3D-печать на уровне атомов

04.09.2025

Трехмерная печать давно перестала быть лишь инструментом для создания прототипов и игрушек. Сегодня эта технология постепенно проникает в фундаментальную науку, где решаются задачи, связанные с энергетикой, квантовыми вычислениями и новыми материалами. Яркий пример такого применения продемонстрировали исследователи из Корнелльского университета, разработавшие методику 3D-печати, позволяющую формировать материалы на уровне атомов и тем самым улучшать характеристики сверхпроводников.

Руководил проектом профессор Ульрих Визнер с кафедры материаловедения и инженерии. Его команда почти десять лет работала над идеей создания пористых кристаллических структур с рекордной площадью поверхности. Такой подход открывает возможность для изменения свойств материалов и делает сверхпроводники более эффективными для будущего применения в квантовых устройствах.

Суть метода заключается в том, что исследователи использовали особые чернила, состоящие из сополимера и неорганических частиц. Эти чернила наносились на поверхность при помощи 3D-принтера, а затем подвергались нагреву. В процессе нагрева материал перестраивался на атомном уровне, образуя то, что ученые назвали "пористым кристаллическим сверхпроводником".

Примечательно, что еще до нагрева структура укреплялась более крупными частицами из тех же чернил, что помогало удерживать форму. Благодаря этому при дальнейшем перестроении атомов образовывалась кристаллическая решетка с рекордной площадью поверхности. Подобные свойства чрезвычайно важны для сверхпроводников, поскольку они напрямую влияют на эффективность передачи электричества и стабильность работы.

Исследователи отмечают, что на данный момент технология испытана только на кристаллическом нитриде. Тем не менее в перспективе метод можно будет адаптировать для металлических соединений, например для нитрида титана. Это откроет доступ к материалам с аналогичной площадью поверхности, но с другими уникальными характеристиками.

По словам авторов работы, их открытие может оказать влияние не только на физику сверхпроводимости, но и на смежные области. В частности, квантовые вычисления, требующие высококачественных и стабильных сверхпроводников, получат мощный импульс для развития. Потенциал здесь настолько велик, что новая технология может изменить сам подход к проектированию квантового оборудования.

Пока что метод находится на ранней стадии развития, и до его практического внедрения пройдет еще немало времени. Однако сам факт, что печать на уровне атомов стала возможной, свидетельствует о начале новой эпохи в материаловедении.

<< Назад: Электровелосипед Kingbull Rover 2.0 05.09.2025

>> Вперед: Ноутбук Acer Predator Helios 18P AI 04.09.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Красный фосфор для увеличения емкости литиевых батарей 01.08.2020 Ученые из Аргоннской национальной лаборатории добились прогресса в создании литий-ионных аккумулятора с увеличенной емкостью. Новая разработка обещает десятикратно увеличить энергетическую емкость анодного материала и привести к появлению более емких, чем сегодня аккумуляторов. Современные литий-ионные батареи используют анод из графита. Это стабильный в условиях батареи материал. Он не растрескивается даже после 1000 циклов заряда и разряда, хотя каждый такой цикл сопровождается насыщением графитового анода литием и его последующей отдачей. И все бы хорошо, только графит обладает сравнительно невысокой энергетической емкостью. Для постепенного повышения емкости литий-ионных батарей нужны новые материалы для анода. В качестве таких материалов рассматриваются два наиболее перспективных - это кремний и фосфор. Каждый из них имеет теоретическую энергетическую емкость, по крайней мере, в 10 раз большую, чем графит. Аноды из кремния уже не кажутся фантастикой и даже обещают попасть в коммерческие продукты не позже, чем через пять лет. Но исследователи из Аргоннской национальной лаборатории не доверяют этому материалу. Ученые сначала сделали композитный анод с использованием частиц черного, а затем и красного фосфора. Частицы фосфора измельчаются до микрометрового размера и затем соединяются с такими же по размеру частицами углерода. Полученный материал показал кулоновскую эффективность свыше 90 %, что открывает композитному аноду путь к коммерческому производству.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026