4 công nghệ bạn không thể bỏ lỡ trong tháng 4

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, hơn hai tỷ người không được tiếp cận với nguồn nước sạch và an toàn. May thay, một hệ thống lọc nước chạy bằng năng lượng mặt trời đang được nghiên cứu phát triển trên quy mô lớn nhỏ. Ở một diễn biến khác, bạn có tin rằng kim cương nhân tạo có thể thay thế kim cương tự nhiên?

Cùng khám phá những công nghệ không thể bỏ lỡ tháng này.

Mạng thần kinh nhân tạo chạy bằng ánh sáng

Các nhà nghiên cứu đã kết hợp điện tử và quang tử để vận hành học máy bằng các hạt ánh sáng. Ảnh: Mateusz Król, Khoa Vật lý, Đại học Warsaw, R. Mirek et al., Nano Letters 2021.

Các nhà nghiên cứu tại Warsaw đã phát triển một mạng nơ-ron nhân tạo có thể chạy bằng ánh sáng thay vì dùng điện.

“Số lượng dữ liệu cần xử lý ngày càng tăng và nhu cầu về mạng nơ-ron nhân tạo là vô cùng lớn, sắp chạm đến đỉnh điểm. Không giống như các hạt electron, photon có ưu điểm là dịch chuyển mà không gây mất năng lượng” – Michal Matuszewski, Nhà nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan cho biết.

Nhóm nghiên cứu đã tìm cách để hạn chế lực đẩy của các photon khi tương tác với nhau. Nhờ vậy các máy tính có thể thực hiện các phép toán logic. Matuszewski chia sẻ: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất một giải pháp kết hợp giữa điện tử và quang tử. Các mạng nơ-ron mà chúng tôi đã thiết kế có mức tiêu thụ năng lượng thấp nhưng cho phép chúng tôi thực hiện các hoạt động với hiệu quả cao.”

Kim cương nhân tạo hình lục giác

Các nhà nghiên cứu của GE đã sáng chế một “máy ép kim cương” có thể tạo ra áp suất 1,5 triệu pound/inch vuông và nhiệt độ 5.000 độ F. Chiếc máy này đã ép một hỗn hợp kim loại các-bon đặc biệt mạnh đến mức hỗn hợp này biến thành kim cương sau 20 phút. Ảnh: GE Global Research

Các nhà khoa học tại Đại học Bang Washington đã tạo ra một loại kim cương với cấu trúc hình lục giác có độ cứng lớn hơn kim cương tự nhiên.

Kim cương là vật chất cứng nhất được tìm thấy trong tự nhiên, điều này khiến chúng trở nên vô cùng độc đáo. Trường đại học này cho biết: “Loại vật liệu cứng hơn kim cương tự nhiên có thể mang lại nhiều ứng dụng trong công nghiệp”. Trong khi nhiều người đưa ra giả thuyết rằng kim cương lục giác sẽ cứng hơn kim cương tự nhiên, nghiên cứu của Đại học Bang Washington đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm đầu tiên cho thấy quan điểm này hoàn toàn có thể thực hiện được. Travis Volz, tác giả chính của nghiên cứu này chia sẻ: “Kim cương lục giác có thể là một giải pháp thay thế vượt trội cho gia công, khoan hoặc bất kỳ loại ứng dụng nào mà khối kim cương tự nhiên được sử dụng”.

Đại học Bang Washington cho biết: “Nhóm nghiên cứu đã dùng thuốc súng và khí nén để đẩy đĩa graphite nhỏ về kích thước của một đồng xu vào một vật liệu trong suốt với tốc độ khoảng hơn 24.000 km/giờ. Sự va chạm đã tạo ra sóng xung kích trong đĩa và rất nhanh chóng biến chúng thành những viên kim cương lục giác. Ngay sau khi va chạm, các nhà nghiên cứu đã cho phát ra một luồng sóng âm thanh nhỏ và sử dụng tia laser để đo chuyển động của nó qua viên kim cương”. Nhóm nghiên cứu chỉ có vài nano giây để thu thập dữ liệu trước khi cú va chạm phá hủy những viên kim cương này.

Có thể phát hiện virus COVID-19 bằng điện thoại

Nhóm nghiên cứu tại GE Research đang phát triển các cảm biến thu nhỏ có khả năng phát hiện sự tồn tại của các hạt nano virus COVID-19 trên nhiều bề mặt khác nhau.

Nghiên cứu này dựa trên công nghệ cảm biến dùng cho thực nghiệm trong nông nghiệp và giám sát công nghiệp trên quy mô thương mại. “Chúng tôi đã phát triển các cảm biến nhỏ hơn đầu ngón tay có khả năng phát hiện y như các thiết bị phân tích cao cấp có kích thước bằng một chiếc lò vi sóng“- Potyrailo cho biết. “Nhờ đó, chúng tôi có thể xem xét đến việc ứng dụng cảm biến để dò qua các bề mặt thông qua một chiếc điện thoại di động hoặc thậm chí những thiết bị còn nhỏ hơn thế”.

Potyrailo lưu ý rằng công nghệ cảm biến đột phá đang trong quá trình phát triển này rất đáng tin cậy và hiệu quả trong việc phát hiện và dò tìm virus mà không cần sự can thiệp của các yếu tố khác.

Các nhà khoa học của GE đang phát triển công nghệ cảm biến có khả năng tích hợp vào các thiết bị di động như điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh và những bề mặt như máy quét vân tay, bàn phím máy tính, cảm biến gắn trên tường,…

Dự án này dự kiến kéo dài trong hai năm, trong đó nhóm phát triển công nghệ cảm biến sẽ thử nghiệm khả năng phát hiện hạt nano mục tiêu – chẳng hạn như những hạt liên quan đến COVID-19 khi có sự tồn tại của nhiều yếu tố gây nhiễu khác.

Thiết bị lọc nước bằng ánh sáng mặt trời

Bộ lọc với kết cấu bằng gel dễ nổi này có khả năng cung cấp nước sạch trong vài phút mà không cần sử dụng điện.

Một hệ thống lọc chạy bằng năng lượng mặt trời có thể cung cấp nước sạch trên phạm vi lớn nhỏ mà hoàn toàn không cần sử dụng điện.

Theo Tổ chức Y Tế Thế Giới, có hơn 2 tỷ người trên thế giới không được tiếp cận với nguồn nước sạch và an toàn. Thiết bị mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Đại học Princeton “có thể làm sạch nước bị ô nhiễm bởi các loại dầu, kim loại nặng, các phân tử nhỏ, và các mầm bệnh như nấm men.”

Đặc biệt, thiết bị này trông giống như một miếng bọt biển lớn làm từ gel, có thể hút nước ở nhiệt độ phòng và đẩy nước ra ngoài khi được làm nóng đến 33^oC. Lớp vật liệu polydopamine tối màu giúp thiết bị hấp thụ nhiệt từ mặt trời hiệu quả, ngay cả ở những vùng thời tiết mát mẻ. Ngoài ra, lớp polydopamine cũng có thể lọc các kim loại nặng, các phân tử hữu cơ và ngăn chặn các mầm bệnh. Nhìn chung, thiết bị này hoạt động theo cơ chế hút nước nhờ phần cấu trúc bọt biển bên trong, các phân tử kỵ nước trong gel sẽ bị hút về phía nhau, khiến gel co lại và đẩy nước sạch ra ngoài.