Nowoczesne układy elektroniczne projektowane do różnorodnych zastosowań, takich jak: telekomunikacja, systemy radarowe czy eksperymenty w fizyce wysokich energii, wymagają coraz wyższej stabilności fazowej sygnałów wielkiej częstotliwości (zmiany czasu propagacji) w systemach dystrybucji referencji fazy. Wymagania te są często na poziomie milistopni lub pojedynczych femtosekund – przy częstotliwościach rzędu setek MHz lub GHz. W związku z tym długoterminowe pomiary zmian fazy stają się coraz trudniejsze i bardziej wrażliwe na zjawiska, które wcześniej nie były uwzględniane w systemach pomiarowych. Wymusza to potrzebę opracowania nowych, bardziej precyzyjnych technik pomiaru i kompensacji dryfu fazowego.

W niniejszej pracy przedstawiono koncepcję nowatorskiego systemu pomiaru dryfu fazy sygnałów w. cz., opartego na unikalnej dwutonowej metodzie analizy sygnałów. Podejście to umożliwia dokładne śledzenie zmian fazy i stanowi alternatywę dla tradycyjnych metod pomiarowych. Proponowane rozwiązanie może być wykorzystywane w systemach wykorzystujących cyfrowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych.

W systemie w. cz. wprowadzany jest pomocniczy (drugi) ton sygnałowy, który pozwala na wyodrębnienie zmian fazy wprowadzanych przez poszczególne elementy systemu. W pracy wyjaśniono zasady działania systemu, w tym podstawy matematyczne, a następnie zaprezentowano szczegółowy opis przykładowego systemu, pokazującego, jak koncepcję można wdrożyć w praktyce.

Zmierzone parametry testowanego układu wykazały współczynnik temperaturowy opóźnienia propagacji sygnału na poziomie zaledwie 0,67 fs/°C przy częstotliwości RF wynoszącej 162,5 MHz. Artykuł kończy się omówieniem wydajności systemu oraz wskazaniem jego mocnych stron i ograniczeń. Autorzy przedstawiają również kierunki dalszych badań i potencjalne ulepszenia opracowanego rozwiązania.

MBeny – nowa klasa borków metali przejściowych – stanowią interesujący krok naprzód w dziedzinie materiałów dwuwymiarowych (2D). W niniejszym badaniu przedstawiono ich nowatorską, łagodną metodę syntezy hydrotermalnej wspomaganej mikrofalami. Struktura wielowarstwowa (ML) MoAlB@MBene została uzyskana dzięki zastosowaniu mieszaniny kwasu solnego (HCl) i nadtlenku wodoru (H₂O₂), w połączeniu z wcześniejszym zanurzeniem materiału w kwasie solnym (0,1 M HCl) lub zasadzie sodowej (0,1 M NaOH).

Metoda ta różni się od dotychczas stosowanych technik trawienia, które wymagają długich czasów reakcji oraz użycia silnie stężonych kwasów lub zasad. Dotychczasowe próby selektywnego trawienia często prowadziły do całkowitego rozpuszczenia faz MAB, ich niepełnego trawienia lub nawet utleniania. Stąd otrzymanie struktury wielowarstwowej w czasie krótszym niż 4 godziny było dotąd dużym wyzwaniem.

Obecnie zaprezentowany proces umożliwia powstanie wielowarstwowego MBene oraz kontrolowane utlenianie w ciągu zaledwie 4 godzin. W efekcie uzyskano wyraźną energetyczną przerwę wzbronioną (ang. bandgap) w strukturze ML MoAlB@MBene, o różnych energiach, wynoszących 3,54, 3,58, 3,65 i 3,88 eV.

W badaniu przeanalizowano również właściwości absorpcji światła oraz zachowanie materiału w pomiarach czasowo-rozdzielczej fotoluminescencji (TRPL), co potwierdziło jego projektowalne właściwości optyczne i znaczący potencjał dla zastosowania w wysokowydajnych diodach elektroluminescencyjnych, ogniwach fotowoltaicznych, fotokatalizatorach, diodach laserowych i innych technologiach optoelektronicznych.

W artykule przeanalizowano działanie ceramicznych ogniw paliwowych (SOFC) w trybie odwracalnym, wykorzystywanych do produkcji wodoru, który następnie zasila system węglanowych ogniw paliwowych (MCFC) jako element instalacji power-to-gas. Skupiając się na dwufunkcyjnym zastosowaniu, badanie obejmuje zarówno tryb elektrolizy służący do generowania wodoru, jak i tryb ogniwa paliwowego przeznaczony do produkcji energii elektrycznej.

Szczegółowo omówiono kluczowe aspekty techniczne, takie jak zarządzanie ciepłem, stabilność operacyjna oraz efektywność całego systemu. Wyniki wskazują na możliwość wykorzystania stosów SOFC w trybach odwracalnych, co zwiększa możliwości magazynowania energii oraz poprawia ogólną sprawność systemów power-to-gas.

Badania te przyczyniają się do rozwoju zaawansowanych rozwiązań energetycznych opartych na odwracalnych ogniwach paliwowych, które skutecznie odpowiadają na zmienne zapotrzebowanie energetyczne, wspierając jednocześnie integrację odnawialnych źródeł energii. W artykule wskazano również kierunki przyszłych badań dotyczących procesów power-to-gas i syntezy paliw elektronicznych (e-fuels), podkreślając potencjał technologiczny i korzyści płynące z tych rozwiązań dla rozwoju komercyjnej opłacalności tej technologii.

Artykuł porusza znaczenie magazynowania energii dla przyszłych systemów energetycznych oraz wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, ze szczególnym uwzględnieniem technologii magazynowania energii w postaci sprężonego powietrza (CAES). Przedstawia on aktualne prace nad rozwojem ekonomicznie opłacalnych metod magazynowania energii, z naciskiem na ich zastosowanie w systemach energetycznych o mniejszej skali.

W artykule zaprezentowano przegląd literatury, który ma na celu opracowanie przepływowej maszyny roboczej dla niskopojemnościowych systemów magazynowania energii w sprężonym gazie, z wykorzystaniem dostępnych na rynku komponentów w celu minimalizacji kosztów. Podkreślono, że temat magazynowania energii współpracującego z odnawialnymi źródłami energii wpisuje się w założenia Europejskiego Zielonego Ładu oraz Porozumienia Paryskiego, co otwiera możliwości ubiegania się o finansowanie i nawiązywania partnerstw przemysłowych.

Architektura korporacyjna (ang. enterprise architecture, EA) to systematyczne i holistyczne podejście do projektowania systemów informacyjnych organizacji oraz zarządzania ich komponentami. Jej celem jest wspieranie optymalizacji zasobów, zarządzania ryzykiem oraz wprowadzania zmian. Architektura korporacyjna uwzględnia różne atrybuty jakościowe, zestawiając je w taki sposób, aby osiągnąć jak najkorzystniejszą strukturę organizacji. Niemniej, ewaluacji architektury korporacyjnej brak jest jednolitego i systematycznego podejścia. 

W niniejszym badaniu zastosowano systematyczny przegląd literatury (ang. systematic literature review, SLR), analizując szczegółowo 109 artykułów wyselekcjonowanych spośród 3644 prac opublikowanych od 2005 roku. Kluczowym wynikiem badań jest odkrycie, że szeroka, globalna adopcja metod ewaluacji architektury korporacyjnej zależy w dużej mierze od automatyzacji procesów oceny i modelowania architektury, ze szczególnym uwzględnieniem aspektu gromadzenia danych. 

Automatyzacja oceny architektury korporacyjnej pozwoli organizacjom usprawnić procesy, podejmować decyzje architektoniczne w oparciu o dane oraz skuteczniej reagować na zmiany, co przełoży się na wzrost ich konkurencyjności i długoterminowy sukces na rynku. Badanie identyfikuje różnorodne metody ewaluacji, analizuje ich praktyczne zastosowanie, określa kryteria oceny oraz wskazuje kierunki dalszych badań.

Odzysk wody ze ścieków stał się istotnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym w regionie Morza Bałtyckiego. Istnieje jednak niewiele danych dotyczących możliwości wykorzystania wody odzyskanej ze ścieków komunalnych. W związku z tym przeprowadzono ankietę, aby poznać opinie operatorów oczyszczalni ścieków w Polsce. Zapytano ich, czy odzyskują wodę na potrzeby wewnętrzne lub zewnętrzne oraz jakie widzą szanse i bariery w tej działalności. Opinie 107 operatorów wskazują, że w miejskich oczyszczalniach ścieków trwają prace nad zamykaniem obiegów wewnętrznych. Rozwiązania te są technicznie stosunkowo łatwe do wdrożenia i przynoszą mierzalne korzyści (np. oszczędność wody pitnej). Jednak odzysk wody na cele zewnętrzne jest rzadki i znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju. Mimo to potencjał jest znaczący, chociaż istnieje wiele barier finansowych, organizacyjnych, technicznych oraz mentalnych. Największym wyzwaniem jest zapewnienie bezpiecznego wykorzystania odzyskanej wody oraz ekonomiczna opłacalność proponowanych rozwiązań. Ankieta pokazała także potrzebę edukowania i angażowania społeczeństwa w tym zakresie.

Jak zapobiec degradacji materiałów w warunkach ekstremalnych temperatur, a jednocześnie zachować ich zdolność do przekształcania ciepła w energię elektryczną? Z takim pytaniem zmierzył się zespół badaczy z Wydziału Inżynierii Materiałowej PW, który zbadał, jak zachowują się różne bariery dyfuzyjne w kontakcie ze skutterudytami – jednymi z najciekawszych materiałów termoelektrycznych. Naukowcy zaprojektowali cztery typy barier metalicznych na bazie kobaltu, z dodatkiem niklu, wolframu lub chromu (Co–W, Co–Ni–W, Co–Cr, Co–Ni–Cr), a następnie wytworzyli je metodą metalurgii proszków przy użyciu techniki Pulse Plasma Sintering (PPS).

W dalszej części przeprowadzono analizę mikrostruktury i strefy międzyfazowej złącza przy użyciu mikroskopii elektronowej (SEM) i spektroskopii energorozdzielczej (EDS), a stabilność właściwości termoelektrycznych oceniano poprzez mapowanie potencjału Seebecka. Wyniki jednoznacznie wskazały, że układ Co–Ni–Cr charakteryzuje się wysoką gęstością oraz najniższą reaktywnością i wysoką stabilnością elektryczną nawet po długotrwałym wygrzewaniu.

Badania potwierdzają, że właściwy dobór składu i parametrów procesu może znacząco poprawić trwałość i niezawodność połączeń w modułach termoelektrycznych, co ma kluczowe znaczenie dla ich zastosowań w energetyce, przemyśle i transporcie.

Grafitowy azotek węgla (g-CN) to nowy typ nanomateriału węglowego o wyjątkowych właściwościach i dużym potencjale aplikacyjnym, który budzi jednak poważne obawy związane z jego oddziaływaniem na środowisko oraz potencjalnym narażeniem zawodowym. Istnieją doniesienia, że grafitowy azotek węgla może kumulować się w płucach, jednak jego toksyczność inhalacyjna pozostaje wciąż słabo poznana.

W niniejszym badaniu wykazano, że inhalacja nanopłytek grafitowego azotku węgla (g-CN) oraz jego wariantu domieszkowanego siarką (S-g-CN) wywołuje stan zapalny w płucach oraz zwiększa produkcję surfaktantu płucnego w pęcherzykowych komórkach nabłonkowych typu II. Towarzyszy temu wzrost poziomu ekspresji transporterów lipidów w makrofagach pęcherzykowych, które próbują usuwać nadmiar surfaktantu z przestrzeni pęcherzykowej.

Dalsze analizy wykazały, że internalizacja (wchłanianie) g-CN i S-g-CN zakłóca procesy fagocytozy lipidów i ich metabolizmu w makrofagach pęcherzykowych, co w efekcie prowadzi do odkładania się białek i fosfolipidów w tkance płucnej. Co istotne, zaobserwowano, że czysty g-CN wykazuje wyższą toksyczność inhalacyjną niż jego wariant domieszkowany siarką, co sugeruje że domieszkowanie grafitowego azotku węgla siarką może ograniczać jego szkodliwy wpływ na układ oddechowy.

Podsumowując, badanie to wykazało, że inhalacja nanopłytek grafitowego azotku węgla prowadzi do odkładania surfaktantu płucnego w płucach, dostarczając tym samym cennej wiedzy dla oceny toksyczności inhalacyjnej tego nanomateriału.

Ilościowe obrazowanie fazowe (QPI, ang. Quantitative Phase Imaging) obejmuje grupę zaawansowanych technik obrazowania i pomiaru mikroobiektów biologicznych. W szczególności mierzone są monowarstwy komórek i wycinki tkanek bez barwienia, polegając wyłącznie na ich geometrii i naturalnym rozkładzie współczynnika załamania, którego niewielkie różnice wynikają z lokalnej gęstości białek w preparatach. 

W pracy przedstawiamy nową metodę na weryfikację dokładności pomiaru różnych systemów QPI z wykorzystaniem specjalnej struktury kalibracyjnej (fantomu), zaprojektowanej na podstawie obrazów komórek eukariotycznych. Dzięki takim fantomom naśladującym prawdziwe struktury biologiczne użytkownicy QPI mają możliwość porównania i obiektywnej oceny jakości pomiarów w swoich urządzeniach, w tym walidacji algorytmów przetwarzania i obróbki danych. Struktury reprezentowane w fantomie mogą zostać przystosowane pod konkretny problem biologiczny, co umożliwia odpowiedź na pytanie „czy detekowana różnica w pomiarach może być markerem zmian w próbce”, np. po podaniu leku lub do stwierdzenia zakażenia. Wykorzystanie sztucznych komórek minimalizuje również ryzyko pracy z cennym lub niebezpiecznym materiałem biologicznym, np. w opracowaniu układów QPI nowej generacji oraz do oceny potencjalnych zastosowań klinicznych. 

Kluczowym wyzwaniem w erze NISQ (ang. Noisy Intermediate-Scale Quantum) jest znalezienie użytecznych obwodów kwantowych zgodnych z obecnymi ograniczeniami sprzętowymi. Wariacyjne algorytmy kwantowe (VQA, ang. Variational Quantum Algorithms) oferują potencjalne rozwiązanie poprzez ustalenie architektury obwodu i optymalizację parametrów poszczególnych bramek w zewnętrznej pętli. Jednak optymalizacja parametrów może stać się obliczeniowo niepraktyczna, a ogólna wydajność algorytmu silnie zależy od początkowo wybranej architektury obwodu.

W celu automatycznego projektowania użytecznych architektur obwodów opracowano kilka algorytmów wyszukiwania architektury kwantowej (QAS, ang. Quantum Architecture Search). W przypadku samej optymalizacji parametrów zaobserwowano, że efekty szumu mogą znacząco wpływać na skuteczność optymalizatora i końcowe wyniki, co stanowi ważny obszar badań. Jednak wpływ szumu na proces wyszukiwania architektury – który może być równie istotny – jest słabo poznany.

Niniejsza praca podejmuje to zagadnienie, wprowadzając algorytm wyszukiwania architektury kwantowej oparty na nauczaniu progresywnym z użyciem uczenia ze wzmocnieniem – CRLQAS (ang. Curriculum-based Reinforcement Learning QAS), zaprojektowany z myślą o wyzwaniach związanych z realistycznym wdrażaniem VQA.

Algorytm uwzględnia:

• trójwymiarowe kodowanie architektury oraz ograniczenia dynamiki środowiska w celu efektywnego przeszukiwania przestrzeni możliwych obwodów,
• mechanizm przerywania epizodów, który kieruje agenta ku znajdowaniu krótszych obwodów,
• nowy wariant algorytmu SPSA (ang. Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation) jako optymalizatora umożliwiającego szybszą zbieżność.

Aby usprawnić eksperymenty, opracowaliśmy zoptymalizowany symulator dla naszego algorytmu, który znacznie poprawia wydajność obliczeniową podczas symulacji obwodów kwantowych z szumem, wykorzystując formalizm macierzy przeniesienia Pauliego w bazie Pauli-Liouville’a.

Eksperymenty numeryczne skoncentrowane na zadaniach z chemii kwantowej wykazują, że CRLQAS przewyższa istniejące algorytmy QAS w kilku aspektach, zarówno w środowiskach bezszumowych, jak i w obecności szumu.

Oddziaływanie pomiędzy wzbudzeniami materii skondensowanej a polem elektromagnetycznym rezonatorów optycznych stanowi fascynujący obszar badań podstawowych i leży u podstaw nowoczesnych technologii fotonicznych oraz kwantowych. W niniejszej pracy, zarówno eksperymentalnie, jak i teoretycznie, zaprezentowano intrygującą koncepcję stanów złożonych powstających w wyniku silnego sprzężenia dwóch odmiennych kwazicząstek z tym samym modem optycznej wnęki rezonansowej. W szczególności zbadano magnony – kwanty fal spinowych wzbudzane w płytce kryształu antyferromagnetycznego – oraz fonony, czyli kwanty drgań sieci krystalicznej, wzbudzane w osobnej próbce izolującego materiału. Obie płytki wspólnie tworzyły wnękę optyczną typu Fabry’ego–Pérota w zakresie częstotliwości terahercowych. W badaniu wykazano powstawanie hybrydowych polarytonów fononowo-magnonowych oraz możliwość ich strojenia poprzez zmianę odległości między płytkami. Co istotne, efekt hybrydyzacji utrzymywał się nawet przy odległościach rzędu kilku milimetrów. Wyniki eksperymentalne zinterpretowano zarówno w oparciu o klasyczny model elektrodynamiczny, jak i przy użyciu elektrodynamiki kwantowej. Opis kwantowy pozwolił na ilościowe określenie stopnia hybrydyzacji, powiązanego z topologicznym zachowaniem wektora fazowego pola elektrycznego, co pozostaje zgodne z przewidywaniami klasycznego modelu. Prezentowane wyniki uzyskano w temperaturze pokojowej oraz przy zastosowaniu wnęk optycznych o wymiarach milimetrowych, co otwiera drogę do projektowania realistycznych, częstotliwościowo strojonych urządzeń terahercowych opartych na hybrydyzacji wzbudzeń elementarnych materii o elektrycznym (fononika) i magnetycznym momencie dipolowym (spintronika).

Opracowana przez nas metoda otrzymywania niestechiometrycznych czteroskładnikowych nanokryształów Ag-In-Zn-S, pozwala na kontrolę ich składu i w konsekwencji, na kontrolę koloru emitowanego światła. Otrzymywane nanokryształy charakteryzują się wysokimi wydajnościami kwantowymi fotoluminescencji i niespotykanymi długimi czasami jej zaniku. Otrzymane nanokryształy Ag-In-Zn-S o różnym składzie, modyfikowane ligandami zdolnymi do wychwytu elektronów zostały przez grupę współpracujących fizyków poddane pogłębionym badaniom absorpcji, fotoluminescencji i czasu zaniku emisji w różnych temperaturach. W wyniku tych prac zaproponowano mechanizm fotoluminescencji, polegający na rekombinacji wewnątrz przerwy energii wzbronionych, pomiędzy zdelokalizowanymi elektronami i zlokalizowanymi dziurami. To nowy mechanizm, stanowiący alternatywę dla powszechnie przyjętego w literaturze donorowo-akceptorowego mechanizmu promienistej rekombinacji rozpatrywanego dla tego typu nanostruktur.