Ameerika Ühendriikide teadlased töötasid hiljuti välja tahkiselise superkondensaatori, mis on võimeline töötama ka sellele mõjuvate suurte jõudude ja vibratsioonide korral. Erinevalt traditsioonilistest superkondensaatoritest, ei delamineeru antud seade sellele mõjuvate suurte jõudude korral. See uus seade võib viia mitmete praktiliste rakendusteni, seehulgas lihtsalt efektiivsematest seadmetest kuni taastuvenergia salvestamiseni. Erinevalt akudest, mis töötavad tänu keemilistele reaktsioonidele, salvestavad […]
Kasvuhoonegaasi CO2 kasutamine plastide materjalina.
Leverkusen, 14. mai 2014 – Kasvuhoonegaasi süsinikdioksiidi võib kasutada plastide peamise materjalina. Pärast edukat katsefaasi ja paljutõotavat turuanalüüsi plaanib Bayer MaterialScience oma Dormageni tootmiskohas investeerida 15 miljonit eurot tootmisliini ehitamisse, mis hakkab kõrgkvaliteetse vahtpolüuretaani prekursori tootmiseks kasutama süsihappegaasi. Liini keskmine aastane tootmisvõimsus on 5000 tonni. Loataotlus esitatakse Kölni kohalikule omavalitsusele järgmise paari nädala jooksul. Projekti […]
Kas libisev liiv aitas egiptlastel püramiide ehitada?
Vana-Egiptuse kolossaalsete monumentide ehitajad võisid lisada kõrbeliivadele vett, et suurte kelkude vedamist kergemaks teha. Selline on rahvusvahelise füüsikute töögrupi järeldus, milleni jõuti erinevat tüüpi liivades oleva vee koguse ning hõõrdumise vahelist seost uurides. Uurimusest selgus, et Egiptuse kõrbetes leiduv liivatüüp muutub veega niisutamisel eriti livedaks – fakt, mis võis püramiidide ehitamiseks kasutatud suurte kivimürakate liigutamise […]
Futuristliku õhusõiduki esitlus – pardal on Bayeri materjalid
9. aprill 2014 Payerne, Šveits – visionaarne projekt on nüüdseks avalikustatud: teine päikeseenergial töötav lennuk Solar Impulse on valmis. Lennuk, millega lennatakse 2015. aastal esimest korda kütuseta ümber maailma, avalikustati kolmapäeval Payerne’is Šveitsis. Pardal on arvukalt uuenduslikke tooteid ja lahendusi Bayer MaterialScience’ilt, mis teevad lennuki eriti kergeks ja energiasäästlikuks, nende hulgas ka uus ja äärmiselt […]
Ferroelektrike ja inimaju arvutuslik ühisosa
Ameerika energeetikaministeeriumi Oak Ridge’i Riikliku laboratooriumi (ORNL) töörühm avastas ferroelektrilises materjalis stohhastilisi nähtusi, mis sarnanevad aju sünapside tööle. Ferroelektrikke iseloomustab omadus spontaanselt elektriliselt polariseeruda. Polarisatsiooni saab välise elektriväljaga muuta. Selliseid materjale kasutatakse näiteks elektriliselt muudetava mahtuvusega kondensaatorites. Ühe katse raames „joonistas“ ONRL töörühm nende valitud ferroelektriku pinnale skaneeriva tunnelmikroskoobi otsaga elektrilisi domeene ehk ühesuunalise polarisatsiooniga […]
Kestev fotojuhtivus strontsiumtitanaadis
Washingtoni Osariigi Ülikooli töörühm avastas juhuslikult, et päev otsa valguse käes seisnud strontsiumtitanaadi juhtivus paranes 400 korda. Efekt, mis kestis pimendatud materjalis päevi, on keerukale kõrgtemperatuursele ülijuhtivusele igati praktiline konkurent. Avastusele komistas doktorant Marianne Tarun, märgates, et pimedast katsekeskkonnast päevaks välja jäetud SrTiO3 juhtivus oli hüppelised kasvanud. Taruni töörühm arvas esialgu, et materjal on rikutud. […]
Soojusvarjestuse uus peatükk: vanaadiumdioksiid
Frederico Capasso juhitud Ameerika Harvardi Ülikooli töörühm avastas, et safiiralusele kasvatatud vanaadiumdioksiid (VO2) kiirgab alates kindlast üleminekutemperatuurist oodatust vähem soojuskiirgust. Vanaadiumdioksiid on termokroomiline materjal, mille optilised omadused sõltuvad temperatuurist. Termokroomi kasutamise argisem näide on vastavalt naha temperatuurile värvi muutev nn. tujusõrmus. Erinevalt enamikest keraamikutest on VO2 toatemperatuuril elektrijuht. Ainulaadse temperatuurisiirdega materjali on teatud kümneid aastaid, […]
Keraamika ja termofotogalvaaniku kombinatsioon on kasulik
Termofotogalvaanikute (thermophotovoltaic, TPV) idee on elanud enam kui 50 aastat. Ühe ränisiirdega fotoraku teoreetiline efektiivsuse maksimumpiir on 37,7 %, selle määrab Sockley-Queisseri piir (loe siit). Mitmik-ränisiirde maksimaalne efektiivsus on 87 %. Ent need numbrid on antud ideaaltingimuste jaoks. Termofotogalvaanilise päiksepaneeli efektiivsus oleks ka keskmise ilma korral üle 80 %. Hoolimata teooriast pole laborites termofotogalvaanikute efektiivsus […]
3D prinditud satelliit – kas kosmosetööstuse tulevik?
Euroopa Kosmoseagentuuri Amaze projekt liidab 28 teadus-, tööstus- ja eraastutust, et kohandada kergemate, odavamate ning tugevamate metallosiste valmistamiseks meetod, mis on juba laineid löönud plastosiste valmistamisel – 3D printimine. Amaze eesmärk on printida lennukite, kosmoselaevade ning tuumareaktori komponente, säästes seejuures võrreldes tavapäraste meetoditega oluliselt toormaterjali ning raha. Kiht-kihi haaval printimisega saab luua esemeid, mille geomeetriat […]
Kieli Ülikool: lehemardika jalgade nakkuvuse ja seenekübara ühisosa
Nakkuvus on eluslooduses oluline: putukas ronib vajadusel seinapidi söögi järele, ronitaim kobab valgusesse ning üksikud rakud kinnituvad hulkrakseteks. Paljud kinnitusmehhanismid ja organid on seejuures seenekübara kujuga. Kieli Ülikooli Lars Heepe juhitud töörühm avastas, miks nimetatud geomeetria nakkuvust soosib. Võtmesõnaks on pindadevahelise rõhu homogeenne jaotus. Tööd kajastav artikkel avaldati mainekas teadusajakirjas Physical Review Letters. Mida karedamad […]
MIT töörühm plaanib ehitada neutronmikroskoobi
MIT (Massachusetts Institute of Technology) ja NASA (National Aeronautics and Space Administration) koostöös valmis idee mikroskoobist, mis kasutab pildistamiseks subatomaarseid laenguta osakesi – neutrone. Esimesed katsed on tehtud. Neutronhajumine on oluline füüsikaline nähtus, mida kasutatakse ainete ja materjalide analüüsiks nii kristallograafias, biofüüsikas, füüsikas kui materjaliteaduses. Neutronid on elektriliselt neutraalsed ning ei haju materjali aatomite elektronkattel […]
Spinnvedelike teooria loksub paika
Sooritati esmakordne mineraalis herbertsmitiit avastatud uut tüüpi magnetismi täppisanalüüs. Mõõtmiseks kasutati femtosekundlasereid. Herbertsmitiidi magnetdomeenide pideva liikumise tervikut nimetatakse kvantspinnvedelikuks. Erinevalt ferromagnetitest, mis magnetvälja võimendavad, või antiferromagneetikutest, mille vastassuunas joondatud domeenid magnetvälja sootuks tühistavad, on kvantspinnvedeliku magnetspinnid korrastamata olekus, nagu jää kristallstruktuur. Ent erinevalt paljudest teistest korrastamata süsteemidest säilitab kvantspinnvedelik oma oleku ka väga madalatel temperatuuridel. […]
Kaardistati LaAIO3 ja SrTiO3 siirde vool – ehk ülijuht ja ferromagnet käsikäes
Pea kümme aastat tagasi avastati kahe vooluvõrku rakendatud isolaatori, LaAIO3 ja SrTiO3 kontaktpinnal vool. Koolitarkus aga ütleb, et isolaator voolu ei juhi. Sestap algas teadmistejaht, mis päädis mitme huvitava avastustega ning lootusega, et luuakse uus elektroonika klass. LaAIO3 ja SrTiO3 siirde uurimise uusim vili pärineb SLAC Ameerika Riikliku Kiirendilaboratooriumi ning Stanfordi Ülikooli teadlastelt, kes kaardistasid […]
Iseparanev pikendusjuhe?
Hispaania teadlased valmistasid esimese iseparaneva polümeeri. Paranemine toimub spontaanselt ning välise sekkumiseta. Uut materjali saaks kasutada tarbes levinud, näiteks elektroonikaaparaatide, autode ja majade plastosade eluea ning turvalisuse parendamiseks. Välise katalüüdi abita iseparanevaid polümeere pole seni olemas olnud. Materjal sai nimeks terminaatorpolümeer, viidates kuju muutvale sulametallist T-100 robotile Ameerika hittfilmist Terminaator 2.Tööd kajastav artikkel avaldati Suurbritannia […]
Guinessi rekord: vaid kahe aatomkihi paksune klaas
Ameerika Cornelli ülikooli ning Saksamaa Ulmi ülikooli töörühm avastas õnneliku juhusega maailma õhukeseima klaasikihi. Nüüd kanti leid sisse ka Guinessi rekordite arvestusse. Klaasplaat on nii õhuke, et elektronmikroskoobiga tehtud pildil on selgelt näha selle koostisosade, hapniku ning räni aatomstruktuur. Pilt tehti Cornelli ülikooli nanoteaduskeskuse professori David A. Mulleri laboris. Õhukese klaasi pildistamist kajastav artikkel avaldati […]
Soomes arendati uus strateegilise tähtsusega metallisulam
Viimase kolme aasta jooksul on Põhja Euroopa suurim multidistsiplinaarne Soome VTT teaduskeskus koos Soome aktsiaseltsiga Exote arendanud uut kõvametalli ning selle tootmiseks vajalikku tehnoloogiat. Firmade koostöös sündinud materjaliga saab asendada tööstuses laialdaselt kasutatava, ent kriitilise ülemaailmse tagavaraga volframkarbiidi. Ballistilised testid on näidanud, et uus metall peab väga hästi kinni soomustläbistavaid kuule. Volframkarbiid-koobalt on tööstuses ohtralt […]
Valmistati läbipaistev ja venitatav ioonelektroonikaga kõlar
Ameerika Harvardi Ülikooli töörühm valmistas läbipaistva venitatava kõlari, mille elektroonika töötab ioonidega. Teadlaste arvates saaks nende valmistatud kõlariga katta aknaid, nutitelefone ja televiisoreid. Töörühm, eesotsas Zhigang Suoga, sai kõlari elektriskeemi ehitamiseks ainest inimkeha närvisüsteemist, mille signaalivahetus toimub ioonpotentsiaalidega. Kõlari membraanid tehti polümeeridega segatud soolvee-hüdrogeelist. Kahe geelikihi vahele asetati elektrovoolu takistav õhuke läbipaistev kummikiht. Geelipatjade külge […]
Riisi uus tulemine – riisitera kestast tehti poorne anoodmaterjal
Kui tulevikus aku lahti lõigata, siis riisi sealt seest ei leia, küll aga riisi koore mikrostruktuure. Lõuna-Korea KAIST instituudi teadlased valmistasid riisi kesta põhjal uue liitium-ioon aku anoodmaterjali, millel on head näitajad nii energiatiheduse kui vastupidavuse osas. Riis on oluline teravili, eelkõige toiduna, maailma toidusest moodustab see tervelt viiendiku. Et riisi kest koosneb ühenditest, mida […]
Defektidega ülijuht, mis ületab eelkäijad
Ameerika valitsuse Energeetikaosakonna Oak Ridge’i Riikliku laboratooriumi (ORNL) teadustöö selgitas, et dopeerimine annab ülijuhtivate juhtmete kriitilise voolutiheduse kujundamisel häid tulemusi. Kriitilise temperatuurini jahutatud olekus langeb ülijuhi elektritakistus järsult nulliks. Ülijuhte kasutatakse muu hulgas trafodes, suurtes mootorites, generaatorites ning maa-alustes kaablites. Nimetatud rakenduste temperatuuri- ja elektromagnetkeskkonna muutlikkus tingib vajaduse erinevate omadustega ülijuhtide järele, sest ülijuhtiv olek on […]
Nanotraatidest allkirja- ja sõrmejäljeluger
Mis on ühist allkirja- ja sõrmejäljelugeril ning puutetundlikul robotnahal? Neid saab realiseerida uutmoodi rõhuanduriga, mis tehtud tsinkoksiid nanotraatide ja valgusdioodide mitmikkihist. Pieso-fototrooniline valgusdioodtehnoloogia pärineb aastast 2009. Selle leiutas Ameerika Georgia Tehnoloogiainstituudi töörühm, eesotsas professor Zhong Li Wangiga. Anduri mehaaniline jäljend muudetakse nanotraatide ja valgusdioodide koostöös optiliseks signaaliks, mis tõlgendatakse arvutiga inimesele arusaadavasse kujusse. Valgussignaal tekib […]
Teise Wieni efekti numbriline analüüs
Oomi seadus on olemuselt lineaarne: pinge kasvule vastab konstantse takistuse korral proportsionaalne voolu kasv. Tegelikkuses on paljudel materjalidel hoopiski mittelineaarne juhtivus, eeskätt tugevas elektriväljas. Teadusajakirjas Nature Materials avaldati teadustöö, mis kirjeldab mittelineaarsete juhtide mikrofüüsikat. Numbriliste meetoditega avastati, et materjalide elektrijuhtivus muutub tugevas elektriväljas valdavalt ühtmoodi. Esialgu teoreetiline avastus evib edaspidi mõju rakenduslikus elektrokeemias, biokeemias ja […]
Tsementriie ja täispuhutavad majad
Miljonite põgenike, arvukate sõjakollete ning keskkonnakatastroofidest laostatud piirkondade abi- ja sõjeväeorganisatsioonide alaline häda on varjupaikade kiire püstitamine ning lõhutud hoonete parandamine. 2005. aastal leiutasid Londoni Kuningliku Kunstikolledži magistrid William Crawford ja Peter Brewin tsementriide, millega saab toestada millitaarobjekte, valmistada ajutisi teekatteid, lennuradasid ning telke. Briti Tsemendiassosatsiooni iga-aastasel innovatsioonivõistlusel saavutati 2004. aastal teine koht. Crawford ütles, […]
Parem varjestusmaterjal ja ohutumad tuumajaamad
Pärast 2011. aastal Jaapanis toimunud Richteri skaala 9.0 palli tugevust maavärinat suleti radioaktiivse lekke tõttu osaliselt Fukushima Daiichi tuumaelektrijaam. Jaama elektrisüsteeme ning jahutusvee ringlust toitma pidanud abigeneraatorid hakkasid küll tööle, ent seiskusid peatselt, sest tsunami tulvavesi ujutas need üle. Vallandus sündmusteahel, mis päädis võimsate vesinikgaasi plahvatustega. Plahvatused lõhkusid hoonet ning paiskasid atmosfääri suurtes kogustes radioaktiivset […]
Avastati uus suure eripindalaga materjal
Rootsis, Uppsala Ülikoolis valmistati materjal, millel on ülisuur eripindala ning veeimamisvõime. Tööd kajastav artikkel ilmutati teadusajakirjas PLOS ONE. Uuele magneesiumkarbonaadist aerogeelile pandi nimeks Upsaliit. Materjal võiks leiutajate arvates tulevikus eemaldada hokiväljakutelt, laohoonetest ning elektroonika- ja ravimitööstuse ruumidest liigse õhuniiskuse, koguda organismist mürkaineid, koristada keskkonnareostusi, eemaldada õhust mittevajalikke lõhnu ning puhastada põlengujärgseid ruume. „Vastupidiselt viimased sada […]
Kloori tootmine oluliselt väiksema energiakuluga
Leverkusen, 12. juuni 2013 – Hetkel kogu maailmas kasutusele võetav Bayeri ja ThyssenKrupi uus tehnoloogia võimaldab kloori toota oluliselt väiksema elektrikuluga. Tavapärase tootmisega võrreldes vähendab uudne meetod selle olulise kemikaali tootmisele kuluvat märkimisväärset energiahulka pea 30 protsendi võrra. Tehnoloogia ulatuslik kasutuselevõtt tooks majanduslikus mõttes kaasa olulise energiasäästu. Uut hapnikku depolariseeriva katoodi tehnoloogiat (ODC) kasutatakse naatriumkloriidi […]
Kuidas kivst vett pigistada: kõrge rõhuga tehtud käsnad
Rahvasuu teab, et kivist vett välja ei pigista. Nuustikust pigistaks kindlasti. Argonne’i Rahvusliku Laboratooriumi (Argonne National Laboratory) teadlased valmistasid tahkistest uutmoodi poorseid materjale, millest saab muuhulgas paremaid aktiivmaterjale ravimitööstusele ja loodusesse uusi tehislikke puhastussüsteeme. Teadustööst selgub, et kivi käsnastamiseks tuleb esmalt rakendada tugevat ülerõhku. “Kujutage ette, et pigistate kivi ning sellest tekib käsn,“ piltlikustas Ameerika […]
Uus, grafeenist ja hõbe-nanotraatidest valmistatud läbipaistev elektrood
Salvador Dali maalis 1931. aastal prohvetliku maali „Mälu püsivus,“ millel on kujutatud pehmed, voolavad kellad. Uslan Institute of Science and Technology (UNIST) füüsikud valmistasid hübriidse läbipaistva ja venitatava elektroodi, millega saab tulevikus tööle panna läbipaistvad ning painduvad ekraanid, päiksepaneelid ning miks mitte kelladki. Läbipaistvaid elektroode on kasutatud varemgi, näiteks puutetundlikes ekraanides, lameekraanteleviisorites, päikesepaneelides ning valgusdioodides. […]
Esimesed pildid aatomsidemetest
Teadlastel õnnestus esmakordselt jäädvustada molekulaarsete sidemete moodustumine aatomi täpsusega. Saadud kujutised sarnanevad üllatavalt keemiaõpikute struktuurvalemitele. Varemalt on õnnestunud pildistada molekule, nende vahelised sidemed on aga nägemata jäänud. Piltidel on selgelt näha 26 süsiniku ja 14 vesiniku aatomsidemeid, mille pikkus on paar Ångströmi (1 Å = 10-10 m). Struktuuri jäädvustamiseks kasutati aatomjõu mikroskoopiat. Tulemused avaldati 30nda […]
Mikrojänes, sünaps-elektroodi eelkäija
Pildil nähtavad mikroskulptuurid valmistati Jaapanis. Enne kunstitööd nägid Yokohama Rahvusvahelise Ülikooli teadlased reaalteaduslikku vaeva ning mõtlesid välja erilise vaha, millest imepisikeed keerukaid struktuurid hiljem vormitigi. Vasakpoolse skulptuurjänese pikkus on ligikaudu 10 mikromeetrit (10-6 m), Escherichia coli bakter on näiteks 2 mikromeetrit pikk. Töörühma sõnul saab nende tehnoloogiaga valmistada pisikesi neuronite külge kinnituvaid mikroelektroode. Loe lähemalt […]
Imeniit
2009. aastal avastati Madagaskari küllasest loodusest ämblikulaadsete suguseltsi pärl: ämblik Caerostris darwini, kes punub maailma suurimaid ning tugevamaid võrke. Ühe võrgu pindala võib olla 2 m2 ning ühe niidi tugevus seitse korda vingem (350 MJ/m3) kui proprotsionaalsel kevlarniidil. Ämblikuvõrke on tugevuse tõttu varemgi kiidetud ning nende niitide kasutamist kuulivestides ja isikukaitsevahendites kaalutud, ent nimetatud putukad […]
Tina-nanokristallidega rikastatud liitium-ioon aku mahutab kaks korda rohkem energiat
ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) Zürich-i ning Šveitsi Riikliku Materjaliteaduskeskuse töörühm valmistas nanomaterjali, mis võimaldab liitiumpolümeer-akudesse senisest oluliselt rohkem energiat talletada. Elektriauto ostmise põhiküsimusi on, et kui kaugele ühe laenguga sõidab ja kas külmas mäest üles ka läheb? Külmas sõidab mäest üles küll, teatud kauguselegi, ent veel mitte bensiinimootoriga võrreldavalt. Paagi täitmine võtab aku laadimisest oluliselt […]
Luusid parandav bioklaas
Baskimaa Ülikooli teadlased Jose Ramon Sarasua ning Aitor Larrañaga arendasid implantaatmaterjale, mida saaks kasutada eeskätt luude paranemisprotsessi abistamiseks. Teadlaspaar uuris täpsemalt, milline on bioklaasilisandiga implantaatpolümeeride struktuurkoste teravamale temperatuurigradiendile. Töö tulemused avalikustati ajakirjas Polymer Degradation and Stability. Luud suudavad väiksematest vigastustest, näiteks mõradest, ise paraneda. Liigrängad luupurustused on aga isetaastumatud, nende parandamine vajab kirurgilist lähenemist. Ei […]
Molübdeenist ja grafeenist välkmälu
Šveitsi Lausanne’i Tenoloogiainstituudi (Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne) teadlased valmistasid välkmälu prototüübi, millesse kombineeriti nii molübdeniid (molübdeen disulfaat MoS2) kui grafeen. Esialgne katsemälu on väike, painduv, hea tööjõudluse ning madala energiatarbega. Molübdeniid on looduses küllaldaselt leiduv mineraal. Varem on sellest tehtud eelkõige transistore. Välkmälu valmimine on seega selge samm põhjalikemate rakenduste suunas. Nii […]
Uutmoodi nanolaser, mis töötab toasoojalt
Nanolaserite toiteks on enamasti kasutatud välist valgusallikat. Valgusajamiga nanolaserid on küll toasoojalt käitatavad, ent elektrilise jõuallika puudumine teeb nende praktiliste rakendamise tülikaks. Näiteks pole lisalaseri paigaldamine elektroonikaseadme alamsüsteemi otstarbekas: võtab ruumi ja teeb asja keeruliseks. Ajakirjandus on ärgitanud kahtluse, et pikka aega kehtinud Moore’i seadusele võib saabuda lõpp, et transistoride piirkiirus on nende väiksuse ja […]
Uued avastused multiferroidide füüsikas
Multiferroidide klassi haruldasi materjale iseloomustab üheaegne elektriline ja magnetiline korrastatus. BiFeO3 on üks enamlevinud toatemperatuurseid multiferroide, mille füüsikalisi omadusi saab valgusega muuta. Selle materjali elektri- ja magnetomaduste optilise koste mõistmine tähendaks uut peatükki tulevikutehnoloogia kirjutamata raamatus. Fotoergastatud BiFeO3 struktuurimuutuste füüsika oli hiljaaegugi mõistatuseks. Nähtuse uurimiseks puudusid sobilikud vahendid ja meetodid. Argonne Advanced Photon Source (APS), […]
Baariumfloriidi mõjust veele: pseudojää
Planeet Maal on vesi küllaldane nähtus: seda leidub õhus, Emajões, puidus, organismides ja kivideski. Vesi on hea soojusjuht, samas aga halb elektrijuht. Suure dielektrilise konstandi tõttu on vesi väga hea lahusti. Koolilapselegi on teada, et kui õues külmetab, siis on teed libedad. Lawrence Berkeley Rahvusvahelise laboratooriumi ja SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) koostöös avastati aga […]
Michigani Ülikooli teadlased valmistasid erakordselt hüdrofoobse pinnakatte
[vsw id=”ICw5k1tDZSk” source=”youtube” width=”425″ height=”344″ autoplay=”no”] Ameerika Michigani Ülikooli töörühm valmistas hüdrofoobse materjali, mis ei märgu sisuliselt ühegi vedelikuga. Videos näidatakse, et töödeldud pinnale ei jää muuhulgas happe, õli, kohvi, vee ega sojakastme plekke. Pigem vastupidi: vedelikud suisa põrkuvad pinnalt. Erakordne veehülgavus saavutati polümeerse pinnastruktuuri täpse kujundamisega. Pinnakattel on palju rakendusvaldkondi, alates paadikeredest lõpetades määrdumisvabade […]
Uus nanoosakestel põhinev meetod võimaldab kuumust fookustada
MIT (Massacusetts Institute of Technology) teadlane avastas soojuse juhtimise viisi, mis sarnaneb paljuski elektromagnetlainete mõjutamisele läätsede ja peeglitega. Tahkisesisese temperatuuri kasvu põhjustavad aatomite võnkumised. Tekkiv soojusenergia kandub sarnaselt helienergia levikuga osakeselt osakesele. Mikroosakeste võnkeid saab vaadelda foononite voona. Foonon on virtuaalne osake, mis sarnaneb valgusfootonile. MIT eksperimentides kasutatud fookustav materjal on tehtud nanostruktuuriga pooljuhtsulami kristallist […]
Valgushajutid – uuenduslik plastkile toetab uusi funktsioone
Maailm vajab valgust. Valguskiirte optimaalne ja tõhus juhtimine on eriti tähtis LED-televiisorite, autode ja päikesepaneelide puhul. Bayer MaterialScience’i teadlased on välja töötanud kile, mis juhib ja vormib valgust lihtsalt ja paindlikult. Vaid mõne mikromeetri paksune valgust juhtiv plastkiht võib kuvarite ja optikaseadmete maailmas suuri muutusi kaasa tuua. Kile koondab valgust, sädeleb värvirikka hologrammina või paneb […]
Stanfordi Ülikooli teadlased valmistasid kleebitava päikesepaneeli
Harjumuspäraselt valmistatakse õhukesed kile-päikesepaneelid jäikadele klaasalustele, mis on rakenduslikus mõttes piirav asjaolu. Painduvad paneelid on küll olemas, ent nende valmistamine vajab erilisi materjale ja tehnikaid. Stanfordi Ülikooli teadlased valmistasid aga õhukese painduva päikesepaneeli odavalt ja lihtsatest materjalidest. Elastseid paneele saab kanda pea igale aluspinnale, sealhulgas kleepsudele. Töö esimeses etapis kanti tööstuslikule kõvale ränisubstraadile 300 nanomeetri […]
Uut tüüpi katalüsaatorid
Ameerika Duke-i Ülikooli Teadlaste töörühm avastas molekulaarse kangiefekti: osad atomaarsete sidemete tüübid võivad mõjuda molekulreaktsioonidele kuni tuhandekordse kiirendinda. Nimetatud molekulaarsete jõuõlgade abil saab juhtida aatomite vahelist keemilist ja mehaanilist reaktiivsust, mis tähendab ühtlasi uute ja põnevate materjalide modelleerimise algust. „Tahame valmistada parema mehaanilise pingetaluvusega materjale. Selle tarbeks arendame molekulaarreaktsioone, mida on võimalik välise jõu abil […]
Hõbedast nanokuupidega saab valmistada suurepärase kiirgusneelduri
Duke ülikooli teadlased arendasid mikroskoopilisi hõbedast metallkuupe kätkeva meetodi, mis võib päädida hinnasõbralikemate, efektiivsemate ning suurema pindalaga metamaterjalist päikesepaneelide ja neeldursensorite valmistamisega. Metamaterjalid on inimvalmistatud tahkised, mille füüsikalistele omadustele ei leidu looduses paarilisi. Nende abil on võimalik seninägematutel viisidel juhtida elektromagnetlainete, näiteks valguse levikut. Elektromagnetlainete optilise spektriosa laineid mõjutavate metamaterjalide valmistamine on aga tehnoloogiline väljakutse. […]
Süsihappegaasist saab tooraine
Süsihappegaasil on keskkonda kahjustava jäätme maine, kuid Bayer (Bayer MaterialScience) tahab selle kasvuhoonegaasi muuta kasulikuks tooraineks. Tänu uudsele protsessile saab energiatööstuse kõrvaltoote CO2 ühendada plastidesse, kus see hakkab osaliselt asendama naftat, mille defitsiit üha enam suureneb. Esimeste toodete turuletoomine on kavandatud 2015. a algusesse. Elektrijaama korstnatest väljuv süsihappegaas ei pruugi tulevikus enam lihtsalt atmosfääri haihtuda. […]
BiTeI – paramagneetik, ent samas ka diamagneetik
Dipoolmagneti ning selle lähedale asetatud alumiiniumist kera vahel eksisteerib nõrk tõmbejõud. Hõbedast kera seevastu tõukuks magnetist. Nende nähtuste taga seisab kaks füüsikateooriat, paramagnetism ja diamagnetism. Üllatavalt saab materjal BiTeI, mis koosneb vismuti, telluuri ning joodi aatomitest, sõltuvalt katsetingimustest olla kas paramagneetik või diamagneetik. Ameerika Wako RIKEN Instituudi teadlaste Naoto Nagaosa ning Yoshinori Tokura tehtud avastus […]
Uus tehnoloogia: kristalliline soojuspump
Carnegie Instituudi teadlased avastasid uudse kristallilise soojuspumba. Mudel võimaldab soojust pumbata ka nano-suurusjärgu objektidelt. Seetõttu oleks võimalik soojuspumpa kasutada uuemates arvutikiipides, mille puudulikud jahutussüsteemid on protsessorite võimuse arengutee üheks põhiliseks tõkkeks. Teadustöö avaldati mainekas ajakirjas Physical Review Letters. Teadustöö viidi läbi Carnegie Geofüüsika Laboratooriumi teaduri Ronald Coheni ja Chichago Ülikooli tudengi Maimon Rose’i poolt. Töörühm […]
Külmuvatele veetilkadele moodustuvad teravad jäätipud
Teadlaste tehtud fotodelt selgub, et külmale alusplaadile paigutatud veetilgad jäätuvad teravatipulistesse koonusstruktuuridesse, mille otsa kasvavad õhuniiskuse toimel kristallid. Fotosid uurinud Hollandi Twente Ülikooli töörühma kasutatud alusplaat jahutati -20 0C temperatuurini. Seejärel jäädvustati veetilkade külmumisest tingitud kujumuutus. Töö avaldati AIP (American Institute of Physics) teadusajakirjas Physics of Fluids. Ligikaudu 4 millimeetrise läbimõõduga tilgad jäätusid katse tingimustes […]
Katsetades ioonsete vedelikega, arvesta, et klaasanum võib tulemustesse lisada ka “mäekristalle”
Autor: Raul Välbe Ioonsed vedelikud (IL) on madala sulamistäpiga ioonidest koosnevad vedelad soolad. IL-id on leidnud kasutust paljudes rakendustes tänu suurepärastele omadustele nagu hea elektrijuhtivus, praktiliselt puuduv aururõhk ning keskkonnasõbralikkus [1]. Viimastel aastatel on teatud ioonsete vedelike stabiilsus ja ohutus keskkonna suhtes olnud uurimuse keskmes ning paljud seni kehtinud väited on sattunud küsimärgi alla [2]. […]
Valmistati süsinik-nanotorudest Fresneli läätsed
Esimene Fresneli lääts paigaldati 1823. aastal Prantsusmaa vanimasse Cordouani majakasse. Valgustähise kiir paistis 32 km kaugusele. Sellest ajast saadik on kasutatud Fresneli läätse valgusfoorides, autotuledes, suurendusklaasides, fotokaamerates ja teisteski majakates ning optilistes süsteemides. Võrreldes harjumuspärase kumerläätsega on Fesneli lääts vähemmassiivsem, õhem, lamedam ning püüab rohkem kaldvalgust. Peegeldused Fresneli läätse tumedatelt piirkondadelt (loe läätse ehituse kohta […]
Isolaatormaterjalide liigitamise uus meetod
Isoleerivate materjalide täpne füüsikaline kirjeldamine on materjaliteaduse üks tulipunkte. Erinevatel mehhanismidel põhinev teoreetiline isolaatorite klasssifikatsiooniskeem on kasutusel olnud alates 1960ndatest. Skeemi puudulikud eksperimentaalmeetodid ei ole aga seni võimaldanud kõikide isolaatorite adekvaatset liigitamist. Kieli Ülikooli ja Boulderi Colorado Ülikooli teadlased arendasid välja uue meetodi, mis peaks isolaatorite eristamiseks andma seni põhjalikuimad võimalused. Teadustöö avaldati ajakirjas Nature […]
Kompleksoksiidid muutuvad kvantpotentsiaalibarjääris multifunktsionaalseks
Arkansase Ülikooli füüsikud uurisid kompleksete oksiidide energeetilisi olekuid ning avastasid, et erinevalt tavapärastest ränipooljuhtidest esineb kompleksmaterjali põhiolekus nii elektriline kui magnetiline korrastatus. Teadusajakirjas Physical Review Letters avaldatud töös osalesid Arkansase Ülikooli teadlased Jak Chakhalian, Jian Liu, Derek Meyers ja Benjamin Gray koostöös APSANL (Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory) teadlaste John W. Freelandi ning […]
Uus tehnoloogia: taaskasutatav metallivaluvorm magnetväljade abil
Euroopa teadlased arendasid välja metallivaluprotsessi, milles kasutatakse valuvormide võtmisel magnetvälja. Meetodiga valmistati edukalt kõrge kvaliteediga ja keerukaid, ent samas odavaid valuosiseid. Enamik inimestest ei ole huvitatud koogivormist, mis tuleb pärast küpsetamist koogi küljest lahti murda. Metallitööstuses on säärased ühekordsed valuvormid standardsed. Vorme võetakse laias laastus kolmel viisil. Liivvormi puhul võetakse esemest jäljend saviseguse liivaga, enamasti […]
Miks mõned praod just nii kulgevad?
Autorid Jakob Jõgi ja Martin Järvekülg TÜ Füüsika Instituudist Materjalide pragunemine on protsess, mida võib märgata praktiliselt kõikjal meie ümber: klaasi purunemine mehaanilise pinge tõttu, puidu ja muda pragunemine kuivamisel, laava mõranemine jahtumisel. Tegemist on keeruka nähtusega, mis sõltub nii materjalide omadustest, struktuurist kui ka pragunemise mehhanismist. Metallide (Hf, Zr, Ti) alkoksiidide geelkile [1] omapärase […]
Kuld kui kõrgtehnoloogiline materjal
Vaatamata oma mainele kui inertne materjal, on nanostruktuurne kuld vägagi paljulubav mitmel alal: katalüsaatori, sensori, energiat ammutava ning energiat salvestava ja optilise materjalina. Inimesed on aegade jooksul hinnanud kulda selle värvi, stabiilsuse ja eelkõige väärtuse tõttu. Nanoskaalasse viiduna kulla omadused aga muutuvad. Näiteks paistab kuld oma kollaka värvuse asemel vasekarva, muutub mehhaaniliselt tugevamaks, muudab sõltuvalt […]
Uus isoleeriv aerogeel on ülitugev
Tänu suurtele edusammudele maailma kergeima ning parima isoleeriva tahke materjali tootmises võib viia selle imematerjali kasutamiseni isoleerivates riietes, õhemaseinalistes külmikutes, hoonete soojustamises ning muudes toodetes. Uus materjal on paindlik aerogeel – midagi nii kerget, et seda on nimetatud ka tahkeks suitsuks, kirjutab ScienceDaily.com. Traditsioonilised aerogeelid, mis töötati välja juba aastakümnete eest ning mis on valmistatud […]
Valmistati elektromagnetlaineid ühes suunas läbi laskev aparaat
Valgusel töötavad arvutikiibid oleksid elektroonsetest energiasäästlikumad ning kiiremad. Üks selle tehnoloogia realiseerimise takistusi on aga valgusssignaale kandvas lainejuhis tekkivad peegeldushäired. Peegeldusnähtused segavad andmesidet ning võivad häirida valgusallika, näiteks laseri tööd. Kasutusel olevad optilised andmevõrgud tõkestavad peegelduva valguse isolaatoritega, mis valmistatakse eksootilistest materjalidest, näiteks ütrium-indium granaadist (mineraal). Need aga töötavad vaid välises magnetväljas, mis teeb tehnilise […]
Pooljuhtmaterjalidest nanotraatide mehaanilised ja triboloogilised omadused
Autorid: Polyakov, B; Vlassov, S; Dorogin, L; Antsov, M; Petruhins, A; Kink, I; Romanov, A; Lõhmus, R. Pooljuhtmaterjalidest nanotraate (ülipeenikesed traadid, mille diameeter ei ületa 100 nanomeetrit) peetakse tulevikutehnoloogiates väga olulisteks materjalideks. Tänu nende väikestele mõõtudele on nanotraatidel väga erilised mehaanilised ja elektrilised omadused, mis teevad võimalikuks nende kasutamise nanoelektromehaanilistes rakendustes (NEMS). Üliväikeste mõõtmete tõttu […]
Läbimurre osakestefüüsikas
Tuleb välja et kõrge energia füüsika on paljuski nagu elu – kõik oleneb ajastusest. Et identifitseerida väikesed subatomaarsed osakesed, mis tekivad aatomeid kokku põrgatavates eksperimentides maa all asuvates laboratooriumites, nagu näiteks Šveitsis asuvas Suures Hadronite Põrgutis, on teadlastel vaja detektoreid, mille refleksid oleksid sekundi murdosa kiirused, kirjutab Physorg.com. Soov osakesi üksteisest eristada on olnud motivatsiooniks […]
Teadlased valmistasid uue kõrge efektiivsusega painduva tahkisaku
Korea professori Keon Jae Lee töörühm KAIST’i Materjaliteaduste ja tehnoloogia osakonnast töötasid välja kõrge efektiivsusega painduva tahkisaku (solid state battery), millest võib saada paindlike ekraanide jaoks oluline energiaallikaks. Õhukeste, paindlike ja kergete ekraanide tehnoloogiline areng on motiveerinud teadlasi töötama välja suurema energiatiheduse ja soojakindlusega paindlikke akusid. Kuigi taaslaetavaid liitium-ioon akusid (LIB) peetakse kõrge efektiivsusega painduvate […]
Teadlased kinnitasid uue süsinikmaterjali
Rahvusvaheline teadlaste rühm kinnitas professor PhD. Artjom R. Oganovi juhtimisel uue süsinikstruktuuri. Tulemused avalikustati 26. juunil värskes Nature kirjastuse ajakirjas Scientific Reports. 1963. aastal avastasid Aust ja Drickamer toatemperatuurse grafiidi kompresseerimisel uue ülikõva süsinikmaterjali vormi. Varem oli teada, et grafiidi kompresseerimine kõrgel temperatuuril muudab selle teemantiks. Uus materjal oli läpipaistev ja meenutas teemanti, ent selle […]
Hüdrogeel-elektroonika debüüt
Uut tüüpi hüdrogeel võib olla aluseks kõrgtehnoloogilistele energiasalvestuselektroodidele ja biosensoritele, ütlevad Stanfordi Ülikooli teadlased, kes kasutasid oma uurimuses juhtivat polümeeri polüaniliini (PAni), et valmistada suurepärast elektrooniliste ja elektrokeemiliste omadustega poorne nanostruktuurne materjal. ,,Meie materjal ühendab hüdrogeelide (millel on suur pindala) ning orgaaniliste juhtide (millel on kõrge elektrijuhtivus ja head elektrokeemilised omadused) eelised,” laususid uurimuses osalenud […]
Uus meetod õhemate päikesepaneelide valmistamiseks
Ameerika Põhja-Carolina Ülikooli teadlased leidsid uue meetodi õhukeste päikesepaneelide valmistamiseks, säilitades seejuures paksema paneeli valguse neeldumise taseme. Õhukeste päikesepaneelide tootmine peaks kalli tehnoloogia hinda alandama. „Valmistasime üliõhukese aktiivkihiga kihtstruktuuriga päikesepaneeli. Amorfsest ränist aktiivkihi paksus oli ühe meie paneeli puhul vaid 70 nanomeetrit (nm). See on varasematest paneelidest oluliselt õhem. Tüüpilisel kiletehnoloogial põhineva päikesepaneeli aktiivkihi paksus […]
Uus kiirem ja odavam gaasi ning vedeliku lahutamise meetod
Uus tööstusmaastikul rakenduspotentsiaali omav tehnoloogia võimaldab senisest odavamalt ja kiiremini vedelikust gaasi eraldada. Kyoto Ülikooli iCeMS (Integrated Cell-Material Sciences) Instituudi teadlased töötasid välja uue poorsel materjalil põhineva eraldusmeetodi nimega „pöördfossilisatsioon“ (reverse fossilization). Protsess toimub 10-10 m kuni 10-6 m suurusjärgus, mida käsitleb mesoskoopiline füüsika (loe siit). Esiteks valmistas teadusrühm alumiiniumoksiidist tooriku, mis muudeti seejärel poorseks […]
Huvitavate polarisatsiooniomadustega multiferroidsest metalliühendist
Tavaliselt saab materjal olla kas magnetiliselt või elektriliselt polariseeritud, ent mitte mõlemat korraga. Nüüd on aga Kopenhaageni Ülikooli Niesl Bohri Instituudi teadlased uurinud materjali, mis on üheaegselt nii elektriliselt kui magnetiliselt polariseeritav. Avastus avab uusi võimalusi näiteks tuleviku sensortehnoloogias. Tööd kirjeldav artikkel avaldati teadusajakirjas Nature Materials. Materjalid, mis on nii elektriliselt kui magnetiliselt polariseeritavad on […]
Uus meetod kunstlike kudede kokkusobitamiseks
Koetehnika on juba kaua aega olnud paljutõotav valdkond uute organite ehitamiseks, et asendada kahjustatud maksasid, veresooni ja teisi kehaosi. Üheks peamiseks takistuseks on aga kudede kasvatamine laboris kolmemõõtmeliste kujunditena, mitte lamedate kihtidena. Nüüd töötasid uurijad MIT-Harvardi Terviseteaduste ja Tehnoloogia instituudist välja uue meetodi selle takistuse ületamiseks. Selleks kapseldasid teadlased elusad rakud kuupidesse ja korrastasid need […]
Isekorrastuvad nanokuubid järgmise põlvkonna antennide ja läätsedena
Teadlased töötasid hiljuti välja meetodi, mis võimaldab metalli nanokristallidel iseeneslikult suuremateks keerulisemateks materjalideks organiseeruda, pakkudes võimalusi järgmise põlvkonna antennide ja läätsede valmistamiseks. Need metalli nanokristallid on kuubikujulised ning organiseeruvad iseeneslikult justkui Tetrise klotsid suuremateks struktuurideks, omades üksteise suhtes täpseid orientatsioone. Antud uurimus kuulub uude uurimusvaldkonda – nanoplasmoonikasse – kus teadlased püüavad töötada välja materjale, mille […]
San Fransico MRS teaduskunsti võistluse esiauhind läks kaelkirjakule
Kaelkirjakut meenutaval fotojäädvustusel on tegelikult nikli, alumiiniumi ja süsiniku segu sulaprotsessi tulem. Sulami tardumisel moodustus niklist ja alumiiniumist sammas (kaelkirjaku kere). Sulamist välja tõrjutud süsinik kristalliseerus samba pinnale grafiitkatteks. Edasisel jahtumisel tekkisid grafiitkattesse metall aluspinna soojuspaisumisteguri erinevuse tõttu kortsud. Kortsud meenutasid aga California Ülikooli doktorandile Shaahin Aminile kaelkirjaku nahamustrit. Teadlane jäädvustas moodustise pildile, töötles seda […]
Mikroskaalas grafiidis kaob hõõrdumine pea täielikult
Superlibisevuse (ingl k superlubricity) nime all tuntud nähtuses võivad kaks tahket pinda liikuda üle üksteise peaaegu täielikult ilma hõõrdumiseta. See nähtus ilmneb, kui tahketel pindadel on kristalliline struktuur ning nende võrestikud on pööratud nii, et hõõrdejõud nullitakse. Superlibisevust vaatlesid teadlased esmalt 2004. aastal grafiidis ning siiani on kõik superlibisevuse eksperimentaaltõendid saadud nanoskaalas ning vaakumi tingimustes. […]
Soome teadlased leidsid selgituse liughõõrdumisele
Hõõrdumine on üks rakendusfüüsika võtmenähtustest, mille päritolu on uuritud mitme sajandi vältel. Praeguseni arvati, et mehaaniline kulumistakistus ja vedelikega määrimine mõjutavad hõõrdumist, kuid liughõõrdumise põhipäritolu on seni teadmata. Nüüd esitas Soome teadlane Lasse Makkonen selgituse liughõõrdumisele tahkete objektide vahel. Tema teooria kohaselt sõltub hõõrdumise määr kõnealuste ainete pinnaenergiast. Hõõrdumisel on märkimisväärne mõju paljudele igapäevastele nähtustele, […]
Aine, mis kahaneb venitamisel
Uued metaained, mis kahanevad pinge all ja paisuvad kokkusurumisel, võivad peagi saada reaalsuseks tänu USA teadlaste tehtud teoreetilisele tööle. Uurijad väidavad, et aineid, mis esmapilgul paistavad rikkuvat füüsikaseadusi, võib olla võimalik toota hetkel kättesaadava tehnoloogia abil. Metaained on sünteetilised ained, mida kavandatakse tihti looduses mitteesinevate omadustega. Mõnedel kõige tuttavamatel neist on veidrad optilised omadused, näiteks […]
Sünteetilised nanojäätmed ei kao
Üliväikesed tseeriumoksiidi osakesed ei põle ega muutu kuumuse tõttu jäätmete tuhastamise jaamas. Uus Šveitsi teadlaste poolt läbi viidud uurimustöö tõestas, et need osakesed jäävad puutumatutena põlemisjääkidesse või tuhastussüsteemi. Maailmas tuhastatakse igal aastal üle 100 miljoni tonni jäätmeid. Kuna nanoosakesi kasutatakse muuhulgas ehitusmaterjalides, värvides, tekstiilides ja kosmeetikas, satuvad ka nanoosakesed tuhastusjaamadesse. Seni polnud aga uuritud, mis […]
Teadlased valmistasid vesinikuga dopeeritud vanaadiumoksiid-nanojuhtmeid
Vanaadiumoksiid (VO2) on teadlastele huvipakkuv materjal, sest on ühtaegu isolaator ning metall ja sobib nii akna kattekile kui optilise lülitite valmistamiseks. Nüüd avastasid Rice’i Ülikooli teadlased uue viisi oksiidi elektriliste omaduste muutmiseks dopeerides materjali vesinikuga. Vanaadiumi leidub muuhulgas karastatud terastes. Metalli oksüdeerimisel moodustuvad kristallid, mis meenutavad pikki ristkülikukujulisi kastikesi. Vanaadiumi aatomid joonduvad kasti äärtesse, moodustades […]
Teadustöö grafeeni ja boornitriidi kaksikkihtmaterjali valmistamisest võib tähendada läbimurret transistoritööstuses
Grafeen on materjal, mis võib lahendada üha kiirema ning väiksema elektroonika nõudluse, milles ränitehnoloogia oma fundamentaalseid piire kompab. Grafeen on planaarne materjal, mis koosneb heksagonaalselt organiseeritud süsiniku aatomitest. Materjali intensiivse uurimise taga on materjali oluliselt huvi pakkuvad elektroonilised omadused, näiteks on grafeentransistori teoreetiline lülituskiiruse piir ränist 100 korda kiirem. Grafeenkiipide valmistamine on aga osutunud keerukaks […]
Kvanttäppidest metamaterjalidel põhinevad uued tehnoloogiad
Teadlased proovivad nanostruktureeritud metamaterjalide abil valmistada uusi optilisi tehnoloogiaid, mis muudaksid võimalikuks üliefektiivse valgusedastuse ning mille võimalikud rakendused ulatuksid uutest fotoelementidest kuni kvantarvutiteni. Antud metamaterjal – hõbeda ja titaanoksiidi kihid koos tillukeste komponentidega, mida nimetatakse kvanttäppideks –muudab dramaatiliselt valguse omadusi. Valgus muutub ,,hüperboolseks,“ suurendades seejuures kvanttäppidest väljuva valguse hulka. Selliseid materjale saaks rakendada päikesepaneelides, valgust […]
Uus paber grafeenist ja valgukiududest
Toidu ja pehmete materjalide teaduse professor Raffaele Mezzenga juhtis teadlaste meeskonda, mis valmistas grafeenist ja valgu peenkiust uue nanokomposiidi, milles on ühendatud mõlema koostisosa parimad omadused. Raffaele Mezzenga demonstreeris teadusuudisteportaalile Phys.org ettevaatlikult ringikujulisi läikivmusti lehti. Väikest paberitükki vaadates võib vaevu kujutleda, et see koosneb uudsest enneolematute ja ainulaadsete omadustega nanokomposiiti. Uue „paberi“ valmistamisel laoti üksteise […]
Täiustades defekti
Tugevatel metallidel on kombeks olla vähem painduvad – kui just selleks metalliks pole vase eriskummaline vorm, mida teatakse nano-kaksikkristall vasena. Selle metalli kristallilises struktuuris esineb mitmeid teineteisele lähedal asetsevaid katkestusi muidu korrastatus aatomvõres. Ehkki neid nimetatakse defektideks, tõstavad katkestused metalli tugevust ilma selle painduvust vähendamata. See omadus muudab metalliahvatlevaks mitmete rakenduste tarbeks, näiteks pooljuhtseadmete ja […]
Valmistati nähtamatu fotodetektor
Stanfordi ja Pennsylvania Ülikooli teadlaste uurimuses selgus, et vastupidiselt intuitsioonile võib mingi pinna katmine peegeldava metalliga selle nähtavust vähendada. Teadlased valmistasid uue tehnoloogia abil nähtamatu valgusdetektori. Pengyu Fan kaasautorlusel valminud uut seadet kirjeldav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Photonics maikuises numbris. Fan on Stanfordi Ülikooli materjaliteaduse doktoriõppe tudeng, kes töötab artikli vastutava autori professor Mark Brongersma […]
Röntgenlaser avastas kompleksete oksiidmaterjalide uusi omadusi
Rahvusvaheline teadlaste rühm täheldas Stanfordi Ülikooli SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) keskuse LCLS (Linac Coherent Light Source) valgusallika abil seninägematuid elektronide käitumisi kompleksetes materjalides. Tulemus on oluline samm edasi nn. tugevalt korrelleeritud materjalide uurimises, mille ebatavalised omadused ja tulevikuhõngulised rakendused põhinevad elektronide kollektiivsel käitumisel. Materjalide tööprintsiipide mõistmisel loodavad teadlased lõppeks modelleerida uusi innovaatilisi materjale, näiteks […]
Arendati välja uus aineklass: pentamood-metaaine
Professor Martin Wegneri juhitud teadustöö meeskond Karlruhe Tehnoloogiainstituudist realiseeris uue aineklassi, tootes stabiilse kristallilise metavedeliku – pentamood-metaaine ( ing.k. pentamode metamaterial). Uute nanostruktureerimismeetodite abil on nüüd esmakordselt võimalik neid aineid realiseerida iga väljamõeldava mehaanilise omadusega. Teadustöö tulemused avaldati teadusajakirjas Applied Physics Letters. Võib kujundlikult väita, et Rubicon ületati viimase paari kuu jooksul DFG Funktsionaalsete Nanostruktuuride […]
Mikroskoopilised juhtmed ämbliku võrguniidist
Teadlased on aastaid uurinud ämblike võrguniidi märkimisväärseid mehaanilisi omadusi. Keskmiselt 2-5 mikromeetrise läbimõõduga niit on silmale pea nähtamatu, ent on samas proportsionaalselt väga tugev ning võib algpikkusest venida kuni neli korda pikemaks. Samuti on ilmselt kõik pööningul kolanud inimesed tuttavad ämblikuvõrgu heade nakkeomadustega. Ameerika Florida osariigi Ülikooli teadlased katsid aga niidi kolmes eri katses joodi, […]
Uus nanostruktuur pikendab patareide eluiga
Juba rohkem kui kümme aastat on teadlased proovinud liitium-ioon patareide omadusi parandada, proovides ühte grafiidist klemmi asendada ränist klemmiga, mis suudab salvestada 10 korda rohkem laengut. Pärast kõigest paari laadumis- ja tühjenemistsüklit ränistruktuur aga laguneb, muutes patarei kasutuks. Nüüd õnnestus aga Stanfordi Ülikooli ja SLAC’i materjaliteadlase Yi Cui juhitud uurimusrühmal sellele lahendus leida: kavalalt valmistatud […]
Grafeeni akustiline alternatiiv
See võib kõlada küll veidi kujuteldamatuna, kuid kaks Hispaania füüsikut valmistasid grafeeni akustilise alternatiivi lihtsalt plastmasslehte puuritud kärjelise struktuuri abil. Daniel Torrent ja José Sánchez-Dehesa Valencia Polütehnilisest Ülikoolist väidavad, et nad täheldasid ,,Diraci koonuseid” – grafeenile iseloomuliku elektronriba omadust – helilainetes, mis plastiku pinnal levivad. Kuigi veel on vaja teha palju tööd, enne kui sellest […]
Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
Ameerika teadlased avastasid, et isolaatori ja grafeeni mitmikkihtmaterjal suudab efektiivselt varejstada tera- ning mikrolainekiirgust, lubades seejuures nähtaval valgusel komposiiti läbistada. Komposiiti on võimalik modifitseerida nii, et see neelab vaid kindla osa pealelangeva kiirguse spektrist, moodustades elektromagnetlainete ribapääsfiltri. Täheldatud efekti saaks kasutada näiteks häiretundlike elektroonikaseadmete varjestamiseks elektromagnetilise müra eest. Teadlaste sõnul on lisaks varjestamisele ning filtreerimisele […]
Päikesepaneeli kurrutatud pind tõstab efektiivsust
Princetoni Ülikooli teadlaste rühm avaldas teadusajakirja Nature Photonics veebiväljaandes, et on voltimise teel tõstnud fotogalvaanilise materjali elektritootlikkust 47 % võrra. Projekti juhi Yueh-Lin Loo sõnul on saavutuse taga paneelide pinnale tekitatud peenhäälestatud kurrutised, mis juhivad valgust ning parandavad selle neeldumist. “Tasasel pinnal valgus kas peegeldub või neeldub. Kurrutiste lisamine tekitab lainejuhi sarnase morfoloogia, mis põhjustab […]
Metamaterjalide uus katsemeetod
Ameerika valitsuse energeetikaministeeriumi Ames Laboratooriumi teadlased arendasid metamaterjali struktueerimisel ning omaduste modelleerimisel kasutatavate juhimaterjalide otsimiseks välja uue meetodi. Töö avaldati teadusajakirjas Nature Photonics. Metamaterjalidel on energeetikasektorile huvipakkuvaid omadusi. Tavamaterjalid murravad murdumistasandis valguse teisele poole pinnanormaali, samas kui metamaterjalid on suutelised valgust murdma samale poole normaali. Selliste vasakukäeliste materjalidega on võimalik teha tasaparalleelseid läätsesid. Metamaterjalid on lisaks […]
Kõigest paberlehe paksune TV? Prinditav elektroonika muutus lihtsamaks
Kujuta ette, et omad vaid paberlehe paksust ja ja sama palju kaaluvat televiisorit. See saab kunagi tänu prinditava elektroonika tööstuse kasvule tegelikkuseks. Protsess, mis võimaldab materjale otseselt pindadele printida või rullida, moodustades elektrooniliselt funktsionaalse seadme, on juba orgaaniliste päikesepatareide ja orgaaniliste LED-ide tootmisel kasutusel. Kuigi eeldatakse, et investeeringud sellesse tehnoloogiasse kasvavad järgmise 10 aasta jooksul […]
Teadlased valmistasid nanoosakeste abil veekindla ja magnetilise paberi
Itaalia Tehnoloogiainstituudi teadlased, keda juhtis Roberto Cingolani, leiutasid viisi kuidas ühendada tavalise paberi tselluloosikiud nanoosakestega, saades tulemuseks uued omadused. Selline paber on näiteks veekindel, magnetiline, helendav või baktereid eemaldav. Antud protsessis segatakse üliparamagnetilised mangaanferriidi kolloid-nanoosakesed pabertooteid moodustavate tselluloosikiudude üksikmolekulide või monomeridega, saade vedelas lahuses tulemuseks polümeerid. Protsessis moodustub iga kiu ümber õhuke kest. Tulemuseks on […]
Boornitriidist dielektrikkiht tõotab õhemat elektroonikat
Tuleviku elektroonikakomponentide ideaaldielektrikuks võib saada üliõhuke heksagonaalse boorntiriidi (h-BN) kile, tänu materjalis toimuva tunnelleerumisefekti homogeensusele. Tulemused esitanud teadlasterühm uuris materjali käitumist tõkkekihina kahe juhi vahel. Avastati, et tunnelleerumisvool sõltub eksponentsiaalselt h-BN kihtide arvust. Sarnaselt grafeenile on võimalik boornitriidi aatomkihi paksuseid kilesid valmistada koorimise teel (exfoliation). Boornitriid on tehnoloogia vallas huvipakkuv materjal, sest sellest toodetavad kiled […]
Elektroonikaseadmete kihtstruktuuride uurimise uus meetod
Teadlased arendasid välja uue tehnika fotogalvaanilistes seadmetes, mikroelektroonikas ning mikroelektromehaanikas (MEMS) kasutatavate õhukeste kilede vastastikuse nakkejõu mõõtmiseks. MAPT (magnetically actuated peel test) nime kandev kontaktivaba tehnoloogia võib tulevikus aidata tagada elektroonikaseadmete planeeritud tööea kvaliteedikontrolli, ja aidata inseneridel paremini mõista termomehaaniliste pingete tekkimist elektriseadmetes. Kaasaegsed mikroelektroonilised kiibid on valdavalt kihilise struktuuriga, mille moodustavad vaheliti paigutatud isolaatori- […]
Teadlased valmistasid mittemürgised painutatavad nanolehed
Cornelli materjaliteadlased töötasid välja odava ja keskkonnasõbraliku viisi valmistamaks kõigest nanomeetrite paksuseid oksiidkristallist lehekesi, mille omadused oleks kasulikud nii elektroonika kui alternatiivsete energiaallikate rakenduste jaoks. Millimeetri pikkused ning 20 nanomeetrise paksusega naatrium-koobalt oksiidi kristallid saadi tänu uuele meetodile, mis kombineerib traditsioonilise sol-geel sünteesi elektrilise väli-indutseeritud kineetilise lahti segava protsessiga. Just viimane protsess oligi see, mis […]
Räni ja Si/III-V pooljuhi kombinatsioonina efektiivsem laser
Integreeritud ränipõhiste fotooniliste kiipidega aktiivsed optilised fiibrid suudavad ajaühiku kohta edastada oluliselt rohkem informatsiooni kui vasepõhised tavakaablid. Multifunktsionaalsete „lab on a chip“ integreeritud seadmete valmistamiseks on ränipõhised fotoonikakiibid paslikud kandidaadid. Ent nimetatud tehnoloogia arengu teetõkkeks on laseri implementeerimine, sest räni on halb valguskiirgur. Fotoonilise süsteemi jaoks on see aga määrava tähtsusega parameeter. A*STAR andmehõivekeskuse teadlane […]
Füüsikud avastasid uues aineseisundis mustreid
California Ülikooli füüsikud avastasid mustreid, mis on aluseks uue aine seisundi omadustele. Teadusajakirjas Nature 29. märtsil avaldatud artiklis kirjeldavad teadlased „spontaanse sidususe“ , „spinni tekstuuride“ ja „faasi iseärasuste“ tekkimist, kui eksitone jahutatakse peaaegu absoluutse nullini. Eksitonid on elektronide ja elektronaukude seotud paarid, mis määravad pooljuhtide optilised omadused ja võimaldavad neil töötada uudsete optoelektrooniliste seadmetena. Jahutamine […]
Teadlased jälgisid vase-komposiidi spinn-üleminekuid
Aur ja jää on vee erinevad agregaatolekud, mis on määratud temperatuuri ning rõhu vahekorraga. Hiljutine Ameerikas tehtud teadustöö selgitas, kuidas toimivad faasisiirded lihtsates vasel põhinevates võrestruktuurides. Erinevate molekulaartasandi fenomene, näiteks magnetismi ja ülijuhtivust, uuritakse eelkõige aine võresosakeste spin-olekute vahendusel. Vastupidiselt meetoditele, mis lokaliseerivad spinni vaatluseks võreosakese ruumilise paiknemise, vaatles Ameerika DEANL (Department of Energy’s Argonne […]
Madutähe liitsilma mikroläätsed replitseeritud
Madutäht (Ophiocoma wendtii) on täpitud väikeste kristalliliste kaltsiumkarbonaat läätsedega. Mikroläätsed pakuvad tehnoloogias olulist kõneainet, ent samas on nende tootmine olnud alaliselt ülikallis. Max Plancki Ülikooli teadlased on nüüd saanud inspiratsiooni otse loodusest, tulles esile suhteliselt lihtsa ning odava meetodiga kompaktsete kaltsiumkarbonaat läätsede maatriksite valmistamiseks. Paljud elusorganismid kasvatavad mineraalse sisaldusega füüsikaliselt huvitavaid struktuure. Kaltsiumkarbonaadi (CaCO3) ning […]
NEC: 0.3 mm paksune painutatav patarei
Jaapani infotehnoloogia suurkorporatsioon NEC on juba mõned aastad arendanud seadet, mida firma nimetab Orgaaniline Radikaalne Patarei ehk ORB (organic radical battery). Uusim ORB tehnoloogia läbimurre kätkeb 0.3 mm paksuse elastse patarei valmimist. Uue patarei energiatihedus on 5 kW/L kohta, suutes mahutada 3 mAh energiat, vahendab Geek.com portaal. Laadimine võtab aega alla minuti, ligikaudu 30 sekundit. […]
Tõeliselt plastsed polümeerid muudavad käsu peale tekstuuri
Duke’i Ülikooli teadlased demonstreerisid esmakordselt, et plastmasside tekstuuri saab käsu peale muuta, muutes näiteks sileda pinna kareda vastu ja tagasi. Kindlate pingete rakendamisel näitas töörühm ka seda, et sellise kontrolli saab saavutada üle suurte ning isegi kaardus pindade, kirjutab Sciencedaily.com. ,,Muutes polümeerile rakendatud pinget, võime me muuta selle pinna kumerast siledaks ning tagasi,” ütles Xuanhe […]
Glükoositaseme mõõtmine süljes plasmonilise interferomeetri abil
Diabeedikutele on vereproovi võtmine ning glükoositaseme kontrollimine igapäevareaalsus. Invasiivsetele meetoditele on üritatud alternatiive leida aastaid. Saadaval on transkutaansed nahaplaastrid ning kõrvalesta läbivalgustavad optilised sensorid, mis suudavad registreerida veresuhkru taseme kõikumist. Veretilgast saadud informatsiooni täpsus on aga oluliselt kõrgem. Leebemate meetodite otsinguil jõudsid insenerid uue tulemuseni – plasmoonilise interferomeetrini, mis suudab tuvastada väga madalaid vesilahuses oleva […]
Mitmepaisulised transistorid klassikaliste väljatransistorite asendajatena
Rohkem kui nelja aastakümne jooksul on transistorite mõõtmed eksponentsiaalselt vähenenud, mistõttu transistorite arv integraallülitustes on eksponentstsiaalselt kasvanud. Selline transistorite mahutihedusese kasv on saanud võimalikuks pideva väljaefekt-transisorite mõõtmete vähendamise läbi. Praeguse põlvkonna transistorites on mõõtmed vähendatud tasemele, millest edasi minnes halvenevad elektrilised tunnusjooned märgatavalt, muutes transistorite jätkuva eksponentsiaalse mõõtmete vähenemise ebatõenäoliseks. Viimasel ajal on siiski kerkinud […]
Epidermiline elektroonika
Antud referaadis räägitakse elektrooniliste süsteemide klassist, mis omavad marrasnahaga sobivat paksust, elastsusmoodulit, jäikust ja pindtihedust. Vastupidiselt traditsioonilistele wafer-based tehnoloogiatele saavutatakse selliste struktuuride nahale lamineerimisel konformne kontakt ja piisav van der Waalsi interaktsioonil põhinev nakkuvus, jäädes samal ajal kasutajale mehaaniliselt nähtamatuks. Selliste seadmete vooluallikaks võib olla päikesepatarei või juhtmevabad poolid. Epideemiline elektroonika võib tulevikus revolutsioneerida meie […]
Grafüün võib olla veelgi kasulikum kui grafeen
Viimaste aastate jooksul on tehtud tohutul hulgal uurimustöid grafeeni kohta, mistõttu sellega seostuvad avastused on ühtlase sagedusega teadusmaailma jõudnud. Nüüd selgus aga, et grafeenil on aeg aupaiste oma huvitavale sugulasele – grafüünile (ingl. k. graphyne) – loovutada. Sarnaselt grafeenile on ka grafüün süsiniku aatomitest koosnev üksikkiht, kuid seda saab valmistada erinevate kujudena, mis muudab selle […]
Nanoosakeste uus valmistamismeetod
Arkansase ja Utah Ülikooli teadlased avastasid uue nanoosakeste ja nanokilede valmistamise meetodi, mida saaks kasutada paremate elektroonikaseadmete, biosensorite ja võimsamate mikroskoopide väljatöötamisel. Kiiremate, efektiivsemate ja töökindlamate elektroonikaseadmete valmistamine algab tegelikult molekulaartasemel, kus nanoosakesed, mis on inimsilmaga nägemiseks liialt väikesed, moodustavad seadme alustalad. Eesmärgi saavutamiseks uurivad teadlased ja insenerid pidevalt uusi materjale ja nende valmistamise meetodeid, […]