Sierpień 2022

Znaleziono półprzewodnik, który okazał się znacznie lepszy niż krzem - arsenek boru

Fizycy z MIT uważają, że sześcienny arsenek boru jest najlepszym znanym półprzewodnikiem. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science naukowcy wykazali, że sześcienny arsenek boru rozwiązuje dwa główne problemy w półprzewodnikach krzemowych. Przewodność cieplna tego materiału jest dziesięć razy większa niż krzemu, a arsenek boru wykazuje dużą ruchliwość nie tylko elektronów, ale także dziur.

 

Arsenek boru, jak stwierdzili naukowcy, wykazał wszystkie cechy niezbędne dla dobrego półprzewodnika. We wcześniejszych badaniach wykazali, że arsenek boru ma bardzo dobrą przerwę energetyczną i wysoką przewodność cieplną. W nowej pracy badali ruchliwość elektronów i dziur, quasicząstek o ładunku dodatnim, utworzonych w miejsce elektronu, który przeszedł do sąsiedniego atomu.

 

Wyniki badań wykazały, że ruchliwość zarówno elektronów, jak i dziur w nowym materiale przewyższa ruchliwość krzemu. Naukowcy zauważają, że właściwości elektronowe sześciennego arsenku boru pierwotnie przewidywano na podstawie obliczeń mechaniki kwantowej funkcji gęstości. Eksperyment w pełni potwierdził obliczenia.

„Jest to ważne, ponieważ oczywiście w półprzewodnikach mamy jednakowo ładunki dodatnie i ujemne. Jeśli więc budujesz urządzenie, potrzebujesz materiału, w którym zarówno elektrony, jak i dziury poruszają się z mniejszym oporem” – powiedział Gan Chen, profesor z Massachusetts Institute of Technology, współautor pracy.

Krzem jest jednym z najobficiej występujących pierwiastków na Ziemi, a w swojej najczystszej postaci materiał ten stał się podstawą wielu nowoczesnych technologii, od ogniw słonecznych po chipy komputerowe. Jednak jego właściwości jako półprzewodnika są dalekie od ideału, zauważają autorzy. Chociaż z łatwością przepuszcza elektrony przez swoją strukturę, jest znacznie mniej przystosowany do „dziur”. Ponadto krzem nie przewodzi zbyt dobrze ciepła, co powoduje problemy z przegrzewaniem.

 

Naukowcy zauważają, że nowy materiał może potencjalnie zastąpić krzem, ale najpierw konieczne jest opracowanie tanich metod wysokiej jakości produkcji tego materiału. Ponadto należy ocenić szereg innych właściwości arsenku boru, takich jak jego skuteczność w dłuższej perspektywie.

 

Dodaj komentarz

loading...

Małe reaktory jądrowe przy każdym mieście mogą być alternatywą dla energii słonecznej i wiatrowej

Po certyfikacji nowego małego reaktora jądrowego, na którą stosowne dokumenty zostały już złożone, każde miasto będzie mogło mieć własną elektrownię jądrową, która zaopatrzy je w energię - bezpiecznie i wydajnie.

 

Energetyczny startup w Oregonie (USA) zmieni sposób myślenia o energetyce jądrowej. Opracowany reaktor NuScale jest niewielki i według jego twórców jest znacznie bezpieczniejszy niż jakiekolwiek nowoczesne reaktory jądrowe.Łatwiej go umieścić w osłonie ochronnej i łatwiej sterować w sytuacjach awaryjnych.

 

Jedną z zalet korzystania z nowego reaktora jest to, że nie trzeba go chować w 15-kilometrowej strefie wykluczenia. Może znajdować się na terenie miasta i zasilać je energią elektryczną bez strat podczas przesyłu na wiele kilometrów. W ten sposób krajobraz pozbędzie się linii energetycznych, które są niebezpieczne dla ludzi. 

 

Twórcy NuScale określają tą technologię jako nowe źródło czystej energii, które według nich jest równie dobre jak energia wiatrowa czy słoneczna. W reaktorze NuScale rdzeń jest chłodzony przez cyrkulację zwykłej świeżej wody, jak ma to miejsce w nowoczesnych elektrowniach jądrowych, ale na znacznie mniejszą skalę i dzięki grawitacji. 

Ze względu na swój rozmiar reaktor zawiera bardzo mało paliwa jądrowego, które jest łatwe do kontrolowania. Wydajność NuScale to 60 MW, czyli dziesiątki i setki razy mniej niż moc elektrowni jądrowych, ale w razie potrzeby można zwiększyć liczbę reaktorów, co daje wymaganą ilość energii. Tym samym w przyszłości zamiast setek potencjalnie niebezpiecznych elektrowni jądrowych mogą pojawić się tysiące bezpiecznych, zajmujących znacznie mniej miejsca i niewymagających skomplikowanej infrastruktury.

Dodaj komentarz

loading...

Bill Gates finansuje prace nad mikrorobotami, które będą operować wewnątrz ciała pacjenta

Amerykańska firma Vicarious Surgical chce zrewolucjonizować chirurgię. Z pomocą najnowocześniejszych technologii mają powstać zdalnie sterowane mikroroboty, które będą mogły wykonywać zabiegi chirurgiczne wewnątrz ciała pacjenta. Projekt zyskał wsparcie finansowe ze strony znanego przedsiębiorcy Billa Gatesa.

 

Plan firmy Vicarious Surgical zakłada opracowanie małych robotów humanoidalnych, wyposażonych w dwa ramienia i kamerę. Zminiaturyzowane urządzenia można byłoby umieszczać w ciele pacjenta, a chirurdzy mogliby wykonywać zabieg zupełnie tak, jakby faktycznie byli w jego wnętrzu.

 

Technologia daje zupełnie nowe możliwości. Dzięki systemowi wirtualnej rzeczywistości, chirurdzy mogliby operować człowieka zdalnie, a to oznacza, że ich fizyczna obecność przy pacjencie stałaby się zbędna.

 

Miliarder Bill Gates przeznaczył 10 milionów dolarów na rozwój tego pomysłu. Firma Vicarious Surgical skupi się na zminiaturyzowaniu robotów chirurgicznych, aby można je było wkładać do ludzkiego organizmu. Następnie opracuje systemy zdalnej kontroli.

 

Roboty operacyjne stają się coraz popularniejsze na świecie i mogą asystować przy wykonywaniu trudnych procedur medycznych. Jednak roboty chirurgiczne, wszczepiane do ludzkiego organizmu, oraz nanoroboty pozwalające niszczyć komórki nowotworowe, naprawiać DNA i monitorować stan zdrowia to wciąż daleka przyszłość.

 

Dodaj komentarz

loading...

Mikrochipy naśladujące ludzki mózg mogą sprawić, że sztuczna inteligencja będzie znacznie wydajniejsza energetycznie

Sztuczna inteligencja (AI) sprawia, że ​​gry wideo są bardziej realistyczne i pomaga telefonowi rozpoznawać głos – ale energochłonne programy zużywają dużo energii. Jednak następna generacja sztucznej inteligencji może być 1000 razy bardziej energooszczędna dzięki chipom komputerowym, które działają jak ludzki mózg. Nowe badanie pokazuje, że takie neuromorficzne chipy mogą wykonywać algorytmy AI, wykorzystując tylko ułamek mocy zużywanej przez konwencjonalne chipy.

Takie postępy mogą doprowadzić do ogromnego skoku wydajności złożonego oprogramowania, które, powiedzmy, tłumaczy języki lub napędza samochody bez kierowcy. Program AI jest zwykle świetny w znajdowaniu określonych pożądanych wzorców w zestawie danych, a jedną z najtrudniejszych rzeczy, jakie robi, jest przechowywanie fragmentów wzorca, gdy łączy je wszystkie razem. Komputer, aby rozpoznać obraz, najpierw wykrywa dobrze zdefiniowane krawędzie obrazu. Następnie musi zapamiętać te krawędzie i wszystkie kolejne części obrazu, aby uformować ostateczny obraz.

 

Wspólnym elementem takich sieci jest jednostka oprogramowania zwana długoterminową pamięcią krótkoterminową (LSTM), która zachowuje pamięć jednego elementu wraz ze zmianą sytuacji w czasie. Na przykład pionowa krawędź obrazu musi być przechowywana w pamięci, podczas gdy oprogramowanie określa, czy reprezentuje ona część „4”, czy drzwi samochodu. Typowe systemy AI muszą jednocześnie śledzić setki elementów LSTM. Istniejące sieci LSTM działające na konwencjonalnych chipach komputerowych są bardzo dokładne, ale wymagają dużej mocy. Aby przetworzyć bity informacji, muszą najpierw otrzymać poszczególne bity przechowywanych danych, manipulować nimi, a następnie odesłać je z powrotem do pamięci. 

 

Intel, IBM i inni producenci chipów eksperymentują z alternatywnym projektem chipów zwanym chipami neuromorficznymi. Przetwarzają informacje jak sieć neuronów w mózgu, gdzie każdy neuron otrzymuje dane wejściowe od innych w sieci i uruchamia się, jeśli całkowity sygnał wejściowy przekracza próg. Nowe chipy mają mieć sprzętowy odpowiednik neuronów sieciowych. Programy sztucznej inteligencji również opierają się na sieciach sztucznych neuronów, ale w zwykłych komputerach neurony te są określane wyłącznie przez oprogramowanie i dlatego są praktycznie zlokalizowane w oddzielnych chipach pamięci komputera.

 

W neuromorficznym chipie pamięć i komputer współpracują ze sobą, dzięki czemu są znacznie bardziej energooszczędne: nasze mózgi zużywają tylko 20 watów mocy, mniej więcej tyle samo, co energooszczędna żarówka. Aby jednak wykorzystać tę architekturę, informatycy muszą przemyśleć, w jaki sposób wykonują funkcje, takie jak LSTM.

 

W chwili obecnej na rynku dostępnych jest tylko kilka chipów neuromorficznych. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby aplikacja na dużą skalę pojawiła się szybko. Ale najnowocześniejsze algorytmy sztucznej inteligencji mogą pomóc tym chipom zyskać komercyjne podstawy. To z kolei może doprowadzić do powstania nowych aplikacji.

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcy twierdzą, że w ciągu 10 lat powstanie pierwszy laserowy reaktor fuzyjny

Dzięki przeprowadzonym badaniom ustalono, że teoretycznie jesteśmy w stanie zbudować laserowy reaktor fuzyjny, który nie wytwarza żadnych odpadów radioaktywnych. Technika została opisana w artykule na łamach czasopisma Laser and Particle Beams.

 

Fuzja jądrowa to nic innego jak proces łączenia lżejszych jąder w cięższe. Jest to niezwykle wydajna metoda produkcji czystej energii. Jednak wewnątrz reaktorów termojądrowych powstają ekstremalnie wysokie ciśnienia oraz temperatury rzędu nawet 100 milionów stopni Celsjusza. Jest to w pewnym sensie symulowanie procesów zachodzących w gwiazdach.

Źródło: NASA/SDO

Podtrzymanie takiego procesu przy dzisiejszych możliwościach technologicznych jest niezwykle trudne, ale robimy w tej kwestii coraz większe postępy i jesteśmy właśnie o kolejny krok bliżej fuzji termojądrowej dzięki najnowszym badaniom. Naukowcy z australijskiego Uniwersytetu Nowej Południowej Walii przeprowadzili symulacje i eksperymenty, które wykazały, że teoretycznie możliwe jest skonstruowanie laserowego reaktora fuzyjnego.

 

Potrzebowalibyśmy w tym celu niezwykle potężnego lasera, który w ciągu jednej bilionowej części sekundy dostarczyłby 10 biliardów watów mocy. Dzięki temu moglibyśmy dokonać czystej fuzji wodoru z izotopem boru, aby otrzymać wyłącznie energię bez odpadów radioaktywnych. Naukowcy szacują, że jeśli nie napotkają żadnych poważniejszych problemów natury technicznej to prototyp laserowego reaktora termojądrowego może powstać w ciągu 10 lat.

 

Wiadomość pochodzi z portalu tylkonauka.pl

 

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcy z NASA: "Nasze pokolenie może być tym, które znajdzie życie poza Ziemią"

Naukowcy z agencji NASA, wezwali świat do uzgodnienia sposobu na ogłoszenie istnienia obcego życia na innej planecie. Przedstawiciele agencji kosmicznej zauważyli, że istnieje realna możliwość, odnalezienia życie poza Ziemią stosunkowo szybko.

NASA zauważyło jak ważne jest, aby naukowcy mieli starannie przemyślany i jasny sposób ogłaszania wszelkich znalezionych dowodów. Bez tego, opinia publiczna mogłaby stracić zaufanie do procesu naukowego, gdyby po informacji o ​​odkryciu obcego życia, powiedziano później, że informacja była „niejednoznaczna”.

„Nasze pokolenie naprawdę może być tym, które znajdzie dowody na istnienie życia poza Ziemią. Z tym uprzywilejowanym potencjałem wiąże się odpowiedzialność.” – piszą autorzy nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature.

Zdaniem badaczy, świat musi uzgodnić „obiektywne standardy” tego, co będzie uważane za dowód istnienia życia w innym miejscu we wszechświecie, a także „najlepsze praktyki” w zakresie przekazywania tych dowodów. Proponują oni stworzenie skali wyjaśniającej wszelkie możliwe dowody, zaczynając od intrygujących sygnałów aktywności, a kończąc na szczegółowej obserwacji i potwierdzeniu. Podobny system został już opracowany w celu zgłaszania potencjalnych zderzeń z niebezpiecznymi asteroidami.

 

Naukowcy zwracają uwagę, że wspomniana skala jest tylko przykładem i może ulec zmianie w toku przyszłych dyskusji. Na przykład można ją dostosować, aby uwzględnić różne gatunki życia, które można odnaleźć w przestrzeni kosmicznej. Nie każde odkrycie może być w pełni wyjaśnione przez proces biologiczny i musi zostać potwierdzone kolejnymi pomiarami i niezależnymi badaniami.

 

Na pierwszym poziomie skali, naukowcy proponują zgłaszanie wskazówek dotyczących oznak życia. Przykładem może być przyszły pomiar cząsteczki na Marsie, który może być potencjalnie związany z życiem. Przechodząc do poziomu 2, naukowcy upewnią się, że na odczyty nie zostały zniekształcone przez zanieczyszczenie instrumentów na Ziemi.

 

Na poziomie 3 odczyty zostaną porównane do analogicznych środowisk. Przykładem może być starożytne jezioro na Ziemi, podobne do miejsca lądowania łazika Perseverance, krateru Jezero. Połączenie uzyskanych w ten sposób dowodów, może skutkować osiągnięciem poziomu 6. Spełnienie kryteriów najwyższego 7 poziomu, będzie równoznaczne z odkryciem pozaziemskiego życia.

 

Autorzy badania podkreślają, że skali nie należy postrzegać jako wyścigu na szczyt. Nadchodzące misje, takie jak Europa Clipper, oraz Dragonfly, dostarczą podstaw do wysnucia wielu ważnych teorii, które mogą przyczynić się do odkrycia pozaziemskiego życia. Dostarczą one wielu ważnych informacji o środowisku tych planet i umożliwią badaczom poszerzenie kryteriów poszukiwań pozaziemskiego życia we wszechświecie.

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcy zapowiadają, że do 2050 roku rak będzie uleczalny

Brytyjscy naukowcy poinformowali, że najnowsze badania wskazują na to, iż w ciągu najbliższych 20-30 lat powstaną terapie pozwalające na wyeliminowanie większości zgonów spowodowanych rakiem u ludzi w wieku poniżej 80 roku życia. 

 

Raport opracowany przez specjalistów z dziedziny farmacji University College London (UCL) wskazuje, że śmiertelność spowodowana przez najpowszechniej występujące rodzaje raka (piersi, płuc, jelita grubego i prostaty )spadła o jedną trzecią w okresie ostatnich dwóch dekad.

 

Wpływ na to zjawisko ma ograniczenie liczby ludzi palących, skuteczniejsza i wcześniejsza diagnostyka, lepsze farmaceutyki oraz zabiegi chirurgiczne. Jednakże raport wskazuje, że dalsze ograniczenie śmiertelności wymaga postępów badawczych w obszarze genetyki, diagnostyki, innowacyjnych metod leczenia a także pogłębiania świadomości społeczeństwa.

 

Jednym z najbardziej skutecznych sposobów zapobiegania rakowi jest propagowanie zdrowego trybu życia, w tym walka z nałogiem tytoniowym oraz otyłością. Ponadto, naukowcy zauważyli, korzystne właściwości aspiryny, którą zalecają przyjmować w celach profilaktycznych codziennie, jednakże po wcześniejszej konsultacji z lekarzem.

 

Większość zaleceń zawartych w tym dokumencie jest już częścią strategii zapobiegania raka i wytycznych dotyczących najlepszych praktyk w tym zakresie. W 2011 roku prawie połowa odnotowanych nowych przypadków zachorowania na raka w Wielkiej Brytanii wystąpiła u osób w wieku powyżej 70 roku życia, a ponad połowa zarejestrowanych z tej przyczyny zgonów wystąpiła u osób powyżej 75 roku życia.

 

Porada dotycząca profilaktycznego przyjmowania przez wszystkie osoby powyżej 50 roku życia aspiryny jest kontrowersyjna. Chociaż wykazano pewne właściwości ochronne tego specyfiku w zakresie zmniejszenia ryzyka zachorowania na raka jelita grubego, nie można zapominać o mogących wystąpić skutkach ubocznych przyjmowania aspiryny, takich jak choroba wrzodowa i krwawienia z żołądka, występujących zwłaszcza u osób starszych. Dlatego też ważne jest zasięgnięcie porady lekarza odnośnie braku przeciwwskazań dotyczących regularnego przyjmowania tego leku.

 

Dodaj komentarz

loading...