Nanobolometer with ultralow noise equivalent power

 

Researchers from Aalto University and the VTT Finnish Technical Research Center have built an ultra-sensitive bolometer — a thermal radiation detector. Made from a gold-palladium mixture, it facilitates real-time measurement of electromagnetic radiation intensity.

An article about the development published in the journal Communications Physics.

A bolometer works by measuring the thermal effect of radiation. When this appliance heats up, its electrical characteristics change, and this can be fixed with high accuracy. The smaller the bolometer, the less radiation is required to heat it. A small radiation detector has a low heat capacity, so a low radiation intensity gives a stronger signal.

“Quantum computers operate in cryostats, extremely cold containers, where even the smallest amount of excess radiation causes great disturbance. Since nanobolometers are very sensitive, they can accurately measure the level of excess radiation in a cryostat to reduce radiation due to better protection, ”says one of the authors of the work, Mikko Mottenen, professor of quantum technology at Aalto University.

In the course of the work, physicists first built a radiation detector from gold, but it broke after a few weeks  because gold is incompatible with aluminum, which is used as a superconductor in the detector. To overcome this, the group began using an alloy of gold and palladium.

In the course of the study, scientists also developed microwave amplifiers. Their task is to amplify the signal, but they also amplify the noise. The superconducting microwave amplifier created by physicists was able to halve bolometric noise in comparison with the best commercial amplifier currently in use.

Roope Kokkoniemi et al,  Communication Physics 2, 124 (2019)

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Управляемые нанотрубки передвигают наночастицы

В работе американских ученых под руководством Джона Харта (John Hart) из Массачусетского технологического институт представлен новый способ управляемого перемещения микро- и наночастиц, основанный на эффекте электроадгезии  нанотрубок, то есть изменения силы сцепления нанотрубок и частиц в зависимости от приложенного электрического напряжения. Этот принцип позволяет работать как с металлическими, так и с диэлектрическими телам, а технологическое применение метода на его основе может привести к дальнейшей миниатюризации электроники, так как в данный момент этот процесс сдерживается, в том числе, сложностью уменьшения роботизированных захватов, пишут авторы в журнале Science Advances

Современные электронные устройства состоят из огромного количества крошечных элементов, которые с высокой точностью необходимо разместить в нужных местах на плате. Сегодня миниатюризация компонентов достигла масштаба крупинок муки. Например, самые современные светодиоды для дисплеев могут быть до нескольких микрон в размере.

Во многих случаях эти детали перемещаются специальными механическими или вакуумными захватами. Однако по мере сокращения размеров устройств данные способы удержания становятся все менее эффективными, так как в микромире гравитация убывает с уменьшением тел быстрее, чем поверхностные силы Ван-дер-Ваальса. В результате механические микроманипуляторы не справляются самостоятельно с размещением деталей на расчетных местах и нуждаются в дополнительном усилии, которым обычно является адгезия подложки.

В работе американских ученых под руководством Джона Харта (John Hart) из Массачусетского технологического института описан способ управления адгезией подложки, состоящей из неплотного леса покрытых диэлектрической керамикой углеродных нанотрубок. Созданное авторами на основе данного принципа устройство позволяет манипулировать объектами размером вплоть до 20 нанометров.

Приложение электрического напряжения временно поляризует диэлектрическую оболочку нанотрубок, что увеличивает адгезию, за которую в данном случае отвечает электростатика, более чем стократно. В результате лес нанотрубок, который в норме примерно в 40 раз менее «липкий», чем большинство других твердых тел, образует в разы более сильную связь при приложении 30 вольт. Соответствующая измеренная в эксперименте сила для площадки 200 на 200 микрон составила 2,3 микроньютона. Снятие напряжения вызывало резкое уменьшение адгезии. Продемонстрированный размер захватываемых частиц намного меньше возможностей современных механических манипуляторов, которые с трудом справляются с перемещением тел менее 50 микрон. Также ученые отмечают, что эффект электроадгезии уже используется в некоторых промышленных технологиях для перемещения крупных объектов, таких как ткани или кремниевые пластины. Однако этот принцип никогда ранее не применялся для микроскопических тел. Ранее этот же коллектив ученых продемонстрировал печать электронных схем с использованием нанотрубок. Также физики раскрыли «двуличность» углеродных нанотрубок и смогли их охладить постоянным током до квантового режима.

N + 1, S. Kim et al  Science Advances, 2019

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

 

 

 

Американские физики построили микрофлюидное устройство, которое целенаправленно отбирает из крови скопления раковых клеток с эффективностью на уровне 70 процентов.

По словам ученых, новое устройство позволит разобраться в механизме образования метастазов и поможет разработать лекарство, предотвращающее этот процесс. Статья опубликована в AIP Advances.

Около 90 процентов случаев смерти от рака связывают с развитием метастазов, то есть распространением раковых опухолей на новые органы. В основном образование метастазов связано с небольшими скоплениями раковых клеток, которые отрываются от существующих опухолей и перемещаются в новые органы вместе с кровью. Если бы врачи умели отлавливать и уничтожать такие сгустки, это бы замедлило процесс метастазирования и, возможно, спасло бы много жизней. К сожалению, свойства таких сгустков изучены плохо. Это затрудняет разработку фильтрующих устройств.

Прежде чем исследовать сгустки раковых клеток, их сначала нужно изолировать и выделить из крови. Проблема в том, что сделать это на практике очень сложно: большинство методов извлечения раковых клеток требуют предварительной обработки образца, разрушающей значительную часть нужных клеток. Более того, все такие методы могут работать только с небольшими объемами (порядка одного-двух миллилитров) и слабыми потоками жидкости (менее 20 микролитров в минуту). Поэтому для сбора большого количества раковых клеток требуется ждать довольно много времени. Это не только усложняет исследования раковых клеток, но и влияет на свойства клеток, долго дожидавшихся эксперимента. Создавать фильтрующее устройство для очистки крови на основе таких методов также бессмысленно.

Поэтому группа ученых под руководством Питера Терьете (Peter Teriete) разработала микрофлюидный прибор, который почти на порядок увеличивает скорость выделения сгустков раковых клеток из крови.

NanoNewsNet

AIP Advances.

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Российские химики из НИТУ «МИСиС» разработали новый гибридный катализатор для окисления угарного газа, состоящий из гексагонального нитрида бора и серебряных наночастиц. Этот материал позволяет добиться полной конверсии монооксида углерода всего при 194 градусах Цельсия.

Монооксид углерода (он же угарный газ) — один из наиболее вредных для человека газов, содержащихся в промышленных газовых выбросах. В частности, он образуется при сжигании топлива при работе двигателей внутреннего сгорания. Для избавления автомобильных выхлопов от монооксида углерода в выхлопной системе обычно используются каталитические конвертеры, которые за счет каталитических реакций окисляют его до нетоксичного диоксида азота. Однако из-за повышения эффективности современных двигателей, которое сопровождается уменьшением температуры выхлопных газов, катализаторы резко теряют эффективность, в результате чего содержание угарного газа в них повышается.

Для борьбы с этим эффектом химики активно ищут новые типы катализаторов для окисления CO, которые могут работать и при относительно невысоких температурах — в районе 150–200 градусов Цельсия. Например, недавно американские исследователи получили катализатор для окисления угарного газа на отдельных атомах платины, распределенных по поверхности оксида церия. Некоторые материалы позволяют окислять CO с более низкой степенью конверсии и при температурах ниже 100 градусов. Читать запись полность. »

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

В Новосибирске создали самую быструю флешку в мире

В Институте физики полупроводников имени А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН выяснили, что флеш-память с использованием мультиграфена по быстродействию и времени хранения информации может превосходить аналоги, основанные на других материалах. Об этом сообщается на сайте «Наука в Сибири».

В институте изучили применение мультиграфена (вещества из нескольких слоев графена) во флеш-памяти. Принцип ее действия основан на инжекции (впрыскивании) и хранении электрического заряда в запоминающей среде (мультиграфене). Помимо этого необходимыми компонентами такой флеш-памяти являются туннельный и блокирующий слои. Первый изготавливается из оксида кремния, второй, как правило, из диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости.

Эффективность флеш-памяти (время хранения заряда, быстродействие) в свою очередь зависит от величины работы выхода запоминающей среды — энергии, которая тратится на удаление электрона из вещества. Используемый мультиграфен обладает важной особенностью — у него большая работа выхода для электронов, около 5 электронвольт. Из-за этого на границе мультиграфена и оксида кремния величина потенциального барьера увеличена и составляет примерно 4 электронвольт. Именно этот эффект был взят в основу исследования. Читать запись полность. »

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Хиральность нанотрубок можно регулировать

Молекулы поверхностно-активного

вещества, адсорбированные на

поверхности одностенной

углеродной нанотрубки

 

При производстве нанотрубок в качестве конечного продукта получается смесь наноструктур с различной хиральностью, т.е. с различными электрическими свойствами. Но для формирования наноустройств необходимо выделять нанотрубки только одной хиральности. При помощи компьютерного моделирования исследователи из США доказали, что поверхностно-активные вещества могли бы помочь выделить нанотрубки с каким-то определенным набором свойств, т.е. с одной определенной хиральностью.

Одностенные углеродные нанотрубки можно представить как листы графена (одноатомного слоя углерода с гексагональным кристаллическим строением), свернутые в трубку диаметром около 1 нм. Относительная ориентация шестигранников, формирующих кристаллическую решетку стенки нанотрубки, и ее пространственной оси определяет такое свойство, как хиральность нанотрубок. В общем случае хиральностью объекта в физике называется отсутствие симметрии относительно зеркального отображения объекта. В случае с нанотрубками хиральность определяет электронные свойства, т.е., в конечном счете, позволяет отнести нанотрубку по своим свойствам к металлам или полупроводникам.

На сегодняшний день разработано множество способов получения нанотрубок. Но большинство из них позволяет выращивать нанотрубки «случайным» образом, т.е. не позволяет контролировать их хиральность на стадии производства. Благодаря высокой площади поверхности и свойствам транспорта электрического заряда одностенные углеродные нанотрубки идеальны для множества практических применений, таких как создание сверх-чувствительных миниатюрных датчиков или транзисторов. Читать запись полность. »

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

 

Схематическое изображение процесса уничтожения раковых

клеток при помощи облучения золотых нанотрубок лазерным излучением ближней ИК-области

Согласно последней работе ученых из Великобритании, нанотрубкииз золота  могут использоваться для эффективного фототермального уничтожения раковых клеток. Трубки, являющиеся по сути наночастицами золота с трубчатой структурой, также могут использоваться в качестве инструмента для доставки лекарственных средств или в роли нанозондов для медицинской визуализации пораженных областей с высоким разрешением.

Все живые клетки, в том числе раковые, могут быть уничтожены при помощи нагревания. В то время как некоторые раковые клетки могут быть устойчивы к химиотерапии, все они разрушаются при воздействии тепла, необходимо лишь обеспечить достаточно высокую температуру. Радиочастотная абляция и сфокусированное ультразвуковое излучение высокой интенсивности уже используются для удаления опухолей. В своей последней работе группа ученых из University of Leeds (Великобритания) также обнаружила, что в качестве альтернативы можно использовать фототермальное уничтожение клеток, в рамках которого задействуются золотые нанотрубки, облучаемые лазерным излучением из ближней инфракрасной области. Важно, что опубликованная работа – первый случай, когда поглощение света из ближней ИК-области золотыми наноструктурами применяется в биомедицине.

В опубликованной в журнале Advanced Functional Materials работе ученые отмечают, что им удалось контролировать длину золотых нанотрубок при их производстве. Таким образом, они производили наноструктуры, чьи размеры обеспечивают оптимальное поглощение света в ближней ИК области спектра электромагнитного излучения. Надо отметить, что этот диапазон имеет важное значение для биомедицины, поскольку биологические ткани хорошо поглощают подобное излучение. В результате при помощи одного импульса лазерного луча ученым удалось быстро увеличить температуру в непосредственной близости от нанотрубок (в процессе нагревались и сами нанотрубки), что позволило быстро и достаточно эффективно разрушить раковые клетки. Поскольку излучение из ближнего ИК-диапазона проникает в ткани на несколько сантиметров, при помощи такого теплового эффекта могут удаляться многие виды опухолей. Читать запись полность. »

НАЖМИТЕ КНОПОЧКУ ВАМ НЕ ТЯЖЕЛО А МНЕ ПРИЯТНО

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс