Nuklearna energija se već koristi u baterijama u pejsmejkerima i svemirskim satelitima, tako da one mogu biti bezbedne, prema Kwonu, vanrednim profesorom elektrotehnike i inženjerstva na Univerzitetu u Misuriju.

Njegova inovacija se ne odnosi samo na veličinu baterije već i na upotrebljeni poluprovodnik. Kwonova baterija koristi tečni poluprovodnik umesto čvrstog.

“Kritični deo korišćenja radioaktivne baterije je da deo radioaktivne energije može oštetiti strukturu rešetke čvrstog poluprovodnika,” kaže Kwon. “Korišćenjem tečnog poluprovodnika, verujemo da možemo minimizovati taj problem.”

Kwon je u saradnji sa J. David Robertsonom, koji je profesor hemije i pomoćnik direktora u MU Researcg Reactor. Oni zajedno rade na izradi i testiranju baterije u toj ustanovi. U budućnosti, oni se nadaju da će povećati snagu baterije, smanjiti veličinu kao i probati sa različitim ostalim materijalima. Kwon tvrdi da baterija može biti tanja od vlasi ljudske kose.

Kwonovo istraživanje je objavljeno u Journal of Applied Physics Letters i u Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry.

Koncept šator je dizajniran u asocijaciji sa američkom dizajnerskom kompanijom za proizvode Kaleidoskop (Kaleidoscope) i napravljen po beleškama od originalnog Oranž Solarnog Šatora koji je probno napravljen u Glastonburiju (Glastonbury) 2003 godine.

Najnovije istraživanje pokazuje da posebno tkanje obloženo solarnim nitima sa konvencionalnom tkaninom, revolucionarni novi način hvatanja sunčeve energije, moglo bi uskoro postati realnost. Ovaj radikalni napredak znači da umesto da se oslanja na poznate fiksne panele, dizajneri su bili slobodni da odluče kako će izgledati šator od fleksibilne solarne tkanine.

Koncept Šator solarna školjka koristi ovu tehnologiju radi postizanja potpunog efekta sa tri direkciona klizača koja se mogu pomerati tokom dana radi maksimizovanja solarne efikasnosti, hvatajući optimalnu količinu energije koja se može koristiti u šatoru na razne načine.

Srce Koncept Šatora je centralni bežični hab (eng. hub) koji prikazuje količinu generisane i potrošene energije i omogućuje bežični internet signal. Sve informacije su prikazane na fleksibilnom LCD displeju osetljivim na dodir.

U hab je intregrisan bežični punjač koji napaja mobilne telefone i ostale prenosne uređaje bez potrebe za hrpom žica i različitih punjača. Propušta se električna struja kroz zavojnicu ugrađenu u torbicu-punjač, generiše se magnetno polje koje se koristi za daljinsko napajanje uređaja.

Takođe pod kontrolom centralnog haba je i centralni grejni element ugrađen u podnožje šatora. Grejanje se pali automatski čim temperatura unutar šatora padne ispod zadane.

Fin Mekkenti (Finn McKenty), strategist Kaleidoskopa kaže: ”Razvoj fotonaponske tkanine će napraviti revoluciju u dizajnu šatora. Saradnjom sa kompanijom Oranž napravili smo viziju solarnog šatora za koji verujemo da je odličan uvod u ono što dolazi.”

Interest za litijum metal-vazduh baterijama je porastao poslednjih nekoliko godina, zajedno sa zahtevom za laganijim izvorima energija za uređaje od hibridnih vozila do lapotopova. U litijum-jon baterijama, elektrode su napravljene od materijala poput grafita, dok kod litijum-metal baterija, anoda je celokupno napravljena od litijum metala, a okolni vazduh se ponaša kao katoda.

Litijum-metal baterije se približavaju po gustini energije gorivim ćelijama bez potrebe za spoljnim dovođenjem goriva; u teorijim maksimalna gustina je preko 5000Wh/kg ili više od 10 puta od današnjih litijum-jon baterija. Litijum metal-vazduh baterije su takođe veoma lagane zato što ne moraju imati drugi reaktant. Litijum metal je “Sveti Gral u baterijskim materijalima,” kaže Stiven Visko (Steven Visco), šef tehničkog odeljenja i osnivač PoliPlus kompanije.

Korišćenje litijum metala kao elektrode se, međutim, pokazalo problematično, uglavno iz razloga što materijal reaguje brzo i nasilno sa vodom. “Ljudi su razmišljali od litijum-vazduh baterijama decenijama, ali uvek postoji voda u vazduhu,” kaže Visko. Izloženost čak i tragovima vode rapidno degradira materijal.

PoliPlus je rešio ovaj problem razvijanjem, kako kompanija naziva “zaštićene litijum elektrode.” Uređaj se sastoji od ravnog, četvrtastog parčeta litijum metala obloženog sa obe strane sa keramičkim elektrolitskim materijalom nazvanim lisikon (lisicon). Čvrsti elektrolit je neprobojan za vodu ali propušta litijumske jone. Drugi premaz štiti elektrolit od reakcije sa litijum metalom. Na kraju, ivice uređaja su zapečaćene sa aluminijum-polimer laminatom sličnim kesi za čips. Laminat obezbeđuje zaštitu od vode, fleksibilan je i ne stvara naprezanje kad se elektroda širi pri upotrebi.

Kad se litijum-metal elektroda stavi u vodu, litijumski joni cure napolje i reaguju sa kiseonikom rastvorenim u vodi ili sa samom vodom. Da bi se napravila litijum metal-vazduh baterija, uređaj se puni sa gas-difuzionim elektrodama sličnim onima koje se koriste u cink metal-vazduh baterijama. Kada se baterija uključi, elektroda uvlači kiseonik kroz membranu radi reakcije sa litijumskim jonima. Ali za razliku od cink metal-vazduh baterija, ovi uređaji se neće samoisprazniti tokom vremena. “Možete ostaviti bateriju na polici mesecima i očekivati da i dalje radi zato što postoji membrana koja je štiti,” kaže Visko. A budući da je bazirana na visokoenergetskom litijum metalu, ove baterije traju duže i snažnije su od cink-vazduh baterija.

PoliPlus trenutno testira litijum metal-morska voda baterije zajedno sa Istraživačkim Institutom Monterej Bej Akvarijum (Monterey Bay Aquarium Research Institute, MBARI) radi utvrđivanja da li mogu da izdrže realne uslove rada. Jedna od briga je da li će se mikroorganizmi iz okeana razvijati na površini baterije i uticati na rad, iako su preliminarni testovi pokazali dobre rezultate.

Litijum-metal baterije imaju potencijal da se koriste za podvodne aplikacije, kaže Džejms Belingam (James Bellingham), načelnik tehnolog u MBARI. Najveći deo istraživanja okeana se nalazi u blizini obale iz razloga što, kako Belingam kažem “u okeanu nema utičnica” za punjenje autonomnih podvodnih vozila koje patroliraju morima. Energetski gušće baterije bi omogućile mnogo bolji pregled efekata promene klime na planetu, kaže Belingam.

Novi čip može raditi sa napajanjem manjim od 10V, zadržavati podatke posle nestanka napajanja i još uvek raditi nakon 4000 savijanja, otvarajući tako vrata širokom opsegu aplikacija.

NIST-ovi istraživači su napravili otkriće nanošenjem tankog filma titanijum oksida na listove polimera. Ovo je postignuto predenjem materijala u tekućem obliku i ostavljajući ga da se stvrdne. Zatim se dodaju električni kontakti i rezultat je memorijski prekidač koji ne samo da je sličan memristoru već je i fleksibilan.

NIST-ov istraživač Nadin Gergel-Haket (Nadine Gergel-Hackett) je rekla: “Mi smo hteli da napravimo fleksibilnu memorijsku komponentu koja bi unapredila razvoj metrologije fleksibilne elektronike, dok je dovoljno komercijalna za široko rasprostranjenu upotrebu. Budući da se aktivna komponenta našeg uređaja može napraviti od tečnosti, postoji potencijal da ćemo u budućnosti štampati kompletne memorijske uređaje jednostavno i jeftino”.

Gergel-Haketova je dodala da bi fleksibilni uređaji eventualno mogli biti korišćeni kao nosivi senzori radi praćenja krvnog pritiska i broja otkucaja srca ili da se prati nivo šećera u krvi. Međutim, ovo bi moglo pomoći napretku veštačke inteligencije i računarstva.

Za dizajnere automobila, tajne agente i pilote borbenih aviona, data naočare – nazvane i “displeji montirani na glavu” (eng. head-mounted displays, HMD) – su svakodnevni objekti, koje uvode nosioca u virtuelni svet pružajući mu podatke realne okoline. Trenutno ti uređaji mogu samo da prikazuju informacije.

Naočare koje su razvijene u IPMS su bidirekcione i interaktivne tako da su otvorena nova područja primene. Grupa naučnika radi na uređaju koji uključuje praćenje oka – omogućujući tako korisnicima da utiču na prikazani sadržaj pomeranjem očiju ili fokusiranjem na određene delove slike.

IPMS istraživači se nadaju da će bidirekcione data naočare doprineti napretku gde god ljudi imaju potrebu za dodatnim informacijama ali su im ruke zauzete. One imaju integrisani sistem praćenja oka i reprodukcije slike na CMOS čipu. Ovo čini HMD malim, laganim, jednostavnim za proizvodnju i jeftinim. Čip veličine 19.3 x 17 mm je ugrađen u prototip iza šarke. Odatle se slika na mikrodispleju projektuje na retinu korisnika tako da izgleda kao da se nalazi na udaljenosti od oko jedan metar. Ova slika treba da nadjača svetlost okoline da bi osigurala da se vidi čisto uprkos menjanju osvetljenosti okoline. Zbog ovoga, istraživači su koristili OLED, organske LED, radi izrade mikrodispleja sa posebno velikom osvetljenošću.

Postdoktorski student Maksim Kovalenko (Maksym Kovalenko), sa leve strane, radi sa nanokristalima u laboratoriji Dmitrija Talapina, vanrednog profesora na Univerzitetu u Čikagu. Rad u kontrolisanim uslovima omogućuje istraživačima da obave hemijske postupke koji nisu mogući u normalnim uslovima

Poluprovodnici su služili kao izborni materijal za mnoge elektronske i optičke uređaje zbog njihovih fizičkih svojstava. Komercijalne solarne ćelije, kompjuterski čipovi i ostale poluprovodničke tehnologije tipično koriste velike poluprovodničke kristale. Ali to je skupo i može učiniti aplikacije velikog nivoa poput krovnih solarnih ćelija nemogućim.

Za te potrebe, inženjeri vide velik potencijal u poluprovodničkim nanokristalima, sastavljenim ponekad samo od samo nekoliko stotina atoma. Nanokristali se mogu lako masovno proizvoditi i koristiti za pravljenje uređaja putem ink-džet štampanja i ostalih procesa zasnovanim na rastvorima. Ali ostaje problem što kristali nisu u mogućnosti da efikasno prenesu elektricitet sa jedne na drugu površinu liganda, izolujućih organskih nanomolekula koji prekrivaju nanokristale.

“Elektronski lepak” razvijen u laboratoriji Dmitrija Talapina rešio je problem liganda. Tim je opisao u časopisu Sajens (Science) kako zamena izolujućih organskih molekula sa novim neorganskim molekulima dramatično povećava elektronsko sprezanje između nanokristala.

Istraživači sa Fraunhofer Instituta za fotonične mikrosisteme (IPMS) su razvili tehnologiju displeja koja može učiniti nosive displeje kompaktnijim i jednostavnijim za upotrebu. Povezivanjem fotodetektorskih ćelija – sličnih onima u kamerama – sa pikselima displeja, istraživači su napravili sistem koji može prikazivati pokretnu sliku dok istovremeno detektuje kretanje ispred displeja. Praćenjem pokreta oka osobe dok gleda ekran  moglo bi omogućiti upravljanje pokretima oka, umesto korišćenja ručnih upravljačkih sistema kao druge forme ulaza. Korisnik bi, na primer,  mogao da se kreće kroz opcije na ekranu gledanjem u desni deo ekrana.

“Možemo prikazivati sliku i istovremeno pratiti pokrete oka korisnika,” kaže Majkl Šols (Michael Scholles), menadžer u Fraunhoferovom IPMS. “Ovo je od velikog interesa za sve vrste aplikacija gde su Vaše ruke potrebne za nešto drugo, poput pilota koji upravlja avionom ili hirurga koji na ovaj način može pristupiti prikazu više vitalnih parametara tokom operacije.”

Tehnologija praćenja oka nije nova. Tokom godina, istraživači su razvili brojne sisteme koje prate lica osoba da bi mu ili njoj omogućili interfejs sa računarom. Često su aplikacije namenjene  za osobe sa fizičkim oštećenem, ali se mogu dizajnirati i za opšte korisnike.

Osim toga, istraživači su razvijali nosive displej sisteme godinama, ali su uglavnom bili veliki potrošači energije i ne baš praktični za upotrebu, kaže Aleksander Savčuk (Alexander Sawchuck), profesor elektrotehnike na Univerzitetu Južna Kalifornija (Southern California). “Bilo šta što može učiniti kako bi se nosivi displeji napravili kompaktnijim, laganijim ili da troše manje energije je važno,” kaže on. Integrisanje displeja i kamere u jedan čip je korak napred ka tome, tvrdi Aleksander.

Ideja integrisanja OLED-a sa fotodetektorskim čipom je intrigantna, kaže Savčuk. “Postoji mnogo izazova u pravljenju nosivih displeja, i svaki napredak u ovom polju je veoma uzbudljiv,” kaže.

Trenutna verzija poseduje jednostavan monohromatski displej, oko 1.25 x 1.25 cm, sa rezolucijom od 320 x 240 piksela. Šols kaže da su potpuni kolor displeji mogući, ali da ih je teže napraviti zato što zahtevaju dodavanje kolor filtera belim OLED-ima, koji se teško prave dovoljno efikasni i nisu uvek pouzdani. Međutim, tim na Fraunhofer IPMS se udružio sa kompanikom Novaled, OLED kompanijom koja proizvodi visokokvalitetne bele diode i planiraju da buduće kolor prototipove prave koristeći kompanijine diode.

Kamera u trenutnom prototipu je još uvek prilično nerazvijena. Ima rezoluciju od samo 12 piksela, što znači da još uvek ne može pratiti pokrete oka korisnika. Međutim, Šols kaže da je tim razvio 160 x 120 verziju čip kamere koja je testirana u laboratoriji ali još uvek nije integrisana u displej. Istraživači očekuju da naprave naprednu verziju sistema sa višom rezolucijom kamere i potpunom mogućnošću praćenja oka do početka 2011 godine.

Naučnici su izvestili o napretku u rešavanju ove situacije sa novim računarskim uređajem koji može smestiti stotine puta više podataka od konvencionalnih silicijumskih čipova sa očekivanim životnim vekom više od milijardu godina. Njihovo otkriće je zakazano za objavljivanje 10. juna u Nano Letters, mesečnom časopisu američkog hemijskog društva.

Aleks Cetl (Alex Zettl) i kolege zabeležili su u novom istraživanju da neki od današnjih najgušćih eksperimentalnih skladišnih medija mogu zadržati podatke samo delić sekunde. Oni navode da je knjiga Wiliam the Conqueror’s Doomsday Book, napisana na pergamentu 1086 godine opstala 900 godina, ali da je digitalna verzija te knjige, napravljena 1986 godine propala za 20 godina.

Istraživači su opisali razvoj eksperimentalne memorije koja se sastoji od gvozdene nanočestice (1/50.000 deo širine vlasi ljudske kose) zatvorene u šupljoj ugljenoj nanočestici. U prisustvu elektriciteta, nanočestica se može kretati napred i nazad sa velikom preciznošću. Na ovaj način se stvara programabilni memorijski sistem koji, poput silicijumskog čipa, može sačuvati digitalnu informaciju i reprodukovati je korišćenjem konvencionalnog kompjuterskog hardvera.

U laboratoriji i teoretskim istraživanjima, istraživači su pokazali da uređaj ima gustinu kapaciteta od jedan terabajt po kvadratnom inču i temperaturnu stabilnost od više od milijardu godina.

Akustična sočiva se mogu napraviti da fokusiraju zvuk kao što sočiva u mikroskopu fokusiraju svetlo. Ali sposobnost da radi sa obe vrste talasa je ograničena raspršavajućim efektom zvanim difrakcija. Korišćenjem konvencionalnih sočiva nije moguće fokusirati svetlosne talase ili zvučne talase da se uoče veličine manje od pola talasne dužine svetlosti. Da bi se zaobišla ova ograničenja, sočiva moraju prelomiti, ili doslovno saviti svetlost unazad. Ne postoje prirodni materijali koji imaju negativan indeks prelamanja, ali neki materijali pažljivo dizajnirani u laboratorijama, nazvani metamaterijali, mogu. Isti alati korišćeni da se naprave takvi materijali koji mogu fokusirati svetlosne ili zvučne talase iza difrakcionih limita, omogućujući imadžing visoke rezolucije, mogu se iskoristiti da se naprave materijali koji mogu postići suprotno, da omotaju objekat i da usmeravaju zvuk i svetlost oko njega.

Teoretičari rade na materijalima koji savijaju zvučne talase unazad već nekoliko godina. Takav metamaterijal je sada napravio Nikolas Fang (Nicholas Fang), asistent na Univerzitetu u Ilinoisu. Njegova grupa je napravila uređaj za fokusiranje zvuka koji se sastoji od aluminijumskog niza uskih rezonantnih šupljina čije su dimenzije podešene da reaguju sa ultrazvučnim talasima. Šupljine su popunjene vodom. Kad se ultrazvučni talas kreće kroz niz, šupljine rezonuju tako da je zvuk fokusiran. Šupljine “rade zajedno da prelome zvuk,” kaže Feng.

“Ovo je veliki korak napred ka akustičnim metamaterijalima,” kaže Stiven Kumer (Steven Cummer), vanredni profesor na Djuk Univerzitetu (Duke University). Kumer je umešan u razvoj prvog optičkog omotačkog uređaja. “To je dobra eksperimentalna potvrda da se ideje iz elektromagnetike mogu produžiti do akustike,” on kaže.

Ultrazvučni sistem, opisan u časopisu Fizikal Revju Leters (Physical Review Letters), još uvek nije dostigao difrakcione limite. Ali istraživači očekuju da ih Fang uskoro prevaziđe. “Siguran sam da nećemo dugo čekati,” kaže Džon Pendri (John Pendry), profesor na Imperial Koledžu u Londonu, koji je dizajnirao materijale koje koriste istraživači Djuk Univerziteta da bi napravili prvi nevidljivi ogrtač.

“Postoji mnogo važnih aplikacija koje čekaju na uspešan sub-talasni akusični fokusni uređaj,” kaže Pendri. Prva aplikacija od akustičnih metamaterijala će najverovatnije biti mediciniski ultrazvučni imadžing visoke rezolucije, kaže Fang. “Bez dodavanja dodatne energije u tkivo, možete dobiti oštriju sliku.” Međutim, on napominje da su aplikacije još uvek daleko. ”Završili smo fokusiranje, ali još uvek ne i imadžing,” kaže Fang.

Kuran, koji je započeo svoje istraživanje pre desetak godina na Triniti Koldežu u Dablinu (Trinity College Dublin), počeo je da istražuje visokoprovodnu plastiku na malo drugačiji način. Kuranov tim je primenio svoju strategiju radi dostizanja veće provodnosti korišćenjem ugljeničnih nanocevi u plastici. Kuranova grupa je bila u mogućnosti da dođe do prekretnice u stvaranju nanokompozitnih materijala sa ultra velikim provodnim svojstvima.

“Dok su mehanička i optička svojstva veoma dobra, polikarbonat je neprovodna plastika. To znači da mu je mogućnost provođenja elektriciteta otprilike kao kod drveta, što je prilično loše,” kaže Kuran. “Zamislite ovu izuzetnu plstiku da ima ne samo dobra optička i mehanička svojstva, već i dobra električna. Kroz mogućnost ubacivanja određene količine nanocevi u kompozit, mi takođe možemo menjati provodnost od nivoa silicijuma do nekoliko nivoa niže.” Zbog svoje široke rasprostranjenosti (koristi se za izradu CD-a, DVD-a,…), polikarbonat je pogodan zato što mu je cena veoma pristupačna.

Pravljenje ove veoma jeftine plastike veoma provodnom elektronika bi mogla imati koristi u svemu, od vojske do ličnih računara. Kompjuterski otkazi, na primer, rezultovani su termalnim i električnim pražnjenjima, tako da razvijanjem polimer nanocevnih kompozita u antistatične omotače ili omogućavanje štita protiv elektromagnetnih smetnji povećalo bi životni vek kompjuterskih uređaja, od PC-a do PDA.

Sledeći korak ovog istraživanja je razvoj formule za mastilo radi nanošenja ovih polikarbonatnih nanokompozita na različite električne komponente. Normalno, metalne pločice se koriste radi disipiranja električnog naboja, tako da nije iznenađujuća mogućnost da se mastilo koristi u vojnoj avijaciji zbog svoje male specifične mase.

Još jedna ključna komponenta ovog najnovijeg istraživanja je da primitivne nanocevi u ovom polikarbonatu imaju još veću provodnost od nanocevi tretiranih kiselinom. Tradicionalno, nanocevi su tretirane ultrazvukom ili čak kiselinom da bi se očistile od gareži da bi dobile veću provodnost. Ovo, međutim, oštećuje cevi i izlaže ih defektima. Umesto toga, Kuran i njegova grupa su pronašli mogućnost centrifugiranja ili kovitlanja. Ovo traje nešto duže, ali povećava potencijal dobijanja većih provodnosti.

„Iako su ovi rezultati fenomenalni, pronalazak ovih neobično visokih provodnih svojstava nije ni zagrebao površinu,“ kaže Kuran. „Postoji ogromna nauka iza ovoga, tako da dalji razvoj zahteva značajna ulaganja.“