В гонке за освоение энергии звезд, сопоставимой с солнечной, ученые и инженеры сделали ставку на высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) ленты. Этот материал стал ключом к созданию нового поколения магнитов для термоядерных реакторов. Ленты на основе оксида редкоземельных металлов, бария и меди (REBCO) способны проводить огромные токи при более высоких температурах и в более сильных магнитных полях, чем их предшественники. Это позволяет проектировать более компактные, мощные и эффективные установки для управляемого термоядерного синтеза, снижая их стоимость и сложность.
Коммерциализация технологии термоядерного синтеза стремительно приближается благодаря частным инвестициям, достигшим почти 10 миллиардов долларов. По данным Ассоциации термоядерной промышленности (Fusion Industry Association), из более чем 50 профильных компаний 25 занимаются разработкой реакторов на основе магнитного удержания плазмы, и 75% из них рассчитывают начать поставки электроэнергии в сеть к 2035 году. Однако для достижения этой цели потребуется колоссальное количество ВТСП-лент, в десятки раз превышающее текущие мировые производственные мощности, которые составляют около 10 000 км в год.
Основным методом производства ВТСП-лент сегодня является импульсное лазерное осаждение (PLD), позволяющее выращивать тончайшие кристаллические пленки REBCO с превосходными характеристиками. Именно этот процесс определяет производительность и качество конечного продукта. До недавнего времени масштабирование производства считалось главным препятствием для развития отрасли. Один прототип реактора может потребовать до 10 000 км ленты, что эквивалентно площади покрытия в 40 000 м² – размеру шести футбольных полей.
Ответом на этот вызов стала разработка новых промышленных эксимерных лазеров. Платформа LEAP от компании Coherent, изначально созданная для быстрой обработки больших площадей, была адаптирована под нужды производителей ВТСП-лент. Новейшая модель LEAP 600, представленная на выставке Laser World of Photonics, призвана устранить производственный дефицит. Этот лазер мощностью 600 Вт удваивает производительность систем осаждения и в три раза увеличивает время непрерывной работы благодаря технологии активного впрыска газа «на лету».
Новая лазерная система не только наращивает объемы производства, но и снижает его себестоимость. Это критически важный фактор, поскольку для выхода на рынок термоядерная энергетика должна конкурировать по цене с традиционными источниками энергии – углем, газом и атомными электростанциями. Снижение затрат на магниты, составляющие значительную часть стоимости реактора, делает термоядерный синтез более экономически жизнеспособным.
Потенциал ВТСП-лент выходит далеко за рамки термоядерной энергетики. Они способны произвести революцию в передаче электроэнергии, заменив медные кабели на сверхпроводящие высоковольтные линии с нулевыми потерями. Технология уже находит применение в ускорителях частиц, медицинских томографах (МРТ/ЯМР) и на транспорте – от поездов на магнитной подушке (Maglev) до легких и эффективных электродвигателей для самолетов и кораблей. Таким образом, наращивание производства сверхпроводников становится фундаментом для технологических прорывов в самых разных отраслях.
Источник: https://alttok.ru/

В ходе недавних лётных испытаний в США протестировали лазерную систему связи General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) между находящимся в воздухе самолётом и спутником Kepler Communications, перемещающимся по низкой околоземной орбите. В результате удалось установить стабильное соединение между самолётом De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter и телекоммуникационным спутником.
Появление радио произвело революцию в мире, поскольку люди получились возможность передачи информации не просто на километры, но и на тысячи километров. Сейчас люди воспринимают радио как должное, но оно имеет определённые недостатки, такие как ограниченная полоса пропускания, из-за чего может передаваться не больше определённого объёма данных в секунду. В сфере освоения космоса это серьёзная проблема, поскольку для сбора передаваемых зондами из дальнего космоса данных уходит много времени.
Для ускорения передачи данных аэрокосмические агентства разных стран давно экспериментируют с оптическими системами связи, в которых задействованы лазерные лучи вместо радиоволн. Однако эта технология может оказаться полезной не только в сфере освоения космоса, она имеет большой потенциал для использования на Земле. Прежде всего оптические системы могут найти применение в военной промышленности, поскольку они способны обеспечить солдат надёжными каналами связи.
В то время как для наземных станций, транспорта и военных кораблей относительно просто поддерживать точную линию в прямой видимости, которая необходима для лазеров, для летящих самолётов эта задача значительно более трудная. Для решения этой задачи компания General Atomic разработала оптический терминал связи (OCT), который разместили на самолёте De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter для установления контакта со спутником Kepler, находящимся на низкой околоземной орбите.
Разработанный в рамках широко распространённой космической архитектуры SDA Warfighter 30-сантиметровый терминал OCT использует 10-ваттный лазер, способный передавать данные со скоростью до 2,5 Гбит/с на расстояние до 5500 км. Однако входе проведённого тестирования удалось добиться скорости передачи данных на скорости лишь в 1 Гбит/с.
«Наша команда достигла важного этапа в разработке концепции. Бортовой терминал OCT выполнил наведение, захват цели, слежение и захват линии связи со спутником, совместимым с созвездием Tranche 0, после чего передал пакеты данных для подтверждения возможности организации восходящей и нисходящей линий связи. Наш OCT предназначен для устранения пробелов в коммуникациях, обеспечивая безопасную и надёжную передачу данных для поддержки тактических и оперативных задач», — заявил Скотт Форни (Scott Forney), президент GA-EMS.
Источник: https://3dnews.ru/

Специалисты Сеченовского университета разработали новый метод терапии одной из форм рака мозга - глиобластомы. В лабораторных условиях метод позволил усилить гибель опухолевых клеток на 460%, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
"Ученые Сеченовского университета разработали инновационный подход к лечению глиобластомы - одной из самых агрессивных и трудноизлечимых форм рака мозга. В новом исследовании команда специалистов предложила сочетать стандартную химиотерапию темозоломидом с беспроводной оптоэлектронной стимуляцией на основе ультратонких органических полупроводниковых устройств. Метод в лабораторных условиях усилил гибель опухолевых клеток на 460% по сравнению с химиотерапией в одиночку", - говорится в сообщении.
По информации пресс-службы, специалисты, разрабатывая новый метод, пытались решить проблему быстроразвивающейся устойчивости опухоли к темозолиду.
В основе разработки - многослойные органические полупроводниковые устройства (MOS) толщиной всего 200 нм. Они состоят из нанослоев органических пигментов - фталоцианина и птерилимидида - и работают как беспроводные стимуляторы: при облучении красным светом (625 нм) в физиологическом растворе устройства генерируют локальные электрические импульсы, не требуя подключения к источнику питания. Такая стимуляция безопасна, не вызывает нагрева и не повреждает ткани.
Как отметила младший научный сотрудник Института бионических технологий и инжиниринга Елена Юсуповская, красный свет длиной волны 625 нм был выбран не случайно - он обладает хорошей проникающей способностью в биологические ткани. "Электрическая стимуляция <…> повышает проницаемость мембраны, усиливает стресс в клетке и способствует более эффективному проникновению препарата в ядро, где он повреждает ДНК и запускает клеточную гибель. При этом исследование включало тестирование на нормальных клетках - обонятельного эпителия. Их выживаемость после лечения составила 44% от контроля, что показывает: хотя терапия воздействует и на здоровые клетки, ее действие на опухолевые значительно сильнее", - уточняется в сообщении.
Исследование поддержано грантом РНФ, результаты опубликованы журнале Journal of Neuro-Oncology.
Источник:
https://nauka.tass.ru/

В ходе испытаний оптический терминал производства General Atomics Electromagnetic Systems, установленный на фюзеляже канадского самолета DHC-6 «Твин Оттер», установил связь со спутником Kepler Communications на низкой околоземной орбите, оснащенным аналогичным оптическим терминалом. Основная цель испытаний была достигнута: терминалы разных поставщиков, изготовленные по единому стандарту оптической связи Агентства космического развития Министерства обороны США, в состоянии общаться друг с другом.
Агентство SDA, подразделение Космический сил США, работает над проектом «Разветвленной космической архитектуры для истребителей» (PWSA) — сетью из сотен спутников на низкой околоземной орбите, которая будет обеспечивать глобальную связь, предупреждение о ракетном нападении и слежение за ракетами для вооруженных сил США и их союзников. Важнейшей частью этой архитектуры является способность спутников — и воздушных платформ — быстро и безопасно обмениваться данными по оптическим каналам связи.
В отличие от традиционной радиочастотной связи, оптические линии связи обеспечивают высокую скорость передачи данных, их сложнее глушить или перехватывать. Проблемой остается обеспечение совместимости. Поставщики разрабатывают разные терминалы связи, часто с собственными спецификациями, что может вредить бесперебойной связи. Единый стандарт OCT SDA призван решить эту проблему, пишет Space News.
В ходе испытаний турбовинтовой самолет DHC-6 «Твин Оттер» производства De Havilland Canada, оборудованный терминалом оптической связи был наведен на спутник Kepler Communications, расположенный на низкой околоземной орбите и оснащенный терминалом Tesat-Spacecom. Бортовой терминал принял лазерный сигнал спутника, захватил его и поддерживал соединение достаточно долго, чтобы состоялся обмен пакетами данных в обоих направлениях.
«Эта успешная демонстрация связи между космическим и воздушным пространством являет собой прорыв в построении устойчивой космической архитектуры, — заявил заместитель директора SDA Гурпартап Сандху. — Достижение совместимости с оборудованием разных производителей подтверждает лидерство SDA в области оптической связи».
В прошлом компания General Atomics уже пыталась провести испытание лазерной связи «воздух-космос», но оно закончилось неудачей из-за проблем с разветыванием спутника.
Использовав передовые тонкопленочные фотонные материалы на основе ниобата лития и новую архитектуру, китайские исследователи — первыми в мире — разработали адаптивный широкополосный высокоскоростной чип беспроводной связи на основе технологии интегрированного оптоэлектронного синтеза. Это достижение должно повысить надежность и эффективность будущих сетей 6G.
Источник:
https://hightech.plus/

Калининградские учёные создали прототип оптического сенсора, который позволяет регистрировать концентрацию лекарства в организме. Разработкой занимаются в БФУ имени Канта. Информацию об этом опубликовали в сообществе регионального правительства «ВКонтакте».
Используется обычная поверхность с нанесёнными химическими реактивами. Уже на него вы капаете сыворотку крови и светите лазером. В результате вы получаете спектр, который нужно анализировать. Мы хотим сделать так, чтобы с его помощью вы смогли сказать, какая у вас концентрация: слишком высокая, слишком низкая или она находится в допустимых диапазонах, — объяснила инженер-исследователь БФУ имени Канта Елизавета Демишкевич.
Сейчас исследователи выявляют концентрацию метотрексата. Технологию планируют использовать для определения дозировки и других лекарств. Исследователь отметила, что новый метод позволяет использовать более дешёвые расходные материалы и прост в реализации.
Источник: https://kgd.ru/

Ученые, использующие инновационную исследовательскую платформу с лазерным оборудованием, обнаружили ранее неизученную среду, существующую в переходной зоне между воздухом и поверхностью океана. Новое исследование выявило два конкурирующих процесса энергообмена между ветром и океаном, что углубляет понимание сложного взаимодействия воздуха и воды, влияющего на волны и другие поверхностные явления.
С помощью лазерного сканирования ученые смогли детально измерить воздушные потоки над океаном с точностью до миллиметров. Исследование показало, что длинные и короткие волны взаимодействуют с ветром совершенно по-разному. Это открытие может дать новые ключи к пониманию влияния этих процессов на климатические и погодные модели, а также на перенос тепла и газов между атмосферой и океаном.
Лазерное сканирование раскрывает скрытое взаимодействие воздуха и моря Эксперимент, проведенный под руководством доктора Марка Бакли из Института динамики прибрежных океанов имени Хереона, использовал специальную лазерную систему на борту плавучей платформы FLIP в Тихом океане. Ученые зафиксировали детальные изображения воздушных потоков непосредственно над поверхностью воды и обнаружили два различных механизма взаимодействия ветра и волн, которые происходят одновременно, но имеют разные характеристики.
Короткие волны длиной около метра движутся медленнее ветра, что приводит к перепадам давления, когда воздух обтекает их гребни и передает энергию волнам. В то же время длинные волны, достигающие 100 метров, перемещаются значительно быстрее ветра и создают собственные уникальные воздушные потоки. Сочетание этих процессов формирует сложную динамику в «скрытом мире» между океаном и приповерхностными ветрами. Новые данные могут изменить климатические модели Результаты исследования имеют большое значение, поскольку взаимодействие энергии, тепла и парниковых газов между океаном и атмосферой играет ключевую роль в формировании климата и погодных систем Земли. Хотя ученые давно изучают эти процессы, точные механизмы их работы до сих пор оставались плохо измеренными.
Команда Бакли планирует продолжить исследования, чтобы с такой же точностью зафиксировать движение воды под поверхностью океана. Это поможет создать более полную картину динамики на границе воздуха и моря. «До сих пор никто не измерял воздушные потоки так близко к поверхности океана, не говоря уже о картировании энергообмена на таком микроуровне», — отметил Бакли. «Наши наблюдения проливают свет на физическую границу, которая ранее оставалась малоизученной. Это позволит усовершенствовать теоретические модели и создать более точные описания процессов обмена между океаном и атмосферой, которые до сих пор были поняты лишь частично», — добавил он. Лазеры создают 3D-карту поверхности океана
В исследовании использовался зеленый лазер, способный проникать как в воздух, так и в воду. Когда луч попадает на микроскопические капли воды в воздухе, происходит рассеивание, что делает видимыми даже самые слабые движения воздушных потоков. Под водой лазерный свет преломляется из-за ветровых ряби, что позволило ученым создать карты мельчайших неровностей поверхности. Технология основана на методе, известном как Particle Image Velocimetry (PIV), который широко применяется в исследованиях динамики жидкостей и позволяет точно измерять структуру потоков и скорость ветра. Впервые этот метод был использован в открытом океане, что дало возможность визуализировать процессы по обе стороны границы воздуха и воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/

В основе меток лежат гибридные наноструктуры из золота и кремния, имеющие асимметричную грибовидную форму (кремниевая «ножка» и золотая «шляпка»). Ключевое преимущество разработки — их уникальные оптические свойства, проявляющиеся только при строго определенном угле падения света.
«Разработка была создана в результате многоэтапного процесса, с помощью методов литографии. В итоге получился массив наноструктур в виде «грибов»: кремниевая ножка и золотая шляпка. Мы начали воздействовать на структуры лазером при пороговой интенсивности излучения, при которой, собственно, только начинается сама модификация. И после модификации мы увидели, что, если в геометрии темнопольной микроскопии поставить сбоку поляризатор, то при его определенном положении цвет наноструктур будет меняться, модифицированные структуры становятся отличными от начальных. Хотя при другой поляризации они одинаковые, то есть цвет один и тот же. На основе этого эффекта, собственно, и сделана защитная метка», — объяснил корреспонденту «Научной России» первый автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Павел Николаевич Кустов.
Свойства метки обусловлены эффектом бианизотропии, возникающим при взаимодействии света с гибридной структурой. Метка меняет цвет с желтого на зеленый исключительно при боковой подсветке под углом от 57 до 75 градусов. При любом другом угле наблюдения или подсветки эффект полностью отсутствует, что делает метку невидимой для подделывателей без знания точного угла.
«Так как это делается литографией, то процесс создания меток довольно трудоемкий. Он дорогостоящий, поэтому использовать его могут только компании, у которых есть такое оборудование и соответствующие технологии. Подделать такие метки невероятно сложно, в России литографов ограниченное количество. Сейчас технология разработана до уровня УГТ 2, и нужно испытывать ее на различных товарах, например, на микроэлектронике — наносить метки и проводить следующий технологический этап, опытно-конструкторский», — добавил П.Н. Кустов.
Проверка подлинности продукта с меткой возможна как визуально (при правильном угле подсветки), так и автоматически с помощью специального алгоритма компьютерного зрения, разработанного учеными ИТМО. Алгоритм оценивает изменение цвета метки, используя международный стандарт цветовосприятия CIEDE2000.
Нанометки масштабируемы и применимы для защиты широкого спектра продукции микроэлектроники, включая оптические чипы и сенсоры. В качестве примера исследователи создали микроскопическое изображение человека и собаки, демонстрируя возможность нанесения произвольных рисунков.

Работа выполнена группой гибридных нанофотонных систем ИТМО совместно с исследователями Академического университета им. Ж.И. Алферова. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Optical Materials. В дальнейшем ученые планируют исследовать возможность достижения аналогичного эффекта в более простых, однокомпонентных асимметричных наноструктурах.

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник: https://scientificrussia.ru/

Американским физикам удалось воспроизвести термоядерный синтез с самоподдерживающейся плазмой в новой экспериментальной установке с прозрачными «окнами» для измерений. Прорыв был достигнут 22 июня на Национальной установке лазерного зажигания (NIF) в рамках совместной работы Лос-Аламосской (LANL) и Ливерморской (LLNL) национальных лабораторий США.
В ходе эксперимента применили новую платформу THOR — Thinned Hohlraum Optimization for Radflow, или «оптимизированный истончённый гольраум с окнами». Это первый успешный случай зажигания термоядерного топлива с использованием такого подхода: установка достигла энергии синтеза в 2,4 ± 0,09 мегаджоуля и вызвала формирование горящей плазмы — самоподдерживающейся реакции с внутренней подпиткой энергии.
Традиционно в установке NIF используют закрытую золотую камеру — гольраум — с капсулой топлива из дейтерия и трития. Лазеры создают внутри неё мощный рентгеновский фон, вызывая симметричный коллапс капсулы и запуск реакции синтеза. Платформа THOR модифицирует эту систему: в стенках гольраума проделаны специальные «окна», через которые часть рентгеновского излучения может покидать камеру. Это позволяет облучать образцы материалов за пределами гольраума и исследовать их поведение в экстремальных радиационных условиях.
Однако наличие окон меняет распределение энергии и нарушает симметрию сжатия, что делает зажигание намного сложнее. «Имплозии капсул чувствительны к малейшим потерям или возмущениям, и это может легко сорвать зажигание», — пояснил физик LANL Брайан Хейнс.
Успех эксперимента стал подтверждением точности вычислительных моделей, которые учитывали такие потери и позволили скорректировать проект установки.
Теперь, когда принципиальная работоспособность платформы подтверждена, учёные планируют усовершенствовать прозрачные элементы, чтобы увеличить их пропускную способность, а также разрабатывать экспериментальные модули для более точного измерения свойств материалов в условиях, ранее недостижимых в лаборатории.
Источник: https://www.ixbt.com/

Учёные SLAC впервые получили твёрдый гидрид золота в лабораторных условиях
Международная группа исследователей под руководством учёных из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) случайно получила твёрдый бинарный гидрид золота — соединение, состоящее только из атомов золота и водорода.
Открытие произошло во время экспериментов на лазере XFEL, где учёные изучали образование алмазов из соединений углерода и водорода при экстремальных температурах и давлениях. Для нагрева плохо поглощающих радиацию углеводородных образцов их покрыли тонкой плёнкой золота, способной улавливать рентгеновское излучение.
Неожиданно в ходе эксперимента образовался гидрид золота — соединение, которое ранее считалось невозможным из-за химической инертности металла. Результаты работы опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Авторы отмечают, что их наблюдения доказывают способность золота образовывать устойчивые соединения с водородом в экстремальных условиях. Это открытие может стать важным шагом в развитии так называемой «новой химии» и расширить представления о реакционной способности драгоценных металлов.
Источник: https://www.moneytimes.ru/

Специалисты из НИУ «Московский институт электронной техники» (МИЭТ) разработали композитные покрытия для контактирующих с кровью медицинских имплантов, которые снижают риск тромбозов и закупорки сосудов. Об этом сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
Имплантируемые устройства, через которые перекачивается кровь, часто вызывают осложнения, включая тромбоз и гемолиз. Традиционные методы антикоагулянтной терапии имеют ограничения, такие как риск тромбоцитопении и необходимость постоянного контроля крови. «Разработанные покрытия имитируют естественные свойства эндотелия сосудов»,— рассказала сотрудница Института биомедицинских систем НИУ МИЭТ Кристина Попович. По ее словам, это «снижает адсорбцию белков и активацию тромбоцитов».
Новые композитные покрытия созданы на основе коллагена и углеродных нанотрубок. Они отличаются высокой прочностью к механическим нагрузкам и позволяют проще внедрять покрытие в медицинские приборы. Технология нанесения основана на распылении с последующим испарением растворителя под воздействием лазера, что обеспечивает однородные и тонкие слои.
Источник: https://www.kommersant.ru/