От фотоэлементной краски до лечения рака. 8 технологий, которые скоро изменят нашу жизнь

Наука не стоит на месте. И каждый день появляются технологии, использование которых в будущем может кардинально изменить жизнь миллионов людей. Мы подготовили свежую подборку новых технологий, которые безусловно стали научным и техническим прорывом.
 

Чипы-“паутины” для борьбы с раком

Микроскопические микрофлюидные компьютерные чипы, созданный врачами бостонской больницы Brigham and Women’s, покрыты густой сетью нитей ДНК, которые смогут отлавливать раковые клетки прямо в организме человека. Такое приспособление устанавливается поперёк сосуда пациента, на манер паутины. «Щупальца» и занимаются отловом клеток. Впоследствии эти клетки можно без проблем извлечь для проведения дополнительных исследований. Таким образом клетки отлавливаются ещё задолго до возникновения опухоли.

Фильтры для воды на основе нановолокна

Нановолокно — это синтетический материал, состоящий из множества полых полиэфирных волокон, толщиной около 100 нм.  И использовать его можно для самых разных целей, например, в качестве основы для водяных фильтров. Причём такие фильтры будут не только очищать воду, но и опреснять её — частички соли слишком велики для того, чтобы проходить сквозь нановолокна.

При этом для подачи воды не требуется создавать высокое давление, удешевляется процедура её опреснения в больших объёмах. Появления подобных фильтров навсегда решит проблему с питьевой водой для людей, живущих на морских и океанских побережьях.

Работы в данном направлении ведутся в  Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора(LLNL) и ещё не закончены. Основная проблема заключается в дороговизне производства нановолокна.

Суперконденсаторы из графена

Графеновые суперконденсаторы смогут накапливать и сохранять электроэнергию ничуть не хуже современных аккумуляторных батарей. Но зарядка их при этом производится за считанные минуты. Представьте себе электромобиль или смартфон, зарядить который вы сможете за 5-10 минут, а затем использовать в привычном режиме.

Такое возможно благодаря уникальным свойствам графена, среди которых числится также и способность удерживать множество электронов. Осталось лишь научиться производить этот материал в промышленных масштабах. Над эти как раз и работает Калифорнийский институт наносистем (California NanoSystems Institute).

Накопители на основе ДНК

Молекулы ДНК используются природой фактически как носители информации. Так почему бы и нам не воспользоваться такой возможностью? Тем более что осуществить это оказалось относительно просто и результаты уже есть. Исследователи из Европейского института биоинформатики (European Bioinformatics Institute) смогли достигнуть плотности хранения 2,2 петабит на грамм материала. Это в тысячи раз больше, чем у традиционных носителей.

Правда, о коммерческом использовании технологии речи пока не идёт. Запись и считывание происходят слишком медленно и обходятся слишком дорого. Но уже в будущем можно будет хранить миллионы часов HD-видео в крошечных ДНК-носителях.

Интерфейс для подключения мозга к мозгу

Учёные Вашингтонского Университета (University of Washington) создали интерфейс, позволяющий одному мозгу напрямую взаимодействовать с другим. Появляется возможность телепатии, управления одного мозга другим. Для этого требуется подключение к голове специальных электродов. Сигнал при этом может передаваться посредством того же интернета на сколь угодно большие расстояния.

Правда, учёным удалось пока научится считывать лишь самые простые сигналы мозга, для совершения простых действий частями тела. О передаче мыслей пока остаётся лишь мечтать. Но возможно, что данная технология позволит людям будущего лучше взаимодействовать с животными и с друг другом. Впрочем, учёные пока и сами не определились с тем, для чего данная технология будет особенно полезна.

Мемристоры

Учёные уже не сомневаются, что мемристоры (memristor — сокращение от «memory resistor») — это будущее компьютерной техники. Такие элементы полностью изменят сам принцип построения компьютеров, появятся принципиально новые типы памяти, которая сможет служить одновременно и как ОЗУ и как ПЗУ. Это позволит упростить схему компьютера, удешевит его и снизит уровень энергопотребления. А также позволит повысить безопасность данных — если отключить, а потом вновь включить электроэнергию, устройство просто продолжит свою работу, поскольку состояние его сохранится.

Несколько десятилетий мемристоры существовали лишь в теории. Однако в 2008 году компания Hewlett-Packard сумела создать действующий экземпляр такого элемента. Сейчас ведутся работы по налаживанию массового производства принципиально нового вида памяти.

Фотоэлементная краска

Учёные из Центра нанонаук и нанотехнологий при Университете Нотр-Дам (University of Notre Dame’s Center for Nano Science and Technology) создали краску, которая может выступать в качестве фотоэлементов, то есть превращать солнечную энергию в электричество. Таким образом, для того чтобы покрыть солнечными батареями любую поверхность, достаточно будет просто покрасить её. В основе краски — водно-спиртовой раствор, содержащий наночастицы диоксида титана, покрытые сульфидом кадмия.

Осталось только повысить эффективность краски, которая на данный момент составляет лишь 1% (для сравнения, КПД кремниевого солнечного элемента — около 15%). Учёные надеются, что в ближайшее время им удастся довести эту цифру до 10%. Стоимость же производства такой краски обещает быть очень низкой.

Фемто-фотография

Что значит по-настоящему скоростная съёмка? Это когда камера способна снимать со скоростью 10 в 12-й степени кадров в секунду. За это время фотон проходит менее 1 мм, что позволяет запечатлеть его на снимке. Благодаря такой скорости фемто-камера способна фиксировать лучи, отражённые от скрытых объектов, появляется возможность «заглянуть за угол». Конечно же, она не способна наблюдать движение каждого из фотонов. Но полученной информации достаточно для того, чтобы смоделировать их движение.

Это позволит создавать, например, медицинские приборы, которые заменят собой современные эндоскопы. Или автомобильные устройства, позволяющие оценивать обстановку за поворотом. Или сканеры для поиска людей в труднодоступных помещениях. Работы над фемто-камерой ведутся учёными их Массачусетского технологического института (MIT).