แผ่นโบรอนไนไตรด์สองมิติสามารถใช้เพื่อสร้างสวิตช์อะนาล็อกที่ช่วยให้อุปกรณ์สื่อสารเข้าถึงความถี่วิทยุ 5G และเทราเฮิร์ตซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ สวิตช์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทกซัสเมืองออสตินในสหรัฐอเมริกาและมหาวิทยาลัยลีลล์ในฝรั่งเศสสามารถใช้งานได้หลากหลายแอปพลิเคชัน เช่น สมาร์ทโฟน
ระบบมือถือ และ “อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ” ”
สวิตช์อะนาล็อกใช้เป็นประจำในระบบการสื่อสารเพื่อสลับจากแถบความถี่หนึ่งไปยังอีกแถบหนึ่ง กำหนดเส้นทางสัญญาณระหว่างเสาอากาศรับและส่งสัญญาณ และกำหนดค่าเครือข่ายไร้สายใหม่ ตามเนื้อผ้า สวิตช์เหล่านี้ใช้ไดโอดหรือทรานซิสเตอร์แบบโซลิดสเตต แต่ส่วนประกอบประเภทนี้จะใช้พลังงานแม้ในโหมดสแตนด์บาย ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ลดลง ด้วยเครือข่าย 5G ที่กำหนดให้เพิ่มปริมาณการรับส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นถึงสิบเท่า ช่วยให้มีความก้าวหน้าในรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง โดรนส่งของ การผ่าตัดจากระยะไกล และการดาวน์โหลดสื่อความละเอียดสูงในกระบวนการอย่างรวดเร็ว การแก้ปัญหาการสิ้นเปลืองพลังงานนี้จึงเป็นเรื่องเร่งด่วนกว่าที่เคย
“กราฟีนสีขาว” ทีมที่นำโดยDeji Akinwande จาก Cockrell School of Engineeringของ UT Austin ได้ทำสวิตช์อะนาล็อกจากโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN) แบบบางอะตอม วัสดุนี้อยู่ในตระกูลเดียวกับ graphene (ที่จริงบางครั้งเรียกว่า “กราฟีนสีขาว” เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับแผ่นคาร์บอนหนาหนึ่งชั้นอะตอม) และประกอบด้วยโบรอนและไนโตรเจนชั้นเดียวจัดเรียงในรูปแบบรังผึ้ง คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ผิดปกติของวัสดุ ซึ่งรวมถึงแถบความถี่ขนาดใหญ่และพลังงานโฟนอนสูง ทำให้เป็นไดอิเล็กตริกที่ดีเยี่ยม และ Akinwande และเพื่อนร่วมงานก็ใช้มันเพื่อสร้างสวิตช์ที่ประหยัดพลังงานมากกว่าทางเลือกเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่ถึง 50 เท่า
อุปกรณ์ได้รับการกำหนดค่าในแซนวิชโลหะ – ฉนวน
โลหะบนพื้นผิวเพชรและทีม UT ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถส่งสตรีม HDTV หลายรายการได้ที่ความถี่ 100 GHz ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยได้ยินในเทคโนโลยีบรอดแบนด์สวิตช์ Akinwande กล่าว นอกจากนี้ยังสามารถสลับระหว่างสถานะต่างๆ ในหน่วยนาโนวินาที ยังคงอยู่ในสถานะ “ปิด” เมื่อไม่ได้ใช้งาน (เพื่อประหยัดอายุการใช้งานแบตเตอรี่) และส่งข้อมูลได้เหนือระดับพื้นฐานสำหรับความเร็วระดับ 5G
ต่อยอดจากผลงานที่ผ่านมาในขณะที่นักวิจัยได้ทำสวิตช์ที่มีกำลังไฟเกือบเป็นศูนย์มาก่อน อุปกรณ์อื่นๆ เหล่านี้ถูกจำกัดไว้ที่ช่วงความถี่ต่ำสุดของคลื่นความถี่ 5G ซึ่งความเร็วจะช้ากว่า แต่ข้อมูลสามารถเดินทางในระยะทางไกลกว่าได้ สวิตช์ของ Akinwande และเพื่อนร่วมงานเป็นสวิตช์ตัวแรกที่ทำงานจากความถี่ GHz ระดับล่างไปจนถึงความถี่ THz ระดับไฮเอนด์ ซึ่งสักวันหนึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนา 6G ที่สืบทอดต่อจาก 5G
การนำทางช่องว่างเทราเฮิร์ตซ์นอกเหนือจากการประหยัดแบตเตอรี่ในสมาร์ทโฟนแล้ว สวิตช์ยังสามารถใช้ในระบบดาวเทียม วิทยุอัจฉริยะ การสื่อสารที่กำหนดค่าใหม่ได้ อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง และเทคโนโลยีการป้องกันตามที่นักวิจัยกล่าว
เพื่อสร้างเจลดังกล่าว polycaprolactone (PCL) ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี มักใช้สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ในฐานะพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม ไม่ยืดหยุ่นเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันนี้ เพื่อให้ได้ความยืดหยุ่นตามที่ต้องการ นักวิจัยได้ผสม PCL กับ PEG (โพลีเอทิลีนไกลคอล) และพอลิเมอร์เป็นไดอะคริเลต (DA) โพลีเมอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นเป็นไฮโดรเจล PCL-DA:PEG-DA ซึ่งเป็นเจลที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลักที่ทำจากโพลีเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำ จากนั้นจึงเพิ่มความเข้มข้นของ SMA ที่แตกต่างกัน 5 แบบและระบุลักษณะเจลที่ได้
คัดสรรความเข้มข้นที่ดีที่สุด
ผู้เขียนคนแรก Bhuvaneshwaran Subramanian และทีมของเขาได้ทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของเจล ตลอดจนอิทธิพลของการสัมผัสกับเอทานอล อุณหภูมิที่แตกต่างกัน และความเครียดทางกล
ทีมวิจัยSujoy Guha, Piyali Basak และ Bhuvaneshwaran จากห้าตัวอย่างที่มีความเข้มข้นของ SMA ต่างกัน ทีมงานได้ประเมินตัวอย่างที่มีแนวโน้มมากที่สุด 3 ตัวอย่างเพิ่มเติมโดยใช้เซลล์อสุจิและเซลล์มดลูกของหนู ตามที่ตั้งใจไว้ เจลฆ่าสเปิร์มแต่ไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์มดลูก จากนั้นจึงเลือกตัวอย่างที่มีฤทธิ์ฆ่าเชื้ออสุจิสูงสุดสำหรับการฝังในหนู
เนื่องจากหนูไม่มีมดลูกที่แท้จริง นักวิจัยจึงฝังไฮโดรเจลในท่อนำไข่ซึ่งทำหน้าที่เป็นแบบจำลองสำหรับมดลูกของมนุษย์ เจลที่ฝังแล้วไม่มีผลต่อเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ทดสอบใดๆ และเสื่อมสภาพหลังจาก 150 วัน การวิเคราะห์เลือดไม่พบสัญญาณของการอักเสบ อาการทางพิษวิทยา หรือการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมและฮอร์โมน
การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าไฮโดรเจล SMA ควรปลอดภัยสำหรับการฝังในอวัยวะสืบพันธุ์สตรี ขั้นตอนต่อไปคือการศึกษาว่าการรวมกันของ SMA และไฮโดรเจล PCL-DA:PEG-DA ยังทำหน้าที่เป็นยาคุมกำเนิดที่มีประสิทธิผลหรือไม่เมื่อปลูกฝังในหนูแรท
การวัดความเค้นโดยตรงในวัสดุที่อ่อนนุ่มเนื่องจากทำให้เสียรูปนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ขณะนี้ทีมนักวิจัยในฝรั่งเศสและสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาโพรบตอบสนองต่อแรงที่เปลี่ยนสีได้ ซึ่งสามารถทำได้อย่างนั้น อุปกรณ์ซึ่งมีพื้นฐานมาจากโมเลกุลที่ไวต่อแรงกดที่ฝังอยู่ในเครือข่ายโพลีเมอร์ยืดหยุ่น (อีลาสโตเมอร์) สามารถใช้เพื่อสร้างแผนที่เชิงปริมาณของแรงภายในในโครงสร้างโดยใช้วิธีการทางแสงเพียงอย่างเดียว
เมื่อใช้แรงทางกลกับวัตถุที่มีรูปร่างไม่ปกติ ความเค้นและความเครียดที่เกิดขึ้นก็จะไม่สม่ำเสมอเช่นกัน การวัดแรงภายในเหล่านี้มีความสำคัญต่อการคาดการณ์ว่าวัตถุจะแตกหักที่ใด แต่เนื่องจากวัสดุอ่อนมักจะเสียรูปอย่างมากก่อนที่จะล้มเหลว การวัดดังกล่าวจึงทำได้ยากเป็นพิเศษ
ในปัจจุบัน มีเพียงไม่กี่เทคนิคเท่านั้นที่สามารถวัดความเค้นในวัสดุที่อ่อนนุ่มได้โดยตรง วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการวัดความเครียดแล้วทำการจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อคำนวณความเครียดที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม การคำนวณดังกล่าวเป็นที่ทราบกันว่าไม่น่าเชื่อถือสำหรับสายพันธุ์ขนาดใหญ่และการไล่ระดับความเครียดที่รุนแรง
Credit : csopartnersforchange.org developerhc.com drugfreeasperger.com edgenericviagra.com embracingeveryday.net
