5420, который стал первым в России смартфоном на указанной программной платформе. Потом было еще две модели – Highscreen Cosmo и Cosmo Duo. К слову, последний аппарат стал вторым Android-фоном с поддержкой работы двух SIM-карт в России – после Gigabyte GSmart G1310. А в конце ноября 2011 года появилось еще два подобных гаджета – Highscreen TV Duo и HD Duo. Рассмотрим эти модели.

Почти все характеристики Highscreen TV Duo и HD Duo идентичны. Разница лишь в диагонали и разрешении экранов. Первый аппарат оснащен 3,5-дюймовым емкостным дисплеем, разрешение которого составляет 320 на 480 точек. А Highscreen HD Duo оборудован 4,3-дюймовым сенсорным емкостным WVGA-дисплеем с разрешением 480 на 800 точек. Экраны с таким разрешением используются в популярных дорогих смартфонах, например, таких как HTC HD2 или HTC Desire HD. Highscreen TV Duo и HD Duo поддерживают функцию одновременного управления несколькими пальцами – «мультитач». Также стоит сказать, что в Highscreen TV Duo есть встроенный аналоговый ТВ-приемник, а Higshcreen HD Duo – это первый в России «двухсимочник» на Android с экраном столько высокого разрешения.

Смартфоны Highscreen TV Duo и HD Duo интересны по целому ряду причин, вот только в их число не входит процессор. В аппаратах используется устаревшая платформа MediaTek 6516 с тактовой частотой 416 МГц и 256 Мб оперативной памяти. Да, это проверенный временем процессор, и за стабильность работы устройств можно не переживать. Но вот для быстрой работы аппаратных ресурсов иногда не хватает. Объем встроенной памяти – 512 Мб (с возможностью расширения картами памяти формата microSDHC). Как уже понятно, смартфоны работают на платформе Android 2.2 с поддержкой сервисов Google (Gmail, Google Talk, Android Market, Google Maps и пр.).

В Highscreen TV Duo и HD Duo предусмотрен стандартный для Android-смартфона набор дополнительных функций: GPS-приемник (в комплекте идет предустановленная навигационная программа Be-On-Road с полным набором карт России), цифровой компас, FM-радио, адаптеры Bluetooth и Wi-Fi, датчик движения. Также имеется 2-мегапиксельная камера крайне низкого качества. Емкость аккумулятора – 1 600 мАч.

В Highscreen TV Duo и HD Duo используется один радиомодуль, который обеспечивает работу двух «симок» только в режиме ожидания. Во время же разговора или работы в Интернете активна только одна карточка. Увы и ах.

Highscreen TV Duo стоит 6 333 рубля, а Highscreen HD Duo – 7 333. В принципе, нормальные ценники для смартфоном с вышеописанным количеством функций.

Newsland Advertiser
Источник: newsland.ru

Western Digital показал первый внешний жесткий диск с Thunderbolt

Производитель компьютерной периферии Western Digital представил свой первый внешний жесткий диск с высокоскоростным интерфейсом Thunderbolt. Новинка с "молниеносным" портом от Intel была показана на выставке Macworld 2012, которая проходит с 26 по 28 января в Сан-Франциско.

Объем накопителя MyBook Thunderbolt Duo - от четырех (два диска по 2 Тб) до шести (два диска по 3 Тб) терабайт. Сзади накопителя расположены три порта - один для адаптера питания, а остальные - для подключения двух других устройств с интерфейсом Thunderbolt.

Скорость записи и чтения довольно высокие - около 520 и 770 мб/с соответственно, пишет CNET. По словам представителей WD, поставки MyBook Thunderbolt Duo стартуют в этом квартале. Цена на периферию пока не определена.

Intel представила технологию Thunderbolt, ранее известную как Light Peak, в 2009 году. Весной 2011 года "молниеносный" интерфейс появился в обновленных лэптопах MacBook Pro. Данные по этому порту передаются со скоростью до 20 раз быстрее, чем по USB 2.0, и до двух раз быстрее, чем по USB 3.0. Согласно Intel, скорость по Thunderbolt достигает 10 гигабит в секунду в обоих направлениях.

Thunderbolt еще не получил массового распространения. Сейчас этим портом оснащаются только ноутбуки, мониторы и моноблоки Apple. Появление первых ПК и лэптопов (в том числе ультрабуков) с Thunderbolt от других производителей ожидается во II квартале этого года.

Источник: vesti.ru

Лазерные источники в проекционном телевидении

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН завершен очередной этап разработки эффективных лазеров для проекционного телевидения, связанный с созданием создании источников света – одновременно мощных и миниатюрных — для формирования трехцветных (так называемых RGB) пикселей.

Принцип устройства разрабатываемого лазерного телевизора основывается на логическом развитии электронно-лучевого источника света, в котором слой люминофора заменен на полупроводниковый активный слой в микрорезонаторе. Идея лазерной электронно-лучевой трубки принадлежит советским ученым, сотрудникам ФИАН, Н.Г. Басову, О.В. Богданкевичу и А.С. Насибову. Первый советский лазерный дисплей — «Квантоскоп», разработанный в НИИ «Платан» в сотрудничестве с ФИАН, увидел свет в виде готового устройства еще в конце 1980-х годов. В нем использовались три лазерные электроннолучевые трубки, излучающие в красном, зеленом и синем диапазонах спектра. Это был активный дисплей, в котором изображение формировалось внутри источника света. В каждый момент времени лазерный пучок выходил из того места полупроводникового слоя, куда был направлен электронный пучок. Цветное изображение формировалось путем совмещения трех монохромных изображений на большом внешнем экране. Но это было громоздкое устройство, которое требовало охлаждения полупроводникового слоя до низких температур ( -120оС). Нужно было придумать что-то, что позволило бы достигнуть высокой мощности света при комнатной температуре. Вскоре весь мир пошел по другому пути — создания светоклапанного устройства наподобие жидкокристаллического затвора или матрицы микрозеркал. Оба этих устройства сейчас довольно успешно работают, но хорошего источника монохроматического света для этих устройств до сих пор нет.

«Сегодня в мощных проекционных устройствах в качестве источника света используются, в основном, дуговые ксеноновые лампы высокого давления. Но КПД ксеноновых ламп около 1%, если сопоставить мощность, которая идет на получение изображения, и ту, что потребляет лампа. Причина кроется в том, что для получения изображения высокого качества необходимо из сплошного спектра лампы «вырезать» относительно узкие линии трех основных цветов: красного, зеленого и синего свечения, а всю остальную мощность излучения лампы, превращающуюся в тепло, надо отводить», — говорит руководитель работы, заведующий Лабораторией лазеров с катодно-лучевой накачкой, доктор ф.-м.наук Владимир Козловский.

Многие компании-производители уже ищут замену ксеноновым лампам, например, некоторые из них пошли по пути использования светодиодов. Но из-за их относительно низкой яркости (по сравнению с лазерными источниками) создание проекторов с потоком в несколько тысяч люмен потребует использования сложной и дорогой оптической системы. Другие пытаются «обуздать» лазерные источники: еще в 2002 году компания Q-peak продемонстрировала лазерный RGB (Red-Green-Blue) источник на основе удвоения и параметрического преобразования частоты твердотельных лазеров с накачкой излучением лазерных диодов. Первый коммерческий лазерный телевизор компании Mitsubishi, появившийся на рынке в 2008, основывается на мощных лазерных диодах, излучающих в красной и синей области спектра. В качестве источника зеленого излучения там используется вторая гармоника твердотельного лазера с накачкой лазерными диодами. Однако эти системы также не без минусов, и главный из них — высокая стоимость.

«Сегодня считается, что рынок пойдёт в сторону пикопроекторов, то есть проекторов, совмещенных с сотовыми телефонами, — продолжает Владимир Козловский. — Как предполагается, такой проектор будет либо уже встроен в сотовый телефон, либо будет иметь приставку к сотовому телефону. Это значит, что всю информацию с мобильника мы сможем проецировать на любой вид бумаги или, скажем, стену. Но и здесь есть трудности: нужной мощности лазеры уже есть, но они потребляют очень много энергии — ни одна батарейка с ними работать не может. Надо улучшать характеристики этих лазеров — над чем сейчас многие и работают. И все эти работы базируются на разработке полупроводниковых наностуктур с квантовыми ямами или квантовыми точками, которые могли бы работать с высокой эффективностью при малых уровнях накачки. Несмотря на растущий интерес к пикопроекторам, мы считаем, что мощные проекторы не потеряли актуальность, в частности, для рекламы и электронных кинотеатров».

Разработка ФИАН направлена на создание лазеров на полупроводниковых наноструктурах с катодно-лучевой накачкой, состоящих из большого числа тонких слоев — квантовых ям, помещенных в пучности одной из мод оптического резонатора. Благодаря такой структуре решаются многие задачи: работа при повышенной температуре, значительное снижение ускоряющего напряжения (до нескольких киловольт) и увеличение срока службы. Кроме того, структура может быть использована в источниках RGB-излучения для малогабаритных LCD и DMD проекторов. Но основное достоинство таких источников заключается в их низкой стоимости по сравнению с аналогами.

В настоящее время сотрудники ФИАНа совместно с коллегами из Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Центра волоконной оптики РАН, Технологического центра Шеффилдского университета (Англия) и компании Principia LightWorks Inc. (США) достигли достаточно высоких характеристик по эффективности красного лазера (на наноструктуре GaInP/AlGaInP). Предложено несколько эффективных вариантов зеленого и синего лазеров (особые ожидания возлагаются на структуры ZnCdSSe/ZnSSe/GaAs (зеленый свет) и ZnSe/ZnMgSSe/GaAs (синий свет). В лабораторных условиях уже созданы лазерные электронно-лучевые трубки на наноструктурах с мощностью 9 Вт на 640 нм (красный свет), 3 Вт на 535 нм (зеленый свет) и 6 Вт на 458 нм (синий свет). Уровень разработки красной трубки близок к промышленному освоению отпаянных приборов (эффективность 10%), осталось подстроить под этот уровень синюю и зеленую трубки. Это предмет следующего этапа разработки, который уже стартовал.


Автор: По материалам АНИ «ФИАН-информ»
Источник: www.nkj.ru, www,fian-inform.ru

Как разбудить суперсолдата

Гормональные манипуляции, филогенетический анализ и самые обычные полевые наблюдения помогли учёным создать муравьёв-суперсолдат в лаборатории.

Энтомологам известно более 1100 видов муравьёв из рода Pheidole. Большинство особей в популяции этих общественных насекомых принадлежат к двум кастам: рабочих и солдат. Солдаты отличаются более крупными размерами головы и челюстей. И только у восьми видов из рода Pheidole есть отдельные особи, которых выделяют в особую «подкасту» – суперсолдат. Они защищают гнездо от хищнических набегов муравьев-кочевников и преграждают им путь, закрывая вход в своё жилище громадной головой. В природе муравьёв-суперсолдат можно встретить в Мексике и на юго-западе США.

Международная команда биологов, возглавляемая доктором Эхабом Абухейфом, ( кафедра биологии Университета Макгилла, Монреаль, Канада) изучила геномы двух видов муравьев, которые способны производить суперсолдат. Учёные выявили гены «большеголовости» и сумели их активировать, обработав личинки муравьёв синтетическим аналогом ювенильного гормона насекомых метопреном. Как и ожидалось, из личинок развились суперсолдаты.

Доктор Абухейф и его коллеги сообщают в своей статье, опубликованной в январском выпуске журнала Science, что, как правило, именно уровень ювенильного гормона задает направление морфогенеза этих насекомых: если уровень гормона высокий, то из муравьиных личинок образуются солдаты, а если низкий – рабочие. У биологических видов, которые способны производить суперсолдат, имеется ещё один порог высокой концентрации ювенильного гормона – если он преодолён, то вылупляются не просто солдаты, а суперсолдаты.

Ученые пошли дальше - они обработали аналогичным способом личинки Pheidole morrisi – муравьёв, которые обитают в Нью-Йорке и, как правило, не производят суперсолдат. Но среди них в редких случаях возникают большеголовые особи, их напоминающие. Обработанные гормоном личинки развились в муравьев, очень похожих на суперсолдат – с крупными головами и челюстями. Аналогичный эффект был воспроизведен на двух других видах Pheilode, среди которых суперсолдаты не встречаются.

Результаты экспериментов позволяют сделать выводы, что даже те виды муравьёв, которые не производят суперсолдат, очевидно, в далеком прошлом – всего каких-нибудь 35–60 миллионов лет назад – были способны на это. В их клетках всё ещё хранится генетическая информация об этих метамарфозах. Доктор Абухейф и его сотрудники предполагают, что общий предок рода Pheidole обладал способностью производить суперсолдат. По-видимому, древняя информация может оказаться востребованной при определенных изменениях окружающей среды или пищевого статуса. Сохранение таких ценных генетических свойств предков может пригодиться в дальнейшей муравьиной эволюции.

Не известно, почему только восемь видов сохранили способность производить таких супервоинов, способных защитить гнездо. Остальные виды муравьёв рода Pheidole при вторжении армии хищных муравьёв-кочевников просто покидают свое жилище и спасаются бегством. Вместе с тем, такие «спящие» гены иногда могут активироваться. Например, среди особей вида P. morrisi, которым не грозят набеги муравьёв-легионеров, иногда появляются суперсолдаты.

Доктор Абухейф считает, что в «разблокирование» некоторых спящих генов сможет дать неожиданные результаты в сельском хозяйстве, например при получении новых сортов растений. По его мнению, этот подход будет полезным и при терапии раковой опухоли, если рассматривать механизм онкогенеза с точки зрения высвобождения древнего генетического потенциала. Тогда, идентифицировав гены, отвечающие за перерождение клеток, можно попытаться обратить злокачественный процесс вспять.

Автор: Лариса Аксёнова
Источник: www.physorg.com