Химия

Инженеры создали 3D-принтер, который может автоматически измерить помещение, например цех или комнату, и прямо на месте напечатать необходимые для него предметы. Прототип с пару обувных коробок, с рукой для подачи биопластика перемещается по помещению, сканирует его с помощью лазера и строит его трехмерную модель. Ее можно редактировать и добавлять в нее разные предметы. Затем принтер перемещается в указанное место и печатает объект. Прибор способен создать такие детали интерьера, как указатели, вазы, ступеньки лестниц, подставки, миски для животных и пр. Сейчас инженеры работают над тем, чтобы принтер смог удалить свои объекты и переработать их пластик.

Мягкие пневматические датчики, в которых сигнал передается давлением жидкости, нужны там, где применение электричества нежелательно, например из-за опасности взрыва или в сильных электромагнитных полях. Исследователи впервые разработали панель таких датчиков из листа силикона размером в несколько сантиметров с 32 прямыми жидкостными каналами в доли миллиметра. Измерение динамики сопротивления потоку жидкости в каждом канале позволяет точно определить область, величину и скорость деформации панели при внешнем воздействии. Мягкий тачпад чувствует два одновременных прикосновения и даже определяет буквы, прочерченные на нем пальцем. Прежде всего он пригодится в медицине.

Чтобы выяснить, как работает мозг наряду с картами нейронных связей ученые стали использовать искусственные нейросети. Исследователи построили копию зрительной системы плодовой мушки, где каждый искусственный нейрон и синапс соответствуют нейрону и синапсу в ее мозге. После глубокого обучения сети выявлению движений на видеороликах, нейрофизиологи смогли сопоставить реакции сети с возбуждением отдельных нейронов. Работа открывает путь к объединению данных разных источников о строении и работе мозга, а также к проверке гипотез о природе мышления.

Помните фильм «Человек-паук»? Как лихо герой умел выстреливать паутиной и обезвреживать злодеев! Эти детские впечатления исследователей из лаборатории Silklab нашли наконец выход. Они создали жидкий материал, которым можно выстрелить из иглы на предмет. Материал мгновенно прилипнет, нить затвердеет и на ней можно будет предмет поднять.

Подделки занимают 15% рынка полупроводников и ставят под угрозу безопасность многих отраслей. Ученые разработали и запатентовала оптический метод поиска фальсификаций, который использует ИИ. Контрафакт определяют по характеристикам заранее встроенных в чип золотых наночастиц. Чтобы проверить возможности метода ученые смоделировали поведение наночастиц при разных способах фальсификации. Эксперименты показали, что контроль длится доли секунды и дает точность выявления подделки 97,6%, что на десятки процентов превосходит показатели всех известных методов.

Современные автомобили с автопилотом содержат пользовательский интерфейс с кнопками для передачи команд и требуют от водителя более четких словесных формулировок, чем в разговоре с человеком. Группа ученых применила ChatGPT и другие чат-боты в качестве посредника между водителем и автопилотом. Цель состояла в том, чтобы последний понимал команды, даже если они лишь подразумеваются. Эксперименты прошли успешно, водители испытывали меньший дискомфорт в сравнении с поездкой без чат-бота. Перед внедрением нового метода нужны дополнительные проверки и разрешения регулирующих органов.

Депрессия сильно меняет физиологические реакции организма, но обнаружить ее, особенно на начальных стадиях, не так просто, как может показаться. Ученые разработали несколько ИИ приложений для смартфона, которые смогут предупреждать о склонности владельца к депрессии. Первое отслеживает динамику диаметра зрачков, второе определяет эмоции по движениям лицевых мышц и жестам головы. Интересно, что в начале работы ученые не знали, какие именно жесты и движения глаз характерны для болезни. Авторы убеждены в будущем своих систем мониторинга психического здоровья.

В родственном оригами японском искусстве прорези в сплошном материале позволяют ему легко складываться и менять свой объем. Дизайн киригами воплошен в многофункциональном микророботе из двухмерного метаматериала, который состоит из сотни шестиугольников диоксида кремния. Эти блоки организованы в ячейки, которые могут расширяться и сжиматься за десятую секунды. Робот принимает программируемую форму и ползает. Он может даже обернуться вокруг другого объекта и снова развернуться в лист. Применения конструкции очень широки.

Многие биогибридные роботы используют животные или растительные клетки, но жизнь их обычно коротка. Ученые использовали грибницу, как простой и надежный компонент периферийного мозга двух новых роботов. Ощущающий окружающую среду мицелий выдавал напряжение, похожее на потенциал действия нейронов мозга и управлял двигателями колесного робота и приводами мягкого робота с пятью ногами. Входным сигналом для грибницы был свет, но в будущем им станут химические вещества. Они позволят роботам успешно реагировать на окружающую среду.

Раствор, делающий живую кожу обратимо прозрачной, создали биоинженеры и материаловеды. Исследователи в эксперименте втирали водный раствор тартразина в пузико лабораторной мышки. И этот участок кожи через несколько минут превращался в прозрачный иллюминатор, сквозь который были видны внутренние органы зверька.

Пока скептики, заслышав о превращении атмосферного СО₂ в моторное топливо, вертят пальцем у виска, инженеры делают свою работу. Например, в германском Юлихе в июне 2024 года открыли первую промышленную станцию, которая с помощью солнечного тепла превращает воду и углекислый газ в синтетическое топливо.

Группа китайских ученых разработала растягивающуюся искусственную термоэлектрическую ткань. Она может генерировать электрический ток из-за разницы температур между ее слоями и служить датчиком температуры. В нее можно интегрировать датчики давления, растяжения, химического состава и пр. Ткань выдерживает 3200 циклов сминания. Она не потребует частой смены внешних источников питания и идеально подходят для непрерывного сбора данных о людях, которые затем сможет анализировать искусственный интеллект. Руководитель исследований заявил, что это «технология, разрушающая границы здоровья».

Сканирующие просвечивающие микроскопы направляют сфокусированный пучок электронов на образец и точка за точкой создают его изображение. В каждой точке пучок делает паузу для накопления сигнала, не зависящую от ее особенностей. Этот метод опасен разрушением объекта исследования. Физики пересмотрели всю логику работы микроскопа и придумали, как значительно сократить время облучения образца. Чтобы автоматически перекрывать пучок электронов за наносекунды, ученые совместно с одной из инженерных фирм разработали и запатентовали новую технологию. Метод принесет пользу многим исследованиям, от материаловедения до медицины.

Ученые выяснили, что сильно анизотропные кристаллы InSeI нанометровой длины в зависимости от температуры меняют свой цвет от желтого к оранжевому. Явление связано с линейной температурной зависимостью длины волны света, соответствующей границе полосы поглощения InSeI. Это позволяет откалибровать кристалл так, чтобы дистанционно измерять его температуру оптическими методами. Эти наносенсоры не менее чем на порядок чувствительней любых других. Они нужны многим потребителям, в том числе для научных исследований и промышленности. К примеру, они смогут измерять температуру электронных приборов и разных компонентов компьютерной техники.

Диоксид циркония в виде тонких пленок или наночастиц перспективен для транзисторов и мемристоров, а также устройств энергонезависимой памяти нового поколения. Он хорошо совместим с кремнием, который составляет основу современной электроники. Российские ученые разработали новую промышленную методику синтеза при комнатной температуре оксида циркония со стабильной тетрафазой. Наночастицы диоксида получают в плазме аргона с кислородом при давлении на порядки меньшем атмосферного. Ученые исследовали фазовый состав частиц и эффект резистивного переключения между двумя состояниями материала.

Появилась новая технология, которая дает возможность медикам внутри куба из прозрачного акрила увидеть трехмерные изображения разных органов, например сердца, мозга или почек. Двумерные и трехмерные изображения проявляют в полимерах со светочувствительной примесью с помощью специального светового проектора. Стирают эти изображение тепло или свет. Ученые провели успешные испытания на полидиметилсилоксане размерами до 15 см. Портативные трехмерные дисплеи пригодятся архитекторам, инженерам, геологам, ученым и пр.