Cолнечная машина для получения топлива.Международная группа учёных построила и испытала прототип аппарата, способного без промежуточных этапов обращать энергию Солнца в горючее. Для питания машине нужны свет, углекислый газ и вода. В основе устройства лежит цилиндр из пористого диоксида церия, окружённый мощной теплоизоляцией. С торца этой камеры устроено небольшое отверстие, прикрытое жаростойким стеклом. Через него на стенки цилиндра направляется концентрированный солнечный свет. В результате нагрева диоксида церия до 1420-1640 °C он освобождается от кислорода, который уходит из камеры вместе с "промывочным" газом. Это первая фаза полного цикла. Во второй фазе нагрев прекращается, а к остывающему церию подаются углекислый газ и вода. Церий отнимает у них кислород, производя монооксид углерода и водород. Последний может использоваться в чистом виде как горючее для топливных элементов. Но, кроме того, смесь H2 и CO (синтез-газ) сама является топливом, а ещё — сырьём для синтеза различных жидких углеводородов. Авторы этого устройства — учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech), федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zürich) и института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) — провели более 500 циклов рабочего процесса, показав, что система генерирует стабильный поток горючего.

Британец изобрёл извивающийся эскалатор. Машина под названием Levytator не только по начинке, но и внешне отличается от традиционного эскалатора: её ветви могут совершать по мере восхождения или спуска несколько поворотов разной крутизны. Как сообщает Mail Online, автор "левилатора", Джек Леви (Jack Levy) из университета Лондона (City University in London), пришёл к идее после путешествия по метро и наблюдения за работой обычных, прямолинейных эскалаторов. Однако некоторые комментаторы усмотрели в "левилаторе" сходство с конвейером, который доставляет тарелочки с суши посетителям японских ресторанов, из-за чего новацию прозвали "сушилатором". Ступени в новом аппарате представляют собой изогнутые полумесяцем блоки, способные одновременно смещаться друг относительно друга по вертикали и горизонтали. Это позволяет полотну совершать повороты во время движения, следуя любому капризу архитектора. На этом достоинства изобретения Леви не заканчиваются. Дойдя, к примеру, до верхнего уровня, лента не ныряет в подпол, чтобы вернуться к исходной точке, а делает поворот и начинает спуск по соседнему "пути". Фактически один "левилатор" заменяет два обычных эскалатора, в которых возвращающиеся ступени спрятаны, а значит, не работают полдороги.

Создана программа для фотообработки 3D-снимков. В Швейцарии разработана первая программа, которая способна вырезать и вставлять в новом месте фрагменты трёхмерного изображения. Софт Stereoscopic 3D Copy & Paste работает со стереопарами, закодированными при помощи цвета (aнаглифами). Разницу между "красным" и "голубым" вариантом одного и того же предмета программа использует для построения карты глубины изображения. Далее пользователь может провести грубую линию вокруг предмета, который он хочет вырезать, а программа копирует данную деталь снимка точно по контуру. Теперь человек может мышкой переместить вырезанный объект в новую позицию. При этом программа сохраняет трёхмерность объекта и учитывает положение соседних предметов, а также закон перспективы. Если новое положение объекта дальше от зрителя, софт автоматически уменьшает вырезанный фрагмент и наоборот, увеличивает, если предмет "тянут" ближе к наблюдателю. В финале софт генерирует новый трёхмерный снимок, сглаживая все следы вмешательства.

Испытана машина для переработки любого пластика. Новый агрегат способен превращать в полезный продукт практически 100% выброшенной пластмассы. При этом машине не требуется предварительная сортировка пластика по видам. В настоящее время значительная часть пластиковых отходов оказывается на свалке или просто сжигается, в то время как с пользой перерабатывается небольшая доля такого мусора. Одна из проблем — разные виды пластмасс требуют разной обработки для своего преобразования, а значит — трудоёмкой сортировки. Новая машина разделяет на более простые вещества практически любой полимер. Авторы этой технологии — Ян Байенс (Jan Baeyens, на снимках) и его коллеги из университета Уорика (University of Warwick) — использовали для разложения пластиковых отходов пиролиз в реакторе с кипящим слоем. При температуре около 500 °C и без доступа кислорода куски мусора разлагаются, при этом многие полимеры распадаются и вовсе на исходные мономеры (полистирол на стирол и так далее). "Полученную смесь далее легко разделить простой перегонкой", — объясняет пресс-релиз университета. Так в ходе тестов авторы "печки" загружали в неё смесь самых разных пластмасс, а получали воск, стирол, терефталевую кислоту, метилметакрилат и углерод — все эти вещества представляют собой отличное сырье для производства новых пластмасс, смазки, автомобильных шин.

Учёные объяснили чудеса Санты-Клауса. Феномен всемирной раздачи подарков детям вездесущим Сантой нашёл научное объяснение в рамках теории относительности, аэродинамики, теплотехники, микромеханики и ядерной физики. В ходе предрождественского проекта "Наука Санты" (Science of Santa) профессора и студенты из университета Северной Каролины отыскали научные толкования практически всем чудесам Санты-Клауса. В частности, способность за считанные минуты развести подарки по миллиардам домов, объяснена тем, что сани Санта-Клауса создают разрывы в пространстве-времени, своего рода "облака относительности". Благодаря им в системе отсчёта, связанной с Сантой, на раздачу подарков уходят месяцы кропотливого труда, в то время как для стороннего наблюдателя всё происходит практически одномоментно. Сани, помимо прочего, выполнены из сотового титанового сплава, способного менять свою форму в полёте, а покрывающая их наноструктурированная "кожа" снижает сопротивление воздуху на высоких скоростях. Встроенная электроника и лазерные датчики погодных условий помогают выбирать самый оптимальный маршрут по миллионам крыш. Конечно, сами северные олени, тянущие сани, не умеют летать – убеждены американские учёные. В этом искусстве животным помогают банальные ракетные ранцы, питаемые реакторами холодного ядерного синтеза. Авторы исследования объяснили и умение Санты-Клауса определять, кто из детей хорошо себя вёл в минувшем году, а кто — плохо. Для этого рождественский дед использует километровую антенну, собирающую мозговые волны детей со всего мира. Суперкомпьютер по хитроумному алгоритму преобразуют найденные сигналы в поступки и пожелания, а далее переработанная информация поступает в бортовой компьютер саней. Он составляет список примерных детишек и тех подарков, о которых они мечтают. Американцы также посчитали, что никакие технологии не позволят Санте сразу поместить в санях весь запас подарков. Но существует альтернативный способ последовательно облететь все дома без возврата на "базу": подарки производятся непосредственно в мешке, каждый предмет — прямо на "своей" крыше, перед самым спуском Санты в дымоход (что он проделывает, будучи облачённым в жаростойкий костюм из углеродного полимера). Отвечает за такое производство встроенная в мешок нанофабрика или "обратимый термодинамический процессор". Исходным сырьём для этого аппарата являются, по всей видимости, сажа из дымохода и другие местные материалы.

IBM раскрыла физику сверхъёмкой компьютерной памяти. Экзотическая технология от IBM может обеспечить в сто раз большую плотность упаковки информации, чем в сегодняшних флешках и жёстких дисках. В конце минувшего года экспериментаторы сделали важный шаг на пути к перемещению новации в практическую плоскость. Исследователь Стюарт Паркин (Stuart Parkin) и его группа изучили важнейший аспект работы прибора под названием Racetrack memory. Стюарт придумал его семь лет назад. Удивительно, но до сих пор, несмотря на ряд опытов, физика Racetrack memory не была ясна в полной мере. Это тормозило продвижение проекта. Напомним, что ключ к Racetrack memory — управляемое перемещение стенок магнитных доменов в относительно длинном, но тонком нанопроводе под действием спин-поляризованного тока. В прецизионной управляемости и был камень преткновения: учёные не знали, как в точности домены реагируют на импульсы. А ведь положение границ между намагниченными участками проводка необходимо контролировать с точностью до нанометров, иначе информация будет искажаться. Теперь Паркин и его коллеги провели новый опыт и выяснили, что в данном устройстве домены ведут себя как частицы с массой и инерцией: после подачи импульса стенки доменов не сразу набирают максимальную скорость. Оказалось, такая стенка разгоняется до 140 метров в секунду за 10 наносекунд на дистанции в микрометр и останавливается тоже не сразу после выключения тока (детали раскрывает статья в Science и пресс-релиз компании). Открытие поможет в построении алгоритма точного управления магнитным рисунком в нанопроводе. Следующий этап — построение прототипа "рейстрека", содержащего уже не один, а большое количество проводков и способного, соответственно, хранить целую армию бит, а также — перезаписывать их миллиарды раз без искажений. На создание такого чипа, прогнозирует Стюарт, уйдёт ещё два года.

Искусственные гены впервые позволили бактериям размножаться. Учёные из Принстона сконструировали несколько несуществовавших в природе генов, которые кодировали белки, не встречающиеся в живых существах. Эти гены удалось заставить заработать в живых бактериях, причём взамен удалённых из микроорганизмов критически важных генетических фрагментов. В пресс-релизе университета команда химиков и биологов напоминает, что из известных аминокислот теоретически можно составить просто астрономическое число различных белков — несравненно больше, чем можно найти в земных организмах. Как поведут себя такие новые белки в живых существах — большой вопрос, непаханое поле для экспериментов. В своей работе исследователи воспользовались компьютером, чтобы сконструировать более миллиона ранее не существовавших, но при этом стабильных белков. Далее для них спроектировали искусственные гены, которые успешно были синтезированы в пробирке. Следующим шагом стала проверка функциональности протеинов. Для этого учёные создали несколько штаммов бактерий, у которых удалили по одному жизненно важному гену, в том числе те, что отвечали за выживание в тяжёлых условиях (при нехватке пищи). На место удалённых кусочков кода бактериям пересадили гены из синтетической библиотеки. После этого авторам опыта оставалось только пронаблюдать — какие последовательности и как сработают. В статье в PLoS ONE авторы эксперимента сообщают, что в колониях бактерий, которые с частично искусственным кодом не просто выжили, а стали расти и размножаться, сконструированные с нуля гены обеспечили нормальные биологические функции. Итак, некоторые синтезируемые микробами "по новым чертежам" белки оказались вполне работоспособными. Впоследствии в одном из штаммов учёные удалили и вовсе сразу четыре гена, которые удалось успешно заменить четырьмя генами из новой библиотеки. Эта замена составила 0,1% от всего генома кишечной палочки. Данная работа стала ещё одним прорывом синтетической биологии. Её самое яркое достижение — создание искусственной формы жизни. Генетический код этой клетки, напомним, был разработан по образу наследственного кода существующего организма, но собран из простых химикатов с нуля. А вот теперь учёные показали, что ассортимент кодов, внедряемых в модифицируемые или заново конструируемые организмы, может и не ограничиваться генами, кодирующими только существующие в природе белки.

Обнаружена способность рыб считать сотнями. Итальянские учёные, уже не в первый раз ставящие эксперименты по изучению математических способностей животных, выяснили, что со счётом некоторые рыбки справляются едва ли не наравне со студентами. Глава исследования Кристиан Агрилльо (Christian Agrillo) и его коллеги из университета Падуи пытали счастье с гамбузиями. Эти рыбки социально активны и предпочитают проводить время в компании как можно большего количества сородичей. Этим воспользовались биологи: они научили гамбузий определять, за какой из двух одинаковых дверок скрывается большее количество родственников. В первых подобных экспериментах выходы из контейнера учёные помечали небольшим количеством фигур (от 1 до 10). На этот раз в ход пошли сотни. После нескольких тренировок с небольшими числами гамбузиям предложили выбирать дверцы с разными геометрическими фигурами в количестве от 100 до 200 штук. Поначалу рыбы казались обескураженными, но со временем дали понять, что могут более-менее точно определять на глаз, где фигур больше. Дальнейшие опыты показали, что гамбузии, конечно же, не пересчитывают все фигуры. Как только соотношение рисунков уменьшалось, рыбки начинали ошибаться чаще. К примеру, если речь шла о соотношении 1 к 2 (на одной дверце 100 фигур, на другой 200) или 2 к 3 (60 и 90 соответственно) всё шло нормально. Но при соотношении фигур 3 к 4 (90 против 120) гамбузии не замечали разницы. Чтобы сравнить способности животных и людей, итальянцы повторили эксперимент на 25 студентах: их попросили выбрать табличку с большим количеством фигур. На каждое решение отводилось две секунды. Люди оказались более точными в своих ответах, однако у них закономерно обнаружилась та же черта: по мере уменьшения разницы между количеством фигур (от соотношения 2:3 к 3:4) добровольцы начинали ошибаться чаще. Из этого Агрилльо со товарищи делают далеко идущий вывод, что, мол, такие способности к примитивной форме счёта объектов достались нам и, возможно, всем позвоночным от некоего общего предка.

Швейцарцы синтезировали крупнейшую в мире молекулу. 170 тысяч химических связей пришлось сформировать учёным, чтобы получить самую большую стабильную синтетическую молекулу. Её радиус составляет 10 нанометров, а вес доходит до 200 миллионов атомных единиц массы, тогда как предыдущий рекордсмен весил лишь 40 миллионов дальтонов. В процессе получения молекулы, условно именуемой PG5, специалисты швейцарского федерального технологического института (ETH Zürich) использовали стандартную реакцию полимеризации. Таким способом они собрали отдельные составляющие в единую длинную цепь, а затем запустили другие реакции органического синтеза, чтобы нарастить на получившееся углеродно-водородное дерево отдельные ветки, содержащие бензол и азот. Швейцарцы отмечают, что PG5 может "держать" в своих многочисленных ветвях лекарственные вещества. Соответственно, она способна доставлять лекарства по месту назначения.

Телепатическая игрушка Mindflex. Сражаться с соперником одной лишь силой воли — такое ранее было доступно только героям в кино. Теперь это реальная возможность для любого, кто готов выложить скромные $100 за читающую мысли сразу у двух соперников игрушку. Новый продукт американской компании Mattel, представленный на выставке CES 2011 в Лас-Вегасе, продолжает идею настольной игры Mindflex. Напомним вкратце, что игрок в Mindflex должен проводить летающий в потоках воздуха шарик через разнообразный лабиринт (его можно перестраивать по желанию), управляя подъёмом крошечного мячика усилием воли. Это современное чудо основано на компактном считывателе энцефалограммы, надеваемом на голову, и, конечно, электронике, интерпретирующей мозговые сигналы. Ныне Mindflex получила игру-продолжение "Дуэль". У неё вместо прежней кольцевой трассы — линейная "полоса препятствий", а управлять шариком должны уже два человека, борющиеся между собой за контроль над летающим объектом. В этом смысле новая версия похожа на давний экспериментальный "мозгобол", но обставлена она куда затейливее, да ещё и является серийным продуктом.

На рынок выходят первые очки с электронной фокусировкой. Очки emPower! способны автоматически либо по желанию владельца переводить фокус с дальней обстановки на ближнюю. Новинка призвана заменить традиционные бифокальные очки с составными линзами. В основе устройства лежат композитные линзы, состоящие, упрощённо, из двух слоёв стекла с набором жидких кристаллов между ними. Поворот кристаллов служит не для затемнения очков, а для изменения длины оптического пути через стёкла. Эта технология, около пяти лет назад разработанная и испытанная в Аризонском университете (UA), позднее была куплена и развита PixelOptics, а теперь доведена до конвейера. Электроника, управляющая переключением фокуса, спрятана в дужках. Касаясь их рукой, человек может произвольно менять настройку линз. Но, кроме того, очки работают и в автоматическом режиме. В дужках спрятан акселерометр, который определяет наклон головы владельца. Предполагается, что если он держит её прямо, то смотрит вдаль, а если наклоняет вниз, то читает или разглядывает какие-то ближние предметы. Новинка станет доступна покупателям позднее в нынешнем году. Цена — $1000-1200.

Создан рекордный аэрогель из углеродных нанотрубок. Эластичный, но при этом сравнительно прочный и чрезвычайно лёгкий твёрдый материал получен недавно в США. Его создатели считают, что новинка пригодится в химической промышленности и электронике. Самый лёгкий аэрогель, также называемый замороженным дымом, обычно получают из диоксида кремния. Но исследователи из университета центральной Флориды (UCF) использовали в качестве строительных блоков многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT). Химики поместили отдельные нанотрубки в органический раствор, свойства которого позволили трубкам организоваться в разветвлённую сеть с прочными и постоянными химическими связями. Далее жидкость была удалена. (Все тонкости процесса и его результаты описаны в статье в ASC Nano.) Плотность полученного таким образом материала составила четыре миллиграмма на кубический сантиметр. Это сопоставимо с параметром самых низкоплотных версий классического аэрогеля из кварца и рекорд для аэрогелей из нанотрубок (над такими сейчас работают в нескольких лабораториях). Для сравнения: плотность воздуха при атмосферном давлении и комнатной температуре — 1,2 мг/см3. Благодаря иерархической структуре с пустотами поперечником порядка 50-150 микрометров площадь поверхности нового материала достигла солидных 580 квадратных метров на грамм. Также важно, что у нового материала оказалась хорошая электропроводность, а ещё очень высокие эластичность и упругость. Всё вместе это, по мнению авторов работы, позволит проектировать на основе нанотрубочного аэрогеля сверхчувствительные химические датчики или ещё какие-нибудь компоненты приборов.

Разработан самый точный тест болезни Альцгеймера. Диагностирование болезни Альцгеймера – задача не менее сложная, чем её лечение. Все существующие тесты дорогостоящие, инвазивные либо используются после смерти пациента. Американские учёные придумали, как обнаружить болезнь по образцу крови. И пока методика даёт наилучший результат. Группа профессора Томаса Кодадека (Thomas Kodadek) из исследовательского института Скриппса предположила, что болезнь Альцгеймера приводит к появлению в организме специфических антител. Их решено было ловить на пептоиды. Эти вещества связывают антитела, являясь своеобразным сигнальным флажком для каждого из них. Поначалу исследователи протестировали методику на мышах. У животных, больных рассеянным склерозом, подборка из 4600 пептоидов помогла выявить в сыворотке крови три специфических антитела. Затем учёные взяли образцы крови у шести человек, страдающих болезнью Альцгеймера, шести с болезнью Паркинсона и шести здоровых добровольцев того же возраста. "Библиотека" из 15 тысяч пептоидов выявила повышенное содержание двух антител (по сравнению с контрольными группами). Чуть позже тестирование ещё 16 добровольцев с болезнью Альцгеймера показало, что и у них специфических антител больше нормы (точность теста составила 93%). В статье, вышедшей в журнале Cell, авторы открытия отмечают, что высокое содержание подозрительных биомаркеров было обнаружено и у двух здоровых добровольцев (женщин 65 и 75 лет). Это, вероятно, означает, что у них болезнь лишь начинает развиваться. Впрочем, остаётся небольшой шанс, что данные антитела не являются специфичными и метод всё же ошибочен. В неопубликованной пока работе Кодадек со товарищи проверили методику на трёхстах других добровольцах, результат – 98% точности. Между тем используемые ныне тесты (сканирование мозга и спинномозговая пункция) могут похвастать лишь 90% точности диагностирования. Учёные надеются, что их разработка станет первичным тестом на развитие болезни, результаты которого проторят дорогу более сложным исследованиям. Кроме того, его можно будет использовать для клинических испытаний препаратов, претендующих на лечение болезни Альцгеймера.

Инженеры научились снимать отпечатки пальцев на расстоянии. Американцы представили устройство, считывающее отпечаток пальца человека на расстоянии двух метров. Для идентификации личности программе нужно около четырёх секунд. Прототип аппарата AIRprint разработала компания Advanced Optical Systems. Небольшое устройство, больше похожее на замысловатый сабвуфер, снабжено источником поляризованного света и двумя камерами на 1,3 мегапикселя, улавливающими свет различной поляризации. Бороздки на пальце отражают горизонтально поляризованный свет, а канавки – вертикально поляризованный. Возвращающееся отражение руки обрабатывается компьютерной программой, которая строит отпечаток пальца и сравнивает его с базой данных. (Картинка в обычном видимом диапазоне была бы не столь чёткой, — объясняют изобретатели.) AIRprint сканирует палец в течение одной десятой секунды. Пока устройство может строить изображение лишь одного пальца, но уже к апрелю разработчики обещают охватить всю пятерню. Ещё один недостаток, который, впрочем, тоже вскоре должен быть исправлен, рука должна находиться на определённом расстоянии от устройства, то есть человеку нужно стоять неподвижно. Как бы то ни было, нынешняя разработка – значительный шаг вперёд. Теперь идентификацию личности по неповторимым рисункам на пальцах можно проводить со значительного расстояния. Детищем Advanced Optical уже заинтересовались некоторые спецслужбы, а также обычные организации, желающие ускорить процесс авторизации. Компания заявляет, что в продажу поступят два прибора: один попроще (со сканером для одного пальца), второй посложнее и подороже (для всей руки).