บาคาร่าเว็บตรง นักวิจัยในนอร์เวย์และเยอรมนีได้แสดงให้เห็นว่าการสร้างสีเชิงโครงสร้างสามารถสร้างขึ้นได้อย่างง่ายดายจากสารแขวนลอยของดินเหนียว เนื่องจากความยั่งยืนและแร่ธาตุจากดินเหนียวที่อุดมสมบูรณ์ ซึ่งอาจนำไปสู่สีโครงสร้างราคาไม่แพงซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปลอดสารพิษ โดยมีการใช้งานตั้งแต่เครื่องสำอาง สุขภาพ ไปจนถึงหน้าต่างและกระเบื้อง
สีส่วนใหญ่เกิดจากการดูดกลืนแสงด้วยสีย้อมและเม็ดสี
สีที่เราเห็นคือความยาวคลื่นที่ไม่ดูดซับและสะท้อนกลับ สีโครงสร้างแตกต่างกัน ผลิตโดยโครงสร้างนาโนที่กระจายและสะท้อนแสง นักวิทยาศาสตร์สนใจที่จะสร้างสีที่มีโครงสร้าง เนื่องจากสีเหล่านี้สามารถทนทานและทนทานกว่าสีจากสีย้อมและเม็ดสี
เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ ความคงตัว และความเป็นพิษต่ำของดินเหนียวJon Otto Fossumนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งนอร์เวย์และเพื่อนร่วมงานของเขาต้องการดูว่าสามารถใช้สีเหล่านี้เพื่อสร้างสีโครงสร้างได้หรือไม่ พวกเขาเริ่มการวิจัยโดยใช้ดินเหนียวสังเคราะห์ Na-fluorohectorite เมื่อแช่ในน้ำ Na-fluorohectorite จะสร้างสารแขวนลอยผลึกเหลวโดยมีแร่นาโนแผ่นเดียวแยกออกจากกันในระยะสม่ำเสมอ ระยะทางนี้เชื่อมโยงกับความเข้มข้นของสารแขวนลอย – อัตราส่วนของน้ำต่อ Na-fluorohectorite
ในงานล่าสุดของพวกเขา รายงานในScience Advancesนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าอนุภาคดินเหนียวในสารแขวนลอยกึ่งโปร่งใสเหล่านี้สะท้อนแสงและสร้างสี ด้วยการปรับอัตราส่วน Na-fluorohectorite ต่อน้ำ และระยะห่างระหว่างแผ่นนาโน ทำให้สามารถปรับความยาวคลื่นของแสงที่สะท้อนและสีที่ผลิตได้ แม้ว่าสีนี้จะสร้างสีที่ครอบคลุมสเปกตรัมทั้งหมด แต่ก็ไม่ได้สว่างเป็นพิเศษ
เพื่อเพิ่มความสว่าง ทีมงานจึงหันไปใช้ส่วนผสมของ
Na-fluorohectorite และซีเซียม เมื่อลงไปในน้ำ Na-fluorohectorite จะแยกออกเป็น nanosheets อีกครั้ง แต่คราวนี้พวกมันสร้างชั้นสองชั้นที่เกาะติดกันด้วยชั้นบาง ๆ ของซีเซียม ซึ่งทำให้ได้สีเชิงโครงสร้างอย่างรวดเร็วซึ่งสว่างกว่า Na-fluorohectorite แผ่นเดียวมาก เนื่องจากชั้นสองชั้นที่หนากว่าจะสะท้อนแสงได้มากกว่า
“เราสามารถทำให้แผ่นนาโนดินเหนียวโปร่งใสน้อยลงโดยการสร้างและใช้ชั้นนาโนทินสองชั้นที่มีองค์ประกอบระหว่างกัน” Fossum กล่าว “ในตัวอย่างนี้ เราใช้ธาตุซีเซียม แต่สารอื่นๆ ก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน”
ทีมวิจัยพบว่าสีโครงสร้างสามารถปรับได้อย่างรวดเร็วโดยเติมน้ำให้มากขึ้น ระยะห่างของแผ่นนาโนถูกควบคุมโดยปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับความแรงของไอออนิกของสารละลาย เมื่อนักวิจัยเพิ่มความเข้มข้นของเกลือของสารแขวนลอยสองชั้นสีแดง สีจะเปลี่ยนจากสีเหลืองและสีเขียวเป็นสีน้ำเงิน ระดับเกลือที่เพิ่มขึ้นทำให้แรงไฟฟ้าสถิตระหว่างชั้นและระยะการแยกลดลง
“ระยะห่างระหว่างชั้นดินเหนียวสองชั้นคือสิ่งที่สร้างสีที่เราเห็น” Fossum อธิบาย “เราสามารถควบคุมระยะทางนั้นได้โดยใช้ความเข้มข้นของดินเหนียวหรือปริมาณเกลือในวัสดุ เช่น น้ำ ที่ดินเหนียวแขวนอยู่”
เทคนิคอิงค์เจ็ทพิมพ์รุ้งของสีโครงสร้างจากหมึกโปร่งใสเดียว
นักวิจัยกล่าวว่าเทคนิคนี้ควรใช้กับดินเหนียวธรรมชาติ
เช่น เวอร์มิคูไลต์ พวกเขาสังเกตว่าดินเหนียวสามารถแขวนลอยในวัสดุโปร่งใสอื่น ๆ นอกเหนือจากน้ำ รวมทั้งพอลิเมอร์หรือเมทริกซ์ไฮโดรเจล ที่นี่ แผ่นนาโนดินเหนียวสามารถให้ประโยชน์เพิ่มเติม เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความเสถียรของวัสดุดังกล่าว สิ่งนี้สามารถช่วยให้สามารถพัฒนาคอมโพสิตจากเมทริกซ์ที่อ่อนแอทางกลไกตามปกติด้วยสีโครงสร้างที่ปรับได้ ความแข็งแรงเชิงกล และความเสถียร นักวิจัยกล่าว
ต่อไป Fossum และเพื่อนร่วมงานของเขาวางแผนที่จะทดสอบเมทริกซ์ต่างๆ เช่น พอลิเมอร์ชีวภาพเพื่อสร้างเม็ดสีที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างยั่งยืน พวกเขาเสริมว่าด้วยการใช้โพลีเมอร์ที่ตอบสนอง พวกมันอาจสามารถสร้างสีที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้แรงไฟฟ้า แม่เหล็ก หรือทางกล
การทำงานร่วมกันของนักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ได้แสดงให้เห็นว่าปัญญาประดิษฐ์ (AI) สามารถช่วยควบคุมกระบวนการที่ละเอียดอ่อนของการกักขังพลาสมาที่ร้อนจัดภายในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน สมาชิกของทีมกล่าวว่าการสาธิตของพวกเขา ซึ่งใช้ประโยชน์จากเทคนิคที่เรียกว่าการเรียนรู้การเสริมแรงเพื่อใช้งานขดลวดแม่เหล็กในโทคาแมค สามารถช่วยให้การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เร็วขึ้นด้วยรูปทรงใหม่
Tokamaks เป็นห้องรูปโดนัทที่ออกแบบมาเพื่อผลิตพลังงานโดยการหลอมรวมนิวเคลียสของแสงในรูปของพลาสมา นิวเคลียสถูกให้ความร้อนถึงหลายร้อยล้านองศาเพื่อเอาชนะแรงผลักซึ่งกันและกัน ในขณะที่พลาสมาถูกยึดไว้กับที่โดยใช้สนามแม่เหล็กจากชุดขดลวดแม่เหล็ก ทุ่งเหล่านั้นทำให้พลาสมาอยู่ห่างจากผนังของห้อง มิฉะนั้นจะสูญเสียความร้อนและทำให้โทคามักเสียหาย
จุดมุ่งหมายประการหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์ฟิวชันคือการทำความเข้าใจว่าการกระจายเชิงพื้นที่ของพลาสมาภายในห้องโทคามักมีอิทธิพลต่อความเสถียรและการกักขังเชิงพื้นที่อย่างไร งานนี้ซับซ้อนโดยจำเป็นต้องออกแบบโครงร่างป้อนกลับใหม่สำหรับการกำหนดค่าแต่ละแบบ เพื่อให้สามารถปรับแม่เหล็กได้อย่างเหมาะสมเพื่อตอบสนองต่อพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูงของพลาสมา กระบวนการออกแบบมักจะเกี่ยวข้องกับการคำนวณชุดเริ่มต้นของกระแสและแรงดันของคอยล์ จากนั้นใช้อัลกอริธึมการสร้างใหม่ด้วยพลาสมาและตัวควบคุมป้อนกลับร่วมกันเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้า และด้วยสนามแม่เหล็ก ผลที่ได้คือการควบคุมตำแหน่งแนวตั้งและแนวรัศมีของพลาสมาอย่างมีประสิทธิภาพตลอดจนกระแสของมัน แต่ต้องใช้ความพยายามอย่างมากเท่านั้น
ผลตอบแทนที่เหมาะสมในงานล่าสุด นักวิทยาศาสตร์จากบริษัทในเครือ DeepMind ในลอนดอนของ Google และ École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ในสวิตเซอร์แลนด์ได้สลับตัวควบคุมป้อนกลับหลายตัวเหล่านี้เป็นตัวควบคุมเดียวโดยอิงจากการเรียนรู้การเสริมแรง (RL) อัลกอริธึม RL เป็นรูปแบบหนึ่งของการเรียนรู้ของเครื่องที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ชุดค่าเอาต์พุตที่เหมาะสมที่สุดโดยการปรับน้ำหนักบนโหนดในลักษณะแบบขั้นตอน บาคาร่าเว็บตรง
