Новая подборка новостей мира науки и техники 24-09-2017

● Чернила со специальными наночастицами позволяют печатать голограммы при помощи обычного струйного принтера● Ученые создали первый "подводный" квантовый коммуникационный канал● Компания BAE Systems представляет новый устойчивый к радиации компьютер, предназначенный для использования в космосе● Эксперимент с ядерным реактором на солях тория перезапущен после 40 лет забвения

Чернила со специальными наночастицами позволяют печатать голограммы при помощи обычного струйного принтераголографические изображенияИсследователи из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) разработали новую технологию струйной печати специальными чернилами на основе наночастиц, позволяющую печатать светящиеся голографические изображения. Уникальные оптические свойства чернил были получены при помощи наночастиц из двуокиси циркония с примесью небольшого количества европия. И такая технология является идеальным вариантом для производства голографических изображений с высокой степенью защиты, которые используются для маркировки различных продуктов, бланков документов и т.п.Технологии струйной печати чернилами на базе наночастиц различных типов получили широкое распространение в последнее время. Однако, для того, чтобы такие технологии, как говорится, "вышли из стен лабораторий", требуется провести ряд исследований, направленных на увеличение функциональности и обеспечение стабильности напечатанных голограмм и изображений в течение длительного времени.Новые чернила, разработанные учеными ИТМО, обладают особенностями, удовлетворяющими всем требованиям для их практического применения. В ряде проведенных экспериментов эти чернила были использованы для печати монослойных голограмм с высокой степенью защиты, отличающихся стабильностью и длительным сроком службы.Главной проблемой, которая стояла перед исследователями, являлось то, что все используемые в чернилах наночастицы должны иметь одну и туже форму и размеры. Этого им удалось добиться при помощи разработанного метода синтеза наночастиц. Помимо этого, учеными был разработан способ создания стабильного коллоидного раствора этих наночастиц, который не расслаивается с течением времени.Следует отметить, что данные исследования являются далеко не первыми исследованиями в ИТМО, направленными на разработку технологий струйной печати голографических изображений. Именно эта исследовательская группа в свое время разработала первый в мире способ такой печати, в которой использовались чернила на основе наночастиц из диоксида титана.Исследователи считают, что новый способ печати голографических изображений уже полностью готов к практическому применению. Разработанный ими способ производства чернил на базе наночастиц из двуокиси циркония с примесью европия позволит производить такие чернила в любых количествах, а сами эти чернила могут использоваться практически во всех типах существующих струйных принтеров, как потребительского класса, так и в промышленных.ИсточникУченые создали первый "подводный" квантовый коммуникационный каналподводные квантовые коммуникацииЭксперименты по созданию безопасных каналов квантовых коммуникаций были проведены уже не раз на Земле и в космосе. А недавно группа китайских исследователей создала первый в своем роде "подводный" квантовый коммуникационный канал, не требующий никаких оптических кабелей, используя для этого свет лазера и явление квантовой запутанности.Проведенные китайскими исследователями эксперименты являются всего лишь первой "пробой пера" для технологий подводных квантовых коммуникаций. А дальнейшее развитие этого направления позволит передавать совершенно безопасным способом зашифрованные сообщения на субмарины или производить обмен данными между двумя коммуникационными пунктами, отделенными друг от друга обширными водными пространствами.Для создания коммуникационного канала исследователи использовали свет лазера, пропущенный через сложную оптическую систему, состоящую из кристаллов, оптических фильтров и зеркал. На первом этапе оптическая система выделила из лазерного света только фотоны со строго определенной поляризацией. Затем луч света был расщеплен на два луча, в которых содержались запутанные на квантовом уровне фотоны. Один из лучей был направлен в кольцевой резонатор, а второй был направлен сквозь прозрачную трубу, длиной 3 метра, которая была заполнена обычной морской водой.Вся эта система работала и ученые выяснили, что состояние квантовой запутанности сохраняется после "путешествия" фотонов сквозь морскую воду. "Полученные нами данные позволяют надеяться на то, что точной такой же метод будет работать и на больших расстояниях, что мы и собираемся проверить в самом ближайшем времени" - пишут исследователи.Тем не менее, некоторые из сторонних ученых не очень уверены в положительном результате экспериментов с подводными квантовыми коммуникациями на больших расстояниях. "Соленая морская вода интенсивно поглощает и рассеивает свет. Поэтому реализация оптических квантовых коммуникаций под водой будет сопряжена с рядом трудностей, некоторые из которых могут оказаться неразрешимыми на сегодняшний день" - пишет Джеффри Улман (Jeffrey Uhlmann), ученый из университета Миссури, специализирующийся в данном направлении, - "Тем не менее, все исследования в области подводных оптических коммуникаций важны, и когда-нибудь в будущем кому-нибудь из ученых все же удастся найти способ сделать все это реальностью".ИсточникКомпания BAE Systems представляет новый устойчивый к радиации компьютер, предназначенный для использования в космосесборка компьютера RAD5545Космические лучи и радиация из других источников делают космическое пространство очень враждебным местом по отношению к электронике. "Выжить" в космосе длительное время может лишь специализированная электроника, при конструировании которой были предприняты соответствующие защитные меры. И недавно известная оборонная компания BAE Systems представила вниманию общественности стойкий по отношению к радиации одноплатный компьютер следующего поколения RAD5545. Этот компьютер, как и компьютер предыдущего поколения RAD750, способен работать в условиях сильного радиационного облучения, но в отличие от предшественника он обладает несколькими преимуществами со стороны габаритных размеров, массы, скорости работы и энергетической эффективности.Поскольку электронные устройства становятся все быстрей и меньше, они становятся и более уязвимыми по отношению к различным факторам окружающей среды, в том числе и радиации. Полупроводниковые элементы чипов процессоров и других электронных устройств, подверженные влиянию фонового излучения и всплескам высокоэнергетических частиц, теряют свои начальные характеристики, при этом снижается качество изоляционных материалов. Все это вместе приводит к нестабильной работе устройства или, даже, к его полному входу из строя. Для защиты элементов компьютера RAD5545 от воздействия радиации был предпринят ряд мер, включая и изоляцию кристаллов чипов компьютеров. В основе этих чипов лежит биполярная схемотехника, которая сама по себе более устойчива к радиации, нежели полевая. Так же в компьютере использована магнитоустойчивая память MRAM, чипы которой защищены оболочкой их титана с добавками бора.Производство компьютеров RAD5545 ведется на фабрике компании BAE Systems в Манассасе, штат Вирджиния. И один такой компьютер способен заменить собой традиционный компьютер, состоящий из нескольких плат. Объединение всех компонентов на одной плате позволяет получить более высокую пропускную способность шин данных, шин данных памяти, что, в свою очередь, позволит выполнять на этом компьютере "тяжелые" с вычислительной точки зрения задачи, такие, как кодирование-декодирование видепотоков в режиме реального времени, параллельное выполнение нескольких сложных задач, связанных с навигационными расчетами и т.п."Компьютер RAD5545 является нашим следующим шагом на пути создания космических компьютеров" - рассказывает Дэйв Ри (Dave Rea), директор Отдела передовых бортовых технологий обработки информации компании BAE Systems, - "И мы разработали этот стойкий к радиации компьютер с прицелом на длительные миссии в дальний космос".ИсточникЭксперимент с ядерным реактором на солях тория перезапущен после 40 лет забвенияTMSR-реактор эксперимента SALIENTГруппа ученых из Группы ядерных исследований (Nuclear Research and Consultancy Group, NRG), Нидерланды, для удовлетворения все возрастающих энергетических потребностей человечества вернулась к экспериментам, проведенным еще в 1970-х годах. Впервые с 1976 года группа NRG возобновила работы, направленные на исследования в области создания ядерных реакторов, использующих в качестве топлива соли тория. И если таким реакторам будет суждено появиться на свет в будущем, они станут более безопасной и эффективной заменой нынешним ядерным реакторам, работающим на уране.Современная ядерная энергетика обладает четырьмя основными отрицательными сторонами. Во-первых, уран, используемый в качестве топлива, достаточно редок, его добыча и предварительная обработка требует значительных затрат. Во-вторых, технологии производства ядерного топлива и переработки ядерных отходов могут быть относительно легко переориентированы для производства ядерного оружия. В-третьих, реакторы старых поколений обладают далеко не 100-процентной надежностью, всегда существует небольшая вероятность повторения катастроф типа Чернобыля и Фукусимы. И, в-четвертых, еще никто не придумал технологию безопасной утилизации, переработки и длительного хранения ядерных отходов.эксперимент SALIENTРешением большинства проблем может стать замена урана и плутония, который является продуктом реакций ядерного расщепления урана, другим видом ядерного топлива. С 1940-х годов в качестве альтернативного вида ядерного топлива рассматривался торий, который более распространен, нежели уран, который не требует дорогостоящей процедуры обогащения и который практически невозможно использовать для создания ядерного оружия. Более того, реактор на тории достаточно легко остановить в случае возникновения непредвиденной ситуации, а продукты распада тория являются нестабильными изотопами, которые "живут" не более 100 лет.Но главным препятствием к использованию тория является то, что нельзя набрать критическую массу этого вещества. Если взять достаточное количество обогащенного урана, к примеру, и сконцентрировать его в минимально возможном объеме, то количество нейтронного излучения станет достаточно для возникновения цепной реакции расщепления. К сожалению, с торием такой "фокус" провернуть не удается, поэтому торий должен быть смешан с ураном или подвергаться облучению от внешнего источника нейтронов.В период с 1960 по 1976 год в Национальной лаборатории Ок-Ридж, США, проводились эксперименты с реакторами, использующими в качестве топлива фторид тория. Несмотря на получение достаточно многообещающих результатов, данный проект был остановлен. И с тех пор ученые из Индии, Китая и некоторых других стран пытались проводить свои эксперименты с ториевыми реакторами, используя в качестве топлива различные соли лития.структура TMSR-реактораЭксперимент SALt Irradiation ExperimeNT (SALIENT), проводимый сотрудниками NRG совместно с сотрудниками лаборатории European Commission Laboratory Joint Research Center, направлен на исследования и разработку технологий, необходимых для создания реактора, работающего на расплаве солей тория (Thorium Molten Salt Reactors, TMSR), который является перспективным видом источника энергии. Согласно информации, представленной группой Thorium Energy World, на первом этапе эксперимента будут выполнены работы, направленные на разработку технологий удаления из расплава благородных металлов, которые являются продуктами распада тория.Как только первый этап будет завершен, ученые приступят к выяснению того, как конструкционные материалы, используемые в ядерной энергетике, будут выдерживать воздействие коррозионно-активного высокотемпературного расплава солей. Параллельно с этим будут вестись исследования новых стойких к коррозии материалов, к примеру, сплавов никеля и сплавов молибдена-циркония-титана, использование которых позволит снизить производственные и эксплуатационные расходы.А конечной целью проекта SALIENT является разработка конструкции модульного и масштабируемого TMSR-реактора, который можно использовать для непрерывного получения энергии в течение нескольких лет. При этом, дозаправка такого реактора топливом может производиться прямо во время работы, что исключает необходимость его полной остановки.Источник