News

Eden glavnih izzivov pri razvoju materialov za sisteme za shranjevanje energije je doseganje visoke energijske gostote ob ohranjanju nizkih dielektričnih izgub. Kompozitni pristop, kjer so prevodni delci razpršeni v dielektrični matriki, učinkovito poveča dielektrično konstanto, a tudi poveča izgube. Alternativni pristop je delovanje pod visokimi električnimi polji, torej povečanje električne prebojne trdnosti (Eb) brez povečanja dielektrične konstante.

Fenilne skupine so temeljne komponente verig mnogih visokotemperaturnih polimerov in, odvisno od molekularne strukture polimera, lahko delokalizirani elektroni v teh skupinah izkazujejo delno pozitiven ali negativen naboj. S sintezo iz raztopin smo pripravili zmesi polieterimida (PEI) in poliimida (PI) in izvedli njihovo obsežno dielektrično karakterizacijo. Demonstrirali smo znatno povečanje Eb v zmeseh zaradi močnih elektrostatskih interakcij med različnimi polimernimi verigami; PEI namreč vsebuje tri negativno nabite fenile, PI pa dve močno pozitivno nabiti fenilni skupini. Elektrostatske interakcije (i) močno zmanjšajo število prostih nabojev in (ii) vodijo do veliko večje gostote pakiranja verig v zmeseh. Ker električni preboj povzročijo prav prosti naboji, ki jih zunanje električno polje pospeši v šibkih točkah, tj. prazninah v sistemu, obe lastnosti prispevata k povečanju Eb. Mešanje ustrezno usklajenih polimerov se je tako izkazalo kot izjemna strategija za izboljšanje dielektričnih lastnosti polimernih sistemov.

Objavljeno v: Vida Jurečič, Nikola Novak, Lovro Fulanović, Vid Bobnar, Space charge contributions to the dielectric response and breakdown strength of high-temperature polyetherimide/polyimide blends, Macromolecules 56, 1097 (2023).

Docenta Uroš Tkalec in Simon Čopar sta s skupino Xiaoguanga Wanga z državne univerze Ohio objavila članek o magnetno nadzorovani mobilnosti kapljic na poroznih tekočekristalnih površinah v reviji Nano Research. Avtorji poročajo o učinkih magnetnega polja na močenje in mobilnost vodnih kapljic na treh tipičnih mezofazah tekočih kristalov. Rezultati kažejo nove možnosti uporabe odzivnih površin, kjer lahko nadziramo premikanje kapljic vode z zunanjim magnetnim poljem.

Doc. dr. Anton Gradišek je s kolegi v reviji Journal of Apicultural Research objavil študijo Termoregulacija v gnezdu čmrljev – terenska študija. V raziskavi so analizirali šest družin čmrljev različnih vrst in opazovali, kako so družine skrbele za vzdrževanje temperature v gnezdu – ta je namreč pomembna za uspešen razvoj ličink. Z doma narejenim merilnim sistemom so več tednov spremljali temperature in identificirali nekaj termoregulacijskih strategij, o katerih do sedaj pri čmrljih še niso poročali.

Dr. Abdelrahim Ibrahim Hassanien je v sodelovanju s kolegi iz Nemčije v reviji Particle & Particle Systems Characterization objavil članek z naslovom Neuronal-like Irregular Spiking Dynamics in Highly Volatile Memristive Intermediate-scale AgPt-Nanoparticle Assemblies.

Nevromorfno računalništvo išče funkcionalne materiale, ki lahko posnemajo možganom podobno dinamiko za reševanje zapletenih računalniških problemov. Zanimivo je, da transportne lastnosti memristivnih materialov kažejo značilnosti, ki so tesno povezane z obnašanjem umetnih nevronov. Vendar so umetni nevroni bolj togi matematični koncepti kot realistične projekcije kompleksne nevronske dinamike. Nevroznanost kaže, da je zelo učinkovita predstavitev informacij na ravni posameznih nevronov odvisna od dinamičnih značilnosti, kot so ekscitatorni in inhibitorni prispevki, neenakomernost vzorcev proženja in časovne korelacije. V tem članku je uporabljen pristop prevodne mikroskopije atomskih sil za raziskovanje memristivne dinamike nanoobsežnih sklopov AgPt-nanodelcev na meji stabilnosti prevodnega stanja, kjer se zdi, da so fizikalne sile, ki povzročajo nastanek in razpad filamentarnih struktur, uravnotežene. To razkriva dinamični režim, v katerem memristivni odziv urejajo nepravilni vzorci izgorevanja. Pomen takšnega dinamičnega režima je utemeljen z veliko podobnostjo z obnašanjem, ki ga uravnavata vzbujanje in zaviranje v bioloških nevronskih sistemih, kar je ključno za nastavitev bioloških nevronskih sistemov v stanje, ki je najprimernejše za predstavitev informacij in računanje.

Doc. dr. Anton Gradišek in prof. dr. Tomaž Apih sta s sodelavci iz Lizbone v reviji Scientific Reports objavila članek Opazovanje interakcij kratkega dosega v tekočinah iz majhnih molekul. V študiji se avtorji ukvarjajo s pojavom, ki je bil v raziskovalni skupnosti znan že nekaj desetletij, vendar nikoli sistematično ovrednoten. V izotropni fazi tekočih kristalov, daleč nad temperature faznega prehoda, še vedno lahko opazimo kratkožive skupke molekul z lokalno ureditvijo. Enak pojav se opazi tudi v tekočinah, ki sploh ne tvorijo tekočekristalne faze. Analiza je potekala s kombinacije NMR relaksometrije in rentgenske difrakcije. Ugotovitve so pomembne pri razumevanju kristalizacije.