Нанотехнологии. Альтернативные источники энергии.

Самолет на солнечных батареях покоряет США.

2013-05-12T09:15:00.000-07:00

Самолет на солнечных батареях начал перелет от Западного к Восточному побережью США без единой капли авиатоплива на борту.
Уникальное воздушное судно под названием Solar Impulse поднялось утром в пятницу над просторами североамериканского континента, вылетев из Сан Франциско, и по пути планирует остановиться в городах Феникс, Даллас, Сент-Луис, Вашингтон и Нью-Йорк.
Оно покрыто почти 12 тысячами фотоэлементов, которые при дневном свете заряжают солнечные батареи, обеспечивая круглосуточную работу четырех электрических моторов.

Литий-ионные аккумуляторы расположены в специальных гондолах под крыльями самолета.
За штурвалом самолета - швейцарский пилот Бертран Пикар, который прославился тем, что в 1999 году пролетел вокруг света на воздушном шаре без единой посадки. Сменять его во время остановок будет его соотечественник и соавтор проекта Андре Боршберг.
По словам Боршберга, перед запуском воздушного судна царила "очень хорошая" атмосфера.
"Вы должны рассматривать это подобно произошедшему в 1915 году, когда пионеры пытались совершить первые полеты через всю страну, пусть не в состоянии пересечь океан, но это было важным шагом для развития авиации", - сказал Боршберг.
Корабль имеет такой же размах крыльев, как Airbus A340, но при этом весит как средний автомобиль.
Этот трансамериканский перелет станет первым для "бестопливного" самолета.
"Солнечный импульс" уже совершал 26-часовой перелет, и его экипаж надеется в 2015 году совершить кругосветное путешествие.
Свой первый ночной полет воздушное судно осуществило в 2010 году, первый международный полет - в 2011, а первый межконтинентальный - в 2012.
Отправившаяся в полет модификация HB-SIA является прототипом самолета, который будет использоваться для трансатлантических перелетов и кругосветных путешествий. Его улучшенная версия - HB-SIB, как ожидается, будет завершена к концу 2013 года.

Наночастицы серебра вызывают вредные бактерии.

2013-05-11T09:50:00.000-07:00

Чтобы понять, как реагируют микроорганизмы на дезинфицирующие свойства наночастиц серебра, которое так часто используется в потребительских товарах, а также в медицинских и экологических устройствах, предстоит проделать ещё много работы, так заявили исследователи из Университета Нового Южного Уэльса.
Не смотря на то, что наносеребро имеет эффективные антимикробные свойства против некоторых патогенных микроорганизмов, чрезмерное «употребление» наночастиц серебра может заставить быстро адаптироваться и процветать другие потенциально вредные организмы — это показывает исследование, проведённое учёными из UNSW.

Этот результат, опубликованной в журнале Small, может иметь грандиозные последствия при использовании наночастиц серебра в качестве антибактериального агента в биомедицинских и экологических устройствах.
«Мы обнаружили, что важная природная способность широко распространённых бактерий — это достаточно быстрая адаптация к антимикробным действиям наносеребра. Это первые доказательства такой индуцированной адаптации», — говорит соавтор доктор Синди Gunawan из UNSW School of Chemical Engineering.
Используя экспериментальную культуру, UNSW исследователи отметили, что наносеребро было эффективным в подавлении целевых бактерий, но его присутствие инициировало неожиданное появление, адаптацию и аномально быстрый рост другого вида бактерий.
Эффективность наносеребра в подавлении определённых болезнетворных патогенов была хорошо задокументирована. В результате, серебро стало широко использоваться в медицине, покрывая бинты и перевязочные материалы. Оно также имеет экологические применение в водяных и системах очистки воздуха, используется в косметике и моющих средствах, а также в качестве поверхностного покрытия на игрушках и пластиковой посуды.
Исследователи заявляют, что антимикробные свойства наносеребра «набрали обороты отчасти из-за отсутствия доказательств потенциального развития резистентных микроорганизмов».
«Антимикробные действия наносеребра не является универсальным и при широком использовании этих продуктов следует принимать во внимание неблагоприятные исходы», — говорит Гунаван.
Исследователи говорят, что эти неблагоприятные последствия могут быть более выраженными, учитывая почти повсеместную природу бактерии Бациллы.
«Использование наночастиц серебра в медицине — означает возможное снижение эффективности и развитие устойчивых популяций в клинических условиях», — говорит соавтор доктор Кристофер Маркиз, старший преподаватель в UNSW School of Biotechnology and Biomolecular Sciences.

Нано-губки способны очистить кровь от токсинов.

2013-05-07T08:10:00.000-07:00

Крошечные нано-губки могут очистить кровь от опасных токсинов. Эти нано-губки представляют собой особые наночастицы, которые подражают эритроцитам крови человека и, попав внутрь кровеносной системы, впитывают в себя смертельные токсины, включая токсины змеиного яда или вырабатываемые некоторыми видами бактерий.
Нано-губки состоят из ядра, изготовленного из биологически совместимого пластика, которое покрывается мембраной от эритроцитов крови человека. Такое покрытие позволяет обмануть иммунную систему организма, заставляя организм считать нано-губки принадлежностью этого организма и не нападать на них, как на инородные объекты. Каждая нано-губка в 3000 раз меньше клетки эритроцита, поэтому одной мембраны от погибшего эритроцита хватает на то, чтобы покрыть сотни и тысячи нано-губок.

Когда нано-губки попадают в кровоток, они привлекают к себе токсины определенного вида, которые закрепляются на складках покрытия, действуя подобно обычным эритроцитам. Такие токсины, которые убивают живые клетки, деформируя их мембрану, содержатся не только в ядах змей и насекомых, они в больших количествах вырабатываются некоторыми видами бактерий, таких как MRSA и E. coli.
Когда в кровоток попадает большое количество нано-губок, за счет их малых размеров число этих нано-губок во много раз начинает превышать количество эритроцитов. Это приводит к тому, что большая часть токсина оседает на стенках нано-губок, оставляя в покое клетки крови и других тканей организма. Нано-губки с токсином поступают в печень, где благополучно разлагаются, не оказывая никакого вредного влияния на организм.
Во время проведенных испытаний 89 процентов подопытных животных успешно пережили воздействие смертельной дозы токсина alpha-haemolysin, вырабатываемого бактериями MRSA, в случае предварительного введения нано-губок в кровь животных. Это количество уменьшилось до 44 процентов тогда, когда нано-губки были введены в кровь уже после попадания туда токсина.
Следует особо заметить, что использование нано-губок имеет множество преимуществ по сравнению с использованием всевозможных антитоксинов, противоядий и сывороток. Все существующие современные противоядия ориентированы на нейтрализацию одного или нескольких основных видов токсинов, при этом, противоядие вводится уже после попадания токсина в организм, что снижает эффективность его действия. Нано-губки можно вводить в организм заранее, подобно своеобразной прививке, которая делается перед походом в потенциально опасную местность или в самом начале при первом выявлении инфекционного заболевания. При этом, нано-губки эффективно нейтрализуют действие подавляющего большинства токсинов, являясь, по сути, универсальным противоядием.

Неорганические нанолисты увеличат емкость батарей.

2013-05-03T22:30:00.000-07:00

Использовав в качестве основной идеи строение графена, исследователи из Китая разработали материал для электродов, который может обеспечить батареям и аккумуляторам более высокую емкость. Большая площадь поверхности нанолистов из оксида кобальта является ключом для их продвинутых электрохимических свойств.
От батарей и аккумуляторов зависит наша повседневная жизнь – подавляющее большинство смартфонов, лэптопов и других электронных устройств используют в качестве источника питания литий-ионные аккумуляторы. По мере появления новых, более мощных гаджетов возникает необходимость в разработке источников питания, способных запасти большее количество энергии в том же объеме.

Обычно в литий-ионных аккумуляторах применяются графитовые электроды, однако их недостатком является низкий уровень теоретической емкости.
Относительно недавно были разработаны наноструктуры, способные к удержанию большого количества ионов лития, однако пульверизация повреждает электроды, значительно понижая их емкость.
Исследователи из группы Йи Си смогли решить проблемы металлооксидных катализаторов, использовав неорганические аналоги графена. Исследователи получили нанолисточки оксида кобальта атомной толщины с помощью топологического метода. Си отмечает, что строение кобальтооксидных аналогов графена характеризуется большой площадью поверхности, легкостью диффузии ионов лития и переноса электронов, а также наличием открытых каналов, которые служат буфером для больших изменений объема в ходе зарядки и разрядки.
Каждый из этих факторов вносит свой существенный вклад в электрохимическую производительность и высокую циклируемость новых электродов в сравнении с ранее разработанными системами на основе наноструктур из Co3O4.
Штефан Фройнбергер, эксперт по материалам для электрохимического хранения энергии из Университета Граца отмечает, что разработка новых высокоэффективных металлооксидных электродов для литий-ионных аккумуляторов, способных использовать максимум от теоретической емкости оксидов металлов, всегда была долгосрочной целью разработчиков новых источников питания, а исследователи из группы Си предлагают интересный и неординарный подход.
Тем не менее, исследователь из Австрии предполагает, что добиться от электрода в реальном серийном устройстве такой же производительности, которую он продемонстрировал в ходе лабораторных испытаний, будет представлять собой непростую задачу.
Си соглашается, что новая технология находится пока еще на ранних стадиях разработки. В дальнейшем она планирует проэкспериментировать с другими аналогами графена для создания еще более эффективных электродов и, следовательно, новых источников питания.

Генетически спроектированные бактерии вырабатывают биотопливо, идентичное бензину.

2013-05-03T22:10:00.000-07:00

Группа ученых из университета Эксетера, возглавляемая Джоном Лав, взяв необходимый генетический материал из камфорного дерева, почвенных микроорганизмов и сине-зеленых водорослей, внедрили этот материал в ДНК известных бактерий кишечной палочки. В итоге данные бактерии, питаясь глюкозой, выделяют ферменты, которые заставляют сахар превращаться в жирные кислоты и, затем, в углеводороды, которые с химической и структурной точки зрения идентичны углеводородам в топливе, полученном перегонкой нефти.

Несмотря на огромные перспективы использования биотоплива в качестве альтернативы топливу, производимому из ископаемых ресурсов, до последнего времени людям не удалось добиться в этом деле более-менее значительного прогресса. К сожалению, получающееся биотопливо можно использовать только в качестве добавок к обычному дизельному топливу, авиационному керосину и в редких случаях к бензину.
Такая ситуация складывается из-за того, что вырабатываемое бактериями топливо состоит из углеводородных цепочек «неправильной» формы и размеров, существенно отличающихся от цепочек углеводородов нормального бензина и дизельного топлива.
Это делает процесс сгорания биотоплива крайне неэффективным, а его высокая химическая активность становится причиной повышенной коррозии некоторых деталей двигателей внутреннего сгорания.
Для того, чтобы начать серьезно рассматривать биотопливо в качестве замены обычным видам топлива, требуется переделка конструкции двигателей или дополнительная энергоемкая и дорогостоящая стадия обработки биотоплива, в ходе которой углеводородные цепочки будут приведены к их «нормальной» форме.
«Нам удалось биологическим путем создать высококачественное топливо, которое обычно является только продуктом производства нефтеперерабатывающей промышленности» – рассказывает Джон Лав, – «Теперь нам осталось слегка модернизировать разработанную технологию, сделав ее более подходящей для производства топлива в промышленных масштабах».
Разработанные с помощью генной инженерии бактерии E. Coli способны питаться глюкозой, получаемой из живой биомассы растительного происхождения. Но, для того, чтобы начать всерьез задумываться о производстве биотоплива в промышленных масштабах, ученым придется поэкспериментировать с генокодом этих бактерий так, чтобы они вырабатывали ферменты, позволяющие бактериям питаться соломой, навозом и другими отходами сельскохозяйственного производства. Это будет означать, что для производства биотоплива не будет требоваться выращивания специальных растительных культур, таких, как рапс, из которого сейчас производят большую часть биодизельного топлива.
Помимо производства топлива, такие биологические методы могут быть использованы и для производства других видов органических веществ, получаемых из нефти и используемых в составе растворителей, полимерных материалов, моющих средств, синтетических тканей и многого другого.

На шаг ближе к производству идеальных устройств из графена.

2013-04-30T11:10:00.000-07:00

Полимерные частицы, остающиеся на поверхности графена после его переноса на диэлектрическую подложку, в частности, SiO2, негативно сказываются на его электронных характеристиках. Но теперь группа исследователей из США предлагает использовать в процессе переноса раствор с более низкой концентрацией полимера. Как оказалось, это позволяет снизить концентрацию p-примесей в графене. Кроме того, последующая дополнительная обработка поверхности углеродного материала с помощью химического состава, называющегося формамидом, позволяет временно улучшить электронные свойства листа графена. Результаты данной работы помогут в будущем создавать более совершенные электронные устройства из графена.

Химическое осаждение из парообразного состояния – один из наиболее удобных и распространенных методов производства больших по площади образцов графена. Однако, для создания электронных устройств, углеродный материал, осаждаемый на металлическую поверхность, необходимо перенести на диэлектрическую подложку, к примеру, на SiO2 или обладающий гексагональной кристаллической решеткой нитрид бора. В ходе этого процесса большинство исследователей используют вспомогательный полимер в виде раствора.
К сожалению, после завершения переноса остатки этого полимера практически невозможно полностью удалить с поверхности графена, даже используя специальные растворители, такие как ацетон. Оставшиеся молекулы полимера неизбежно загрязняют графен. Поскольку они работают, как своего рода центры рассеяния для свободных носителей заряда, они существенно снижают их подвижность в материале. А ведь именно это свойство является одной из основных физических характеристик графена, благодаря которым его применение постоянно расширяется.
Чтобы понять, каким образом лучше избавиться от полимерного загрязнения, группа ученых из University of Texas провела исследования этого производственного процесса при трех различных концентрациях вспомогательного вещества. Далее из каждого полученного образца графена был создан полевой транзистор, характеристики которого исследовались с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Проведенный анализ подтвердил, что наименьшая доля загрязнений осталась на том фрагменте графена, который создавался при помощи раствора с самой низкой концентрацией полимера.
В рамках дополнительного эксперимента команда поместила созданное устройство в раствор формамида на ночь. Этот процесс имел свое восстановительное воздействие, хотя эффект длился и не долго. На некоторое время обработка поверхности позволила повысить подвижность зарядов в графене при комнатной температуре почти на 50%.
Ученые считают, что предложенная ими методика улучшения характеристик графена, содержащего полимерные примеси, поможет компенсировать недостатки производственного процесса, если они смогут предложить способ препятствовать испарению формамида с поверхности устройства. В ближайшем будущем они планируют проанализировать действие других похожих химических составов, чтобы найти тот, который оптимальным образом восстанавливает подвижность носителей заряда. Впоследствии данная работа, безусловно, поможет улучшить и повысить производительность устройств на основе графена.

Охлаждаем дом с помощью нанопанелей.

2013-04-29T11:05:00.000-07:00

Исследования уже показали нам, как окрашенные в белый цвет крыши может помочь охладить здание, отражая солнечный свет, в то время как «зеленые» крыши отбивают тепло, блокируя солнечный свет и обеспечивая испарительное охлаждение.
Теперь группа ученых из Стэнфордского университета создали панель, которая не только отражает солнечный свет, но также отводит тепло изнутри здания и излучает его в космическое пространство.

Панель действует как очень эффективное зеркало, отсылая поступающий солнечный свет обратно. Когда тепловое излучение блокируется земной атмосферой, оно оказывается в ловушке между землей и космосом. Панель Стэнфорда состоит из наноструктурных фотонных материалов, которые вызывают излучение длины волн, при котором атмосфера является практически прозрачной. Это позволяет излучению свободно проходить в холодный вакуум космического пространства.
Полезная мощность охлаждения панели составляет более 100 ватт на квадратный метр. Сама панель полностью пассивна, без движущихся частей и не требует источника питания для работы.
Также возможно, что охлаждающие панели могут занять место солнечных панелей, используемых в настоящее время для выработки электроэнергии для работы кондиционеров. Помимо коммерческого применения технологии, исследователи полагают, что могли бы сделать такое охлаждение в автономных районах или экваториальных развивающихся странах, где установка кондиционеров в настоящее время невозможно. Это даже можно использовать, чтобы сохранить прохладу в припаркованных на солнце автомобилях.
Панель была разработана профессором Shanhui Fan и его студентами Aaswath Raman и Eden Rephaeli.

Новая концепция электроснабжения с помощью морских ветрогенераторов.

2013-04-29T10:55:00.000-07:00

Исследователями из MIT предложена новая концепция, позволяющая обеспечить стабильное энергоснабжение с помощью морских ветрогенераторов – даже в отсутствие ветра.Заключается в размещении под водой бетонных сфер наружным диаметром 30 метров, которые будут служить не только хранилищами энергии, но и «якорями», удерживающими на месте плавучие платформы с установленными на них ветрогенераторами.
Вода из пустого пространства внутри сфер откачивается при помощи насоса, работающего за счет излишков энергии, появляющихся при сильном ветре и низком энергопотреблении. А когда мощности установки перестает хватать, вода поступает обратно в резервуар, попутно вращая турбину генератора.

Одна такая сфера, погруженная на глубину 400 метров, может запасать до 6 МВт·ч электроэнергии. Это значит, что ветровая электростанция с 1000 генераторов, каждый из которых оснащен подобным «хранилищем», вполне может заменить угольную или атомную ЭС и обеспечить стабильную отдачу энергии в течение нескольких часов полного штиля.
Подключение к общей сети позволит использовать подводные сферы в качестве аккумуляторов энергии из других источников – например, солнечных электростанций.
Конечно, доставить увесистую бетонную сферу со стенками 3-метровой толщины к месту установки будет непросто – для этого потребуется специально сконструированная баржа. Стоимость монтажа такой конструкции оценивается в $12 млн – сумма, которая должна уменьшиться по мере накопления опыта работы. Стоимость хранения киловатт-часа энергии составит примерно 6 центов, что вполне приемлемо по отраслевым меркам. Оптимальная глубина погружения сфер с учетом затрат на установку – около 750 метров, однако развитие технологий должно сделать выгодным освоение и более мелководных участков.
Прототип устройства диаметром 30 дюймов продемонстрировал стабильную работу на протяжении многих циклов наполнения и опустошения. Дальнейшие испытания будут проводиться на 3-метровой сфере, что позволит затем перейти к 10-метровому прототипу, который должен будет показать свою работоспособность в море.

Светодиодные светильники значительно уменьшат "световой мусор".

2013-04-28T09:05:00.000-07:00

Исследователи из Национального центрального университета Тайваня и мексиканского Автономного университета Сакатекаса надеются, что проблему «светового мусора» поможет решить их разработка, новая конструкция светодиодного уличного фонаря, который светит лишь там, где необходимо, без световых брызг и лишнего рассеивания.
Для освещения улиц обычно используют ртутные или натриевые лампы высокого давления ненаправленного излучения. В результате характерной чертой уличных светильников являются различные посторонние блики, световые узоры, и непроизводительное вертикальное излучение. Кроме светового мусора как такового, такое положение ведет к неоправданным потерям энергии. В некоторых случаях теряется до половины всего светового потока.

Исследователи предложили новую конструкцию светодиодного уличного светильника, состоящую из трех основных частей. Основа светильника – кластер высокопроизводительных светодиодов, смонтированных внутри отражающей полости предотвращающей рассеивание. Свет фокусируется с помощью линз полного внутреннего отражения, формирующих параллельные световые лучи. Наружу свет попадает через диффузор, минимизирующий блики.
Новая конструкция светильника исследована с помощью модели, позволяющей изучить и оценить распределение света в пространстве на расстоянии 10 метров от источника. Оценка производилась по значению оптического коэффициента использования, описывающего соотношение между величиной светового потока попадающего на цель и излучаемого источником.
Моделирование показало, что значение оптического коэффициента использования нового светильника составляет от 51% до 81%. Для обычных ламп отличным считается коэффициент 45%. Потери света при использовании разработанного учеными светодиодного светильника составляют не более 2%, при этом потребление энергии снижается на 40-60%.
Как утверждают авторы разработки, их новый светильник относительно легко производить, так как он содержит мало составных частей. Команда надеется в течение нескольких месяцев изготовить рабочий прототип, после чего новые светильники могут появиться на улицах уже в следующем году.

Наноразмерное устройство для преобразования оптических сигналов в волны.

2013-04-28T08:25:00.000-07:00

Команда исследователей из Гарвардского университета создала наноразмерное устройство нового типа, способное преобразовать поступающие оптические сигналы в волновые колебания, распространяющиеся по металлической поверхности оптоэлектронного чипа. Важным является то, что новое устройство может самостоятельно "декодировать" некоторые типы поляризации света, направив результирующий сигнал в определенном направлении. Новое устройство было создано в ходе исследований, целью которых является разработка новых методов управления оптическими сигналами в масштабе меньшем, чем длина волны света, без искажения оптического сигнала, который может содержать информацию. Разработка таких методов откроет дверь новому поколению оптоэлектронных устройство, которые могут обеспечить эффективную передачу информации с оптических устройств на электронные и обратно.

По существу новый прибор преобразует падающий на него свет в волновые колебания, называемые поверхностными плазмонными поляритонами, направленные поляризованные колебания поверхностных плазмонов, представляющих собой облака из электронов на поверхности металлов. В прошлом ученые уже имели возможность управлять направлением распространения таких колебаний, изменяя угол падения света на поверхность преобразующего прибора. Микроскопические оптические элементы схем достаточно тяжело выравнивать друг относительно друга, поэтому метод изменения угла падения так и не получил практического распространения.
При использовании нового преобразующего прибора свет должен падать строго перпендикулярно его плоскости, а все остальное делается за счет структуры самого прибора. Действуя как оптический контроллер, этот прибор определяет поляризацию поступающего света и отправляет результирующую волну в соответствующем поляризации направлении. Устройство даже способно расщепить луч, содержащий свет различных длин волн, различной поляризации и послать результирующие сигналы сразу по нескольким направлениям, своего рода коммуникационным каналам.
Преобразовательный прибор состоит из тонкого золотого листа на поверхности которого создана решетка из крошечной перфорации, углублений и возвышений. Основной особенностью, которая играет главную роль, является то, что вся перфорация расположена в виде "ёлочки". В работе, опубликованной учеными в последнем выпуске журнала Science, описаны два различных типа приборов, основанные на "ёлочной" структуре рисунка перфорации, устройство прямоугольной и кольцевой формы, немного отличающиеся друг от друга по своим функциональным возможностям.
Поскольку размеры структуры нового преобразовательного прибора очень малы, меньше длины волны видимого света, такие устройства легко можно встраивать в новые оптоэлектронные устройства следующего поколения, которые будут находиться прямо в стеклянных волокнах оптических кабелей.

В Японии умеют экономить на жаре.

2012-08-07T08:25:00.000-07:00

В Японии ввели в эксплуатацию крупнейшую в стране солнечную электростанцию. Её построили меньше чем за год. Пока альтернативные источники покрывают только десятую часть потребностей Страны восходящего солнца. Но уже в скором времени число жителей использующих этот вид энергии возрастёт.

Ещё год назад на этом месте был пустырь для хранения переработанных бытовых отходов. Теперь это одна из крупнейших в Японии солнечных электростанций. Первый блок запустили в июле. Специально спешили, чтобы успеть к началу жаркого сезона, на который в Японии приходится пик потребления энергии.

То, что энергетика должна быть экономной, здесь стало понятно всем после катастрофы 11 марта прошлого года.

Спустя полтора года после цунами и аварии на атомной станции «Фукусима-1» Япония остаётся на грани энергетического голода. Большинство АЭС по-прежнему остановлены, и в этой ситуации японцы вынуждены искать альтернативные источники энергии.

С начала года в стране один за другим открываются такие объекты. Здесь их называют мегапарки солнечных батарей. Вырабатываемая энергия продаётся региональным корпорациям, которые поставляют её местным жителям.

На площади почти 90 тысяч квадратных метров развёрнуты более 17 тысяч солнечных батарей. Общая мощность превышает 4 мегаватта. Этого достаточно, чтобы полностью обеспечить энергией более 1000 домов.

Пока, правда, это капля в море. Альтернативные источники покрывают лишь десятую часть энергетических потребностей страны, в то время как АЭС до цунами покрывали почти четверть.

Нехватку пытаются компенсировать за счёт тепловых станций, но дефицит по-прежнему составляет около 10%.

Местные жители принимают ответные меры. Крыши с электрогенераторами в Японии встречаются всё чаще.

Правительство Японии, между тем, уже подготовило общенациональный план снижения зависимости страны от атомной энергии и других традиционных видов топлива.

Однако на вопрос, сколько времени и, главное, на какие средства Япония будет избавляться от энергетических проблем — в правительстве ответить пока не могут.

Электроника будущего за металлизированными ДНК.

2012-08-06T09:50:00.000-07:00

   Немецкие учёные в в статье журнала Angewandte Chemie описали новый метод производства стабильных проводящих ДНК-проводков.
   Вы наверняка заметили, что электронные устройства становятся всё меньше, а их способности — всё шире. Одно плохо: с использованием традиционных материалов электронная промышленность очень скоро окажется в тупике, достигнув предела миниатюризации.
   Электроника завтрашнего дня требует альтернативных материалов, таких как, скажем, нанопроволока из молекул ДНК, способная служить в качестве проводника или нанотранзистора для миниатюрных интегральных схем.

   В публикации, появившейся в журнале Angewandte Chemie, немецкие учёные описали новый метод производства стабильных проводящих ДНК-проводков.
ДНК не просто носитель генетической информации. Это ещё и интереснейший строительный материал для нанотехнологии. А всё благодаря её экстраординарной способности к самоорганизации. Так, эта биологическая молекула часто используется в качестве шаблона при производстве наноразмерных структур. Однако её применение для построения электронных схем затруднительно из-за того, что ДНК не слишком хороший электропроводник. Решить эту проблему можно с помощью металлизации — нанесения металлического покрытия на нити молекул ДНК.
   Учёные из Технологического института в Ахене и Мюнхенского университета представили технологию контролируемой металлизации наноструктур ДНК.
   Группа под руководством Ульриха Симона использовала отдельные ДНК-нити, состоящие из последовательностей, для иммобилизации готовой молекулы на подложке и металлизации. Несколько таких связанных вместе нитей образуют ДНК- молекулу.

   Последовательность для иммобилизации содержит алкиновые группы, что позволяет закреплять ДНК в нужном положении на кремниевой пластине, покрытой азидными группами, используя click-реакцию. Другой сегмент ДНК отвечает двум задачам: он снабжён функциональными группами, обеспечивающими как агрегацию серебряных частиц, так и связывание отдельных нитей ДНК друг с другом.
   ДНК-нити вытягиваются при нанесении на подложку и закрепляются на ней посредством click-реакции. При последующей металлизации серебряными частицами соседние нити одновременно сшиваются, образуя многониточные молекулы. Это, как говорят авторы методики, обеспечивает гораздо более высокую структурную стабильность по сравнению с одиночными нитями.
   В будущем технология может быть использована для интегрирования ДНК-нитей в программируемые ДНК-архитектуры, дабы обеспечить точное позиционирование и сцепление сложных структур на предварительно структурированных субстратах.
   Процесс металлизации не заканчивается нанесением наночастиц серебра. На второй стадии, напоминающей проявку фотографий, золото из раствора осаждается на серебряных частицах. Изменения в продолжительности процесса золочения дают возможность варьировать диаметр получающихся нанопроводков.
   Таким образом, метод позволяет получать нанопровода длиной до нескольких микрометров, готовые для прямого включения в электрическую цепь.

Создавать солнечные батареи нового поколения помогут слоистые структуры.

2012-07-25T04:20:00.000-07:00

Ученые предложили новую слоистую конструкцию солнечных батарей из сплава кадмия-теллура-селена с разной концентрацией селена и теллура в слоях. Как они считают, предложенная методика должна помочь оптимизировать эти преобразователи энергии так, чтобы преодолеть существующий на сегодняшний день «барьер» в 7% КПД. Важной особенностью предложенной схемы является низкая стоимость производства.

   Хотя концепция многослойных солнечных батарей была предложена достаточно давно, ученые лишь недавно смогли доказать, что для их производства можно использовать простое осаждение.

   Развивая предложенную идею дальше, группа ученых из Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation и University of Melbourne разработала многослойную структуру, состоящую из кадмия, селена и теллура, в которой периодически, слой за слоем, изменяется соотношение селена и теллура в сплавах кадмия-селена-теллура.
   Исследователи формировали многослойные структуры путем нанесения на прозрачную проводящую поверхность раствора, содержащего нанокристаллы селена-кадмия и селена-теллура, диаметр которых был порядка 5 нм.

После этого полученная пленка подвергалась химической и термической обработке, что позволяло увеличить диаметр нанокристаллов примерно до 50 – 100 нм. Этот процесс позволял привести оптические и электронные свойства полученной структуры в лучшее соответствие с задачей преобразования солнечной энергии в электрическую.

Описанный процесс повторяется несколько раз для создания последовательности слоев нужной толщины. Создание солнечного элемента завершается нанесением тонкого слоя нанокристаллов оксида цинка, что позволяет создать «правильную» электронную структуру результирующего солнечного элемента.

Металлические электроды, обеспечивающие сбор фотогенерированных электронов и дырок, в такой солнечной батарее формируются из алюминия и закрепляются во время заключительного этапа на задней стенке полученной слоистой структуры.

Ключ к эффективному преобразованию солнечной энергии, по словам ученых, заключается в использовании последовательных слоев кадмия-теллура и кадмия-селена.

Было обнаружено, что такая смесь при нагревании до 350 градусов не остается сочетанием отдельных кристаллов, а превращается в сплав, свойства которого отличаются от «чистого» кадмия-теллура и кадмия-селена. Причем, изменяя соотношение селена и теллура в этих сплавах, ученые могут настраивать свойства материала для поглощения в широком диапазоне длин волн.

В частности, эксперименты показали, что включение нужных слоев в структуру позволяет расширить спектральную полосу поглощения солнечного элемента на инфракрасную область. Известно, то эта часть спектра чрезвычайно важна для солнечных батарей, т.к. в ней лежит около 40% излучения солнца.

По мнению исследовательской группы, использованный ими метод создания легированных структур с помощью растворов, может быть адаптирован и к другим материалам. Таким образом, он может быть применен к созданию других оптоэлектронных материалов.

В ближайшем будущем команда планирует исследовать свойства полученного ими сплава для повышения эффективности созданных на его основе солнечных батарей.

Первая солнечная электростанция в Винницкой области.

2012-07-15T05:05:00.000-07:00

   Компания Энергоинвест завершила строительство Слобода-Бушанской солнечной электростанции мощностью 1,875 МВт в Ямпольском р-не Винницкой области, сообщает агентство Интерфакс-Украина со ссылкой на президента компании Владимира Житника.

«Завершили строительство последней очереди, сдали в эксплуатацию. Теперь мощность станции составляет 1,875 МВт», — сказал он.

   Национальная комиссия регулирования энергетики НКРЭ накануне скорректировала общую установленную мощность генерирующего оборудования Энергоинвеста до 14,2 МВт.
Энергоинвест, кроме Слобода-Бушанской СЭС, эксплуатирует также 12 малых гидроэлектростанций в Винницкой, Львовской, Ивано-Франковской и Тернопольской областях.
   Как сообщалось, альтернативная энергетика в Украине в прошлом году развивалась интенсивнее, чем традиционная, что соответствует общемировым тенденциям. К началу июля общее количество компаний, эксплуатирующих электростанции на возобновляемых источниках и реализующих электроэнергию по зеленому тарифу, возросло до 66, а количество таких электростанций – до 111, из которых 23 – солнечные.

Сенсорные дисплеи будут вырабатывать электричество.

2012-07-11T09:25:00.000-07:00

Инженеры из Технологического института Джорджии разработали прозрачное устройство, генерирующее электрическую энергию при давлении и трении. В будущем подобное устройство может стать автономным источником питания сенсорных дисплеев или стать основой датчиков давления. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание приводится на сайте института.

   Основными частями устройства являются две пластины, состоящие из разных полимеров. При трении электроны с одной из пластин переходят на вторую, создавая, таким образом, разность потенциалов.
   Возникновение электричества при трении известно еще со времен Фалеса Милетского. Генераторы, работающие на основе трения, называются «трибоэлектрическими».
   Новизна данной работы заключается в том, что авторы установили, какая форма взаимодействующих поверхностей оптимальна для разделения зарядов. Дело в том, что при плотном контакте образующиеся заряды часто рекомбинируют, и эффективность генерации электричества падает. Для того, чтобы этого не происходило, сразу после разделения заряды требуется изолировать друг от друга и отвести к контактам.    Изолятором в данном случае выступает промежуток воздуха между пластинами.
Ученые установили, что эффективность генерации зарядов в устройстве зависит от формы соприкасающихся поверхностей. В ходе экспериментов исследователи создавали при помощи фотолитографии кремниевые пластины с разной структурой поверхности и использовали их как формы для заливки полимера.
   Среди испробованных структур поверхности были «складки», прямоугольники, пирамиды и гладкие поверхности. Оказалось, что с наибольшей эффективностью электричество производит трение полимерных пластин, поверхность одной из которых несет выступы в виде пирамид размером в несколько микрометров.

Прототип устройства, созданный учеными, оказался весьма чувствительным – он генерировал сигнал при давлении уже в 13 миллипаскаль.

Поскольку использованные полимеры были практически прозрачны, то на основе разработанных полимеров можно создавать чувствительные сенсорные экраны, которые при прикосновениях смогут сами вырабатывать энергию для своей работы.

«Квантовая левитация» поможет наноэлектромеханическим устройствам.

2012-07-08T23:40:00.000-07:00

Физики из Швеции, Норвегии и Австралии выяснили, как наноэлектромеханические устройства могут противостоять нежелательному эффекту слипания их компонентов, вызванному действием сил Казимира — Лифшица.

Обычно возникновение этих сил связывают с квантовыми флуктуациями электромагнитного поля в вакууме — не абсолютной пустоте, а «океане» постоянно рождающихся и исчезающих виртуальных частиц, в число которых входят и фотоны. Если рассмотреть, к примеру, две проводящие незаряженные параллельные пластины, расположенные рядом, то в зазоре между ними рождение виртуальных фотонов будет ограничиваться.

В результате внешнее давление, создаваемое фотонами, превысит давление в зазоре, и пластины, как показал голландский теоретик Хендрик Казимир, начнут притягиваться.

Известна и другая формулировка, в которой сила, заставляющая пластины сближаться, выводится без привлечения квантовых флуктуаций и считается аналогом давно известного ван-дер-ваальсова взаимодействия. Согласно этому определению, силы Казимира — Лифшица действуют на тех расстояниях, где эффекты запаздывания электромагнитного взаимодействия становятся существенными.

Если же расстояние между телами невелико (~10 нм), а эффекты запаздывания роли не играют, специалисты говорят о силах Ван-дер-Ваальса.

До сих пор мы обсуждали только притягивающие силы, но это не значит, что их нельзя сделать отталкивательными. Возможность такого превращения доказал советский учёный Евгений Лифшиц, который рассмотрел не конкретный пример металлических тел и разделяющего их вакуума, а более общий случай объектов и среды с произвольными значениями диэлектрической проницаемости ε₁, ε₂ и ε₃. При корректном подборе параметров (скажем, ε₁ > ε₃ > ε₂) вычисляемая сила Казимира — Лифшица становится отталкивательной, что и было подтверждено в недавних экспериментах.

Авторы ещё усложнили задачу, сделав исследуемую систему несимметричной: в их модели на один из взаимодействующих объектов — пластин из диоксида кремния — наносилось тончайшее (5–50 Å) золотое покрытие. В пространстве между пластинами находилась жидкость (бромбензол или толуол).

Как оказалось, после добавления покрытия сила Казимира — Лифшица приобретает очень интересную зависимость от расстояния между диэлектрическими пластинами. На относительно больших интервалах взаимодействие имеет отталкивательный характер, причём сила отталкивания увеличивается по мере сближения пластин и со временем достигает максимума, значение которого возрастает при уменьшении толщины золотой плёнки.
При дальнейшем сближении взаимодействие ослабляется, а на какой-то критической дистанции, также определяемой толщиной металлического покрытия, и вовсе пропадает. Когда зазор делают ещё более узким, сила становится притягивающей.
Возможность «регулировки» силы и наблюдения эффекта левитации объектов в жидкости должна заинтересовать разработчиков микро- и наноэлектромеханических устройств, для миниатюрных элементов которых притягивающее взаимодействие Казимира — Лифшица особо опасно. Именно поэтому в своих будущих расчётах физики планируют смоделировать взаимодействия других материалов (оксида цинка, оксида гафния), часто используемых в микроэлектрических и микрооптических системах.

Нанопестициды - угроза экологии.

2012-07-04T22:55:00.000-07:00

Ученый Тило Хофманн из Венского университета считает, что человечество скоро столкнется с новой экологической угрозой: нанопестицидами. Это вещества на основе наноматериалов, предназначенные для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений, а также микроорганизмами в среде обитания человека.

Нанопестициды – это широкий спектр различных продуктов, некоторые из которых уже находятся на рынке, например, антимикробный пестицид HeiQ AGS-20 на основе наночастиц серебра.

Тило Хофманн предупреждает, что применение нанопестицидов будет связано с масштабным выбросом наночастиц в окружающую среду. Однако, несмотря на то, что некоторые нанопестициды одобрены для коммерческого использования, их безопасность для здоровья человека и окружающей среды все еще под сомнением многих ученых.

С одной стороны, нанотехнологии имеют огромный потенциал и могут совершить революцию в сельском хозяйстве. Агрохимические лаборатории активно разрабатывают новые типы нанопестицидов, которые намного эффективны и вроде бы менее токсичны, чем традиционные химические.

Тем не менее, нанопестициды могут создать новые виды загрязнений, которые распространятся по обширным территориям и их будет очень трудно устранить. В истории уже было немало примеров, когда новая технология впоследствии создавала новый тип загрязнения, вызывающий разрушение экосистем и разнообразные заболевания у людей. Самый известный пример – уголь и нефтяное автомобильное топливо, которые сегодня являются причиной настоящей глобальной эпидемии легочных и онкологических заболеваний.

Многие ученые опасаются, что с наночастицами, используемыми в сельском хозяйстве, может повториться та же история.

Причем если с вредными выхлопами автомобилей можно справиться переходом на другие источники энергии, то наночастицы извлечь из почвы и воды будет очень сложно.

Палладиево-золотые наночастицы эффективно разрушает трихлорэтен.

2012-07-01T21:30:00.000-07:00

В ходе первых тестов палладиево-золотых и железных катализаторов для удаления канцерогена трихлорэтена было установлено, что палладий разрушает его намного быстрее, чем железо.

Ученые из университета Райса уточнили, что иногда скорость очистки выше в миллиард раз.

Трихлорэтен — широко используемый химический обезжириватель и растворитель, который, как выяснилось, после использования попадает в грунтовые воды во всем мире. Молекула трихлорэтена, состоящая из двух атомов углерода и трех атомов хлора, весьма стабильна. Ее стабильность — благо для производителей, но самая настоящая напасть для экологов.

«Связи между хлором и углеродом в трихлорэтене сломать трудно», сказал автор исследования профессор химических и биомолекулярных разработок Майкл Вон„Сломать даже часть этих связей, не говоря уж про все, очень непросто и проблематично, тем более что в этом случае создаются еще более опасные продукты, такие как хлористый винил“.

В процессе поиска новых материалов, способных расщеплять трихлорэтен на нетоксичные компоненты ученые добились успеха с чистым железом и чистым палладием. Металл разлагает химикат в процессе взаимодействия с водой и коррозии, хотя иногда, хоть и редко, все же формируется хлористый винил. Железо дешевле палладия, и потому популярней, а палладий, кроме всего прочего, пока все еще ограничен полевыми испытаниями.

Тесты, проведенные с палладием и железом параллельно, позволили выяснить, что палладиево-золотые частицы несравнимо быстрее разделяют трихлорэтен на безопасные компоненты.

Наногенератор, который способен преобразить тепловые потери в электричество.

2012-06-17T12:16:00.000-07:00

Ещё Теофраст в 314 году до н. э. отмечал, что нагрев турмалина ведёт к прилипанию к нему частиц соломы. 2 300 лет спустя группа исследователей из Технологического института Джорджии впервые использовала наблюдавшийся Теофрастом пироэлектрический эффект для генерации электроэнергии из тепла.

Как известно, бóльшая часть энергии на электростанциях уходит в бесполезно теряемое тепло, и лишь меньшая превращается в электричество. Попытки решить проблему предпринимаются давно, но вот успехи…

Термоэлектрические материалы дόроги или имеют слишком низкий КПД; сегнетоэлектрики показывают себя ещё хуже. Основная проблема термоэлектриков в том, что они хороши только тогда, когда один конец термоэлектрика по температуре отличается от другого, что в реальной жизни труднодостижимо: обычно температурный градиент не столь велик, чтобы генерация была выгодна экономически.

Напротив, пироэлектрики работают при любом температурном перепаде: достаточно лишь, чтобы температура менялась — и не важно, в каком направлении.

Пироэлектрики — это, по сути, кристаллические диэлектрики, обладающие самопроизвольной поляризацией при отсутствии внешних воздействий. Пока внешние условия неизменны, спонтанная поляризация незаметна, поскольку создаваемое ею электрическое поле компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые «натекают» на поверхность пироэлектрика из его объёма и окружающего воздуха. При изменении температуры величина самопроизвольной поляризации также изменяется, что вызывает появление электрического поля.

Для первого продемонстрированного пироэлектрического наногенератора были использованы нанонити из оксида цинка (ZnO) — широко распространённого материала, применяемого во множестве отраслей.

Наногенератор работает вне зависимости от того, нагревают его или охлаждают: любое изменение температуры ведёт к выработке электричества. Поэтому исследователи полагают, что даже суточные колебания температуры могут быть использованы такими устройствами для производства электроэнергии, которой хватит, чтобы питать удалённые датчики. Не менее эффективным может быть применение таких систем для охлаждения ДВС автомобилей и продуктов сгорания тепловых электростанций, что могло бы существенно повысить КПД как тех, так и других.

Учёные подчёркивают: их пироэлектрический наногенератор показал отличную стабильность, не теряя в эффективности на всём протяжении экспериментов. При этом конверсия тепла в электричество в зависимости от интенсивности изменения внешней температуры менялась у него с 0,05 до 0,08 Вт/м².

По мнению авторов работы, с учётом небольших размеров и стоимости созданных устройств, в условиях сильных колебаний температур, характерных для крупных теплоэлектростанций, они могут показать себя ещё лучше.

Разработан реактив, повышающий ёмкость батареи на 30%.

2012-06-14T10:33:00.001-07:00

Американские специалисты осуществляют прорыв в сфере совершенствования литиево-ионных элементов.

На официальном сайте ВС США появилась небольшая заметка, посвящённая работе одной из исследовательских групп при американском Министерстве обороны. Основная направленность научной деятельности данной группы – создание элементов, обеспечивающих солдат электричеством.

Спектр разработок весьма широк, так, в частности, специалисты пытаются создать портативное устройство, выделяющее водород из воды, для его последующего сжигания в энергетической ячейке.

Согласно источнику, инвестиции в данные исследования весьма солидные, и кадры подбираются самые квалифицированные, потому неудивительно, что учёные добиваются успехов. Последнее их достижение связано с возможностью существенно увеличить ёмкость литиево-ионных батарей.

Как заявляет руководитель электрохимического отделения военных лабораторий США Синтия Ландгрен, ежегодный рост ёмкости батарей составляет около одного процента, что является результатом подбора оптимальных материалов и электролита.

Упомянутой группе учёных удалось добиться повышения ёмкости сразу на 30 процентов, благодаря применению особой добавки в электролит батареи.

По словам Синтии, такой прогресс настолько впечатляет, что его можно сравнить с квантовым прыжком.

Сама идея получения такой добавки появилась два года назад; теперь она благополучно воплощена в реальность, запатентована и ждёт начала своего применения.

Космические технологии в толще вод океана.

2012-06-10T08:35:00.001-07:00

Солнечная энергетика развивается семимильными шагами. Такие страны, как Германия, ставят солнечные рекорды промышленного производства энергии солнечными панелями. Солнечные автомобили соревнуются в скорости и дальности пробега, солнечные самолеты летают по ночам, а солнечная яхта совершила кругосветное путешествие.

Что еще можно придумать, ради демонстрации возможностей солнечных технологий? Как насчет солнечной подводной лодки? Настоящей подводки с солнечными панелями в качестве источника энергии. Миф? Пока да, однако «мы рождены, чтоб сказку сделать былью»…

Как часто бывает, застрельщиками новой технологии выступают военные. Пока речь не идет о боевых кораблях. Ученые из Военно-морской исследовательской лаборатории отдела электронной науки и технологии американского флота исследуют возможности использования солнечных панелей на глубине.

Военные ученые решают прикладную задачу обеспечения работоспособности автономного навигационного и другого военного оборудования в морских глубинах. Не секрет, что Соединенные Штаты обладают достаточно развитой системой подводного слежения на подступах к своим берегам. Множество различных гидроакустических датчиков, детекторов, буев и прочих образцов военного оборудования требует постоянной замены источников питания, что накладно и неудобно.

Казалось бы, работа солнечных панелей под океанскими волнами невозможна, учитывая, что солнечный свет рассеивается и поглощается водой. Однако на деле оказалось совершенно не так.

Как рассказывает Филлип Дженкинс, руководитель Секции детекторов лаборатории: «Использование подводных автономных систем с целью получения ситуационной информации и долгосрочного мониторинга окружающей среды постоянно расширяется. Хотя вода поглощает солнечный свет, техническая задача состоит в разработке солнечных элементов, которые смогли бы эффективно преобразовывать имеющиеся фотоны в электричество».

Определенный успех был достигнут флотскими учеными в использовании кристаллических кремниевых панелей и панелей из аморфного кремния. Однако проблема состоит не только в том, что под водой снижается интенсивность света. Изменяется также и его спектральный состав. Исследования показали, что необходимой степени эффективности фотоэлектрических преобразователей все же можно достичь и в этих условиях.

Выяснилось, что наиболее подходящий материал для солнечных ячеек фосфид индия галлия. Ячейки из него проявили наивысшую эффективность в диапазоне волн видимого света от 400 до 700 нанометров и у них очень малое значение темнового тока. Солнечные панели на основе фосфида индия галлия широко используются в космической технике.

Исследователи US Navy установили, что на максимальной глубине 9,1 метра, один квадратный метр солнечных ячеек из фосфида индия галлия может производить до 7 Вт электроэнергии. Полученных цифр достаточно, чтобы сделать вывод о жизнеспособности новой технологии.

Светодиодная лампа с жидким охлаждением.

2012-05-10T04:00:00.000-07:00

Как сообщает сайт CNet, компания Switch Lightning собирается начать этим летом продажу светодиодных ламп оригинального дизайна, использующих жидкостное охлаждение.Тепловыделение сверхъярких светодиодов остаётся важной проблемой, и в данном случае отвод тепла от них организован путём помещения в колбу с некоей жидкостью, которая позволяет более эффективно передавать тепловую энергию традиционному радиатору, расположенному ближе к цоколю.

Очевидно, колба наполнена диэлектрической жидкостью с хорошей теплопроводностью.

Помимо решения проблемы с охлаждением, жидкость позволяет добиться более равномерного рассеивания света, как утверждает производитель. Первое поколение данных ламп будет ориентировано на корпоративного потребителя (офисные здания и отели), лампы будут выпускаться в эквивалентах ламп накаливания мощностью 40 Вт и 75 Вт, фактически потребляя при этом не более 8 и 17 Вт, соответственно.

Предусмотрен и промежуточный вариант, эквивалентный 60-ваттной лампе накаливания. В ближайшее время будет выпущен и эквивалент лампы накаливания мощностью 100 Вт.

Стоимость ламп данной серии будет лежать в пределах от $40 до $50, но для использования в домашнем хозяйстве позднее будут предложены более доступные варианты.

Новый рекорд органических солнечных батарей.

2012-05-05T03:00:00.000-07:00

Органические солнечные батареи, разработанные немецкой компанией Heliatek, достигли рекордного уровня конверсии энергии в 10,7% на 1,1 см². Разработчики утверждают, что в ближайшие несколько лет они добьются 15% эффективности преобразования.

Отметим, что органические фотоэлементы не могут конкурировать с традиционными кристаллическими и тонкоплёночными батареями в эффективности. У последних рекордный КПД составляет 43%. Однако «органика» намного дешевле, такие солнечные батареи более гибкие и лёгкие. Кроме того, они не так вредны для окружающей среды.

Органические солнечные батареи созданы на основе полимеров, которые заменяют кремний в микросхемах. Важным шагом на пути к увеличению эффективности преобразования солнечной энергии в электричество, стала разработка в 2007 году тандемных солнечных батарей, которые содержат сразу несколько полимерных слоёв, генерирующих электрический ток.

По пути создания таких многослойных фотоэлементов пошла и компания Heliatek. Инженеры использовали в качестве основы органические молекулы – олигомеры, которые по рулонной технологии производства при низкой температуре укладываются в тонкие слои плёнки.

Испытания новых батарей в условиях слабого солнечного освещения и высокой температуры (до 80°C) показали, что эффективность конверсии энергии не только не уменьшается, но и демонстрирует рост. При солнечном излучении в 100 Вт/м² эффективность была на 15% выше, чем достигаемая при излучении 1000 Вт/м².

По заверению создателей, новые органические солнечные батареи на 15%-25% превосходят кристаллические и тонкоплёночные батареи по количеству улавливаемого света.

«Благодаря эффективному взаимодействию наших разработчиков из разных областей науки, преимущественно химии и физики, мы побьём собственный рекорд в 10,7%, и достигнем 15% эффективности в течение ближайших нескольких лет», — прогнозирует Тибо ле Сигуйон, исполнительный директор Heliatek.

Созданы керамические нанолисты с удивительными свойствами.

2012-05-04T02:00:00.000-07:00

Материаловеды из Корнеллского университета (США) представили недорогой и экологичный метод синтеза керамических листов, толщиной в несколько нанометров, обладающих набором редчайших свойств, которые будут полезны как для электроники, так и для приложений в области альтернативной энергетики.

Статья с результатами исследования, опубликованная в Journal of Materials Chemistry, удостоилась чести украсить собой обложку этого издания.

Кристаллы оксида натрия-кобальта длиной в миллиметр и толщиной в 20 нанометров получены с помощью нового метода, который объединяет традиционный золь-гель-синтез со стадией электрокинетического расслоения.

При этом образовывались уложенные стопочкой листы кристаллического смешанного оксида суммарной толщиной в десятки тысяч слоёв. По словам Ричарда Робинсона, лидера научной группы, работающей над проектом, полученный материал обладает прямо-таки захватывающими свойствами, включая термоэлектродвижущую силу, высокую электрическую проводимость и сверхпроводимость. Кроме того, сообщается, что потенциально разработка способна быть полезной и в качестве катодного материала в натриевых батареях.

Обычно, поясняет Робинсон, оксиды металлов не проводят ток, будучи качественными керамическими изоляторами. В данном же случае материал является проводящим оксидом, что позволяет использовать его в термоэлектрических приборах для конвертации тепла в электрическую энергию.

Полученные нанолисты могут сгибаться, иногда на все 180 градусов, что очень нехарактерно для любой другой керамики из-за её хрупкости. Стоит также заметить, что исследуемый материал состоит из распространённых элементов (натрий, кобальт и кислород) и не использует по-настоящему токсичных веществ (таких как теллур), которые присутствуют в каждом термоэлектрическом устройстве.

Новая система беспроводной передачи электричества.

2012-05-03T01:00:00.000-07:00

Исследователи из германского Института керамических технологий и систем Общества им. Фраунгофера (IKTS) продемонстрировали новый метод беспроводной передачи энергии на небольшие расстояния.

Существует несколько способов передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в цепи. Один из наиболее распространённых — электромагнитная индукция: переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создаёт магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. При этом для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным.

Технология, предложенная немецкими исследователями, основана на магнитном взаимодействии. В передающем модуле моторчик раскручивает магнит, создавая переменное магнитное поле. Оно воздействует на небольшой магнит в приёмнике энергии, заставляя его вращаться. В результате генерируется электрический ток.

Учёные показали возможность беспроводной передачи 100 милливатт энергии на расстояние в 50 сантиметров.

Предполагается, что технология сможет найти применение в различных медицинских приборах — например, в эндоскопических капсулах, передающих изображение желудочно-кишечного тракта, имплантатах, нуждающихся в питании, и пр.

Кроме того, предложенное решение может пригодиться в маломощных электроприборах и сенсорах, к которым невозможно подвести питание традиционным способом.