Как сообщают учёные, вскоре обычная утренняя пробежка позволит надолго заряжать батареи гаджетов. В этом поможет удивительный наногенератор, разработанный сотрудниками Университета Суррея (University of Surrey). Устройство как минимум в 140 раз мощнее всех ранее предложенных решений в этой области, что в перспективе может позволить отказаться от солнечных панелей для зарядки множества вещей и датчиков.

Источник изображения: University of Surrey

Этот наногенератор относится к так называемым трибоэлектрическим генераторам, когда энергия извлекается в процессе движения или трения. Прорыв был совершён в области, которая позволяет регенерировать и усиливать заряд, достигая рекордного уровня плотности генерируемой мощности. Если альтернативные схемы позволяют вырабатывать до 10 мВт энергии, то предложенное британскими учёными решение обещает довести её до 1000 мВт (1 Вт). Это означает, что наногенераторы на основе сбора энергии от движения и вибраций смогут легко питать даже смартфоны, не говоря о микродатчиках и встроенных в тело чипов. Вот он, Святой Грааль для адептов чипирования человечества!

Учёные из Университета Суррея разработали схему генерации, которая чем-то похожа на эстафету с передачей палочки следующему бегуну, как поясняют разработчики.

«Мечта наногенераторов — улавливать и использовать энергию от повседневных движений, таких как утренняя пробежка, механические вибрации, океанские волны или открывание двери. Ключевым новшеством нашего наногенератора является то, что мы усовершенствовали технологию с помощью 34 крошечных коллекторов энергии с использованием лазерной технологии, которая может быть расширена для производства с целью дальнейшего повышения энергоэффективности», — поясняют изобретатели.

«Что действительно интересно, так это то, что наше маленькое устройство с высокой плотностью сбора энергии может в один прекрасный день сравниться по мощности с солнечными батареями и может быть использовано для управления чем угодно — от датчиков с автономным питанием до систем "умного дома", которые работают без необходимости замены батареи», — уверены учёные.

Добавим, статья о разработке свободно доступна на сайте журнала Nano Energy.

Исследователи с факультета физики Оксфордского университета разработали революционный подход для повсеместного распространения солнечной энергетики. Они создали многослойное мультиспектральное покрытие в 150 раз тоньше обычной кремниевой солнечной панели. Такое покрытие можно наносить на рюкзаки, задние панели телефонов, автомобили и стены зданий, в корне меняя подход к производству электричества.

Источник изображений: Oxford University

«Всего за пять лет экспериментов с нашим подходом к укладке или многопереходной [компоновке] мы повысили эффективность преобразования энергии примерно с 6 % до более чем 27 %, что близко к пределам того, чего сегодня могут достичь однослойные фотоэлектрические системы, — сказал доктор Шуайфэн Ху (Shuaifeng Hu), научный сотрудник Оксфордского университета по физике. — Мы считаем, что со временем такой подход позволит фотоэлектрическим устройствам достичь гораздо большего КПД, превышающего 45 %».

Задолго до публикации работы об исследовании, команда учёных получила сертификат на свой фотоэлемент от Японского национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST). Согласно документу AIST, созданный командой из Оксфорда тандемный фотоэлемент на основе перовскита обладает КПД свыше 27 %. Но эффективность — не главный конёк изобретения. Самое важное, что команда разработала технологию нанесения тончайших фотоэлементов едва ли ни на любую основу.

Более того, 14 лет назад из стен университета вышла компания Oxford PV, которая занимается коммерциализацией фотоэлектрических разработок учёных Оксфордского университета. Компания имеет производственное предприятие в пригороде Берлина. На этом заводе, если верить заявлениям учёных, уже стартовало производство опытных партий тонких и гибких тандемных перовскитных солнечных элементов с заявленными выше характеристиками.

Это только первый шаг к тому, чтобы уйти от тяжёлого и неудобного для повсеместного использования кремния в солнечной энергетике, верят исследователи, и обещают ещё многократно улучшить характеристики своей разработки.

Британская компания QuInAs сообщила о получении средств на подготовку к производству нового типа энергонезависимой памяти UltraRAM. Деньги в размере £1,1 млн ($1,42 млн) сроком на один год предоставил государственный инвестиционный фонд страны. Эти средства станут первым серьёзным вкладом в подготовку к производству новой памяти на пластинах большого диаметра. Британская компания станет на шаг ближе к революции в мире хранения и обработки данных.

Строение ячейки памяти UltraRAM. Источник изображения: QuInAs

Память UltraRAM ворвалась в сферу энергонезависимого хранения данных около пяти лет назад. Как и все другие типы инновационной «флеш-памяти» — ReRAM, SST-MRAM, 3D XPoint и прочих — она обещает скорость работы на уровне оперативной памяти DRAM и беспрецедентную устойчивость к перезаписи на фоне способности сотни лет хранить информацию в ячейках без подачи питания. Для Великобритании создание подобной памяти означает вхождение в клуб передовых разработчиков полупроводниковых решений, аналогов которым нет.

Основную научную работу по проектированию UltraRAM провели исследователи из британских университетов Ланкастера и Уорвика. Отцом памяти называют профессора физики Ланкастерского университета Мануса Хейна (Manus Hayne). Зимой 2023 года Хейн создал компанию QuInAs для коммерциализации UltraRAM. В названии компании отражены термины «квантовый» и «арсенид индия». Память UltraRAM работает на эффекте квантового туннелирования электронов через энергетический барьер в ячейку. Барьер создаётся чередованием тонкоплёночных слоёв антимонида галлия (GaSb) и антимонида алюминия (AlSb).

По словам разработчиков, UltraRAM при переключении на единицу площади будет потреблять в 100 раз меньше энергии, чем DRAM, в 1000 раз меньше, чем NAND-флеш и в 10 000 раз меньше, чем «другие типы инновационной памяти». При этом ячейка UltraRAM может быть перезаписана не менее 10 млн раз, а также сможет удерживать информацию 1000 лет.

Прототипы ячеек UltraRAM изобретатели создавали на университетском производстве. Оно ограничено пластинами диаметром 75 мм. Также университетский комплекс не располагает передовыми установками для наращивания слоёв (кристаллов) на пластинах. Поэтому технологию необходимо адаптировать для воспроизведения в заводских условиях. Для этого британский производитель полупроводников — компания IQE — получит большинство из выделяемых компании QuInAs на этот год средств. На эти деньги она сможет подготовиться к производству тонкоплёночных покрытий GaSb и AlSb на 150-мм пластинах.

Первоначально компания QuInAs будет создавать затравки для роста кристаллических слоёв на университетских мощностях. В дальнейшем IQE должна найти возможность выращивать слои на собственном оборудовании. Параллельно в QuInAs будет совершенствовать память UltraRAM и работать над её масштабированием в сторону уменьшения площади ячеек, а также трудиться над переносом производства памяти на 200-мм пластины. Со стороны объём работ представляется огромным и не одну пятилетку. Но путь UltraRAM начался всего лишь пять лет назад с рядовой научной статьи в Nature, а она уже шагнула в сферу производства.

Группа британских учёных обосновала возможность обнаружения частиц тёмной материи на Земле в лабораторных условиях. Для этого они рассмотрели модель квантового детектора и усилителя, охлаждённых жидким гелием-3. До сих пор частицы тёмной материи искали в диапазоне от 5 до 1000 масс атомов водорода. Британская установка поможет обнаружить кандидатов в тёмную материю в диапазоне от 0,01 до нескольких масс атома водорода.

Источник изображения: Lancaster University

Искать невидимую и не обнаруживаемую в электромагнитном спектре частицу тёмной материи можно по её взаимодействию с обычной материей. Но это будет крайне слабое взаимодействие, которое, как показывает моделирование, доступно для детектирования датчиками с квантовыми состояниями. Чрезвычайная чувствительность установки будет достигнута за счёт трёх факторов: охлаждения гелием-3 в сверхтекучем состоянии, самого датчика и квантового усилителя сигнала. Расчёты показывают, что установка сможет обнаружить частицы-кандидаты в тёмную материю вплоть до 0,01 масс атома водорода.

Более того, предложенная схема эксперимента может позволить найти ещё более лёгкого кандидата в частицы тёмной материи — аксион. Аксионы должны быть в миллиард раз легче атомов водорода и поэтому их поиск ведётся по иной программе. Предполагается, что в сильном электромагнитном поле аксионы распадаются на фотоны, которые можно детектировать привычными средствами и затем усиливать этот сигнал.

С учётом теоретической плотности расположения тёмной материи во Вселенной и вокруг нас, через наши тела ежесекундно пролетают триллионы частиц этой невидимой субстанции. Не нужно лететь в глубины Вселенной для поиска тёмной материи. Просто подождём, и она сама попадёт в сети учёных. С «сетями» пока проблема. Возможно, в этом поможет создаваемая в Великобритании установка с охлаждёнными квантовыми детекторами.

Исследователи из Бристольского университета в Великобритании разработали самый маленький в мире квантовый детектор света на кремниевом чипе. Детектор тоньше человеческого волоса может помочь расширить масштабы реализации квантовых технологий вплоть до создания мощных вычислительных платформ.

Источник изображений: University of Bristol

В своём исследовании учёные решали три две связанные проблемы: уменьшение размеров детектора, снижение влияния квантового шума (квантовой неопределённости) и адаптация платформы к современному массовому производству чипов. Чем меньше датчик, тем он быстрее работает, но одновременно с этим растёт влияние электронного шума, которое снижает чувствительность. Также нужно думать о возможных техпроцессах выпуска датчиков, чтобы это было экономически выгодно и доступно.

Свою разработку британские учёные сравнивают с изобретением транзисторов в 50-е годы прошлого века, что стремительно ускорило развитие электроники и вычислительной техники. Миниатюрный по сравнению с электронными лампами полупроводниковый элемент привнёс революцию в отрасль и изменил в ней буквально всё. Новый детектор квантового света может оказать ту же услугу оптическим квантовым системам, считают разработчики.

Новый встроенный в кремниевый чип детектор квантового света имеет размеры 80 × 220 мкм (сам светочувствительный элемент ещё меньше). Он работает в 10 раз быстрее аналогов, утверждают учёные и имеет высокий порог чувствительности к квантовому шуму. Это важный момент не только для квантовых платформ, но также для других применений подобных детекторов. Например, они используются в гравитационно-волновых обсерваториях, где позволяют выявлять малейшие отклонения в фазе и амплитуде световых сигналов, что может повысить чувствительность систем, регистрировать больше событий, связанные с рождением гравитационных волн, и делать это точнее.

«Мы создали детектор на коммерчески доступном производстве чипов, чтобы сделать его применение более доступным. Хотя мы невероятно рады возможностям применения целого ряда квантовых технологий, крайне важно, чтобы мы, как сообщество, продолжали решать проблему масштабируемого производства квантовых технологий. Без демонстрации действительно масштабируемого производства квантового оборудования влияние и преимущества квантовой технологии будут отложены и ограничены», — сказал ведущий автор работы профессор Джонатан Мэтьюз (Jonathan Matthews).

Методы супрамолекулярной химии позволяют создавать причудливые молекулярные связи из сложных молекул. Только настройка реакций для синтеза сложна и непредсказуема. Однако в случае удачи можно добиться невероятного результата, который, например, получила группа химиков из Великобритании и Китая, создавшая первую в своём роде молекулу для эффективного поглощения парниковых газов и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Свою молекулу учёные из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге назвали «клеткой из клеток». Это своего рода каркас из каркаса, сборка которого происходит сама собой в ходе серии последовательных химических реакций. Сначала собираются молекулы, по виду напоминающие призмы, а затем эти «призмы» собираются в тетраэдры. Получается глубоко пористый материал, молекулы которого способны организовывать устойчивые связи с молекулами углекислого газа и, в принципе, с другими летучими органическими соединениями.

Например, новый материал показал способность абсорбировать «запах» синтетики от новых вещей, что предотвратит появление не всем приятных запахов от нового салона автомобиля или телевизора. Но больше всего учёных поразила способность синтезированной молекулы поглощать гексафторид серы (SF₆). Этого парникового газа сравнительно мало в атмосфере, но он способен накапливаться где угодно и сохраняться там свыше 3 тыс. лет. За 100 лет, например, парниковый эффект от SF₆ будет в 23 500 раз сильнее, чем от выбросов CO₂.

Источник изображения: Nature Synthesis

«Это захватывающее открытие, — поясняют учёные, — потому что нам нужны новые пористые материалы, которые помогут решить самые большие проблемы общества, такие как улавливание и хранение парниковых газов».

Синтезированная молекула, что важно, не боится влаги, что позволит новому материалу абсорбировать парниковые газы непосредственно из промышленных выбросов, часто представляющих собой водяной пар или стоки. Открытое вещество хорошо показало себя в лаборатории, но когда оно выйдет на простор коммерческого использования — это отдельный и не до конца понятный вопрос, а полный текст статьи в журнале Nature Synthesis можно найти по ссылке.

Группа британских учёных опубликовала в журнале Nature статью, в которой сообщила о создании наиболее точной модели чёрной дыры. Прямое наблюдение этих объектов в природе крайне затруднено, поскольку чёрные дыры блокируют электромагнитное излучение. Поэтому лабораторное моделирование — это один из путей изучить их свойства и сопоставить с теоретическими представлениями.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В качестве основы лабораторной модели чёрной дыры учёные из Ноттингемского университета, Королевского колледжа Лондона и Университета Ньюкасла представили охлаждённый до сверхтекучего состоянии изотоп гелий-4. Вещество охладили до -271 °C и закрутили в воронку.

В одном из ранних исследований учёные обратили внимание на то, что воронка воды сильно напоминает гравитационные явления искажения пространства-времени вблизи чёрных дыр. Использование для моделирования жидкости в сверхтекучем состоянии с охлаждением едва ли не до абсолютного нуля привносит в процесс квантовые свойства, а это — путь к квантовой теории поля и сути квантового поведения чёрных дыр. По крайней мере, на уровне квантовой механики ряд процессов должны проходить одинаково и это можно соотнести с теорией.

«Использование сверхтекучего гелия позволило нам изучить крошечные поверхностные волны с большей детализацией и точностью, чем в наших предыдущих экспериментах в воде, — пояснил физик Патрик Шванчара (Patrik Švančara) из Ноттингемского университета, который руководил исследованием. — Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно исследовать их взаимодействие со сверхтекучим торнадо и сравнить полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами».

Источник изображения: Leonardo Solidoro

Изучая «торнадо в стакане», исследователи смогли выявить сходство между вихревым потоком и влиянием вращающейся чёрной дыры на искривленное пространство-время вокруг нее. В частности, исследователи наблюдали стоячие волны, аналогичные связанным состояниям чёрной дыры, и возбуждения, аналогичные кольцевому замыканию новообразованной чёрной дыры. И это только начало. Теперь, когда исследователи продемонстрировали, что их эксперимент работает так, как они задумали, «вихрь» готов открыть новую область науки о чёрных дырах.

Британская компания First Light Fusion стала первым коммерческим клиентом, получившим допуск для экспериментов на установке Z Machine в Сандийских национальных лабораториях (SNL). Компания First Light Fusion разработала уникальный «ускоритель» давления для запуска термоядерных реакций и эксперименты на американской установке позволили испытать платформу на недостижимых ранее уровнях давления.

Источник изображения: Sandia

Принцип запуска термоядерной реакции на платформе First Light Fusion базируется на создании таких условий вокруг топливной мишени, при которых более лёгкие атомы преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются с образованием более тяжёлых, отчего выделяется много энергии. В токамаках, например, для этого создаётся температура свыше 100 млн °C. Но можно пойти другим путём, и в частности обойтись без магнитного удержания. Для этого придумано инерционное удержание, когда вокруг топлива создаётся запредельное давление, к примеру, тем или иным ударным воздействием.

Установка Z Machine (Z-Pinch) в Сандийских лабораториях считается самой мощной импульсной электрической установкой такого типа в мире. В Европе тоже есть подобное устройство — Machine 3, но оно значительно слабее по характеристикам. Британцам нужно было выйти на более высокий уровень, чтобы подтвердить характеристики фирменного «ускорителя» давления. При пиковой мощности в 80 трлн ватт американская установка с помощью электромагнита запускает снаряды с более высокими скоростями, чем любая другая установка в мире.

Компания First Light Fusion получила или купила право на три выстрела. Всего Z Machine в Сандийских лабораториях делает около 200 выстрелов в год. Успешный первый эксперимент First Light установил новый рекорд давления для кварца на сандийской установке, повысив его с 1,5 терапаскаля (ТПа) до 1,85 ТПа, сохранив при этом образцы и обеспечив условия для проведения необходимых измерений. Испытания подтвердили верность используемых теоретических моделей и конструкции прототипа системы поджига.

Интересно, что около года назад компания First Light Fusion подписала с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) соглашение о проектировании и строительстве объекта для размещения нового демонстратора Machine 4. Начало строительства было намечено на 2024 год на территории кампуса Кулхэм в Оксфордшире. Начало эксплуатации установки ожидается в 2027 году. Вряд ли получение допуска к экспериментам на Z Machine в США отменило предыдущий проект. Обуздание термоядерной энергии — это дело муторное и долгое. К этому принято двигаться, выверяя каждый свой шаг.

Добавим, установка Machine 4 компании First Light Fusion будет передавать топливной мишени энергию за счёт удара разогнанного до скорости 60 км/с кварцевого снаряда. При попадании в мишень уникальный «ускоритель скорости» компании разгонит продукты удара до 200 км/с и сфокусирует их на топливной мишени в виде обжимающих мишень сферических волн. Комбинация кинетического и лазерного удара обещает значительно снизить энергопотребление термоядерной установки. Впрочем, Machine 4 тоже станет проверкой концепции, от которой до настоящей термоядерной установки будет очень и очень далеко.

В Великобритании вскоре пройдут первые полевые испытания новой роботизированной платформы для непрерывного мониторинга и ремонта дорожного покрытия. Робота ARRES Prevent создали в компании Robotiz3d, выделенной из Ливерпульского университета. Автоматизированная платформа для ремонта дорожного полотна сможет круглосуточно искать и заделывать трещины в асфальте, предотвращая появление выбоин.

Источник изображения: Robotiz3d

Слежение за качеством дорожного покрытия и ремонтно-восстановительные работы требуют значительных расходов и всё равно не могут решить все проблемы с плохими дорогами. Ежегодно приходится заделывать около 2 млн выбоин по всей стране. Однако это не спасает, и каждый год британские автомобилисты тратят до $2,2 млрд на ремонт своих машин.

Ликвидация трещин в дорожном покрытии способно предотвратить попадание влаги внутрь и не допустить расширения дефектов. Роботы вполне способны помочь в данном вопросе, который взялись решить учёные из Ливерпульского университета, которые впоследствии организовали компанию Robotiz3d.

Сначала была разработана платформа ARRES Eye (Autonomous Road Repair System) для поиска трещин в дорожном покрытии и оценки объёма необходимых работ. Она способна вылавливать дефекты на скорости до 95 км/ч. Роботизированная система ARRES Prevent для проведения ремонтных работ способна за один проход охватить одну полосу дороги протяжённостью до 3 м.

Роботизированная платформа ARRES Prevent для заделывания трещин может работать как автономно в непрерывном режиме (круглосуточно), так и под дистанционным управлением оператора. Можно представить, что всегда найдутся случаи, когда понадобится вмешательство людей. Тем не менее, использование робота для заделывания трещин в полотне покрытия позволит сэкономить до 90 % затрат на работы и ускорить их проведение до 70 %.

Робот ARRES Prevent полностью электрический на батарейном питании. Он прошёл всестороннюю проверку в лабораторных условиях. Вскоре начнутся его испытания в естественной среде на одной из улиц в Хартфордшире, что обещает довести проект до массового внедрения подобных методов обслуживания дорог в практику коммунальных служб и профильных компаний.

Учёные из Университета Уорика (University of Warwick) в ходе анализа данных космического телескопа TESS обнаружили 85 новых кандидатов в экзопланеты с подходящими для жизни условиями. Это означает, что все новые объекты находятся в так называемой обитаемой зоне своей звезды, где климатические условия позволяют воде оставаться жидкой. Эти открытия ещё предстоит подтвердить и, быть может, когда-то это приведёт к открытию инопланетной жизни.

Космический телескоп TESS. Источник изображений: NASA

К настоящему времени открыто свыше 5500 экзопланет. Телескоп TESS внёс свою лепту в эти открытия, охотясь за экзопланетами методом регистрации транзита — прохождения планеты перед диском родной звезды. Кратковременное снижение яркости звезды с определённым периодом позволяет рассчитать массу объекта (экзопланеты), его орбиту, размеры и, следовательно, плотность. Все эти данные позволяют с достаточной точностью выяснить, что за планету мы открыли и насколько она близка по характеристикам к Земле.

Объекту присваивается статус открытой экзопланеты только тогда, когда её размеры и орбита подтверждены двумя различными методами регистрации. Все 85 новых кандидатов пока найдены в данных TESS по транзитам, и они требуют подтверждения. Более того, все новые объекты заслоняли свои звёзды всего по два раза, тогда как уже подтверждённые экзопланеты делали это чаще. И чем чаще это происходит, тем надёжнее данные, а также тем ближе экзопланета находится к звезде, что, в свою очередь, плохо для развития жизни — там слишком жарко и сильная радиация.

Из 85 кандидатов на экзопланеты в обитаемой зоне 25 уже были обнаружены другими командами учёных, что лишний раз подтверждает повторяемость открытий. Но 60 кандидатов названы впервые. Все они находятся в собственных звёздных системах. Предварительные данные говорят, что только что открытые экзопланеты вращаются вокруг своих звёзд с периодом от 20 до 700 суток. Правда, все они больше Земли — от превышения на треть до нескольких десятков раз. Но в этом вина несовершенства наших приборов, которые пока неспособны зарегистрировать по-настоящему землеподобные планеты.

Статистика по открытым экзопланетам

Все новые кандидаты будут дополнительно изучаться для подтверждения и для уточнения данных по ним. Но уже сейчас понятно, что во Вселенной неисчислимое множество планет, и инопланетная жизнь просто по законам больших чисел не должна быть уникальной. Когда-нибудь мы её найдём, а хорошо это будет или плохо — это отдельный вопрос.

Согласно подсчётам британских учёных, из ежегодного объёма отходов жизнедеятельности каждого взрослого человека можно получить 4–5 л чистого керосина. Это будет экологически чистое топливо в том смысле, что не потребует переработки ископаемых ресурсов. Тем самым Великобритания за счёт своего населения может покрыть до 5 % потребности в авиационном топливе и ускорить движение к углеродной нейтральности.

Источник изображений: BBC

Вопросом переработки сточных вод в топливо для реактивных лайнеров занялась компания Green Fuels из Глостершира (графство на западе Англии). Около 20 лет назад её основатель и директор начал производить биотопливо для автотранспорта из рапса. К сегодняшнему дню у компании множество клиентов по всему миру, которым она продаёт оборудование для перегонки масла в биодизель. В будущем Green Fuels надеется точно также продавать комплексы для перегонки сточных вод в керосин.

Техпроцесс перегонки с отбором фракций был разработан учёными-химиками из Имперского колледжа в Лондоне. Он напоминает работу с ископаемой нефтью. Сначала из сточных вод на перегонных установках отбирается фракция, которая эквивалентна нефти-сырцу. Затем из этой «нефти» происходит отбор керосина. Как показал анализ, полученный из сточных вод керосин соответствует авиационному топливу Джет А-1.

В целом критикующие подобные программы экоактивисты готовы мириться с топливом из отходов жизнедеятельности человека. Это не тот ресурс, от которого можно мечтать избавиться в принципе, но его в избытке и лучше использовать в качестве сырья для топлива, чем отходы сельского хозяйства или растения.

На один рейс пассажирского лайнера из Лондона в Нью-Йорк потребовалось бы переработать ежегодный объём сточных вод 10 000 человек. Из этого можно вычислить, что общий объём поставок топлива из канализации в Великобритании удовлетворил бы около 5 % от общего спроса страны на авиационное топливо.

Компания QuInAs Technology — британский разработчик энергонезависимой памяти нового типа — сообщил о закупке оборудования для изготовления 20-нм прототипа. Образец должен подтвердить заявленные высокие характеристики UltraRAM от высочайших скоростей чтения до способности выдержать 10 млн циклов перезаписи. После этого компания рассчитывает начать мелкосерийное производство новинки и найти заказчиков среди производителей памяти с мировым именем.

Источник изображений: QuInAs Technology

Память UltraRAM разработана физиками из британских университетов Ланкастера и Уорвика. Для коммерциализации разработки зимой этого года была создана компания QuInAs Technology. Дебют компании состоялся на нынешнем августовском саммите Flash Memory Summit 2023. Более того, она получила престижную награду как «Самый инновационный стартап в области флеш-памяти». Говорят, представители Meta✴ замучили изобретателей вопросами. Уж очень им понравились энергоэффективные параметры новинки.

Журналисты ресурса Tom's Hardware получили возможность посетить лабораторию, в которой создаются образцы UltraRAM и где происходит их тестирование. Специалисты QuInAs Technology продолжают работать на базе физического факультета Университета Ланкастера. На полученные от инвесторов деньги они закупают новое производственное и тестирующее оборудование для лаборатории и на следующем этапе намерены довести образцы UltraRAM до 20-нм технологических норм.

Тестирование 20-нм образцов позволит подтвердить и, вероятнее всего, даже улучшить и без того очень и очень хорошие характеристики будущей энергонезависимой памяти, которая потенциально способна заменить флеш-память 3D NAND. Разработчик ожидает снижение латентности UltraRAM на порядок по сравнению с оперативной памятью DRAM и увеличение циклов перезаписи до 10 млн и даже выше, что на несколько порядков больше, чем у современной 3D NAND. Задержка при чтении UltraRAM должна составить порядка 1 нс.

Также заряд в ячейках UltraRAM способен храниться свыше 1000 лет без утечек, что, в целом, говорит о её высокой энергоэффективности. Память UltraRAM обещает быть в 100 раз более энергоэффективной, чем DRAM и в 1000 раз лучше по этому показателю, чем 3D NAND.

Высочайшая энергоэффективность и защита от утечек обеспечивается инновационным трёхслойным барьером и плавающим затвором из арсенида индия и антимонида алюминия (InAs / AlSb). В обычной памяти 3D NAND оксидный плавающий затвор в ячейке постепенно разрушается, тогда как у памяти UltraRAM затвор практически нейтральный к внешним воздействиям. Чтение также происходит неразрушающим способом, что в сумме даёт такое невероятное по современным меркам число циклов перезаписи. Электроны туннелируют в ячейку через тройной барьер в условиях резонанса и таким же образом покидают её в процессе стирания, что делает процесс записи очень и очень энергоэффективным.

Для продолжения работы над UltraRAM компания получила грант от британского фонда ICURe Exploit от Innovate UK, о чём она должна сообщить в ближайшее время. Средства помогут приблизить коммерциализацию продукта. Как признались в QuInAs Technology, производители памяти ищутся на Тайване, а не в Европе. По всей видимости, первыми новую память примерят на себя процессоры и контроллеры в качестве встраиваемых массивов. Высокоскоростная, устойчивая к износу и энергонезависимая память для процессоров — это ключ к росту производительности, мобильности и даже к новым архитектурам.

Фосфор, как и графен способен образовывать атомарно тонкие полупроводниковые структуры. Это открывает перед ним дорогу в аккумуляторы, солнечные элементы и датчики, которые благодаря этому веществу могут стать лучше. Но всё упирается в проблемы при переходе из лабораторий в массовое производство. Помочь с этим фосфору взялись британские учёные, и у них всё может получиться.

Источник изображения: University College London

Университетский колледж Лондона начал проводить эксперименты с нанонитями фосфора с 2019 года. Нанолисты на основе фосфора впервые были получены учёными в 2014 году. С тех пор исследователи опубликовали свыше 100 статей об этом материале и преимуществах его использования в датчиках и в электронике в целом. Со временем выяснилось, что получение из страниц нанонитей фосфора также позволяет улучшать и изменять свойства материалов, но простых технологий для этого не было.

Британские учёные начали выделять фосфорные нити из листов около четырёх лет назад и вскоре выяснили, что легирование фосфора мышьяком даёт дополнительные преимущества перспективному материалу. В частности, мышьяк обеспечивает нанонитям электронную и дырочную проводимость, что избавляет от необходимости использовать в соединениях с фосфором углерод. Тем самым, например, при изготовлении анодов батарей с использованием нановолокон из фосфора и мышьяка ёмкость аккумуляторов будет выше за счёт удаления из состава электродов углерода.

Аналогично улучшается внутренняя проводимость солнечных батарей и повышается чувствительность датчиков, если в состав материалов для них вводятся нанонити из фосфора, легированного мышьяком.

Для массового производства «чудо-материала» учёные из Университетского колледжа Лондона предложили смешивать кристаллические структуры из листов фосфора и мышьяка с литием, растворённым в жидком аммиаке при температуре -50 °C. Через сутки аммиак удаляется и заменяется органическим растворителем. Атомарно тонкая структура нанолистов позволяет ионам лития перемещаться только в одном направлении, что ведёт к образованию продольных трещин и, в итоге, к образованию множества нановолокон. Эта технология подходит для массового производства нанонитей, утверждают учёные и надеются этим заинтересовать производителей.

Научные исследования становятся всё сложнее и дороже, что ограничивает к ним доступ лабораториям и коллективам без больших бюджетов. Группа учёных смогла решить эту проблему в сфере 3D-печати живых тканей человека — она создала сложнейшее и дорогое оборудование из обычных наборов LEGO и готова поделиться опытом со всеми желающими.

Источник изображений: Cardiff University

Промышленный 3D-биопринтер стоит десятки и даже сотни тысяч долларов США. Группа исследователей из Кардиффского университета (Великобритания) решила для себя вопрос покупки принтера приобретением нескольких наборов LEGO общей стоимостью в $624. Самыми дорогими, по-видимому, оказались интеллектуальный блок Lego Mindstorms и лабораторный насос.

LEGO-принтер печатает биогелем, в котором растворены клетки кожи человека. Сопло принтера создаёт трёхмерную модель тканей кожи в чашке Петри, укладывая в неё слой за слоем. В дальнейшем учёные намерены изучить работу с разными составами геля и соплами разного диаметра, чтобы попытаться максимально точно воспроизводить кожную ткань человека.

Всё эту нужно для получения множества образцов живой ткани для проведения медицинских опытов. В обычных условиях биологический материал получают либо от доноров, либо в виде отходов после операций. В обоих случаях процедура и порядок получения биоматериалов достаточно сложные и становятся всё сложнее и сложнее, поэтому даже такой доморощенный принтер из конструктора LEGO может быть приемлемым решением для медицинских экспериментов.

Данные о разработке с детальным описанием сборки, настройки и работы принтера изложены в журнале Advanced Materials и свободно доступны по ссылке. Повторить работу может любой желающий.

К моменту строительства космических баз на Луне, Марсе и где-то ещё у нас должны быть развиты соответствующие технологии. Их основой станет производство строительных материалов на месте. Ракетами с Земли кирпичей не навозишь. Поэтому ряд земных лабораторий и компаний заняты изобретением технологий и составов стройматериалов из местного сырья с добавлением привозного. Многообещающей добавкой оказался картофельный крахмал.

Образцы кирпичей с добавлением крахмала. Источник изображения: Open Engineering/CC BY 4.0

В недалёком прошлом на роль скрепляющих материалов для производства «космического» бетона пробовали мицелий грибов, а также пот, мочу и кровь колонистов. Исследователи из Манчестерского университета предложили использовать картофельные чипсы с большим содержанием крахмала и остаточными следами влаги. Из мешка чипсов весом 25 кг можно произвести почти полтонны фирменного состава StarCrete, которого хватит на изготовление 213 «космических» кирпичей.

Кирпич из смеси крахмала и имитатора лунной пыли выдерживал давление 91 МПа. Кирпичи из смеси крови и пыли оказались менее прочными — выдерживали сжатие до 40 МПа. Обычный бетон, для сравнения, выдерживает давление 32 МПа (надо понимать, это усреднённая величина). Дополнительную прочность кирпичам с добавлением крахмала придало добавление соли в раствор. Это может быть минеральная соль с поверхности планеты и даже соль из слёз космонавтов.

Источник изображения: Open Engineering

Интересно, что на Земле тоже найдётся ниша для использования кирпичей из картофеля. Считается, что производство бетона и цемента ведёт к выбросу примерно 8 % парниковых газов. Выращивание картофеля и превращение его в строительный материал уменьшит выбросы и увеличит поглощение CO₂ из воздуха пока картофель будет расти на грядках. Для продвижения идеи была создана компания DeakinBio. Если технология найдёт применение на Земле, считают разработчики, её будет легче распространить на использование в космосе.