Сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ подробно изучили взаимодействие гибридных перовскитов с фокусированным лазерным излучением и усовершенствовали метод сборки перовскитных солнечных батарей при помощи лазерной резки. Результаты работы были опубликованы https://pubs.acs.org/…sami.9b21689 престижном международном журнале ACS Applied aterials & Interfaces.
Гибридные галогенидные перовскиты — новый класс полупроводниковых материалов, которые успешно используются в качестве светопоглощающего материала в солнечных батареях нового поколения — так называемых перовскитных солнечных элементах. Рекордный КПД таких солнечных элементов сегодня составляет более 25%, превышая рекордные значения для наиболее распространенных солнечных элементов на основе поликристаллического кремния.
При создании солнечных батарей большой площади распространенным подходом является разрезание большого листа солнечной батареи на более узкие полоски и их последовательное соединение – это позволяет повысить напряжение и КПД получаемого модуля. Однако при увеличении площади солнечной батареи КПД панели снижается из-за так называемых «мёртвых зон» – областей, где происходит последовательное соединение солнечных элементов и которые не участвуют в генерации электрического тока. Единственный способ уменьшить вклад мёртвых зон в общее падение КПД солнечной панели – уменьшение физического размера мёртвой зоны за счёт усовершенствования технологии лазерной резки материалов солнечного элемента.
Перовскитный солнечный элемент состоит из нескольких слоёв, при этом требуется разрезать строго определённые слои, не затронув остальные. Для эффективной реализации технологии лазерной резки необходимо глубокое понимание процессов, протекающих в гибридных перовскитах под действием лазерного излучения. В частности, излучение лазера может провоцировать каскад фотохимических реакций в глубине и на поверхности материала с выделением газообразных продуктов распада, затрудняющих управление параметрами резки.
В настоящей работе коллектив авторов провел детальное исследование протекающих термо- и фотохимических реакций под действием мощного лазерного излучения методом спектроскопии комбинационного рассеяния и определили основные продукты распада перовскита: молекулярный йод, полииодиды, иодид и оксид свинца. Учёные также обнаружили, что летучие продукты распада конденсируются на поверхности плёнок перовскита рядом с местом облучения лазерным пучком и приводят к ухудшению морфологии и изменению химического состава светопоглощающего материала. В результате размер «мёртвых зон» в процессе лазерной резки гибридных перовскитов увеличивается.
Сотрудники лаборатории предложили способ минимизации нежелательных процессов деградации плёнок перовскита с помощью применения направленного потока инертного газа в области резки. Данное решение позволило не только значительно снизить концентрацию газообразных продуктов распада перовскита вблизи поверхности пленки, но и избавиться от продукта окисления свинца (оксида свинца (II)), который является тугоплавким и накапливается в области облучения перовскита.
«Проведенное исследование позволило выявить фундаментальные особенности фото- и термохимической деградации гибридных перовскитов под действием лазерного излучения, и предложить практический подход по оптимизации методики лазерной резки гибридных перовскитов», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.
Работа выполнена при участии исследователей Пекинского технологического института (BIT) и Берлинского технического университета (TU Berlin), а также при финансовой поддержке РФФИ (проект №19–53–53028/19).
Источник: https://scientificrussia.ru/

Ученые Дальневосточного федерального университета в сотрудничестве с зарубежными коллегами разработали сенсорный элемент на основе модифицированных наночастиц диоксида титана, декорированных золотом. Сенсор можно применять для обнаружения опасных химических соединений в воздухе, что чрезвычайно важно для мониторинга состояния окружающей среды и работы систем безопасности на производстве.
Статья об этом опубликована в журнале Applied Surface Science. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.
Новый сенсор работает при обычной температуре, дополнительного нагрева анализируемых химических веществ не требуется. Это сложный наноматериал (нанопорошок), полученный в результате соединения материалов с противоположными свойствами: диэлектрика (диоксида титана) и металла (золота). Создать его удалось благодаря простой и экологически чистой технологии лазерной абляции в жидкости.
Ученые облучили находящиеся в воде наночастицы диоксида титана лазером и добавили к ним раствор тетрахлораурата натрия. В результате на поверхности более крупных частиц диоксида титана образовались частицы золота.
«Лазерная абляция в жидкости – эффективная технология синтеза химически чистых функциональных наноматериалов, строение и состав которых могут быть очень разнообразны. Технология привлекает своей простотой, безопасностью для окружающей среды и невысокой стоимостью. Наноматериалы, получаемые в процессе жидкофазной лазерной абляции, можно использовать не только для создания сенсоров, чувствительных к опасным газам, но и для самого широкого круга задач: от реализации хемо- и биосенсорных платформ до создания солнечных элементов нового поколения. Очень важно, что жидкая среда, в которой происходит процесс синтеза наноматериалов, является естественным барьером, препятствующим попаданию наночастиц в окружающую среду» — рассказал кандидат физико-математических наук Станислав Гурбатов, руководитель проекта по гранту РНФ, научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Инженерной школы ДВФУ (Владивосток).
Ученым удалось контролировать плотность декорирующих наночастиц золота на поверхности диоксида титана. За счет этого они настроили чувствительность сенсора к молекулам различных опасных соединений: аммиака, ацетальдегида и бензола, которые достаточно широко используются в химической промышленности.
«Новый сенсорный элемент меняет электрическую проводимость при контакте с молекулами газа. Это можно легко определить с помощью обычного электрометра при комнатной температуре. Полученные наноструктуры обладают высокой чувствительностью к газам-аналитам, что в совокупности с простой технологией изготовления и возможностью проводить измерения при комнатной температуре делает их привлекательными для коммерческого использования», — рассказал руководитель научного направления профессор Сергей Кулинич, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Инженерной школы ДВФУ, кандидат химических наук.
Новый газовый сенсор стал первой разработкой в рамках нового направления в ИШ ДВФУ «Синтез наноматериалов методом лазерной абляции в жидкостях».
Источник:
http://www.nanonewsnet.ru/

Исследователи из Канады и Америки научились управлять лучом света при помощи другого луча без их пересечения. Они создали гель, в котором параллельные пучки взаимодействуют друг с другом, меняя характеристики окружающего вещества, и в будущем эту взаимозависимость можно будет использовать для вычислений. Работа опубликована в The Proceedings of the National Academy of Sciences.
Современные процессоры основаны на полупроводниках, при помощи которых управляют электрическим током. Если для вычислений использовать свет, а не ток, это позволит сократить энергопотребление и увеличит скорость работы. Правда, для воплощения этой идеи необходимо создание эффективного аналога полупроводников для световых лучей. Дереку Мориму (Derek R. Morim) из университета Макмастера и его коллегам удалось получить гель, который может стать основой будущих оптических логических элементов.
Обычно пучок света на своем пути рассеивается. Но молекулы нового гидрогеля обратимо полимеризуются на пути лазера. Полимеризованный гель обладает большей рефракционной способностью, чем обычный. В результате луч начинает отражаться от стенок им же создаваемого канала и двигается без рассеяния, как в нити оптоволокна. Такой луч называют самосфокусированным.
Но ключевая особенность нового гидрогеля не в этом, самофокусирование наблюдалось и ранее. Главное, что проходящий по нему свет оставляет за собой широкий след из полимеризованных молекул, и за счет этого параллельные лучи, изменяя характеристики геля вокруг себя, влияют на интенсивность друг друга на значительном расстоянии, в десять раз большем, чем ширина пучка. Это позволяет при помощи одного луча управлять другим, так же как управляющее напряжение в полупроводниковом транзисторе контролирует протекание тока. Ранее в Австралии предложили использовать акустическую память для оптических чипов. Также умный гель позволил контролировать ввод инсулина пациенту без использования электроники.
Источник: https://nplus1.ru

Зарядка будет происходить автоматически и незаметно для пользователя — через экран, снабженный новой технологией превращения света в энергию на основе пленки с квантовыми точками.
Команда австралийских инженеров совершила прорыв в создании солнечной «кожи» на квантовых точках — им удалось сразу на 25% улучшить КПД генерации электрического тока под действием солнечной энергии. Их рекорд знаменует важный шаг к коммерческому применению технологии.
Инженеры-материаловеды из Университета Квинсленда побили мировой рекорд по преобразованию солнечной энергии в электричество при помощи квантовых точек — крошечных искусственных кристаллов. Эти наночастицы можно печатать на гибких листах и использовать как прозрачную искусственную кожу для питания мобильных телефонов и электромобилей, клеить на окна и другие поверхности, сообщает Guardian.
По сравнению с традиционными солнечными элементами, разработка австралийцев отличается малым весом, эластичностью и способностью работать при слабом освещении — в облачную погоду или в помещении.
Предыдущий рекорд по конверсии солнечного света в электричество с помощью квантовых точек составляет 13,4%. Команда профессора Вана Ляньчжоу добилась КПД 16,6%. Этот рекорд были признан Национальной лабораторией по изучению возобновляемой энергии (NREL) США.
По словам профессора Вана, прогресс почти на 25% — значительный шаг к коммерциализации этой технологии и сокращению эмиссии углекислого газа. Эта разница отделяет перспективную разработку от экономически выгодного процесса. Но на этом ученые не собираются останавливаться. Их цель — довести КПД до 20% (они уверены, что это достижимо) и разработать технологию серийного производства больших солнечных элементов.
«Мы собираемся и дальше бить рекорды в этой категории», — заявил Ван.
По словам Вана, его группа надеется за два года разработать готовый к коммерческому применению продукт, который позволит забыть о необходимости зарядки смартфонов — они смогут заряжаться самостоятельно через экран при любом освещении. А в течение трех-пяти лет на рынке должны будут появиться более габаритные решения — например, для питания электромобиля за счет его поверхностей, улавливающих свет и превращающих его в энергию.
Источник: https://hightech.plus/

За одну секунду вокруг и внутри нас происходит множество разнообразных и очень быстрых процессов. На то, чтобы один раз моргнуть нужно всего лишь 300 миллисекунд (0.3 с), а для одного разряда молнии хватит и 30 микросекунд (0.00003 с). Столь быстрые процессы поражают своей непродолжительностью, однако есть и те, скорость которых сложно даже представить.
Определенные химические реакции активируются за счет поглощения света. В первые мгновения после поглощения распределение электронов в электронной оболочке атома меняется, что сильно влияет на протекающую реакцию и ее исход. Эти электронные перестановки занимают невероятно малый временной отрезок, часто измеряемый в аттосекундах. А одна аттосекунда равна одной квинтиллионной доле секунды, т.е. 0.000000000000000001 секунд.
Отследить такие быстрые процессы крайне сложно, но вполне реально. Сегодня мы познакомимся с исследованием, в котором ученые из Фрайбургского университета (Германия) создали новую методику, позволяющую наблюдать в реальном времени колебания электронов в электронной оболочке атомов благородных газов. Какие технологии легли в основу нового метода и что удалось зафиксировать? Ответы мы найдем в докладе ученых.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Ученые нашли способ неинвазивного высвобождения лекарственных препаратов внутри раковых клеток. Это очередной шаг к созданию системы таргетной доставки противораковых препаратов. Результаты исследования опубликованы в журнале Laser and Photonics Reviews.
В настоящее время существуют лекарственные препараты, способные бороться со злокачественными новообразованиями, но для их эффективной работы нужны новые подходы таргетной доставки лекарств непосредственно к раковым клеткам, оставляя здоровые клетки нетронутыми. Одним из таких подходов является доставка лекарственных препаратов с помощью микро- и наночастиц, при которой создаются локально высокие концентрации препарата в зоне опухоли при минимальных системных концентрациях во всем организме.
Резонансные полупроводниковые наночастицы оксида железа — того самого, из которого состоит всем знакомая ржавчина, — способны локально нагреваться под воздействием лазера и преобразовывать получаемый свет в тепло. Если такие частицы включить в оболочку полимерных контейнеров-капсул для доставки биоактивных веществ в клетки, то можно будет, дистанционно нагревая их, управлять высвобождением лекарств в нужном месте и в нужное время.
Российским ученым в сотрудничестве с французскими и китайскими коллегами удалось разработать такие капсулы, распределив между собой роли в проекте. За синтез и оптические характеристики наночастиц оксида железа отвечали ученые Университета ИТМО — задачей наших ученых было сделать частицы-носители светочувствительными. Французские коллеги составили полное описание всего спектра структур полупроводниковых наночастиц. Коллеги из Китая визуализировали процесс вскрытия капсул с лекарством, а сотрудники Первого медицинского университета Санкт-Петербурга провели биологические эксперименты по доставке противоопухолевого препарата в первичные опухолевые клетки.
«Мы протестировали наши системы для доставки лекарств инвитро на стволовых и опухолевых клетках. Стволовые клетки в этом эксперименте были использованы как модель здоровых клеток, а опухолевые клетки — как модель больных клеток. В качестве контроля клетки были просто облучены лазером с теми же параметрами. В итоге действие противоопухолевого лекарства было направлено в отношении опухолевых клеток при облучении их лазером, в то время как в отношении здоровых клеток практически не наблюдалась токсичность лекарств. Таким образом были созданы эффективные светочувствительные системы для доставки лекарств в клетки», — приводятся в пресс-релизе Университета ИТМО слова Михаила Зюзин, одного из авторов исследования.
Преимущество оксида железа состоит в том, что этот материал — не только эффективный нанонагреватель, но и локальный нанотермометр. То есть при облучении частиц можно контролировать температуру, тем самым предотвращая перегрев здоровых клеток и тканей.
«Наночастицы в данном случае выступают как преобразователи света в тепло и одновременно как термометр. Дело в том, что измерить температуру традиционными способами на таких маленьких объектах крайне сложно. Например, есть разные методики, которые используют красители, которые при достижении определенной температуры выгорают и перестают светить. Но проблема в том, что это не многоразовая термометрия, а также она бинарна, то есть мы можем понять только: это выше какой-то температуры или ниже — да или нет. Конкретных показателей там не будет. А полупроводниковые наночастицы эффективно поглощают свет и преобразуют его в тепло. Из-за этого у него начинает немного меняться частота колебания кристаллической решетки и иначе начинает рассеиваться свет. По этим изменениям мы можем определить, насколько мы нагрели частицу, а также видим на спектрометре эти данные», — объясняет первый автор статьи Георгий Зограф.
Исследователи намерены продолжать работу и совершенствовать полученные результаты. На следующий год запланировано проведение доклинических исследований на лабораторных животных.
Источник: https://ria.ru/

Китайские разработчики продемонстрировали легкие полимерные крылья для роботов-насекомых: не требуя никакого питания, они взмахивают сами, под действием света.
Создавая все более миниатюрные летающие аппараты, инженеры острее испытывают сложности с их питанием — пожалуй, наиболее массивной и объемной частью таких систем. Неудивительно, что разработчики то и дело экспериментируют с самыми разными нестандартными способами обеспечить своих «робонасекомых» энергией.
Новый инновационный подход к решению этой проблемы продемонстрировали Ниньгуй Юань (Ningyi Yuan) и Цзяньнин Дин (Jianning Ding) и их коллеги из Университетов Чанчжоу и Цзянсу. В статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, китайские разработчики описывают «гибкое биобабочкино крыло» (Flexible Bio-Butterfly Wing, FBBW), позволяющее крыльям летательного микроаппарата взмахивать самостоятельно, под действием обычного солнечного света.
FBBW состоит из гибкой полимерной пленки, верхняя поверхность которой покрыта тончайшим слоем наноразмерных металлических кристаллов. Излучение, падающее на эту поверхность, разогревает крыло и заставляет его структуры расширяться. При этом полимер — фторэтиленпропилен (фторированный этилен-пропилен, FEP) — расширяется сильнее верхнего металлического слоя, заставляя структуру деформироваться.
Как только крыло скручивается, его верхняя поверхность оказывается в тени. Оно моментально остывает и расправляется, готовое к следующему циклу работы. На испытаниях прототип FBBW закрепили одним концом на неподвижной основе, заставляя крыло изгибаться и взмахивать.
Варьируя различные параметры его работы, инженеры добились частоты взмахов почти в 4,5 Гц — больше, чем у настоящих живых бабочек. Авторы продемонстрировали и некоторые реальные способы применения технологии FBBW, включая миниатюрную плавающую машину и генератор, вырабатывающий электричество из взмахов «солнечного крыла».
Источник: https://naked-science.ru/

Китайские ученые создали прототип контактной линзы, отображающей уровень увлажнения глаза и внутриглазного давления с помощью изменения цвета. Линза состоит из гидрогеля с пористой структурой фотонного кристалла, которая меняется при изменении концентрации воды и меняет свою окраску.
Разработку успешно испытали на кролике, говорится в статье, опубликованной в журнале Journal of Materials Chemistry B. Ученые уже не первый год разрабатывают умные контактные линзы, которые можно использовать не только для коррекции зрения, но и в качестве медицинского датчика. Большая часть исследований в этой сфере сконцентрирована на анализе состава слезы на предмет веществ-маркеров, концентрация которых коррелирует с их концентрацией в крови.
Например, существует несколько прототипов линз с индикатором глюкозы, которые в перспективе могут заменить обычные прокалывающие глюкометры.
На текущем этапе развития технологий эти линзы обычно работают за счет внешнего источника энергии, хотя недавно корейские инженеры создали прототип автономной линзы на ионисторе.
Сюэминь Ду (Xuemin Du) и его коллеги из Шэньчжэньского института передовых технологий предложили использовать пассивную конструкцию без электрических компонентов, которая, однако, способна отображать два физиологических параметра глаза: увлажнение и внутреннее давление.
Источник:т http://www.nanonewsnet.ru/

Исследовательская лаборатория Университета Рочестера, которая недавно использовала лазеры для создания непотопляемых металлических структур, теперь продемонстрировала, как та же технология может быть использована для создания высокоэффективных солнечных генераторов энергии.
В статье, опубликованной в 4 февраля в журнале Light: Science & Applications today, профессор Чунлэй Гуо описывает мощные фемтосекундные лазерные импульсы для травления металлических поверхностей с наноразмерной структурой, которая избирательно поглощают свет только на солнечных волнах.
Много лет назад лаборатория Чунлэй Гуо разработала технологию черного металла, которая превратила блестящие металлы в черный цвет.
“Но чтобы сделать идеальный солнечный поглотитель, — говорит Гуо, — нам нужно больше, чем черный металл, и результатом является этот избирательный поглотитель.”
Эта поверхность не только увеличивает абсорбциу энергии от солнечного света, но также уменьшает тепловыделение на других длинах волны, в действительности, “делая совершенный металлический солнечный амортизатор говорит Guo.
«Это будет полезно для любого теплового поглотителя солнечной энергии или устройства для сбора урожая, особенно в местах с обильным солнечным светом”, — добавляет профессор.
Исследователи экспериментировали с алюминием, медью, сталью и вольфрамом и обнаружили, что вольфрам, обычно используемый в качестве теплового солнечного поглотителя, имеет самую высокую эффективность солнечного поглощения при обработке новыми наноразмерными структурами. Это улучшило эффективность термального электрического поколения до 130 процентов в сравнение с необработанным вольфрамом.
Лаборатория также использовала технологию фемтосекундного лазерного травления для создания сверхгидрофобных (водоотталкивающих) и сверхгидрофильных (водовозвращающих) металлов. Например, в ноябре 2019 года ученые сообщили о создании металлических конструкций, которые не тонут, независимо от того, как часто они погружаются в воду или насколько они повреждены.
Эта новая статья, однако, расширяет первоначальную работу лаборатории с фемтосекундным лазерным травлением черного металла.
Прежде чем создать воду, притягивающую и отталкивающую металлы, Гуо и его помощник Анатолий Воробьев продемонстрировали использование фемтосекундных лазерных импульсов для превращения практически любого металла в черный цвет. Поверхностные структуры, созданные на металле, были невероятно эффективны для захвата входящего излучения, такого как свет. Но они захватывали свет в широком диапазоне длин волн.
Впоследствии его команда использовала аналогичный процесс для изменения цвета ряда металлов до различных цветов, таких как синий, золотой и серый, в дополнение к уже достигнутому черному. Это может помочь в изготовлении цветных фильтров и оптических спектральных устройств на автомобильных заводах, использующих один лазер для производства автомобилей разных цветов; гравировку полноцветной фотографии семьи на дверь холодильника; или предложение с золотым обручальным кольцом, которое соответствует цвету голубых глаз вашей невесты.
Лаборатория также использовала первоначальный метод черного и цветного металла для создания уникального массива нано-и микроразмерных структур на поверхности регулярной вольфрамовой нити накала, что позволяет лампочке светиться более ярко при том же потреблении энергии. Иванов Дмитрий
Источник: https://planet-today.ru/

Российские физики сделали алмазную микролинзу для фокусировки сильного рентгеновского излучения: для ее фабрикации ученые впервые использовали ионно-лучевую литографию.
Система из трех последовательных линз позволила достичь дифракционного предела при фокусировании, что открывает дорогу к рентгеновской микроскопии с нанометровым разрешением. Работа опубликована в журнале Optics Express.
В последние годы синхротроны находят множество применений в микроскопических исследованиях. Однако, из-за необычного для современной оптики диапазона, встает вопрос о создании оптических элементов для источников рентгеновского излучения. За годы развития этой области составные преломляющие линзы стали одним из основных инструментов для работы с рентгеновским излучением из-за их слабой чувствительности к отклонениям в форме линзы, простоты использования и универсальности.
Для создания качественной оптической системы необходимо уметь делать линзы с маленьким радиусом кривизны, который обеспечивает меньшее фокусное расстояние, что позволяет получить большую апертуру и разрешение. Такая идеальная линза может достичь дифракционного предела, однако создание линзы с маленьким радиусом — инженерно трудная задача.
Группа российских физиков под руководством Анатолия Снигирева из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта показали, что ионно-лучевая литография может быть использована для создания преломляющих оптических элементов, и продемонстрировали составную систему из алмазных микролинз.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

На протяжении 20 лет ученые изучали вращение света вокруг продольной оси, параллельно направлению его движения. Американским физикам первым удалось доказать, что свет может вращаться еще и вокруг поперечной оси, наподобие циклона. Найти практическое применение этому эффекту можно в целом ряде отраслей. Например, для защищенной передачи большого объема данных.
Современным физикам хорошо известно, что свет обладает линейным импульсом, направленным вдоль направления распространения. Помимо того, ученые открыли, что он может обладать и угловым моментом, и спиновым угловым моментом, связанным с круговой поляризацией, и орбитальным угловым моментом вследствие азимутально-зависимой фазы, говорится в статье.
Даже несмотря на то, что эти угловые моменты в целом продольные, эффект Садовского перпендикулярно направлению распространения света уже открыл ряд интересных областей применения. И напротив, исследования поперечного орбитального углового момента ведутся крайне редко ввиду их сложности.
Ученые из Университета Дейтона продемонстрировали трехмерный волновой пакет — пространственно-временной оптический вихрь с контролируемым чисто поперечным орбитальным угловым моментом. В отличие от спинового углового момента, магнитуда поперечного момента импульса вихря варьируется до большего значения простой корректировкой.
Поскольку пространственно-временной оптический вихрь переносит контролируемый момент импульса уникальным образом, он обладает большим и уникальным потенциалом. Предложенные учеными решения могут применяться в других спектральных режимах и волновых полях, что открывает возможность для использования этих вихрей в ряде отраслей. Например, для защищенной передачи большого объема данных.
Источник: https://hightech.plus/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск