Технологические новинки, могущие иметь применение в космосе.

[sychbird]

Сверхпроводниковые материалы, обладающие низкой удельной плотностью, весьма заманчивы для космического применения. А ароматические соединения обладают относительно высокой радиационной стойкостью среди прочих органических соединений.

Сверхпроводник из углеводородов[/size]

Исследователи из Японии получили первый сверхпроводящий материал, основанный на молекулах конденсированного ароматического углеводорода.

Переход нового материала в сверхпроводящее состояние происходит при относительно низкой температуре – 18K, однако простое строение молекулы, состоящей из пяти конденсированных ароматических циклов, позволяет предположить, что существует возможность обнаружения новых органических соединений, температура перехода которых в сверхпроводящее состояние будет выше.
Материал понижает до нулевого значения сопротивление и переходит в сверхпроводящее состояние при охлаждении до определенной температуры перехода (Tc). Первыми изученными сверхпроводниками являлись чистые металлы, их Tc близка к абсолютному нулю, однако за последнюю четверть века исследователи обнаружили и создали ряд высокотемпературных сверхпроводников с относительно высоким значением Tc, эти материалы представлены купратами и арсенидами железа. Наиболее предпочтительно, чтобы значение Tc совпадало с комнатной температурой или превышало ее, сверхпроводящие при комнатной температуре материалы можно было бы использовать в различных областях без принудительного охлаждения.
С начала 90-х годов ХХ века исследователи работают над разработкой органических сверхпроводников, сверхпроводимость которых обуславливается наличием сопряженной системы ?-электронов, однако необходимые для переноса заряда электроны возникали в таких системах из-за наличия атомов серы или селена, но не атомов углерода. Результаты новой работы Ясухиро Кубозоно (Yoshihiro Kubozono) из Университета Окаяма демонстрируют возможность создания органического сверхпроводника на основе простой ароматической молекулы пицена (C22H14), кристаллы которого легированы щелочным металлом.

Исследователи получили сверхпроводник, пропуская пары калия через твердый пицен, в результате чего атомы щелочного металла абсорбировались кристаллической решеткой ароматического соединения. Атомы калия отдают электроны на незанятые ?-орбитали пицена, создавая тем самым необходимые для сверхпроводящего состояния переносчики заряда. В зависимости от содержания калия Tc материала изменяется от 7 до 18K.
Нил Скиппер (Neal Skipper) из Университетского Колледжа Лондона говорит о работе японских коллег как о важном открытии, которое в ближайшем будущем привлечет к себе значительный интерес. Он добавляет, что существует немалое количество органических молекул – кандидатов в сверхпроводники, и, возможно, исследование этих соединений позволит увеличить Tc в большей степени. Скиппер добавляет, что механизм возникновения сверхпроводимости можно исследовать на примере легированных фуллеридов.
В настоящее время исследователи из Японии изучают эффект легирования пицена другими металлами, а также влияние калия и других металлов на электронные свойства других ароматических углеводородов. Кубузоно заявляет, что для повышения Tc органических сверхпроводников необходимо увеличить плотность энергетических состояний на уровне Ферми, что, вероятно, позволит использование конденсированных ароматических углеводородов с большим чем у пицена количеством конденсированных циклов.

Источник: Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature08859

[sychbird]

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/science.1183980v1http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/science.1183980v1
Observation of an Antimatter Hypernucleus
Обнаружены новые типы ядер антиматерии, до селе не известные.

[sychbird]

Boeing анонсировала компактную 3D-камеру

Похоже, всеобщая истерия относительно технологий трехмерного изображения теперь коснулась и военной сферы. Компания Boeing анонсировала свой новый продукт; как ни странно, это не самолет, а нечто намного меньшее — 3D-камера, размер которой в три, а потребление энергии в десять раз меньше, чем у любого из существующих аналогов. Что самое любопытное, в обозримом будущем этот продукт выйдет и в коммерческой версии, доступной для всех желающих.
по материалам mobiledevice.ru

[sychbird]

Важная реакция для разработки замкнутых СОЖ. Интересна также и возможностью получения некриогенного топлива для ЖРД - этилового спирта.  Метан - продукт окисления отходов жизнедеятельности.

Каталитически активные системы, состоящие из двух атомов золота, позволяют получить этилен из метана.[/size]

Этилен (CH2=CH2) представляет собой важное сырье для химической промышленности, в особенности – для получения таких полимеров, как полиэтилен и полистирол. В настоящее время промышленный метод получения этилена основан на парофазном крекинге легких фракций, отделяющихся при ректификационной перегонке нефти. Перспективной альтернативой этому методы может стать производство этилена из метана (CH4), поскольку, в отличие от нефти, природный газ, основным компонентом которого является метан, рассматривается как возобновляемый источник сырья.
К сожалению, проблема получения этилена из метана осложняется тем, что в молекуле метана содержатся чрезвычайно прочные связи углерод-водород, благодаря которым атом углерода метана способен вступать в реакции образования связей С-С лишь в крайне жестких условиях, да и в этом случае реакция протекает с крайне низкой селективностью, приводя к образованию смеси продуктов.

Исследователи из групп Торстена Бернхардта (Thorsten M. Bernhardt) из Университета Ульма (Германия) и Узи Ландмана (Uzi Landman) из Технологического Института Джорджии разработали процесс селективной конверсии метана в этилен при низкой температуре и низких давлениях, катализируемый активными частицами, состоящими из двух атомов золота.

Исследователи поясняют, что активация инертных связей С–Н метана представляет собой сложный процесс, особенности протекания которого на молекулярном уровне необходимо понять для создания эффективно работающей каталитической системы.
Для изучения механизма исследователи решили изучить поведение модельных кластеров различных металлов в активации метана. Изучение свойств малых кластеров золота показало, что положительно заряженные частицы, состоящие из двух атомов благородного металла (Au2+), способствует селективному преобразованию метана в этилен в газовой фазе.
Эксперименты по фиксированию и изучению интермедиатов каталитической реакции наряду с квантово-химическим моделированием позволило исследователям предложить механизм действия новой каталитической системы.

Исследователи предполагают, что каждый атом золота частицы Au2+ связывается с молекулой метана, водород отщепляется, и между атомами углерода образуется одинарная связь. Образовавшийся прекурсор этилена на первоначальном этапе остается связанным с одним из атомов золота, а «освободившийся» атом золота связывается с очередной молекулой метана. На последней стадии еще одна молекула метана замещает прекурсор этилена на атоме золота, этилен высвобождается, и каталитический цикл замыкается.
Раскрывая дополнительные детали механизма, Бернхардт и Ландман заявляют, что как активация связи углерод-водород в метане, так и последующее дегидрирование/сочетание метана до этилена требуют кооперативного участия нескольких атомов, связанных с двухатомным золотым кластером. Исследователи заявляют, что целью их исследования было не только академическое изучение механизма активации метана кластерами различных металлов, но и создание промышленной системы конверсии метана в этилен.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 980; doi: 10.1002/anie.200905643

[sychbird]

Ученые Массачусетского технологического сделали интересное открытие: оказывается, полиэтилен принадлежит к числу тех немногих полимеров, которые способны эффективно проводить тепло только в одном направлении — в отличие от металлов, чья теплопроводность распространяется во все стороны сразу. Таким образом, полиэтилен можно использовать для охлаждения объектов, например, компьютерных чипов. Как сообщается, к данному открытию уже проявили интерес такие компьютерные гиганты как Intel и Dell.
по материалам mobiledevice.ru

[sychbird]

Для разработчиков СОЖ.

Медь улавливает диоксид углерода

Группа исследователей из Нидерландов разработала комплекс-ловушку, способный удалять оксид углерода(IV) из сложной смеси газов, в том числе и воздуха.
Биядерный комплекс меди (I) на воздухе окисляется диоксидом углерода с большей скоростью, чем кислородом. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1177981) Исследователи под руководством Элизабет Бауман (Elisabeth Bouwman) из Университета Лейдена получили селективный комплекс меди, способный к селективному взаимодействию с диоксидом углерода и игнорирующий другие газы, входящие в состав атмосферы. Не менее важным результатом исследовательского проекта, чем создание самого комплекса, является и то, что захваченный комплексом CO2 может быть выделен из состава координационного соединения с помощью электрохимических методов, для замещения утраченных электронов требуется сравнительно невысокое значение электрического потенциала. Раствор нового комплекса меди может поглощать углекислый газ при выдерживании на воздухе. Комплекс обладает двумя медьсодержащими центрами связывания, с которыми, как предполагают авторы, связываются оба атома кислорода, входящего в состав CO2. Атомы углерода, входящие в состав координированного с медью CO2, связываются друг с другом, формируя оксалат-анион, связанный с обоими атомами меди.
Диоксид углерода превращается в оксалат-анион в координационной сфере меди. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1177981) Для того, чтобы вытеснить оксалат из координационной сферы меди и использовать комплекс повторно, исследователи добавили к раствору соль лития и приложили потенциал -0.03В (относительно нормального водородного электрода). Ионы лития связываются с оксалатом, в результате чего оксалат лития полностью осаждается из раствора, а приложенный потенциал восстанавливает ионы меди. В течение семи часов исследователи смогли провести шесть циклов, каждый из которых включал в себя удаление диоксида углерода, происходившее при пробулькивании CO2 через раствор комплекса меди и осаждение оксалата ионами лития, продемонстрировав, что медный комплекс может быть газопоглотителем CO2 многоразового использования. Процесс отделения углекислого газа протекает гладко чуть больше, чем три часа, после чего его эффективность понижается благодаря тому, что образование оксида оксалата лития отравляет электроды. Исследователи предполагают, что на практике осадок оксалата можно отбирать для конверсии с метанол, формальдегид, этиленгликоль (применяется в качестве антифриза) или щавелевую кислоту (может использоваться в процессах реставрации изделии из древесины или в некоторых препаратах для бытовой химии). Бауман отмечает, что проведенное в его группе исследование является исключительно фундаментальным, и полученные пилотские результаты еще требуют дальнейших исследований для применения в промышленности. Очевидно, что метод улавливания углекислого газа в том виде, в котором он разработан, будет достаточно дорогим из-за необходимости в электрохимическом восстановлении меди.. Источник: Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1177981

[sychbird]

Nanowire transistors without junctions
Транзисторы на основе нанотрубок не имеющие p-n переходов.[/size]

http://www.nature.com/nnano/journal/v5/n3/abs/nnano.2010.15.html



Abstract

All existing transistors are based on the use of semiconductor junctions formed by introducing dopant atoms into the semiconductor material. As the distance between junctions in modern devices drops below 10 nm, extraordinarily high doping concentration gradients become necessary. Because of the laws of diffusion and the statistical nature of the distribution of the doping atoms, such junctions represent an increasingly difficult fabrication challenge for the semiconductor industry. Here, we propose and demonstrate a new type of transistor in which there are no junctions and no doping concentration gradients. These devices have full CMOS functionality and are made using silicon nanowires. They have near-ideal subthreshold slope, extremely low leakage currents, and less degradation of mobility with gate voltage and temperature than classical transistors.

[sychbird]

http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/29595.wss
Ученые IBM cоздали ультра быстрое устройство, использующее свет для связи между компьютерными чипами.

[sychbird]

При использовании 100-микрометровой полоски, состоящей из 10 слоёв кремния толщиной микрометр, перемежаемых с вакуумом, теплопередача через данный материал должна снизиться примерно вдвое по сравнению с использованием одного вакуума (в условиях комнатной температуры).
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v80/i15/e155135


Фотонные кристаллы – периодические структуры, использующиеся для изменения частоты света (а с недавних пор – ещё и звука) в узком диапазоне. По расчётам специалистов, эти кристаллы также могут эффективно блокировать широкий спектр частот инфракрасного диапазона (иллюстрация Nature).

[dan14444]

При использовании 100-микрометровой полоски, состоящей из 10 слоёв кремния толщиной микрометр, перемежаемых с вакуумом, теплопередача через данный материал должна снизиться примерно вдвое по сравнению с использованием одного вакуума

Как бы тривиально... 10 раз переизлучить - не один раз
Вот только на практике, увы, сложно - теплопроводность "арматуры" эффект перебивает.  :roll:

А в статье судя по абстракту люди с "coherent photonic thermal conductance", шо есть экзотика. Pdf-ка, кстати, битая - акробат жрать отказывается...

[sychbird]

При использовании 100-микрометровой полоски, состоящей из 10 слоёв кремния толщиной микрометр, перемежаемых с вакуумом, теплопередача через данный материал должна снизиться примерно вдвое по сравнению с использованием одного вакуума

Как бы тривиально... 10 раз переизлучить - не один раз
Вот только на практике, увы, сложно - теплопроводность "арматуры" эффект перебивает.  :roll:

А в статье судя по абстракту люди с "coherent photonic thermal conductance", шо есть экзотика. Pdf-ка, кстати, битая - акробат жрать отказывается...

Ну звиняйте, коллега! Я тут почту с одной полки на другую перекладываю. Не всегда есть хватает времени на перлюстрацию. Все время кто нибудь шпионит.

[sychbird]

Glitter-sized solar photovoltaics produce competitive results
http://www.sandia.gov/news/resources/news_releases/glitter-sized-solar-photovoltaics-produce-competitive-results/

[sychbird]

http://news.stanford.edu/news/2009/december7/better-integrated-circuits-120809.html

Реальная технология создания микросхем на транзисторах из нанотрубок.

[dan14444]

Хренасе у них нанотрубки, толщиной в 10 микрон

[sychbird]

При проектировании будущих ОС и Марсианских кораблей подобная альтернатива ЭВТИ возможно и пригодиться где нибудь.


http://www.phas.ubc.ca/ssp/solar-canopy-illumination-system/

[sychbird]

ИМХО, подобная методика определения малых концентраций газовых примесей может оказаться очень эффективной для марсианских АМС. Посмотреть цветной камерой на изменения цвета сенсора ничего не стоит. Минимальный вес и комплексное использование приборного состава.

Оптоэлектронный нос вынюхивает токсичные газы[/size]

Кеннет Суслик (Kenneth Suslick) из Университета Иллинойса разработал «искусственный нос» для определения широкого круга токсичных промышленных реагентов. Прибор отличается простотой конструкции, экспрессностью определения и работает по принципу «визуализации запахов».
В устройстве применяется печатная матрица, размер которой меньше размера почтовой марки. На матрицу нанесены нанопористые пигменты, меняющие цвет в зависимости от химического окружения.

Суслик отмечает, что разработанный в его группе прибор является развитием идеи лакмусовой индикаторной бумажки, только получившей трехмерное строение. Исследователи из группы Суслика получили матрицу, состоящую из шести рядов и шести столбцов нанопористых пигментов, меняющих цвет при контакте с различным химическим окружением. Изменение цвета матрицы позволяет получить «отпечаток пальцев» строго определенного газа, а также определить его концентрацию. Сравнение цветовой схемы матрицы с библиотекой стандартов позволяет определить токсичные промышленные реагенты в течение секунд. В отличие от разработанных ранее колориметрических сенсоров влажность воздуха не оказывает отрицательного влияния на работу сенсора, разработанного Сусликом.

Для тестирования разработанного устройства исследователи успешно использовали его для аналитического определения 19 наиболее характерных представителей токсичных соединений промышленного происхождения, включая и те, обнаружение которых в атмосфере цеха предприятия требует немедленной эвакуации персонала – аммиак, хлор, диоксид серы.
Как заявляет Суслик, прежние аналитические методы промышленной безопасности опирались на использование сенсоров, отклик которых определялся слабыми и неспецифичными химическими взаимодействиями. В основе нового подхода лежит более прочное взаимодействие краситель-аналит, которое может обеспечивать экспрессный отклик на присутствие широкого набора реагентов, изменение типа использованных индикаторных красителей может изменить систему, подстроив ее для определения практически любых летучих веществ.

Источник: Nature Chemistry, 2009 DOI: 10.1038/NCHEM.360

[sychbird]

Вполне может быть вмонтирован  такой генератор в  подошвы марсианского и лунного скафандров или в опоры микродвигателей ориентации КА.

Пьезоэлектрические наноустройства идут на замену батарейкам[/size]

Исследователи из Технологического Института Джорджии, работавшие под руководством Жонг Лин Вонга (Zhong Lin Wang), говорят, что им удалось понизить размеры пьезоэлектрических источников энергии, сделав их при этом достаточно энергоемкими.
В лаборатории Вонга разработано два типа наногенераторов, инкапсулированных в полимер. Каждый из прототипов генератора представляет собой тонкий пластичный листок, размеры которого соотносимы с размерами листа бумаги для записей. «Сердцем» нового генератора являются нанопровода из пьезоэлектрического оксида цинка, толщина нанопроводов лежит в пределах нескольких сотен нанометров.

В одном устройстве для увеличения его долговечности пространство между нанопроводами заполнено пластиком, полученная система вложена между двумя пластинами электропроводного материала. Небольшое сжатие наногенератора приводит к тому, что он генерирует напряжение около 0,24 В, такое напряжение вполне достаточно для питания двух разработанных в группе Вонга наносенсоров, предназначенных для измерения рН жидкости и для измерения интенсивности ультрафиолета.

Другой, более мощный генератор создан по похожему принципу и содержит большее количество нанопроводов. Такой генератор при механическом воздействии вырабатывает 1,26 В, что почти в 60 раз выше напряжения, создававшегося ранее созданными прототипами генераторов, вплотную приближаясь к 1,5 В – напряжению стандартной батарейки или аккумулятора, использующегося для питания бытовой техники. Такая энергетическая емкость пьезоэлектрического наноустройства вполне может привести к его использованию, Вонг полагает, что перспективна идея и сенсоров с автономным питанием.
Помимо высокого значения напряжения новые наногенераторы обладают рядом преимуществ перед существующими устройствами подобного типа. В них, в отличие от многих известных пьезоэлектрических материалов не применяются токсичные металлы, что позволяет инкорпорировать эти устройства непосредственно в организм человека; производство таких пьезогенераторов не требует значительных энергетических затрат.
Вонг полагает, что новые производство новых пьезогенераторов может быть масштабировано и со временем они могут заменить традиционные источники питания, однако прежде он планирует уменьшить размер таких генераторов, увеличить их производительность и предусмотреть в их конструкции устройства для накопления заряда.

Источник: Nature Nanotechnology, 2010, doi:10.1038/nnano.2010.46

[sychbird]

Первое устойчивое соединение водорода с ксеноном[/size]

Исследователи из Института Карнеги впервые обнаружили, что высокое давление может применяться для получения уникального материала - прототипа системы хранения водорода. Их открытие в перспективе позволит разработать принципиально новое решение проблем водородной энергетики.
Н Исследователи обнаружили, что при высоком давлении инертный газ ксенон может взаимодействовать с молекулярным водородом, образуя неизвестный ранее продукт с необычным типом связывания. Исследователям из Карнеги впервые удалось получить стабильное соединение, состоящее из ксенона и водорода. Результаты исследования уже позволяют говорить о создании нового класса материалов, которые потенциально могут применяться в водородной энергетике будущего. Ксенон представляет собой инертный газ с полностью заполненной внешней электронной оболочкой, обуславливающей его крайне низкую реакционную способность.. Руководитель исследования Маддури Сомаязулу (Maddury Somayazulu) попытался изменить обычную реакционную способность ксенона, эксплуатируя свойство электронных оболочек химических элементов изменять свою конфигурацию при приложении значительного давления. Исследователи изучили поведение газообразных смесей ксенона с водородом при повышенных давлениях. При давлении в 41000 атмосфер атомы смеси организуются в кристаллическую решетку, главным компонентом которой является водород, «разбавленных» слоями, неплотно связанных друг с другом пар атомов ксенона. Увеличение давления приводит к сближению атомов ксенона, взаимное расположение которых при сильном сжатии приобретает черты, присущие кристаллической решетке ксенона, характерной для его металлического состояния. Соединения, получаемые при изменении давления, изучали методом рентгеноструктурного анализа, спектроскопии ИК и комбинационного рассеивания. Изучение взаимного расположения атомов ксенона позволило определить, что взаимодействие ксенона с водородом приводит к исключительной устойчивости нового соединения инертного газа и непрерывному изменению межатомных расстояний ксенон-ксенон в интервале давлении 41000 – 255000 атмосфер. Пржемек Дера (Przemek Dera), изучавший изменение электронного строения нового соединения методом рентгеноструктурного анализа, предполагает, что причина исключительной стабильности нового соединений заключается в том, что при увеличении давления молекулы водорода «погружаются» в электронную оболочку ксенона, стабилизируя как всю кристаллическую решетку Xe(H2)n, так и связь между атомами ксенона. Один из соавторов исследования, Рассел Хемли (Russell Hemley) отмечает, что весьма интересно получить новое соединение, чрезвычайно богатое водородом, поскольку открытие способов получение такого соединения может стать основой для разработки важных технологий будущего. Он добавляет, что полученное химиками из Карнеги продукт взаимодействия ксенона с водородом открывает путь для создания новых систем хранения водорода, а химия сверхвысоких давлений открывает возможность синтеза новых высокоэнергетических материалов. . Источник: Nature Chemistry, 2009, DOI: 10.1038/NCHEM.445

[sychbird]

Химия «последней границы» Периодической системы

Исследователи из США синтезировали комплексы, который могут дать нам новые представления о химических свойствах урана, синтез этих соединений может иметь высокое значение, в том числе и для атомной энергетики.
Азиды урана могут служить исходными соединениями для получения нитридов, представляющих многообещающее топливо для атомных электростанций.
Тревор Хэйтон (Trevor Hayton) с коллегами из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре выделил и охарактеризовал новые производные урана, содержащие в своем составе азидные группы, включая азиды урана(V). Работа Хэйтона фактически является первым примером синтеза азидов пятивалентного урана. В настоящий момент исследователи пытаются использовать высокую реакционную способность азида для синтеза нитридных производных урана.
Нитрид урана представляет собой керамическое соединение, которое может использоваться в качестве ядерного топлива. NASA заинтересовано в использовании нитрида урана как будущего топлива для ядерных реакторов аппаратов, применяющихся для изучения открытого космоса. Нитриды урана и других актиноидов привлекают внимание и тем, что они являются потенциальным топливом для ядерных энергетических установок следующего поколения. Этому способствуют большие значения плотности и теплопроводности нитридов по сравнению с применяемыми в настоящее время оксидами.

Хэйтон отмечает, что нитриды представляют собой достаточно редкий класс производных урана, для изучения исследователям доступно лишь небольшое количество образцов. Он надеется использовать азиды урана для проведения маломасштабного синтеза нитрида урана и дальнейшего изучения его химических свойств. Информация о химии нитрида урана, в свою очередь, позволит предсказать, какое влияние на окружающую среду будет оказывать это соединение, следы которого могут оказаться в составе ядерных отходов и отработанного ядерного топлива.
Уран представляет собой не только важный в практическом отношении элемент, его изучение важно и с теоретической точки зрения – его химические свойства уникальны и не характерны для других химических элементов. Эти свойства могут привести к разработке новых каталитических систем. Хэйтон говорит, что в химических свойствах актиноидов и, в частности урана, таится еще много непознанного, и сравнивает эти элементы с последней границей, фронтиром Периодической системы.

Источник: Dalton Trans., 2010, DOI: 10.1039/b909879h

[sychbird]

Новая эффективная технология производства изделий из композитов на основе углеродной нити.[/size]

Технология Фраунгофера устраняет практически все эти шаги: необходимость в плетении, возню с жидким полимером, вакуумную обработку и выпекание. Вместо этого придуманный немцами автомат непрерывно выкладывает на поверхность формы "бесконечную" тонкую ленту, в которой совмещены углеродные нити и плавкая смола.
Аппарат совмещает ленты стык в стык, плотно прижимая их (а потом так же подаёт новые слои сверху), и каждый раз лазерный луч синхронно с выкладкой почти мгновенно расплавляет смолу так, что ленты свариваются, тут же и остывая. Излучение проникает сквозь верхний слой материала в точку контакта и, по словам авторов технологии, так образуются стабильные связи, обеспечивающие должную прочность всей детали.
Свою разработку немецкие учёные представят на международной выставке композитных материалов JEC Composites 2010, которая пройдёт в Париже с 13 по 15 апреля. Некоторые детали можно найти в пресс-релизе института.
http://www.ipt.fraunhofer.de/EN/VeranstUndTermine/Messen/1315April2010.jsp