Использование углеродных нанострубок сделало возможным создание синтетического синапса.

Создание искусственного синтетического мозга является в наше время делом сложным и практически невыполнимым. Но, различные группы исследователей интенсивно работают над этой проблемой и это событие должно когда-либо все же произойти. Инженеры из Южно-Калифорнийского университета (University of Southern California) сделали огромный шаг наэтом тернистом пути, создав искусственный синапс на основе углеродных нанотрубок.

В проведенных тестах их искусственный синапс, представляющий собой по сути миниатюрное электронное устройство, функционирует почти как реальный нейрон, который является элементом, из которых состоит головной мозг. Используя уникальные свойства углеродных нанотрубок ученым фактически удалось создать электронный аналог нейрона весьма необычным способом.

Конечно, имитация нервных импульсов в электронной схеме из нанотрубок и создание функционирующего синтетического мозга являются вещами совершенно разного уровня. Человеческий мозг, как известно, разительно отличается от компьютера, внутренняя схема которого не меняется со временем. В мозге, наоборот, с течением времени образуются новые нейронные связи, образуются новые нейроны. Таким образом мозг приспосабливается к большему объему познаваемой информации и изменениям окружающей среды.

Создание работающего синтетического мозга еще находится на рубеже как минимум нескольких десятилетий вперед. Но создание синтетического синапса прямо сейчас позволит ученым исследовать новые коммуникационные модели и начать создание искусственного имитатора того, что по праву считается одной из самых больших загадок биологии.

Источник

Новый материал на основе графена тонок как бумага и в десять раз более прочен чем сталь.

Исследователи из Технологического университета Сиднея создали новый материал, который легче, менене плотен и в десять раз более прочен чем сталь. Создание этого материала является исследованием, результаты которого хороши только на бумаге, этот материал является сам подобием бумаги, а его использование обещает большие перспективы в области материаловедения, автомобиле- и авиастроения, в области электронной промышленности.

Эта графеновая"бумага"изготовлена из углерода, подвергнувшегося сложной химической обработке. Благодаря этой обработке атомы углерода сформировали монослойные шестиугольные структуры, известные как графен. Графеновая пленка сама по себе обладает достаточной механической прочностью, поэтому материал, толщиной с бумажный лист, состоящий из множества слоев графена удивительно прочен, несмотря на то, что он остается достаточно гибким.

По сравнению со сталью, готовая графеновая бумага имеет в пять-шесть раз меньшую плотность, ее относительный вес в шесть раз меньше веса стали. Но, несмотря на это, ее прочность превышает прочность стали в 10 раз, а способность без потерь выдерживать изгиб превышает в 13 раз аналогичную характеристику стали. Поскольку в основе материала лежит графен, помимо указанных выше, материал обладает еще целым рядом интересных электрических, тепловых и механических свойств.

Процесс изготовления такой графеновой бумаги, несмотря на достаточную сложность, не является чрезвычайно дорогим. Поэтому новый материал может сыграть немаловажную роль в развитии авиационной и автомобильной промышленности, там, где производители уже вовсю используют соединения углерода и углеродные волокна для уменьшения веса транспортных средств для увеличения их эффективности и дополнительной экономии топлива.

Источник

Инженеры разработали новый процесс, позволяющий сортировать и отделять углеродные нанотрубки разных размеров.

Инженеры компании Archimedes Polymer Technologies (APT), совместно с учеными из Брунельского университета, по заказу и под финансированием фонда Technology Strategy Board разработали новый технологический процесс потокового разделения и сортировки углеродных нанотрубок и других углеродных наноматериалов. Углеродные наноматериалы являются одним из видов самых перспективных видов наноматериалов в настоящее время, их использование может значительно двинуть вперед области электроники, вычислительной техники, получения и хранения энергии и здравоохранения. Но, для практического использования требуются углеродные нанотрубки высокой чистоты и однородных размеров, что практически недостижимо при их массовом производстве.

Из-за вышеуказанной причины инженеры компании APT и университета занялись разработкой высокоэффективного потокового метода сортировки и разделения наноматериалов. После достаточного времени, потраченного на исследования и эксперименты, им удалось реализовать такой метод, который достаточно сложен для того, что бы подробноего описывать. Можно только сказать, что данный метод комбинирует использование переменных силовых полей, скоростную центрифугу и высокочастотных магнитных полей, что позволяет эффективно перемешивать разнородный наноматериал, осуществлять его разделение на составляющие фракции и отделять эти фракции от общей массы.

Исследования и работы по данной тематике возглавлялись доктором Венхуи Сонгом (Wenhui Song) из Центра обработки материалов Уолфсона в Брунеле (Brunel's Wolfson Centre for Materials Processing), в этом так же принимали участие доктор Светлана Игнатова, профессор Иэн Сазерленд и инженеры компании APT.

"Нанотрубки, получающиеся в ходе массового производства, имеют очень широкий разброс размеров и содержат много посторонних примесей. Именно эти и ограничивает их массовое использование в наше время. Так же еще одним фактором, отрицательно влияющим на массовое применение углеродных нанотрубок, является их высокая токсичность, которая сродни токсичности асбеста. Оба этих недостатка будут устранены с помощью нашего процесса обработки и сортировки углеродных нанотрубок"-рассказал доктором Венхуи Сонг.

Источник

Ученые сделали"обручальные кольца"из цепочек ДНК.

Ученый Торштен Шмидт (Thorsten Schmidt) из университета Гете, Франкфурт, Германия, преуспел в том, что бы сделать самые маленькие в мире обручальные кольца, меньше чем тысячная доля ширины человеческого волоса, да не простые кольца, а изготовленные из цепочек молекул ДНК. Эти два сцепленных кольца сделаны из замкнутых цепей ДНК и имеютразмер 18 нанометров."Свадебная"тематика этого достижения проявляется не только из-за примечательной формы этих колец, но и из того факта, что Торштен Шмидт женился в то время как он трудился над этой работой.

Но создание этих колец является не только романтическим жестом. Поскольку эти кольца свободно вращаются друг относительно друга, они могут стать полезными компонентами наномашин и молекулярных двигателей."У нас еще впереди длинный путь, прежде чем сложные структуры на основе ДНК будут использоваться в каждодневном обиходе"-рассказывает профессор Александр Хекель (Alexander Heckel), соавтор Шмидта. -"Но структуры из ДНК в ближайшем будущем, могут присоединяться посредством самоорганизации к другим белкам и молекулам, которые являются очень малыми для исследований и манипуляций с ними".

Этот эксперимент, описанный в журнале Nano Letters, начался с создания двух разомкнутых цепочек ДНК, форма которых напоминала форму буквы С. Затем к этим цепочкам ДНК были добавлены полиамидные связующие, с помощью которых кольца скрепились друг с другом, затем в состав был добавлен олигонуклеотид, который заставил разорванные концы сомкнуться и сформировать кольца. Эта операция была произведенная только с помощью химических реакций и превращений, никаких наноинструментов при этом не использовалось.

Источник

Графеновые нанотранзисторы - путь к реализации самоохлаждающейся, энергосберегающей электронике.

В настоящее время ученые вплотную приблизились к прорыву в области электроники, созданной на основе графеновых транзисторов. Графен, лист углерода, толщиной в одинатом, как уже много раз упоминалось на страницах нашего сайта, обладает рядом замечательных электрических и механических свойств. Используя эти свойства, уже былисозданы транзисторы, обладающие превосходными характеристиками, суперконденсаторы, способные моментально получать и отдавать электрический заряд, которые могутвыступить в качестве замены аккумуляторных батарей для электрических автомобилей. Исследователи из Университета Иллинойса обнаружили в графеновых транзисторахеще один замечательный эффект, эффект самоохлаждения, с помощью которого можно будет понижать температуру всего чипа.

В настоящее время в компьютерах используются активные воздушные или водяные системы охлаждения, отводящие тепло от горячих кристаллов кремниевых микропроцессоров. Это тепло представляет собой энергию, которая тратится совершенно впустую. Графеновый транзистор, который будет сверху покрыт еще одним слоем, являющимся обкладкой суперконденсатора, самостоятельно может преобразовать выделяющееся на нем тепло обратно в электроэнергию, которая будет накапливаться в суперконденсаторе изатем расходоваться снова на работу схемы чипа.

В настоящее время маленькие размеры графеновых транзисторов являются главным препятствие для ученых и инженеров, которые занимаются разработкой процесса производства электроники в промышленных масштабах. Несмотря на уже достигнутые успехи в разработке опытных образцов графеновых транзисторов, ученые испытывают большие проблемы в исследованиях тепрературных режимов работы этого транзистора, ведь нанометровый масштаб является малым масштабом даже для таких инструментов как электронный микроскоп. Но поскольку все-таки ученые получают крупицы данных и знаний в этой области, можно надеяться на благоприятный поворот через несколько ближайшихлет в деле реализации энергосберегающей и высокопроизводительной электроники на основе самоохлаждающихся графеновых транзисторов.

Источник

Самособирающиеся наночастицы-терминаторы ищут, перехватывают и уничтожают устойчивые к антибиотикам бактерии.

Бактерии, несмотря на свои малые габариты, отличаются высокой жизнестойкостью. Всякий раз, когда их подвергают обработке новым препаратом, погибает около 99.99 процентов всех бактерий, но оставшиеся 0.01 процента успешно размножаются и ситуация возвращается в самое начало, только с разницей в том, что новые бактерии абсолютно нечувствительны к новому препарату. Как правило, темпы разработки новых лекарственных препаратов не успевают за темпами появления новых видов бактерий, таким образомлюди нуждаются в новом оружии для борьбы с бактериями в медицинском арсенале.

Ученые из IBM Research и Сингапурского института биоинженерии и нанотехнологий (Singapore's Institute of Bioengineering and Nanotechnology) объединились для того, что бы разработать новые самособирающиеся наночастицы, которые могут выборочно обнаружить и уничтожить даже самые стойкие к лекарственным препаратам виды бактерий. Не прибегая к помощи химических соединений, воздействующих на ДНК микроорганизмов, наночастицы уничтожают бактерии просто разрывая в клочья ткань оболочек бактерий.

Проверка работоспособности новой технологии борьбы с бактериями проверялась на бактериях вида MRSA, бактериях, которые очень стойки к воздействию лекарственных препаратов, и которые убивают десятки тысяч людей в год. На представленном рисунке можно четко увидеть то, что делают наночастицы-терминаторы с этими бактериями.

Наночастицы изготовлены из специального полимерного материала. Когда их вводят в кровоток, они самособираются в капли, величиной 200 нанометров. Эти капли обладаютнебольшим положительным электрическим зарядом и благодаря этому притягиваются к бактериям, которые имеют отрицательный электрический заряд, чем они и отличаютсяот клеток человеческого организма. Эти нанокапли обволакиваю мембраны оболочек бактерий и пробивают в них большие отверстия, через которые бактерии"выпускают кишки"и она погибает. После этого нанокапля"отправляется"на поиски нового объекта уничтожения.

Так как каждая нанокапля может поразить множество целей нет необходимости использования их высокой концентрации. По истечению нескольких дней наночастицы разлагаются образом на углекислый газ и не ядовитые примитивные спиртовые соединения, которые выводятся из организма естественным путем.

Трудно сказать, является ли разработанный метод началом"нанотехнологической"смерти для инфекционных заболеваний. Пока еще до конца не ясно, а не повернется ли это оружие против самого человеческого организма, поражая клеточные ткани человека и клетки крови. Но в любом случае, новый метод поиска и физического нападения на бактерии и микроорганизмы является чрезвычайно многообещающим способом борьбы сзаболеваниями. Следующим шагом, который предпримут ученые IBM Research, будут испытания в ходе которых будет выясняться насколько новое нанооружие будет безопасно длячеловеческого организма.

Источник