Tecnologia

I semiconduttori drogati possono mostrare proprietà simili a quelle metalliche che vanno dalla superconduttività alle risonanze plasmoniche superficiali localizzate e sintonizzabili. Il diamante è un semiconduttore ad ampio gap di banda reso elettronicamente attivo incorporando un drogante per lacune, il boro. Sebbene gli effetti del drogaggio con boro sulla struttura a bande elettroniche del diamante siano ben studiati, non è mai stato dimostrato alcun collegamento tra portatori di carica e plasmoni.

Sfruttando l’intero spazio della permettività dielettrica complessa, la fotonica non hermitiana ha alterato radicalmente la propagazione delle onde con potenziali ottici complessi e ha inaugurato una serie di nuove applicazioni fotoniche. Attraverso la simmetria del tempo di parità e la sua rottura – una delicata interazione tra guadagno e perdita – anche l’interazione tra due sole entità diventa controintuitiva e intrigante. Ogni secondo, terabyte di dati, l'equivalente di scaricare migliaia e migliaia di film contemporaneamente, viaggiano in tutto il mondo come luce in cavi in ​​fibra ottica, come tante auto stipate su un'autostrada superveloce.

La spettroscopia laser miniaturizzata in grado di rilevare gas in traccia a livello di ppb (parts per billion) in situ e in tempo reale è di fondamentale importanza per numerose applicazioni, tra cui il monitoraggio ambientale, il controllo dei processi industriali e la diagnosi biomedica. I sistemi di spettroscopia laser da banco basati sull'assorbimento diretto, sulla fotoacustica e sugli effetti Raman mostrano un'elevata sensibilità ma devono affrontare sfide per il rilevamento del gas in situ e in tempo reale a causa delle loro dimensioni ingombranti, della risposta lenta e del campionamento offline.

I big data e l’intelligenza artificiale stanno guidando la crescente domanda di storage di dati ad alta densità. L'archiviazione dei dati basata su sonde, come l'archiviazione meccanica utilizzando la punta di un microscopio a forza atomica, è una potenziale soluzione con densità di archiviazione superiori ai dischi rigidi. Tuttavia, il supporto di memorizzazione deve essere modificabile su scala nanometrica. Sebbene i polimeri siano mezzi di memorizzazione promettenti, devono affrontare sfide legate alla sintesi, all’eliminazione delle temperature e alla stabilità.

Per gli esperimenti che richiedono misurazioni ultraprecise e controllo sugli atomi (si pensi agli orologi atomici a due fotoni, ai sensori interferometrici con atomi freddi e alle porte quantistiche) i laser sono la tecnologia preferita, quella più pura dal punto di vista spettrale (emette un singolo colore/frequenza). La tecnologia laser convenzionale su scala di laboratorio attualmente ottiene questa luce stabile e a rumore estremamente basso tramite sistemi da tavolo ingombranti e costosi progettati per generare, sfruttare ed emettere fotoni all’interno di un intervallo spettrale ristretto.

La richiesta di integrazione tridimensionale (3D) di componenti elettronici è in costante aumento. Nonostante le sostanziali sfide di elaborazione, la tecnica through-silicon-via (through-silicon-via / TSV) emerge come l'unico metodo praticabile per integrare componenti di dispositivi monocristallini in un formato 3D. Sebbene gli schemi di integrazione 3D monolitica (monolithic 3D / M3D) siano promettenti, la connessione perfetta di semiconduttori monocristallini senza wafer intermedi deve ancora essere dimostrata.

I micro e i nanorobot sono efficaci nella navigazione nelle aree complesse e spesso inaccessibili del corpo umano, offrendo un immenso potenziale per applicazioni quali la diagnosi di malattie, la somministrazione di farmaci di precisione, la disintossicazione e la chirurgia minimamente invasiva. Nonostante le promesse, l’implementazione pratica deve affrontare ostacoli, tra cui il raggiungimento di una propulsione stabile in ambienti biologici complessi in vivo, l’imaging e la localizzazione in tempo reale attraverso i tessuti profondi e un controllo remoto preciso per una terapia mirata e la garanzia di un’elevata efficacia terapeutica.

La filtrazione è essenziale per una vita moderna e sana e per molti processi industriali. Nella progettazione del filtro, permeabilità e selettività sono entrambe desiderabili e vengono selezionate in seguito ad analisi di compromesso. L'apparato di filtraggio dei raggi mobula assomiglia ai filtri incrociati industriali ma funziona con un regime di parametri diverso. I filtratori sono ovunque nel mondo animale, dai minuscoli crostacei e alcuni tipi di coralli e krill, a vari molluschi, cirripedi e persino enormi squali elefante e misticeti.

In un nuovo studio pubblicato in Energy and Environmental Science (1), l'Advanced Technology Institute (ATI) del Surrey spiega in dettaglio come, insieme ai propri collaboratori, sono stati in grado di produrre celle solari in perovskite piombo-stagno che raggiungono un'efficienza di conversione di potenza (PCE) superiore al 23%, uno dei migliori risultati ottenuti con questo materiale e, cosa importante, una strategia di progettazione che migliora la durata di questi dispositivi del 66%. PCE si riferisce alla quantità di luce solare che una cella può convertire in elettricità utilizzabile.

La stampa digitale sul cuoio capelluto di sensori progettati su misura, simili a tatuaggi temporanei, rappresenta un progresso rivoluzionario nelle tecnologie non invasive di monitoraggio del cervello, facendo avanzare i campi delle neuroscienze, della diagnostica clinica e delle interfacce cervello-computer. I tradizionali sistemi di elettroencefalografia (electroencephalography - EEG) prevedono il posizionamento manuale degli elettrodi, che richiede molto tempo, con l'impiego di gel liquidi conduttivi e cavi ingombranti, che tendono a deteriorarsi compromettendo il segnale durante l'uso prolungato.