Новозеландская компания Dawn Aerospace открыла предзаказ на беспилотный многоразовый ракетоплан Aurora, предназначенный для доставки небольших грузов выше линии Кармана (на высоту 100 км).
В отличие от традиционных предложений, компания предоставляет клиентам возможность приобретать сам аппарат, а не ограничиваться лишь услугами по запуску. Это нововведение расширяет рынок для организаций, стремящихся обладать собственными средствами для запуска.
Aurora имеет возможность выводить до шести килограммов груза за линию Кармана. В ноябре 2024 года она успешно завершила летные испытания, осуществив свой первый сверхзвуковой полет в модификации Mark 2.
Ракетоплан сможет выполнять до 100 полетов в год и рассчитан на 1000 запусков. Первые поставки запланированы на 2027 год.
Заключив алмазную наночастицу в специально разработанную оболочку — технология, вдохновленная телевизорами QLED, — команда создала квантовый биосенсор, идеально подходящий для живой клетки.
Установка сверхчувствительных квантовых датчиков в живую клетку — многообещающий способ отслеживания роста клеток и диагностики заболеваний, даже раковых, на их ранних стадиях.
Многие из лучших и мощнейших квантовых датчиков могут быть созданы из маленьких кусочков алмаза, но это приводит к другой проблеме: трудно поместить алмаз в ячейку и заставить его работать.
"Для всех тех процессов, которые вам действительно нужно исследовать на молекулярном уровне, вы не можете использовать что-то очень большое. Вы должны проникнуть внутрь клетки. Для этого нам нужны наночастицы", - сказал кандидат наук из Школы молекулярной инженерии Притцкеровской школы Чикагского университета Ури Цви. "Люди и раньше использовали нанокристаллы алмаза в качестве биосенсоров, но обнаружили, что они работают хуже, чем мы ожидали. Значительно хуже."
Цви является первым автором статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, которая решает эту проблему. Вместе с исследователями из Чикагского университета и Университета Айовы Цви объединил знания из клеточной биологии, квантовых вычислений, традиционных полупроводников и телевизоров с QLED, чтобы создать революционный новый квантовый биодатчик. В процессе они пролили свет на давнюю загадку в области квантовых материалов.
Заключив алмазную наночастицу в специально разработанную оболочку — технология, вдохновленная телевизорами QLED, — команда ученых не только создала квантовый биосенсор, идеально подходящий для живой клетки, но и открыла новые возможности для модификации поверхности материала для улучшения его квантовых свойств.
«Это уже одно из самых чувствительных устройств на Земле, и теперь они нашли способ еще больше улучшить его в различных условиях», — сказал научный руководитель Цви, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Аарон Эссер-Кан, соавтор статьи.
Ячейка, полная бриллиантов!
Кубиты, размещённые в алмазных нанокристаллах, сохраняют квантовую когерентность даже тогда, когда частицы достаточно малы, чтобы их могла «поглотить» живая клетка — хорошая метафора: клетка их проглатывает и «жует», не выплёвывая. Но чем меньше алмазные частицы, тем слабее квантовый сигнал.
"Какое-то время людей волновало, что эти квантовые датчики могут быть встроены в живые клетки и, в принципе, быть полезными в качестве сенсоров", - сказал профессор Учикаго. Профессор Питер Маурер, соавтор статьи. "Однако, хотя такого рода квантовые датчики внутри большого куска объемного алмаза обладают действительно хорошими квантовыми свойствами, когда они находятся в алмазах, когерентные свойства, квантовые свойства, на самом деле значительно снижаются".
В этой ситуации Цви обратился за вдохновением к неожиданному источнику — телевизорам с квантовыми точками (QLED). QLED-телевизоры используют яркие флуоресцентные квантовые точки для передачи насыщенных и ярких цветов. В первые дни цвета были яркими, но нестабильными — они могли внезапно мерцать и пропадать.
"Исследователи обнаружили, что окружение квантовых точек тщательно продуманными оболочками подавляет вредные поверхностные эффекты и увеличивает их излучение", - сказал Цви. "И сегодня вы можете использовать ранее нестабильную квантовую точку в качестве элемента вашего телевизора".
Исследователи Чикагского университета, включая профессора Питера Маурера и кандидата наук Ури Цви, создали новый квантовый биосенсор.
Работая с экспертом по квантовым технологиям из Школы молекулярной инженерии и Химического факультета Чикагского университета, профессором Дмитрием Талипиным, соавтором статьи, Цви предположил, что поскольку обе проблемы — флуоресценция квантовых точек и ослабленный сигнал алмазных нанокристаллов — возникли из-за состояния поверхности, аналогичный подход может сработать.
Но поскольку датчик предназначен для работы внутри живого организма, не каждая оболочка будет работать. Эссер-Кан, эксперт в области иммуноинженерии, помог разработать кремний-кислородную (силоксановую) оболочку, которая одновременно улучшала бы квантовые свойства и не давала бы иммунной системе понять, что что-то не так.
«Свойства поверхности большинства этих материалов липкие и беспорядочные так, что иммунные клетки могут распознать, что это не должно быть здесь. Они выглядят как чуждый объект для иммунной клетки», — сказал Эссер-Кан. «Объекты, покрытые силоксаном, выглядят как большой гладкий шарик воды. И поэтому тело гораздо охотнее поглощает и «жует» такие частицы».
Предыдущие попытки улучшить квантовые свойства алмазных нанокристаллов с помощью инженерии поверхности показали ограниченный успех. В результате команда ожидала лишь скромных улучшений. Вместо этого они наблюдали до четырехкратного увеличения когерентности спинов.
Это увеличение, а также 1,8-кратное увеличение флуоресценции и отдельные значительные увеличения стабильности заряда стали загадкой, как сбивающей с толку, так и захватывающей.
В пятницу SpaceX объявила о своем намерении предпринять еще одну попытку запуска колоссальной ракеты Starship на следующей неделе — неотъемлемого компонента амбициозного плана генерального директора Илона Маска по колонизации Марса — после двух последовательных взрывов в полете в начале этого года.
"Девятый летный тест Starship запланирован к запуску уже во вторник, 27 мая", - говорится в сообщении компании на ее веб-сайте, отмечая, что стартовое окно откроется в 18:30 (23:30 по Гринвичу) со своего объекта в Техасе.
В ходе двух предыдущих испытательных полетов самой большой и мощной ракеты в мире произошли серьезные сбои, результатом которых стали взрывы на большой высоте и ливни обломков, обрушившиеся на Карибское море.
В обоих случаях была потеряна верхняя ступень ракеты. Тем не менее, сверхтяжелая ракета—носитель была успешно зафиксирована механическими рычагами-"палочками" на стартовой вышке, что является впечатляющим инженерным достижением.
Высота космического корабля Starship составляет 403 фута (123 метра) — примерно на 100 футов выше, чем у Статуи Свободы, — и он спроектирован таким образом, чтобы в долгосрочной перспективе его можно было полностью использовать повторно. Стратегия Маска основана на запуске нескольких прототипов Starship для быстрого выявления и устранения проблем, и эта тактика заслужила как похвалу, так и критику.
В 2023 году экологические организации подали иски против FAA, утверждая, что агентство неадекватно оценило воздействие этих испытательных полетов на окружающую среду. Несмотря на эти опасения, FAA санкционировало увеличение числа ежегодных запусков Starship с пяти до 25 на заводе SpaceX в Техасе.
В России ежегодно фиксируется более 2,5 тысяч случаев загрязнения рек и озер, значительная часть которых связана с попаданием сточных вод — как промышленных, так и городских. Одним из основных загрязнителей является аммонийный азот, который способствует цветению водоемов, вызывая чрезмерный рост водорослей и гибель рыбы. Однако аммонийный азот можно не только удалять из сточных вод, но и перерабатывать в полезное удобрение — струвит.
Струвит — это минерал, состоящий из магния, аммония и фосфата, который образует белые или прозрачные кристаллы. Эти кристаллы могут формироваться по-разному в зависимости от множества факторов, что усложняет процесс их добычи и использования. В промышленности струвит применяется как удобрение в сельском хозяйстве и как диетическая добавка для животных, а также служит эффективным средством очистки сточных вод.
Ученые из Пермского Политеха провели серию исследований, направленных на оптимизацию процесса получения струвита из сточных вод с аммонийным азотом. Они экспериментировали с различными условиями смешивания растворов магния, аммония и фосфатов, меняя параметры кислотности, температуры и скорости перемешивания. Для анализа полученных кристаллов использовались микроскопия и рентгеновская спектроскопия.
Основные выводы исследований:
Оптимальная кислотность среды для формирования качественных струвитных кристаллов составляет около 8-9 pH.
При высокой температуре и поддержании pH в указанном диапазоне кристаллы формируются быстрее.
Скорость перемешивания растворов существенно влияет на размер и однородность кристаллов: при 300 оборотах в минуту удается получить крупные, однородные кристаллы размером около 10 микрометров, подходящие для эффективной фильтрации и очистки.
Добавление кремнийсодержащих веществ позволяет сделать кристаллы более мелкими и однородными, что повышает их эффективность в очистке и удобрении.
Эти результаты важны не только для повышения качества и количества производимого струвита, но и для увеличения эффективности очистки сточных вод — до 98%. Это способствует снижению экологической нагрузки на водоемы и одновременно обеспечивает сельское хозяйство качественным удобрением.
Исследование было представлено на международной научно-практической конференции «Химия. Экология. Урбанистика» в 2025 году и выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Полученные данные могут быть внедрены в промышленные процессы утилизации аммонийного азота и производства струвита, что сделает очистку водоемов более эффективной и экологичной, а также поддержит развитие аграрного сектора.
СЭМ-изображения алмаза, выращенного на подложке, в поперечном ракурсе.
Алмаз является одним из самых ценных материалов в области передовых технологий благодаря своей непревзойденной твердости, способности проводить тепло и способности содержать дефекты, благоприятные для квантовых приложений. Однако те же качества, которые делают алмаз полезным, также затрудняют его обработку.
Инженеры и исследователи, работающие с алмазом для создания квантовых датчиков, силовой электроники или технологий терморегулирования, нуждаются в нем в ультратонких и сверхгладких слоях. Но традиционные методы, такие как лазерная резка и полировка, часто повреждают материал или создают дефекты поверхности.
Ионная имплантация - это способ отделения тонкого слоя алмаза от более крупного кристалла путем бомбардировки алмазной подложки высокоэнергетическими ионами углерода, которые проникают на определенную глубину под поверхность. В результате этого процесса на алмазной подложке образуется скрытый слой, в котором нарушена кристаллическая решетка. Этот поврежденный слой эффективно действует как шов: благодаря высокотемпературному отжигу он превращается в гладкий графит, что позволяет алмазному слою, расположенному над ним, образовывать единую ультратонкую пластину.
Команда исследователей из Университета Райса разработала более простой и эффективный способ достижения эффекта отрыва: вместо высокотемпературного отжига они обнаружили, что после ионной имплантации достаточно нарастить дополнительный алмазный слой поверх подложки, чтобы поврежденный слой стал похожим на графит.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Advanced Functional Materials, усовершенствованная техника позволяет обойти высокотемпературный отжиг и генерирует более чистые алмазные пленки, чем оригинальные подложки. Более того, подложка при этом подвергается минимальному повреждению и может быть повторно использована, что делает весь процесс ресурсосберегающим и масштабируемым.
(a) Модель алмазного блока для МД-моделирования с ограниченными вакансиями. (b) Функция парного распределения g(r) для чистого алмаза и с вакансиями. (c)-(e) МД-снимки для разных плотностей.
"Мы обнаружили, что чрезмерный рост алмазов превращает скрытый слой повреждений в тонкий графитовый слой, устраняя необходимость в энергоемком отжиге", ‑ сказал Сян Чжан, доцент кафедры материаловедения и наноинженерии в Rice и автор-корреспондент исследования. "Полученная алмазная пленка более чистая и качественная, чем исходный алмаз, и соответствует качеству электронного материала".
По словам Чжана, эти сверхчистые алмазные пленки "могут произвести революцию в электронике, создав более быстрые и эффективные устройства, или послужить основой для квантовых компьютеров, которые решают задачи, выходящие за рамки сегодняшних возможностей".
Для создания нового слоя алмаза на подложке исследователи использовали метод плазменного химического осаждения с микроволновым возбуждением, который позволяет наносить новый алмазный материал на поверхность в идеальном соответствии с подлежащим кристаллом. Ученые выдвинули гипотезу, что условия самого процесса роста достаточно для того, чтобы инициировать преобразование скрытого поврежденного слоя в графит, без необходимости в дополнительном нагреве.
Чтобы подтвердить эту теорию, команда исследовала, как изменялись границы раздела между алмазной подложкой, слоем скрытых повреждений и наросшей пленкой во время роста алмаза, используя комбинацию просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии потери энергии электронов, спектроскопии комбинационного рассеяния света и фотолюминесцентного картирования.
«Коррелируя атомное изображение с спектроскопическими сигналами, мы демонстрируем, что наращивание алмаза достаточно для формирования чистого графитового слоя, сохранения гладкости подложки и получения алмазных пленок электронной grade, что имеет решающее значение для квантовых технологий», — добавил Чжан.
Упрощая производство и повышая устойчивость, новый метод может способствовать разработке трансформирующих технологий на основе алмаза.
Исследователи Университета Мичигана продемонстрировали, что синие фосфоресцирующие OLED теперь могут служить так же долго, как уже имеющиеся в устройствах зеленые фосфоресцирующие OLED, что открывает новые горизонты для дальнейшего повышения энергоэффективности экранов OLED.
"Это переводит блюз в область зеленых оттенков жизни", - сказал Стивен Форрест, заслуженный профессор электротехники Университета Питера А. Франкена и автор-корреспондент исследования в журнале Nature Photonics.
«Я не могу сказать, что проблема полностью решена — конечно, она не будет решена, пока не появится в вашем дисплее, — но, думаю, мы продемонстрировали путь к реальному решению, которое ускользало от научного сообщества на протяжении двух десятилетий».
Экраны OLED стали стандартом для флагманских смартфонов и высококачественных телевизоров, обеспечивая высокий контраст и энергоэффективность за счет того, что вариации яркости достигаются благодаря световым эмиттерам, а не слою жидкокристаллического материала сверху. Однако не все OLED-экраны одинаково эффективны с точки зрения потребления энергии.
В современных дисплеях красные и зеленые OLED-элементы производят свет по высокоэффективному фосфоресцирующему принципу, в то время как синие OLED по-прежнему используют флуоресценцию. Это означает, что в то время как красные и зеленые OLED имеют теоретически максимальное количество фотонов, равное количеству электронов, проходящих через устройство, синие OLED ограничены значительно более низкой эффективностью.
Проблема заключается в том, что синий свет является самым высокоэнергетическим компонентом, который должно производить RGB-устройство: молекулы синих фосфоресцирующих OLED (PHOLED) должны справляться с более высокими энергиями по сравнению с их красными и зелеными аналогами. Большая часть энергии уходит в виде синего света, но когда она оказывается в ловушке, это может привести к разрушению молекул, ответственных за цвет.
Ранее команда Форреста обнаружила, что существует способ быстрее выводить эту задержанную энергию, используя покрытие на отрицательном электроде, которое помогает преобразовать энергию в синий свет. Хаонан Чжао, недавний аспирант по физике, сказал, что это похоже на создание скоростной трассы.
"На дороге, где не хватает полос движения, нетерпеливые водители могут врезаться друг в друга, перекрывая все движение — точно так же, как два экситона, сталкиваясь друг с другом, выделяют много горячей энергии, которая разрушает молекулу", - сказал Чжао, первый автор этого исследования, а также нового. "Плазмонно-экситонный поляритон - это наша оптическая разработка для ускоренного использования экситонов".
Эти детали основаны на принципах квантовой механики. Когда электрон проходит через отрицательный электрод, он создает так называемое возбужденное состояние в одной из молекул, производящих синий свет. Это состояние представляет собой отрицательно заряженный электрон, который переходит на более высокий энергетический уровень, и положительно заряженную «дыру», которую оставляет за собой электрон — вместе они образуют экситон.
В идеале электрон должен был бы быстро вернуться в исходное состояние и испустить голубой фотон, но экситоны, которые используют фосфоресцирующий путь, как правило, задерживаются. Простое возвращение в исходное состояние нарушило бы закон квантовой механики. Однако экситоны, расположенные в непосредственной близости от электрода, производят фотоны быстрее, потому что блестящая поверхность поддерживает другие квантовые квазичастицы — поверхностные плазмоны. Они похожи на рябь в пруду электронов на поверхности металла.
Новый синий PHOLED из Мичигана обещает OLED-дисплеи с эффективностью и долговечностью, сравнимой с зелеными и красными экранами.
Если экситон в светоизлучающем материале находится достаточно близко к электроду, он получает небольшую помощь в преобразовании в синий свет, поскольку может преобразовывать свою энергию в поверхностный плазмон - явление, известное как эффект Перселла. Это происходит потому, что экситон немного колеблется, подобно радиовещательной антенне, которая создает волны в электронах электрода.
Однако это не помогает автоматически, поскольку не все поверхностные плазмоны производят фотоны. Чтобы получить фотон, экситон должен прикрепиться к поверхностному плазмону, образуя плазмонно-экситонный поляритон.
Команда Форреста поддержала этот подход, добавив тонкий слой полупроводника на основе углерода на блестящий электрод, который стимулирует экситон передавать свою энергию и резонировать правильным образом. Это также способствует более глубокому проникновению эффекта в светоизлучающий материал, так что экситоны, расположенные дальше от электрода, могут принести пользу.
Команда разработчиков сообщила об этом в прошлом году, и с тех пор они сочетали этот эффект с другими подходами, чтобы в итоге получить синюю фольгу, которая может служить так же долго и гореть так же ярко, как зеленая. Вот основные моменты дизайна:
Два светоизлучающих слоя (тандемный OLED): это сокращает нагрузку на светоизлучение каждого слоя наполовину, уменьшая вероятность слияния двух экситонов.
Добавление слоя, который помогает экситонам резонировать с поверхностными плазмонами рядом с обоими электродами, что позволяет обоим излучающим слоям получить доступ к «скоростной полосе».
Вся структура представляет собой оптическую полость, в которой синий свет резонирует между двумя зеркальными электродами. Это сдвигает цвет фотонов глубже в синий диапазон.
Осаждение бора на поверхности Cu(111) и измерения FER.
Более десяти лет назад исследователи из Университета Райса, возглавляемые Борисом Якобсоном, ученым-материаловедом, сделали смелое предсказание о том, что атомы бора будут слишком сильно связываться с медью, что помешает образованию борофена — гибкого металлического двумерного материала, обладающего огромным потенциалом в таких областях, как электроника, энергетика и каталитические процессы. Недавние исследования подтвердили это предсказание, однако результаты оказались неожиданными.
В отличие от систем, таких как графен на меди, где атомы могут свободно перемещаться в подложке и не образуют четкого сплава, в данном случае атомы бора сформировали определенный двумерный борид меди — новое соединение с уникальной атомной структурой. Это открытие, опубликованное в журнале Science Advances исследователями из Университета Райса и Северо-Западного университета, открывает новые горизонты для изучения относительно неосвоенного класса двумерных материалов, которые могут иметь значительное влияние на развитие технологий.
«Борофен всё ещё находится на грани существования, и каждая новая информация о нём важна, поскольку она расширяет наши знания в области материаловедения, физики и электроники», — отметил Якобсон, который является профессором инженерии, материаловедения и химии в Университете Райса. Он добавил: «Наш первый теоретический анализ предупреждал, что на меди бор будет связываться слишком сильно. Теперь, более чем через десять лет, оказывается, что мы были правы — и результатом стал не борофен, а нечто совершенно иное».
В предыдущих исследованиях борофен успешно синтезировался на металлах, таких как серебро и золото, однако медь оставалась открытым и спорным случаем. Некоторые эксперименты предполагали, что бор может образовать полиморфный борофен на меди, в то время как другие указывали на возможность фазового разделения на бориды или даже нуклеации в объёмные кристаллы. Для разрешения этих вопросов потребовалось уникально детальное исследование, которое сочетало в себе высокоразрешающую визуализацию, спектроскопию и теоретическое моделирование.
«То, что мои коллеги-экспериментаторы впервые увидели, было богатым набором изображений с атомным разрешением и спектроскопическими сигнатурами, которые потребовали значительных усилий по интерпретации», — сказал Якобсон. Эти исследования выявили периодическую зигзагообразную структуру и четкие электронные подписи, которые значительно отличались от известных борофеновых фаз. Сильное соответствие между экспериментальными данными и теоретическими моделями помогло разрешить спор о природе материала, который образуется на границе между медной подложкой и средой, близкой к вакууму в камере для выращивания.
Хотя борид меди не был целью исследования, его открытие предоставляет важные сведения о взаимодействии бора с различными металлическими подложками в двумерных средах. Эта работа расширяет знания о формировании атомно-тонких металлических боридов — области, которая может стать основой для будущих исследований связанных соединений, включая те, которые имеют известное технологическое значение, такие как металлические бориды, используемые в керамике, способной выдерживать ультравысокие температуры, что представляет большой интерес для применения в экстремальных условиях и гиперзвуковых системах.
«Двумерный борид меди, вероятно, является лишь одним из множества двумерных металлических боридов, которые могут быть экспериментально реализованы. Мы с нетерпением ждем возможности исследовать эту новую семью двумерных материалов, которые имеют широкий потенциал применения в таких областях, как электрохимическое хранение энергии и квантовые информационные технологии», — добавил Марк Херсам, профессор материаловедения и инженерии Северо-Западного университета и соавтор исследования.
Оптические и инфракрасные изображения в районе пульсара PSR J1928+1815.
Команда астрономов и астрофизиков из нескольких китайских институтов сделала важное открытие, обнаружив двойную звездную систему, в которой одна из звезд представляет собой миллисекундный пульсар, а другая — звезда, состоящая преимущественно из гелия. В своей статье, опубликованной в журнале Science, исследователи описывают процесс, который привел к этому открытию, начиная с момента, когда пульсар был впервые замечен в мае 2020 года.
При первом наблюдении астрономы отметили, что пульсар вращается с невероятной скоростью и демонстрирует уникальное поведение: в течение одной шестой своей орбиты его радиационное излучение блокируется. Это указывает на то, что между пульсаром и Землей находится другой объект, что привлекло внимание исследователей и побудило их провести более глубокое изучение системы.
Пульсары — это тип нейтронных звезд, которые излучают радиацию из своих полюсов. Они выглядят как пульсирующие источники радиоволн, когда один из полюсов направлен на Землю, что создает эффект периодического сигнала. В данном случае пульсар оказался настолько быстрым, что его можно отнести к классу миллисекундных пульсаров, которые вращаются вокруг своей оси как минимум сто раз в секунду.
В течение следующих четырех лет команда астрономов использовала данные, полученные с помощью сферического радиотелескопа с апертурой 500 метров, для дальнейшего анализа системы. Они смогли установить, что причиной временных разрывов в пульсации пульсара была другая звезда, масса которой составляет примерно от 1 до 1,6 солнечных масс и которая в основном состоит из гелия.
Это открытие может стать первым подтверждением существования пульсара, гравитационно связанного с гелиевой звездой-компаньоном. Исследователи предполагают, что звезда-соседка когда-то содержала значительное количество водорода, который впоследствии был "сдут" пульсаром, указывая на то, что обе звезды вероятно имеют общую оболочку.
Общая оболочка объясняет, почему две звезды расположены так близко друг к другу — примерно в 50 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу. Эта близость приводит к коротким орбитам: звезды обращаются вокруг друг друга каждые 3,6 часа. Это открытие не только углубляет наше понимание двойных звездных систем, но и открывает новые горизонты для дальнейших исследований в области астрофизики и эволюции звезд.
