Современные технологии помогли раскрыть загадку доломита
Доломит - это минерал, который встречается в различных географических областях, таких как Доломитовые Альпы в Италии, Ниагарский водопад, Белые скалы Дувра и Худу в штате Юта. Однако, несмотря на его широкое распространение в породах возрастом более 100 миллионов лет, он почти отсутствует в более молодых образованиях. Эта загадка, известная как "Проблема Доломитов", долгое время беспокоила ученых.
Недавно команде исследователей из Мичиганского университета и Университета Хоккайдо в Японии удалось разрешить эту геологическую загадку благодаря новой теории, основанной на атомном моделировании. В течение 200 лет ученым не удавалось вырастить доломит в лаборатории в условиях, аналогичных естественному процессу его формирования. Однако теперь, благодаря новым исследованиям, они смогли достичь успеха.
Секрет заключался в устранении дефектов минеральной структуры доломита по мере его роста. При естественном образовании доломита в воде атомы аккуратно осаждаются на краю растущей поверхности кристалла. Однако, край роста доломита состоит из чередующихся рядов кальция и магния, и атомы этих элементов случайным образом прикрепляются к растущим кристаллам, создавая дефекты. Эти дефекты препятствуют образованию дополнительных слоев доломита, замедляя его рост.
Исследователям удалось решить эту проблему, проводя многократное смывание дефектов, например, с помощью дождя или приливов. Неупорядоченные атомы, которые менее стабильны, чем атомы в правильном положении, растворяются первыми при промывании минерала водой. Таким образом, слой доломита может сформироваться всего за несколько лет.
Для точного моделирования роста доломита исследователям пришлось рассчитать силу взаимодействия между атомами и существующей поверхностью доломита. Это требовало оценки энергии каждого отдельного взаимодействия между электронами и атомами в растущем кристалле.
Источник:
Джунсу Ким и др. Растворение обеспечивает рост кристаллов доломита в условиях окружающей среды (Joonsoo Kim et al, Dissolution enables dolomite crystal growth near ambient conditions), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi3690
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Доломит - это минерал, который встречается в различных географических областях, таких как Доломитовые Альпы в Италии, Ниагарский водопад, Белые скалы Дувра и Худу в штате Юта. Однако, несмотря на его широкое распространение в породах возрастом более 100 миллионов лет, он почти отсутствует в более молодых образованиях. Эта загадка, известная как "Проблема Доломитов", долгое время беспокоила ученых.
Недавно команде исследователей из Мичиганского университета и Университета Хоккайдо в Японии удалось разрешить эту геологическую загадку благодаря новой теории, основанной на атомном моделировании. В течение 200 лет ученым не удавалось вырастить доломит в лаборатории в условиях, аналогичных естественному процессу его формирования. Однако теперь, благодаря новым исследованиям, они смогли достичь успеха.
Секрет заключался в устранении дефектов минеральной структуры доломита по мере его роста. При естественном образовании доломита в воде атомы аккуратно осаждаются на краю растущей поверхности кристалла. Однако, край роста доломита состоит из чередующихся рядов кальция и магния, и атомы этих элементов случайным образом прикрепляются к растущим кристаллам, создавая дефекты. Эти дефекты препятствуют образованию дополнительных слоев доломита, замедляя его рост.
Исследователям удалось решить эту проблему, проводя многократное смывание дефектов, например, с помощью дождя или приливов. Неупорядоченные атомы, которые менее стабильны, чем атомы в правильном положении, растворяются первыми при промывании минерала водой. Таким образом, слой доломита может сформироваться всего за несколько лет.
Для точного моделирования роста доломита исследователям пришлось рассчитать силу взаимодействия между атомами и существующей поверхностью доломита. Это требовало оценки энергии каждого отдельного взаимодействия между электронами и атомами в растущем кристалле.
Источник:
Джунсу Ким и др. Растворение обеспечивает рост кристаллов доломита в условиях окружающей среды (Joonsoo Kim et al, Dissolution enables dolomite crystal growth near ambient conditions), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi3690
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2🔥1
Цельнометаллический фуллерен, но нестабильный
Недавно группа химиков из Нанкайского университета, Нанкинского технологического университета, Шаньсийского университета и Университета Сан-Себастьяна в Чили совместно провели удивительное исследование, результатом которого стало создание фуллереноподобной молекулы, состоящей полностью из атомов металлов. Этот прорыв был опубликован в журнале Science и может иметь большое значение для научных исследований.
Фуллерены - это особые формы углерода, образующие закрытую клеточную структуру. Ранее уже были созданы неорганические фуллерены, но ни один из них не был полностью металлическим. В новой работе исследователи смогли создать фуллереноподобную молекулу, состоящую из 20 атомов сурьмы, 12 атомов золота и одного атома калия. Это достигнуто путем кристаллизации и использования метода синтеза, объединяющего высокотемпературный твердофазный синтез с металлоорганической химией.
Структура молекулы представляет собой додекаэдрический кластер, где атом калия находится в центре, а атомы сурьмы образуют вершины. Атомы золота расположены в центре каждой грани. Это открытие было совершенно неожиданным для исследователей, которые, хотя и знали, что создают что-то новое, не предполагали, что получат такую уникальную структуру.
К сожалению, молекула оказалась крайне нестабильной, что делает ее малопригодной для практического использования. Однако, это открытие дает ценную информацию о взаимосвязи между металлами в целом, что может быть полезным для различных исследований. Например, ученые обратили внимание на часть структуры, где две грани соединяются бок о бок, образуя форму бабочки. Это наблюдение может иметь важное значение для дальнейших исследований в области металлогенетики и катализа.
Источник:
Ю-Хе Сюй и др., Цельнометаллический фуллерен (Yu-He Xu et al, An all-metal fullerene), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adj6491
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Недавно группа химиков из Нанкайского университета, Нанкинского технологического университета, Шаньсийского университета и Университета Сан-Себастьяна в Чили совместно провели удивительное исследование, результатом которого стало создание фуллереноподобной молекулы, состоящей полностью из атомов металлов. Этот прорыв был опубликован в журнале Science и может иметь большое значение для научных исследований.
Фуллерены - это особые формы углерода, образующие закрытую клеточную структуру. Ранее уже были созданы неорганические фуллерены, но ни один из них не был полностью металлическим. В новой работе исследователи смогли создать фуллереноподобную молекулу, состоящую из 20 атомов сурьмы, 12 атомов золота и одного атома калия. Это достигнуто путем кристаллизации и использования метода синтеза, объединяющего высокотемпературный твердофазный синтез с металлоорганической химией.
Структура молекулы представляет собой додекаэдрический кластер, где атом калия находится в центре, а атомы сурьмы образуют вершины. Атомы золота расположены в центре каждой грани. Это открытие было совершенно неожиданным для исследователей, которые, хотя и знали, что создают что-то новое, не предполагали, что получат такую уникальную структуру.
К сожалению, молекула оказалась крайне нестабильной, что делает ее малопригодной для практического использования. Однако, это открытие дает ценную информацию о взаимосвязи между металлами в целом, что может быть полезным для различных исследований. Например, ученые обратили внимание на часть структуры, где две грани соединяются бок о бок, образуя форму бабочки. Это наблюдение может иметь важное значение для дальнейших исследований в области металлогенетики и катализа.
Источник:
Ю-Хе Сюй и др., Цельнометаллический фуллерен (Yu-He Xu et al, An all-metal fullerene), Science (2023). DOI: 10.1126/science.adj6491
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Нейросети из света: новые достижения
Глубокое обучение привнесло значительные изменения в обработку и использование данных. Однако с ростом объемов данных и возрастающими вычислительными требованиями нам необходимы более эффективные методы обработки, хранения и анализа информации. В этой области оптические вычисления представляют собой следующий прорыв в компьютерных технологиях. Вместо использования электронных сигналов, оптические вычисления основываются на свойствах световых волн, таких как длина волны и поляризация. Дифракционные глубокие нейронные сети (D2NN) используют эти свойства для выполнения задач, таких как распознавание изображений и объектов. Такие сети состоят из двумерных массивов пикселей, представленных в виде дифракционных слоев. Каждый пиксель является настраиваемым параметром, который влияет на свойства проходящих через него световых волн. Это уникальная конструкция позволяет сетям выполнять вычисления, манипулируя информацией, содержащейся в световых волнах. До сих пор D2NN использовали свойства световых волн, такие как интенсивность, фаза, поляризация и длина волны.
В последнем исследовании, опубликованном в Advanced Photonics Nexus, ученые из Китайского университета Миньцзу, Пекинского университета и Шаньсийского университета представили новое развитие в области D2NN. Они разработали три D2NN с дифракционными слоями, способными распознавать объекты, используя информацию, содержащуюся в орбитальном угловом моменте (ОАМ) света. ОАМ - это свойство световых волн, связанное с их вращением или скручивающим движением. Оно может принимать бесконечное количество независимых значений, каждое из которых соответствует определенному режиму света. Благодаря широкому спектру возможных состояний или режимов, ОАМ может передавать пространственную информацию, такую как положение, расположение или структура объектов.
Предложенные в исследовании D2NN с дифракционными слоями и кодировкой ОАМ имеют большой потенциал для решения задач классификации. Однодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ могут использоваться для одно- и многозадачной классификации, а многодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ - для повторяемой многозадачной классификации. Это открывает новые возможности для применения оптических вычислений в различных сферах, таких как компьютерное зрение, обработка изображений и распознавание образов.
Источник:
Куо Чжан и др., Расширенная полностью оптическая классификация с использованием дифракционных сетей, кодированных по орбитальному угловому моменту (Kuo Zhang et al, Advanced all-optical classification using orbital-angular-momentum-encoded diffractive networks), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.6.066006
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Глубокое обучение привнесло значительные изменения в обработку и использование данных. Однако с ростом объемов данных и возрастающими вычислительными требованиями нам необходимы более эффективные методы обработки, хранения и анализа информации. В этой области оптические вычисления представляют собой следующий прорыв в компьютерных технологиях. Вместо использования электронных сигналов, оптические вычисления основываются на свойствах световых волн, таких как длина волны и поляризация. Дифракционные глубокие нейронные сети (D2NN) используют эти свойства для выполнения задач, таких как распознавание изображений и объектов. Такие сети состоят из двумерных массивов пикселей, представленных в виде дифракционных слоев. Каждый пиксель является настраиваемым параметром, который влияет на свойства проходящих через него световых волн. Это уникальная конструкция позволяет сетям выполнять вычисления, манипулируя информацией, содержащейся в световых волнах. До сих пор D2NN использовали свойства световых волн, такие как интенсивность, фаза, поляризация и длина волны.
В последнем исследовании, опубликованном в Advanced Photonics Nexus, ученые из Китайского университета Миньцзу, Пекинского университета и Шаньсийского университета представили новое развитие в области D2NN. Они разработали три D2NN с дифракционными слоями, способными распознавать объекты, используя информацию, содержащуюся в орбитальном угловом моменте (ОАМ) света. ОАМ - это свойство световых волн, связанное с их вращением или скручивающим движением. Оно может принимать бесконечное количество независимых значений, каждое из которых соответствует определенному режиму света. Благодаря широкому спектру возможных состояний или режимов, ОАМ может передавать пространственную информацию, такую как положение, расположение или структура объектов.
Предложенные в исследовании D2NN с дифракционными слоями и кодировкой ОАМ имеют большой потенциал для решения задач классификации. Однодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ могут использоваться для одно- и многозадачной классификации, а многодетекторные D2NN с кодировкой ОАМ - для повторяемой многозадачной классификации. Это открывает новые возможности для применения оптических вычислений в различных сферах, таких как компьютерное зрение, обработка изображений и распознавание образов.
Источник:
Куо Чжан и др., Расширенная полностью оптическая классификация с использованием дифракционных сетей, кодированных по орбитальному угловому моменту (Kuo Zhang et al, Advanced all-optical classification using orbital-angular-momentum-encoded diffractive networks), Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.6.066006
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Необычное поведение экситонов: на шаг ближе к бытовым квантовым компьютерам
Новый вид "провода" для перемещения экситонов, разработанный в Мичиганском университете, открывает новые перспективы в создании устройств, включая квантовые компьютеры при комнатной температуре. Экситоны - это электроны, связанные с положительно заряженным пространством в решетке материала, и их перемещение может быть ограничено различными факторами, такими как паразитные емкости и потери энергии.
Однако исследователи обнаружили резкое нарушение соотношения Эйнштейна, которое обычно используется для описания движения частиц в пространстве, и использовали это для перемещения экситонов в более компактных упаковках. Это открывает возможности для создания более эффективных устройств, которые могут использовать комбинацию оптики и экситоники вместо электроники.
Экситоны также обладают способностью преобразовываться в свет и обратно, что делает их идеальными для использования в квантовых вычислениях. Они могут кодировать квантовую информацию и удерживать ее дольше, чем электроны в полупроводниках. Однако время удержания экситонов до сих пор измерялось в пикосекундах (10^-12 секунд), исследователи пытаются использовать фемтосекундные лазерные импульсы (10^-15 секунд) для обработки информации.
Ранее было предложено использовать акустические волны для перемещения экситонов через полупроводники. Теперь с помощью новой пирамидальной структуры удалось обеспечить более точный транспорт экситонов, ограниченных одним измерением, похожим на провод. Это открывает новые возможности для создания устройств, которые могут использовать экситоны для передачи информации.
Источник:
Зидонг Ли и др., Улучшенный дрейфовый транспорт экситонов посредством подавленной диффузии в одномерных направляющих (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c04870
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Новый вид "провода" для перемещения экситонов, разработанный в Мичиганском университете, открывает новые перспективы в создании устройств, включая квантовые компьютеры при комнатной температуре. Экситоны - это электроны, связанные с положительно заряженным пространством в решетке материала, и их перемещение может быть ограничено различными факторами, такими как паразитные емкости и потери энергии.
Однако исследователи обнаружили резкое нарушение соотношения Эйнштейна, которое обычно используется для описания движения частиц в пространстве, и использовали это для перемещения экситонов в более компактных упаковках. Это открывает возможности для создания более эффективных устройств, которые могут использовать комбинацию оптики и экситоники вместо электроники.
Экситоны также обладают способностью преобразовываться в свет и обратно, что делает их идеальными для использования в квантовых вычислениях. Они могут кодировать квантовую информацию и удерживать ее дольше, чем электроны в полупроводниках. Однако время удержания экситонов до сих пор измерялось в пикосекундах (10^-12 секунд), исследователи пытаются использовать фемтосекундные лазерные импульсы (10^-15 секунд) для обработки информации.
Ранее было предложено использовать акустические волны для перемещения экситонов через полупроводники. Теперь с помощью новой пирамидальной структуры удалось обеспечить более точный транспорт экситонов, ограниченных одним измерением, похожим на провод. Это открывает новые возможности для создания устройств, которые могут использовать экситоны для передачи информации.
Источник:
Зидонг Ли и др., Улучшенный дрейфовый транспорт экситонов посредством подавленной диффузии в одномерных направляющих (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c04870
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Тепловые энергоэффективные вычисления
В последние десятилетия физики и инженеры искали способы повторного использования потерянной энергии, которая возникает при нагреве электронных устройств. Теперь, благодаря совместным усилиям ученых из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Центрально-Южного университета в Китае, появился новый подход, который может изменить игру в области энергоэффективной обработки данных.
Доктор Джамал Беракдар, профессор физики в Университете Мартина Лютера, объясняет, что одной из проблем было сложное направление и контроль тепловых сигналов. Однако именно это необходимо для использования тепловых сигналов в надежной обработке данных. Результаты исследования команды были опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.
Идея состоит в использовании непроводящих магнитных полос вместе с обычными металлическими проставками вместо обычных электронных схем. Эта необычная комбинация позволяет контролируемо проводить и усиливать тепловые сигналы для питания логических вычислительных операций и тепловых диодов. Однако, как отмечает Беракдар, одним из недостатков нового метода является его скорость, которая в настоящее время не соответствует требованиям современных смартфонов.
Тем не менее, этот новый метод может стать перспективным для использования в компьютерах следующего поколения, которые будут предназначены для выполнения энергосберегающих расчетов. Вместе с тем, он может способствовать экономии энергии в сфере информационных технологий путем эффективного использования избыточного тепла.
Источник:
Си-гуан Ван и др., Спинтронные термодиоды и логические элементы с поддержкой PT-симметрии (Xi‐guang Wang et al, PT‐Symmetry Enabled Spintronic Thermal Diodes and Logic Gates), Advanced Electronic Materials (2023). DOI: 10.1002/aelm.202300325
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
В последние десятилетия физики и инженеры искали способы повторного использования потерянной энергии, которая возникает при нагреве электронных устройств. Теперь, благодаря совместным усилиям ученых из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Центрально-Южного университета в Китае, появился новый подход, который может изменить игру в области энергоэффективной обработки данных.
Доктор Джамал Беракдар, профессор физики в Университете Мартина Лютера, объясняет, что одной из проблем было сложное направление и контроль тепловых сигналов. Однако именно это необходимо для использования тепловых сигналов в надежной обработке данных. Результаты исследования команды были опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.
Идея состоит в использовании непроводящих магнитных полос вместе с обычными металлическими проставками вместо обычных электронных схем. Эта необычная комбинация позволяет контролируемо проводить и усиливать тепловые сигналы для питания логических вычислительных операций и тепловых диодов. Однако, как отмечает Беракдар, одним из недостатков нового метода является его скорость, которая в настоящее время не соответствует требованиям современных смартфонов.
Тем не менее, этот новый метод может стать перспективным для использования в компьютерах следующего поколения, которые будут предназначены для выполнения энергосберегающих расчетов. Вместе с тем, он может способствовать экономии энергии в сфере информационных технологий путем эффективного использования избыточного тепла.
Источник:
Си-гуан Ван и др., Спинтронные термодиоды и логические элементы с поддержкой PT-симметрии (Xi‐guang Wang et al, PT‐Symmetry Enabled Spintronic Thermal Diodes and Logic Gates), Advanced Electronic Materials (2023). DOI: 10.1002/aelm.202300325
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Полупроводник из алмаза: надёжный, эффективный, экологичный
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали революционное полупроводниковое устройство, которое использует алмаз и обладает самым высоким напряжением пробоя и самым низким током утечки среди всех ранее созданных алмазных устройств. Это открытие открывает новые возможности для более эффективного использования энергии, особенно в контексте перехода к возобновляемым источникам энергии.
В настоящее время, силовые устройства контролируют около 50% мировой электроэнергии, и ожидается, что этот процент увеличится до 80% в ближайшие десять лет. Одновременно с этим, спрос на электроэнергию увеличится на 50% к 2050 году. Чтобы удовлетворить эти потребности и модернизировать электрическую сеть, необходимо отказаться от традиционных материалов, таких как кремний, и перейти к новым материалам, таким как алмаз.
Профессор электротехники и компьютерной техники Джан Байрам, руководитель исследования, подчеркивает важность перехода к новым материалам, которые обладают высокой эффективностью и пропускной способностью. Он отмечает, что с увеличением использования пропускной способности и созданием большего объема данных, необходимо найти способы сделать энергопотребление более эффективным, а не только увеличивать производство энергии и строить новые электростанции.
Алмаз является идеальным материалом для полупроводниковых устройств благодаря своим уникальным свойствам. Он обладает сверхширокой запрещенной зоной и высокой теплопроводностью. Благодаря этим характеристикам, алмазные полупроводники могут работать при гораздо более высоких напряжениях и температурах, обеспечивая стабильную и эффективную работу устройств.
Новое полупроводниковое устройство, разработанное исследователями из Университета Иллинойса, открывает перспективы для создания более эффективных технологий энергопотребления. Это может привести к снижению энергозатрат и улучшению производительности систем, что особенно важно в контексте растущего спроса на электроэнергию и перехода к более устойчивым источникам энергии.
Источник:
Чжуоран Хан и др., Алмазные диоды с боковым барьером Шоттки p-типа с высоким напряжением пробоя (4612 В при 0,01 мА/мм) (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), IEEE Electron Device Letters (2023). DOI: 10.1109/LED.2023.3310910
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали революционное полупроводниковое устройство, которое использует алмаз и обладает самым высоким напряжением пробоя и самым низким током утечки среди всех ранее созданных алмазных устройств. Это открытие открывает новые возможности для более эффективного использования энергии, особенно в контексте перехода к возобновляемым источникам энергии.
В настоящее время, силовые устройства контролируют около 50% мировой электроэнергии, и ожидается, что этот процент увеличится до 80% в ближайшие десять лет. Одновременно с этим, спрос на электроэнергию увеличится на 50% к 2050 году. Чтобы удовлетворить эти потребности и модернизировать электрическую сеть, необходимо отказаться от традиционных материалов, таких как кремний, и перейти к новым материалам, таким как алмаз.
Профессор электротехники и компьютерной техники Джан Байрам, руководитель исследования, подчеркивает важность перехода к новым материалам, которые обладают высокой эффективностью и пропускной способностью. Он отмечает, что с увеличением использования пропускной способности и созданием большего объема данных, необходимо найти способы сделать энергопотребление более эффективным, а не только увеличивать производство энергии и строить новые электростанции.
Алмаз является идеальным материалом для полупроводниковых устройств благодаря своим уникальным свойствам. Он обладает сверхширокой запрещенной зоной и высокой теплопроводностью. Благодаря этим характеристикам, алмазные полупроводники могут работать при гораздо более высоких напряжениях и температурах, обеспечивая стабильную и эффективную работу устройств.
Новое полупроводниковое устройство, разработанное исследователями из Университета Иллинойса, открывает перспективы для создания более эффективных технологий энергопотребления. Это может привести к снижению энергозатрат и улучшению производительности систем, что особенно важно в контексте растущего спроса на электроэнергию и перехода к более устойчивым источникам энергии.
Источник:
Чжуоран Хан и др., Алмазные диоды с боковым барьером Шоттки p-типа с высоким напряжением пробоя (4612 В при 0,01 мА/мм) (Zidong Li et al, Enhanced Exciton Drift Transport through Suppressed Diffusion in One-Dimensional Guides), IEEE Electron Device Letters (2023). DOI: 10.1109/LED.2023.3310910
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Синтез плёнок из углеродных нанотрубок увеличили втрое
Ученые Сколтеха обнаружили, что добавление газообразного водорода в реакционную камеру вместе с окисью углерода позволяет почти утроить выход углеродных нанотрубок по сравнению с использованием других стимуляторов роста, не ухудшая их качество.
Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой форму углерода, где листы атомов графена свернуты в полые цилиндры. Они отличаются по длине, диаметру и хиральности, что влияет на их свойства, включая электропроводность. Эти нанотрубки могут быть произведены в виде порошка, тонких пленок, волокон и других форм, в зависимости от их предполагаемого применения.
Благодаря своим уникальным механическим, электрическим, оптическим и термическим свойствам, одностенные углеродные нанотрубки находят применение в различных технологиях и продуктах. Они используются в автомобильных шинах для повышения прочности и устойчивости к разрыву, а также в композитных материалах для лопастей ветряных турбин. Гибкие сенсорные экраны и компоненты литий-ионных аккумуляторов также могут быть улучшены с помощью этих нанотрубок. Однако основное применение одностенных углеродных нанотрубок в виде тонких пленок связано с электроникой и оптикой.
В новом методе в высокотемпературную среду вводятся газовые потоки источника углерода (углеродного сырья для выращивания нанотрубок, такого как углеводороды, окись углерода, этанол и т. д.) и предшественника катализатора (как правило, предшественника наночастиц железа — например, ферроцена).
Высокая температура разлагает прекурсор на каталитические наночастицы с последующим разложением источника углерода и осаждением углерода на их поверхности, образованием фуллереновой полусферической шапки и ростом нанотрубок. На выходе из реактора нанотрубки фильтруются одновременно, образуя на поверхности фильтра «2D» сетку — тонкую пленку ОУНТ.
«Существующие решения не смогли существенно повысить производительность синтеза на основе CO. Для диоксида углерода характерно дву-, трехкратное увеличение выхода, а добавление серы оказалось неэффективным для процесса на основе CO», — прокомментировал Илья Новиков, основной автор издания, недавно защитивший кандидатскую диссертацию по синтезу нанотрубок в Сколтехе. «Мы рассматривали водород как возможный эффективный стимулятор роста. В предыдущих работах было обнаружено, что его введение в атмосферу CO может вызвать дополнительную реакцию с образованием углерода в дополнение к реакции Будуара — гидрирование CO. Мы пришли к выводу, что это может сработать и в нашем случае».
После тщательного исследования влияния водорода на выход синтеза ОСУНТ, а также свойства продукта нанотрубок, авторы обнаружили 15-кратное увеличение производительности синтеза при концентрации газообразного водорода 10% объёма без ухудшения структурных свойств и эксплуатационных характеристик пленок нанотрубок.
«Изучив механизмы роста нанотрубок методами оптической спектроскопии и электронной микроскопии, а также проведя детальное изучение термодинамики процесса, мы пришли к выводу, что гидрирование монооксида углерода действительно ответственно за такой замечательный эффект», - сказал профессор Альберт Насибулин, руководитель лаборатории наноматериалов Сколтеха.
Источник:
Илья В. Новиков и др., Ускорение синтеза одностенных углеродных нанотрубок на основе CO с водородом (Ilya V. Novikov et al, Boosting CO-based synthesis of single-walled carbon nanotubes with hydrogen), Chemical Engineering Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.146527
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые Сколтеха обнаружили, что добавление газообразного водорода в реакционную камеру вместе с окисью углерода позволяет почти утроить выход углеродных нанотрубок по сравнению с использованием других стимуляторов роста, не ухудшая их качество.
Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой форму углерода, где листы атомов графена свернуты в полые цилиндры. Они отличаются по длине, диаметру и хиральности, что влияет на их свойства, включая электропроводность. Эти нанотрубки могут быть произведены в виде порошка, тонких пленок, волокон и других форм, в зависимости от их предполагаемого применения.
Благодаря своим уникальным механическим, электрическим, оптическим и термическим свойствам, одностенные углеродные нанотрубки находят применение в различных технологиях и продуктах. Они используются в автомобильных шинах для повышения прочности и устойчивости к разрыву, а также в композитных материалах для лопастей ветряных турбин. Гибкие сенсорные экраны и компоненты литий-ионных аккумуляторов также могут быть улучшены с помощью этих нанотрубок. Однако основное применение одностенных углеродных нанотрубок в виде тонких пленок связано с электроникой и оптикой.
В новом методе в высокотемпературную среду вводятся газовые потоки источника углерода (углеродного сырья для выращивания нанотрубок, такого как углеводороды, окись углерода, этанол и т. д.) и предшественника катализатора (как правило, предшественника наночастиц железа — например, ферроцена).
Высокая температура разлагает прекурсор на каталитические наночастицы с последующим разложением источника углерода и осаждением углерода на их поверхности, образованием фуллереновой полусферической шапки и ростом нанотрубок. На выходе из реактора нанотрубки фильтруются одновременно, образуя на поверхности фильтра «2D» сетку — тонкую пленку ОУНТ.
«Существующие решения не смогли существенно повысить производительность синтеза на основе CO. Для диоксида углерода характерно дву-, трехкратное увеличение выхода, а добавление серы оказалось неэффективным для процесса на основе CO», — прокомментировал Илья Новиков, основной автор издания, недавно защитивший кандидатскую диссертацию по синтезу нанотрубок в Сколтехе. «Мы рассматривали водород как возможный эффективный стимулятор роста. В предыдущих работах было обнаружено, что его введение в атмосферу CO может вызвать дополнительную реакцию с образованием углерода в дополнение к реакции Будуара — гидрирование CO. Мы пришли к выводу, что это может сработать и в нашем случае».
После тщательного исследования влияния водорода на выход синтеза ОСУНТ, а также свойства продукта нанотрубок, авторы обнаружили 15-кратное увеличение производительности синтеза при концентрации газообразного водорода 10% объёма без ухудшения структурных свойств и эксплуатационных характеристик пленок нанотрубок.
«Изучив механизмы роста нанотрубок методами оптической спектроскопии и электронной микроскопии, а также проведя детальное изучение термодинамики процесса, мы пришли к выводу, что гидрирование монооксида углерода действительно ответственно за такой замечательный эффект», - сказал профессор Альберт Насибулин, руководитель лаборатории наноматериалов Сколтеха.
Источник:
Илья В. Новиков и др., Ускорение синтеза одностенных углеродных нанотрубок на основе CO с водородом (Ilya V. Novikov et al, Boosting CO-based synthesis of single-walled carbon nanotubes with hydrogen), Chemical Engineering Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.146527
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2🔥1
Рекордный ускоритель электронов: мощный и очень компактный
Ускорители частиц имеют огромный потенциал для применения в различных областях, таких как полупроводники, медицинская визуализация и терапия, а также исследования в области материалов, энергетики и медицины. Однако, традиционные ускорители требуют огромного пространства, что делает их дорогими и доступными только для небольшого числа национальных лабораторий и университетов.
Недавние исследования, проведенные командой ученых из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и компании TAU Systems Inc., привели к созданию компактного ускорителя частиц длиной менее 20 метров. Этот ускоритель способен производить электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). Сравнительно, в США в настоящее время существуют только два других ускорителя, способных достичь таких высоких энергий электронов, но их длина составляет около 3 километров.
Бьорн "Мануэль" Хегелич, доцент кафедры физики UT и генеральный директор TAU Systems, рассказал о своих достижениях в недавней статье, опубликованной в журнале Matter and Radiation at Extremes. Он отметил, что их ускоритель может достигать высоких энергий в камере размером всего 10 сантиметров. Это открывает новые возможности для использования ускорителей частиц в различных областях.
Команда Хегелича в настоящее время исследует потенциал своего ускорителя, известного как усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля, в различных областях. Они надеются использовать его для проверки устойчивости космической электроники к радиации, для получения трехмерных изображений внутренних структур новых полупроводниковых чипов, а также для разработки новых методов лечения рака и передовых методов медицинской визуализации.
Идея лазерных ускорителей кильватерного поля была впервые предложена в 1979 году. Она заключается в использовании мощного лазера для воздействия на газообразный гелий, превращая его в плазму и создавая волны, которые выбивают электроны из газа, образуя высокоэнергетический электронный луч.
Источник:
Константин Аникулаесей и др., Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц (Constantin Aniculaesei et al, The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator), Matter and Radiation at Extremes (2023). DOI: 10.1063/5.0161687
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ускорители частиц имеют огромный потенциал для применения в различных областях, таких как полупроводники, медицинская визуализация и терапия, а также исследования в области материалов, энергетики и медицины. Однако, традиционные ускорители требуют огромного пространства, что делает их дорогими и доступными только для небольшого числа национальных лабораторий и университетов.
Недавние исследования, проведенные командой ученых из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и компании TAU Systems Inc., привели к созданию компактного ускорителя частиц длиной менее 20 метров. Этот ускоритель способен производить электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). Сравнительно, в США в настоящее время существуют только два других ускорителя, способных достичь таких высоких энергий электронов, но их длина составляет около 3 километров.
Бьорн "Мануэль" Хегелич, доцент кафедры физики UT и генеральный директор TAU Systems, рассказал о своих достижениях в недавней статье, опубликованной в журнале Matter and Radiation at Extremes. Он отметил, что их ускоритель может достигать высоких энергий в камере размером всего 10 сантиметров. Это открывает новые возможности для использования ускорителей частиц в различных областях.
Команда Хегелича в настоящее время исследует потенциал своего ускорителя, известного как усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля, в различных областях. Они надеются использовать его для проверки устойчивости космической электроники к радиации, для получения трехмерных изображений внутренних структур новых полупроводниковых чипов, а также для разработки новых методов лечения рака и передовых методов медицинской визуализации.
Идея лазерных ускорителей кильватерного поля была впервые предложена в 1979 году. Она заключается в использовании мощного лазера для воздействия на газообразный гелий, превращая его в плазму и создавая волны, которые выбивают электроны из газа, образуя высокоэнергетический электронный луч.
Источник:
Константин Аникулаесей и др., Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц (Constantin Aniculaesei et al, The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator), Matter and Radiation at Extremes (2023). DOI: 10.1063/5.0161687
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Ядро атома - это молекула
Ученые из Института современной физики Китайской академии наук вместе со своими коллегами смогли сделать удивительное открытие, связанное с ядерной физикой. Они обнаружили структуру молекулярного типа в основном состоянии атомных ядер. Это открытие имеет важное значение для нашего понимания ядерных структур и взаимодействий между нуклонами.
Атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, является квантовой системой многих тел. Оно невероятно мало по размеру, составляя всего около одной десятитысячной части размера атома. Однако в ядре содержится более 99,9% общей массы атома. Взаимодействия между нуклонами создают различные ядерные структуры, которые варьируются от сферических до деформированных ядер и даже нейтронных гало с редкой поверхностной плотностью.
Особенно интересным фактом является появление кластерных структур внутри этих ядерных образований. Кластерные структуры представляют собой группы нуклонов, связанных внутри ядра. Они редко наблюдаются в основном состоянии атомных ядер, и исследователи ведут дискуссии о них уже много лет.
Начиная с 1938 года, физики-теоретики предположили возможное существование кластерных структур, подобных альфа-молекулам, в основных состояниях ядер, таких как бериллий-8, углерод-12 и кислород-16. Однако эта теоретическая гипотеза оставалась непроверенной из-за популярности одночастичного описания классической модели оболочки.
Теперь же ученые из Института современной физики и их коллеги использовали новый экспериментальный метод, чтобы подтвердить наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии ядра бериллия-10, ядра, богатого нейтронами. Эксперимент проводился на Заводе радиоактивных изотопов в Центре RIKEN Nishina в Японии.
В ходе эксперимента был использован метод реакции нокаута обратной кинематики. Вторичный луч бериллия-10, движущийся со скоростью, равной половине скорости света, бомбардировал мишень из твердого водорода. В результате, альфа-кластеры, связанные внутри ядра бериллия-10, выбивались протонами практически без передачи импульса остаточному ядру. Это позволило сохранить информацию о структуре кластера в основном состоянии бериллия-10.
Результаты эксперимента подтвердили наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии бериллия-10. Это замечательное открытие расширяет наше понимание ядерной физики и может иметь значительные последствия для развития новых технологий и материалов, основанных на ядерных структурах.
Источник:
П.Дж. Ли и др., Проверка молекулярной структуры основного состояния Be10 с использованием измерений поперечного сечения тройной дифференциальной реакции Be10(p,pα)He6 (P. J. Li et al, Validation of the Be10 Ground-State Molecular Structure Using Be10(p,pα)He6 Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.212501
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Института современной физики Китайской академии наук вместе со своими коллегами смогли сделать удивительное открытие, связанное с ядерной физикой. Они обнаружили структуру молекулярного типа в основном состоянии атомных ядер. Это открытие имеет важное значение для нашего понимания ядерных структур и взаимодействий между нуклонами.
Атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, является квантовой системой многих тел. Оно невероятно мало по размеру, составляя всего около одной десятитысячной части размера атома. Однако в ядре содержится более 99,9% общей массы атома. Взаимодействия между нуклонами создают различные ядерные структуры, которые варьируются от сферических до деформированных ядер и даже нейтронных гало с редкой поверхностной плотностью.
Особенно интересным фактом является появление кластерных структур внутри этих ядерных образований. Кластерные структуры представляют собой группы нуклонов, связанных внутри ядра. Они редко наблюдаются в основном состоянии атомных ядер, и исследователи ведут дискуссии о них уже много лет.
Начиная с 1938 года, физики-теоретики предположили возможное существование кластерных структур, подобных альфа-молекулам, в основных состояниях ядер, таких как бериллий-8, углерод-12 и кислород-16. Однако эта теоретическая гипотеза оставалась непроверенной из-за популярности одночастичного описания классической модели оболочки.
Теперь же ученые из Института современной физики и их коллеги использовали новый экспериментальный метод, чтобы подтвердить наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии ядра бериллия-10, ядра, богатого нейтронами. Эксперимент проводился на Заводе радиоактивных изотопов в Центре RIKEN Nishina в Японии.
В ходе эксперимента был использован метод реакции нокаута обратной кинематики. Вторичный луч бериллия-10, движущийся со скоростью, равной половине скорости света, бомбардировал мишень из твердого водорода. В результате, альфа-кластеры, связанные внутри ядра бериллия-10, выбивались протонами практически без передачи импульса остаточному ядру. Это позволило сохранить информацию о структуре кластера в основном состоянии бериллия-10.
Результаты эксперимента подтвердили наличие структуры молекулярного типа в основном состоянии бериллия-10. Это замечательное открытие расширяет наше понимание ядерной физики и может иметь значительные последствия для развития новых технологий и материалов, основанных на ядерных структурах.
Источник:
П.Дж. Ли и др., Проверка молекулярной структуры основного состояния Be10 с использованием измерений поперечного сечения тройной дифференциальной реакции Be10(p,pα)He6 (P. J. Li et al, Validation of the Be10 Ground-State Molecular Structure Using Be10(p,pα)He6 Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.212501
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Снова графен, теперь "волшебный"
Новые достижения в области разработки устройств из 2D-материалов открывают удивительные перспективы для квантовых технологий. Однако до сих пор мало исследований было посвящено потерям энергии в сильно взаимодействующих системах. В этой области профессор Эрнст Мейер и его команда с факультета физики Базельского университета провели уникальное исследование, используя атомно-силовой микроскоп в маятниковом режиме.
Исследователи использовали двухслойный графен, созданный коллегами из LMU в Мюнхене, и скрутили его на угол 1,08°. При таком скручивании два слоя графена образуют «муаровые» сверхструктуры, которые придают материалу новые свойства. Например, при скручивании на так называемый магический угол 1,08° графен становится сверхпроводником при очень низких температурах, что означает, что он может проводить электричество практически без потерь энергии.
Доктор Алексина Оллиер с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ) смогла доказать, что угол скручивания слоев атомного графена был одинаковым по всему слою и составлял около 1,06°. Она также измерила, как токопроводящие свойства графенового слоя могут изменяться и регулироваться в зависимости от заряда, приложенного к устройству. В зависимости от заряда отдельных графеновых ячеек материал вел себя как изолятор или полупроводник.
Хотя исследователи не достигли сверхпроводимости в графене из-за относительно высокой температуры во время измерений (5 Кельвинов или -268,15°C), они все же смогли модифицировать и измерить токопроводящие свойства устройства. Более того, они придали графену магнитные свойства, что является важным шагом в развитии новых технологий.
Источник:
Алексина Оллиер и др., Рассеяние энергии в двухслойном графене, скрученном под магическим углом (Alexina Ollier et al, Energy dissipation on magic angle twisted bilayer graphene), Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01441-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Новые достижения в области разработки устройств из 2D-материалов открывают удивительные перспективы для квантовых технологий. Однако до сих пор мало исследований было посвящено потерям энергии в сильно взаимодействующих системах. В этой области профессор Эрнст Мейер и его команда с факультета физики Базельского университета провели уникальное исследование, используя атомно-силовой микроскоп в маятниковом режиме.
Исследователи использовали двухслойный графен, созданный коллегами из LMU в Мюнхене, и скрутили его на угол 1,08°. При таком скручивании два слоя графена образуют «муаровые» сверхструктуры, которые придают материалу новые свойства. Например, при скручивании на так называемый магический угол 1,08° графен становится сверхпроводником при очень низких температурах, что означает, что он может проводить электричество практически без потерь энергии.
Доктор Алексина Оллиер с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ) смогла доказать, что угол скручивания слоев атомного графена был одинаковым по всему слою и составлял около 1,06°. Она также измерила, как токопроводящие свойства графенового слоя могут изменяться и регулироваться в зависимости от заряда, приложенного к устройству. В зависимости от заряда отдельных графеновых ячеек материал вел себя как изолятор или полупроводник.
Хотя исследователи не достигли сверхпроводимости в графене из-за относительно высокой температуры во время измерений (5 Кельвинов или -268,15°C), они все же смогли модифицировать и измерить токопроводящие свойства устройства. Более того, они придали графену магнитные свойства, что является важным шагом в развитии новых технологий.
Источник:
Алексина Оллиер и др., Рассеяние энергии в двухслойном графене, скрученном под магическим углом (Alexina Ollier et al, Energy dissipation on magic angle twisted bilayer graphene), Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01441-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Самоочищающиеся туалеты: инновационное решение для поддержания гигиены
У нас уже была туалетная публикация, про новый гидрофобный материал для унитазов, к которому ничего не прилипает. Теперь уже другие учёные разработали гидрофобное покрытие, к которому даже бактерии не прилипают!
Исследователи, работающие в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, представили новое прозрачное покрытие, которое делает поверхности, такие как фарфор и стекло, более водоотталкивающими.
Обычно для придания поверхностям водоотталкивающих свойств ученые создают микроскопические структуры, например, зазубрины или крючки на птичьих перьях, чтобы улавливать воздух или масла между поверхностью и каплями воды. Однако этот подход требует значительных усилий и может изменить внешний вид поверхности.
Исследователи Мустафа Сердар Онсес и его коллеги предпочли иной подход. Они измельчили поли(диметилсилоксан) (ПДМС), силиконовое масло, в шаровой мельнице в течение часа. Мельницей были использованы маленькие шарики из карбида вольфрама, которые бомбардировали масло на высоких скоростях, разрывая некоторые химические связи полимера и образуя новые молекулы. Результатом этого процесса стало измельченное ПДМС, которое быстро прикрепляется к поверхностям, таким как стекло и фарфор, образуя прочный маслянистый слой.
Интересно, что исследователи нанесли измельченное масло только на одну сторону внутренней части простерилизованного унитаза, оставив другую половину необработанной. После тестирования они обнаружили, что обработанная сторона унитаза эффективно отталкивает воду и предотвращает рост бактериальных пленок.
Это открытие имеет огромный потенциал для общественных мест, где туалеты используются множеством людей. Благодаря самоочищающемуся покрытию, поверхности туалетов могут оставаться чистыми и гигиеничными даже после многократного использования. Это также может помочь в борьбе с распространением инфекций и заболеваний, связанных с недостаточной гигиеной.
Источник:
Нусрет Челик и др., Механохимическая активация силикона для крупномасштабного изготовления противобиообрастающих жидкоподобных поверхностей (Nusret Celik et al, Mechanochemical Activation of Silicone for Large-Scale Fabrication of Anti-Biofouling Liquid-like Surfaces), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c11352
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
У нас уже была туалетная публикация, про новый гидрофобный материал для унитазов, к которому ничего не прилипает. Теперь уже другие учёные разработали гидрофобное покрытие, к которому даже бактерии не прилипают!
Исследователи, работающие в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, представили новое прозрачное покрытие, которое делает поверхности, такие как фарфор и стекло, более водоотталкивающими.
Обычно для придания поверхностям водоотталкивающих свойств ученые создают микроскопические структуры, например, зазубрины или крючки на птичьих перьях, чтобы улавливать воздух или масла между поверхностью и каплями воды. Однако этот подход требует значительных усилий и может изменить внешний вид поверхности.
Исследователи Мустафа Сердар Онсес и его коллеги предпочли иной подход. Они измельчили поли(диметилсилоксан) (ПДМС), силиконовое масло, в шаровой мельнице в течение часа. Мельницей были использованы маленькие шарики из карбида вольфрама, которые бомбардировали масло на высоких скоростях, разрывая некоторые химические связи полимера и образуя новые молекулы. Результатом этого процесса стало измельченное ПДМС, которое быстро прикрепляется к поверхностям, таким как стекло и фарфор, образуя прочный маслянистый слой.
Интересно, что исследователи нанесли измельченное масло только на одну сторону внутренней части простерилизованного унитаза, оставив другую половину необработанной. После тестирования они обнаружили, что обработанная сторона унитаза эффективно отталкивает воду и предотвращает рост бактериальных пленок.
Это открытие имеет огромный потенциал для общественных мест, где туалеты используются множеством людей. Благодаря самоочищающемуся покрытию, поверхности туалетов могут оставаться чистыми и гигиеничными даже после многократного использования. Это также может помочь в борьбе с распространением инфекций и заболеваний, связанных с недостаточной гигиеной.
Источник:
Нусрет Челик и др., Механохимическая активация силикона для крупномасштабного изготовления противобиообрастающих жидкоподобных поверхностей (Nusret Celik et al, Mechanochemical Activation of Silicone for Large-Scale Fabrication of Anti-Biofouling Liquid-like Surfaces), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c11352
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Адаптивная оптика против векторных аберраций
Адаптивная оптика (АО) является важным методом для коррекции фазовых аберраций в оптических системах. Однако, помимо фазовых аберраций, поляризационные аберрации также могут оказывать значительное влияние на оптическую систему. Векторные аберрации, возникающие в результате комбинированного воздействия фазовых и поляризационных аберраций, могут серьезно снижать разрешение системы и точность векторной информации.
Исследователи из группы eLight под руководством доктора Чао Хэ из Оксфордского университета представили новый метод адаптивной оптики следующего поколения, названный векторной адаптивной оптикой (V-AO). Целью этого метода является улучшение как однородности состояния векторного поля, так и оптического разрешения в оптических системах. V-AO представляет собой инновационную технологию, способную корректировать как поляризационные, так и фазовые аберрации.
Этот метод является мощным инструментом, который может значительно повысить производительность различных оптических систем, включая микроскопы, телескопы и лазерные системы. Применение V-AO открывает новые возможности в передовой биомедицинской визуализации, наблюдении за планетами и производстве интегральных микросхем.
Авторы статьи выделяют три различных метода реализации V-AO: сенсорный, квази-безсенсорный и модально-безсенсорный. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и может быть применен в различных ситуациях. Исследователи представляют экспериментальные результаты, демонстрирующие эффективность V-AO в коррекции распространенных векторных аберраций.
Источник:
Чао Хэ и др., Векторная адаптивная оптика (Chao He et al, Vectorial adaptive optics), eLight (2023). DOI: 10.1186/s43593-023-00056-0
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Адаптивная оптика (АО) является важным методом для коррекции фазовых аберраций в оптических системах. Однако, помимо фазовых аберраций, поляризационные аберрации также могут оказывать значительное влияние на оптическую систему. Векторные аберрации, возникающие в результате комбинированного воздействия фазовых и поляризационных аберраций, могут серьезно снижать разрешение системы и точность векторной информации.
Исследователи из группы eLight под руководством доктора Чао Хэ из Оксфордского университета представили новый метод адаптивной оптики следующего поколения, названный векторной адаптивной оптикой (V-AO). Целью этого метода является улучшение как однородности состояния векторного поля, так и оптического разрешения в оптических системах. V-AO представляет собой инновационную технологию, способную корректировать как поляризационные, так и фазовые аберрации.
Этот метод является мощным инструментом, который может значительно повысить производительность различных оптических систем, включая микроскопы, телескопы и лазерные системы. Применение V-AO открывает новые возможности в передовой биомедицинской визуализации, наблюдении за планетами и производстве интегральных микросхем.
Авторы статьи выделяют три различных метода реализации V-AO: сенсорный, квази-безсенсорный и модально-безсенсорный. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и может быть применен в различных ситуациях. Исследователи представляют экспериментальные результаты, демонстрирующие эффективность V-AO в коррекции распространенных векторных аберраций.
Источник:
Чао Хэ и др., Векторная адаптивная оптика (Chao He et al, Vectorial adaptive optics), eLight (2023). DOI: 10.1186/s43593-023-00056-0
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Материал, меняющий поведение в зависимости от температуры
Инновационные материалы, способные изменять свое поведение в зависимости от температуры, могут стать ключевым компонентом будущих автономных роботов. Ученые сообщают о разработке нового композитного материала, который может взаимодействовать с окружающей средой, адаптируясь к изменению температуры. Это открытие было сделано профессором гражданской и экологической инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, Шелли Чжан, и ее коллегами.
Исследователи использовали компьютерные алгоритмы, два различных полимера и 3D-печать для создания уникального материала, который расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры. Этот материал может быть настроен для реагирования на изменения окружающей среды с участием человека или без него.
Чжан объясняет, что создание материала, который реагирует на окружающую среду, представляет собой сложную задачу, которую трудно представить с помощью только человеческой интуиции. Поэтому исследователи использовали компьютерные модели, чтобы определить оптимальное сочетание материалов и геометрии.
В результате работы команды был разработан двухполимерный композит, который может вести себя по-разному при различных температурах. При низких температурах материал ведет себя как мягкая резина, а при высоких - как жесткий пластик.
Для проверки своего изобретения исследователи использовали простую задачу - включение светодиодов. Их новый композитный материал успешно реагировал на изменение температуры и выполнял поставленную задачу.
Источник:
Вейчен Ли и др., Алгоритмическое кодирование адаптивных реакций в многоматериальных архитектурах, чувствительных к температуре (Weichen Li et al, Algorithmic encoding of adaptive responses in temperature-sensing multimaterial architectures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adk0620
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Инновационные материалы, способные изменять свое поведение в зависимости от температуры, могут стать ключевым компонентом будущих автономных роботов. Ученые сообщают о разработке нового композитного материала, который может взаимодействовать с окружающей средой, адаптируясь к изменению температуры. Это открытие было сделано профессором гражданской и экологической инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, Шелли Чжан, и ее коллегами.
Исследователи использовали компьютерные алгоритмы, два различных полимера и 3D-печать для создания уникального материала, который расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры. Этот материал может быть настроен для реагирования на изменения окружающей среды с участием человека или без него.
Чжан объясняет, что создание материала, который реагирует на окружающую среду, представляет собой сложную задачу, которую трудно представить с помощью только человеческой интуиции. Поэтому исследователи использовали компьютерные модели, чтобы определить оптимальное сочетание материалов и геометрии.
В результате работы команды был разработан двухполимерный композит, который может вести себя по-разному при различных температурах. При низких температурах материал ведет себя как мягкая резина, а при высоких - как жесткий пластик.
Для проверки своего изобретения исследователи использовали простую задачу - включение светодиодов. Их новый композитный материал успешно реагировал на изменение температуры и выполнял поставленную задачу.
Источник:
Вейчен Ли и др., Алгоритмическое кодирование адаптивных реакций в многоматериальных архитектурах, чувствительных к температуре (Weichen Li et al, Algorithmic encoding of adaptive responses in temperature-sensing multimaterial architectures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adk0620
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Детонация вместо горения: перспективы новых двигательных установок
Камеры сгорания, используемые для приведения в движение двигательных установок, являются важной частью многих технологий. Обычно они имеют объемную форму, например, цилиндрическую, и выполняют функцию преобразования химической энергии в тепловую и механическую энергию путем окисления топлива. Однако, научные исследователи сейчас обращают внимание на альтернативный подход к сжиганию топлива, известный как детонационное сжигание.
Детонационное сжигание основано на использовании ударных волн для ускорения процесса окисления топливно-воздушной смеси. Эта технология, изначально изучавшаяся в Мичиганском университете в 1960-х и 70-х годах, сейчас переживает свое второе рождение благодаря своим уникальным характеристикам. Исследователи Мичиганского университета, в сотрудничестве с учеными из Университета Пердью и Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), разработали новый форм-фактор для двигателя с детонационным приводом. Они представили линейный массив форсунок, способных справляться с быстро движущимися ударными волнами в прямоугольной области.
Особенностью этого исследования является то, что линейная камера сгорания была впервые исследована с высокой степенью детализации, что позволило выявить механизм стабилизации детонации. Это открытие имеет потенциал изменить двигательные системы, повысить их эффективность и обеспечить гиперзвуковые режимы полета. Кроме того, такая система может преодолеть некоторые конструктивные ограничения, связанные с традиционными камерами сгорания.
Профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Мичиганском университете, Венкат Раман, подчеркнул, что линейная система может быть полезна для обеспечения тяги по требованию в небольших самолетах, дронах или для управления ориентацией полетных систем. Эта технология имеет потенциал применения в различных областях, включая производство электроэнергии и гиперзвуковые полеты.
Исследователи собрали детали об ударной волне, реакционном слое и геометрических особенностях системы, используя компьютерное моделирование. Это позволило им лучше понять причины стабилизации детонации и применить эти знания для разработки более эффективных двигателей.
Источник:
Майкл Ульман и др., Стабилизация самовозбуждающихся волн в камере сгорания с линейной детонацией (Michael Ullman et al, Self-excited wave stabilization in a linear detonation combustor), Combustion and Flame (2023). DOI: 10.1016/j.combustflame.2023.113044
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Камеры сгорания, используемые для приведения в движение двигательных установок, являются важной частью многих технологий. Обычно они имеют объемную форму, например, цилиндрическую, и выполняют функцию преобразования химической энергии в тепловую и механическую энергию путем окисления топлива. Однако, научные исследователи сейчас обращают внимание на альтернативный подход к сжиганию топлива, известный как детонационное сжигание.
Детонационное сжигание основано на использовании ударных волн для ускорения процесса окисления топливно-воздушной смеси. Эта технология, изначально изучавшаяся в Мичиганском университете в 1960-х и 70-х годах, сейчас переживает свое второе рождение благодаря своим уникальным характеристикам. Исследователи Мичиганского университета, в сотрудничестве с учеными из Университета Пердью и Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL), разработали новый форм-фактор для двигателя с детонационным приводом. Они представили линейный массив форсунок, способных справляться с быстро движущимися ударными волнами в прямоугольной области.
Особенностью этого исследования является то, что линейная камера сгорания была впервые исследована с высокой степенью детализации, что позволило выявить механизм стабилизации детонации. Это открытие имеет потенциал изменить двигательные системы, повысить их эффективность и обеспечить гиперзвуковые режимы полета. Кроме того, такая система может преодолеть некоторые конструктивные ограничения, связанные с традиционными камерами сгорания.
Профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Мичиганском университете, Венкат Раман, подчеркнул, что линейная система может быть полезна для обеспечения тяги по требованию в небольших самолетах, дронах или для управления ориентацией полетных систем. Эта технология имеет потенциал применения в различных областях, включая производство электроэнергии и гиперзвуковые полеты.
Исследователи собрали детали об ударной волне, реакционном слое и геометрических особенностях системы, используя компьютерное моделирование. Это позволило им лучше понять причины стабилизации детонации и применить эти знания для разработки более эффективных двигателей.
Источник:
Майкл Ульман и др., Стабилизация самовозбуждающихся волн в камере сгорания с линейной детонацией (Michael Ullman et al, Self-excited wave stabilization in a linear detonation combustor), Combustion and Flame (2023). DOI: 10.1016/j.combustflame.2023.113044
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Электрон-ионный коллайдер раскроет форму атомных ядер… когда его построят
Новый метод исследования формы атомных ядер и их внутренних строительных блоков, разработанный учеными, открывает уникальные возможности для понимания структуры ядра. Этот метод основан на моделировании образования частиц в результате столкновений высокоэнергетических электронов с ядерными мишенями на будущем электрон-ионном коллайдере (EIC). Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показывают, что столкновения, приводящие к образованию одиночных мезонов, позволяют более точно определить размер и форму ядра.
Мезоны, состоящие из кварка и антикварка, играют ключевую роль в этом исследовании. Чем выше импульс мезонов, тем детальнее структуру ядра можно раскрыть, включая расположение кварков и глюонов внутри протонов и нейтронов. Это открывает новые возможности для понимания крупномасштабной и мельчайшей структуры ядра.
Основное отличие нового метода от традиционных заключается в том, что он позволяет получить информацию о распределении глюонов внутри ядра. Глюоны являются элементарными частицами, которые связывают кварки внутри ядер, и их распределение играет важную роль в формировании структуры ядра. Это делает новый метод более глубоким и точным средством исследования атомных ядер, похожим на "рентгеновское видение" атомов.
Результаты этой работы, проведенной теоретиками из Брукхейвенской национальной лаборатории, Университета Ювяскюля в Финляндии и Государственного университета Уэйна, предоставляют теоретическую основу для будущего исследования структуры ядра на электрон-ионном коллайдере EIC. Этот современный исследовательский центр ядерной физики, строящийся в Брукхейвенской лаборатории, будет использовать столкновения электронов и ионов для изучения ядерной структуры с высокой энергией и точностью.
Источник:
Хейкки Мянтисаари и др., Многомасштабная визуализация ядерной деформации на электрон-ионном коллайдере (Heikki Mäntysaari et al, Multiscale Imaging of Nuclear Deformation at the Electron-Ion Collider), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.062301
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Новый метод исследования формы атомных ядер и их внутренних строительных блоков, разработанный учеными, открывает уникальные возможности для понимания структуры ядра. Этот метод основан на моделировании образования частиц в результате столкновений высокоэнергетических электронов с ядерными мишенями на будущем электрон-ионном коллайдере (EIC). Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показывают, что столкновения, приводящие к образованию одиночных мезонов, позволяют более точно определить размер и форму ядра.
Мезоны, состоящие из кварка и антикварка, играют ключевую роль в этом исследовании. Чем выше импульс мезонов, тем детальнее структуру ядра можно раскрыть, включая расположение кварков и глюонов внутри протонов и нейтронов. Это открывает новые возможности для понимания крупномасштабной и мельчайшей структуры ядра.
Основное отличие нового метода от традиционных заключается в том, что он позволяет получить информацию о распределении глюонов внутри ядра. Глюоны являются элементарными частицами, которые связывают кварки внутри ядер, и их распределение играет важную роль в формировании структуры ядра. Это делает новый метод более глубоким и точным средством исследования атомных ядер, похожим на "рентгеновское видение" атомов.
Результаты этой работы, проведенной теоретиками из Брукхейвенской национальной лаборатории, Университета Ювяскюля в Финляндии и Государственного университета Уэйна, предоставляют теоретическую основу для будущего исследования структуры ядра на электрон-ионном коллайдере EIC. Этот современный исследовательский центр ядерной физики, строящийся в Брукхейвенской лаборатории, будет использовать столкновения электронов и ионов для изучения ядерной структуры с высокой энергией и точностью.
Источник:
Хейкки Мянтисаари и др., Многомасштабная визуализация ядерной деформации на электрон-ионном коллайдере (Heikki Mäntysaari et al, Multiscale Imaging of Nuclear Deformation at the Electron-Ion Collider), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.062301
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Роботизированное щупальце, как у осьминога
Роботизированная рука-осьминог, разработанная командой инженеров из Университета Бэйхан и Университета Цинхуа, представляет собой уникальное достижение в области робототехники. Исследователи вдохновились поведением осьминогов и смогли создать робота, способного подражать их гибкости и функциональности. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Robotics, где описывается процесс создания и тестирования этой инновационной роботизированной системы.
Одной из главных особенностей робота-осьминога является его способность выполнять задачи как на суше, так и под водой. Это открывает широкие перспективы применения данной технологии в различных областях, включая исследование морских глубин, подводное строительство и ремонт, а также помощь в медицинских операциях.
Робот имеет форму щупальца и способен сворачиваться, растягиваться и разворачиваться в соответствии с требованиями задачи. Он также обладает способностью создавать вакуумное давление внутри чашек на нижней стороне щупальца, что позволяет ему захватывать и удерживать предметы. Эта функциональность достигается путем запрограммирования математического распределения пяти сегментов руки, которые вместе образуют сеть, имитирующую нервную систему осьминога. Гибкий провод из жидкого металла используется для передачи электрических сигналов между сегментами, обеспечивая высокую гибкость и точность управления.
Управление роботом осуществляется через беспроводную сеть с помощью движения пальца, скрытого внутри перчатки. Этот подход позволяет оператору контролировать не только сгибание руки, но и ее наклон, крен и ускорение. Для обеспечения точного контроля исследователи также внедрили систему сенсорной обратной связи, которая позволяет оператору чувствовать силу и давление, с которыми робот действует на окружающую среду.
Источник:
Чжексинь Се и др., Сенсорная мягкая рука в стиле осьминога для взаимодействия с окружающей средой (Zhexin Xie et al, Octopus-inspired sensorized soft arm for environmental interaction), Science Robotics (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.adh7852
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Роботизированная рука-осьминог, разработанная командой инженеров из Университета Бэйхан и Университета Цинхуа, представляет собой уникальное достижение в области робототехники. Исследователи вдохновились поведением осьминогов и смогли создать робота, способного подражать их гибкости и функциональности. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Robotics, где описывается процесс создания и тестирования этой инновационной роботизированной системы.
Одной из главных особенностей робота-осьминога является его способность выполнять задачи как на суше, так и под водой. Это открывает широкие перспективы применения данной технологии в различных областях, включая исследование морских глубин, подводное строительство и ремонт, а также помощь в медицинских операциях.
Робот имеет форму щупальца и способен сворачиваться, растягиваться и разворачиваться в соответствии с требованиями задачи. Он также обладает способностью создавать вакуумное давление внутри чашек на нижней стороне щупальца, что позволяет ему захватывать и удерживать предметы. Эта функциональность достигается путем запрограммирования математического распределения пяти сегментов руки, которые вместе образуют сеть, имитирующую нервную систему осьминога. Гибкий провод из жидкого металла используется для передачи электрических сигналов между сегментами, обеспечивая высокую гибкость и точность управления.
Управление роботом осуществляется через беспроводную сеть с помощью движения пальца, скрытого внутри перчатки. Этот подход позволяет оператору контролировать не только сгибание руки, но и ее наклон, крен и ускорение. Для обеспечения точного контроля исследователи также внедрили систему сенсорной обратной связи, которая позволяет оператору чувствовать силу и давление, с которыми робот действует на окружающую среду.
Источник:
Чжексинь Се и др., Сенсорная мягкая рука в стиле осьминога для взаимодействия с окружающей средой (Zhexin Xie et al, Octopus-inspired sensorized soft arm for environmental interaction), Science Robotics (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.adh7852
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Закон Видемана-Франца всё же работает, даже в сверхпроводниках
Электричество и его свойства всегда привлекали внимание ученых, и исследования в этой области привели к множеству открытий и разработок. Одно из таких важных открытий - закон Видемана-Франца, который был установлен в 1853 году. Ученые обнаружили, что отношение электронной проводимости к теплопроводности в металлах остается примерно одинаковым при любой заданной температуре.
Однако, с появлением квантовых материалов, таких как медно-оксидные сверхпроводники или купраты, было обнаружено, что закон Видемана-Франца нарушается. Эти материалы обладают уникальными свойствами, позволяющими им проводить электричество без потерь при относительно высоких температурах. Это делает их особенно интересными для исследования.
Физики из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Стэнфордского университета и Университета Иллинойса предложили новый теоретический аргумент, который предполагает, что закон Видемана-Франца должен соблюдаться, если рассматривать только электроны в купратах. Они считают, что другие факторы, такие как вибрации в атомной решетке материала, могут влиять на экспериментальные результаты, создавая впечатление, что закон не выполняется.
Новый результат имеет большое значение для понимания свойств нетрадиционных сверхпроводников и других квантовых материалов. Вэнь Ван, ведущий автор статьи и доктор философии, отметил, что такие материалы имеют большой потенциал для применения в различных областях, включая энергетику и технологии передачи электричества.
Сверхпроводящие материалы, которые могут проводить электрический ток без сопротивления, были открыты еще в 1911 году. Однако, их использование было ограничено низкими температурами, что затрудняло их практическое применение. Открытие квантовых материалов, таких как купраты, которые обладают сверхпроводящими свойствами при более высоких температурах, открывает новые возможности в области энергетики и технологий.
Источник:
Вэнь О. Ван и др., Закон Видемана-Франца в легированных изоляторах Мотта без квазичастиц (Wen O. Wang et al, The Wiedemann-Franz law in doped Mott insulators without quasiparticles), Science (2023). DOI: 10.1126/science.ade3232
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Электричество и его свойства всегда привлекали внимание ученых, и исследования в этой области привели к множеству открытий и разработок. Одно из таких важных открытий - закон Видемана-Франца, который был установлен в 1853 году. Ученые обнаружили, что отношение электронной проводимости к теплопроводности в металлах остается примерно одинаковым при любой заданной температуре.
Однако, с появлением квантовых материалов, таких как медно-оксидные сверхпроводники или купраты, было обнаружено, что закон Видемана-Франца нарушается. Эти материалы обладают уникальными свойствами, позволяющими им проводить электричество без потерь при относительно высоких температурах. Это делает их особенно интересными для исследования.
Физики из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Стэнфордского университета и Университета Иллинойса предложили новый теоретический аргумент, который предполагает, что закон Видемана-Франца должен соблюдаться, если рассматривать только электроны в купратах. Они считают, что другие факторы, такие как вибрации в атомной решетке материала, могут влиять на экспериментальные результаты, создавая впечатление, что закон не выполняется.
Новый результат имеет большое значение для понимания свойств нетрадиционных сверхпроводников и других квантовых материалов. Вэнь Ван, ведущий автор статьи и доктор философии, отметил, что такие материалы имеют большой потенциал для применения в различных областях, включая энергетику и технологии передачи электричества.
Сверхпроводящие материалы, которые могут проводить электрический ток без сопротивления, были открыты еще в 1911 году. Однако, их использование было ограничено низкими температурами, что затрудняло их практическое применение. Открытие квантовых материалов, таких как купраты, которые обладают сверхпроводящими свойствами при более высоких температурах, открывает новые возможности в области энергетики и технологий.
Источник:
Вэнь О. Ван и др., Закон Видемана-Франца в легированных изоляторах Мотта без квазичастиц (Wen O. Wang et al, The Wiedemann-Franz law in doped Mott insulators without quasiparticles), Science (2023). DOI: 10.1126/science.ade3232
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5
Крупнейший термоядерный реактор запущен в Японии
В Японии состоялось открытие крупнейшего в мире экспериментального термоядерного реактора, который может стать ответом на будущие энергетические потребности человечества. Технология синтеза, используемая в этом реакторе, отличается от деления ядер, применяемого на существующих атомных электростанциях. Вместо расщепления атомного ядра, в термоядерном синтезе происходит слияние двух атомных ядер. Целью реактора JT-60SA является исследование возможности использования термоядерного синтеза в качестве безопасного, масштабного и экологически чистого источника энергии, при котором вырабатывается больше энергии, чем затрачивается на процесс синтеза.
JT-60SA представляет собой шестиэтажную машину в форме пончика, где содержится закрученная плазма, нагретая до удивительных 200 миллионов градусов Цельсия. Этот проект является совместным усилием Европейского Союза и Японии и является предшественником Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) во Франции. Оба проекта стремятся достичь объединения ядер водорода в гелий, освобождая при этом огромное количество энергии в виде света и тепла, подобно процессу, происходящему внутри Солнца.
Исследователи из ИТЭР сталкиваются с техническими проблемами и отставанием от графика, но надеются достичь технологии ядерного синтеза - источника чистой энергии. Однако JT-60SA уже считается самым совершенным токамаком в мире, и его запуск стал вехой в истории термоядерного синтеза. Сэм Дэвис, заместитель руководителя проекта JT-60SA, подчеркнул, что это достижение стало результатом сотрудничества более 500 ученых и инженеров из более чем 70 компаний по всей Европе и Японии.
Термоядерный синтез имеет потенциал стать ключевым компонентом будущей энергетической системы. Он обещает быть безопасным, экологически чистым и обеспечивать огромные объемы энергии. Однако перед достижением коммерческой эксплуатации реакторов термоядерного синтеза еще предстоит преодолеть множество технических и научных вызовов. Но открытие JT-60SA является важным шагом вперед и подтверждает, что человечество активно исследует возможности использования термоядерной энергии для своих будущих потребностей.
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
В Японии состоялось открытие крупнейшего в мире экспериментального термоядерного реактора, который может стать ответом на будущие энергетические потребности человечества. Технология синтеза, используемая в этом реакторе, отличается от деления ядер, применяемого на существующих атомных электростанциях. Вместо расщепления атомного ядра, в термоядерном синтезе происходит слияние двух атомных ядер. Целью реактора JT-60SA является исследование возможности использования термоядерного синтеза в качестве безопасного, масштабного и экологически чистого источника энергии, при котором вырабатывается больше энергии, чем затрачивается на процесс синтеза.
JT-60SA представляет собой шестиэтажную машину в форме пончика, где содержится закрученная плазма, нагретая до удивительных 200 миллионов градусов Цельсия. Этот проект является совместным усилием Европейского Союза и Японии и является предшественником Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) во Франции. Оба проекта стремятся достичь объединения ядер водорода в гелий, освобождая при этом огромное количество энергии в виде света и тепла, подобно процессу, происходящему внутри Солнца.
Исследователи из ИТЭР сталкиваются с техническими проблемами и отставанием от графика, но надеются достичь технологии ядерного синтеза - источника чистой энергии. Однако JT-60SA уже считается самым совершенным токамаком в мире, и его запуск стал вехой в истории термоядерного синтеза. Сэм Дэвис, заместитель руководителя проекта JT-60SA, подчеркнул, что это достижение стало результатом сотрудничества более 500 ученых и инженеров из более чем 70 компаний по всей Европе и Японии.
Термоядерный синтез имеет потенциал стать ключевым компонентом будущей энергетической системы. Он обещает быть безопасным, экологически чистым и обеспечивать огромные объемы энергии. Однако перед достижением коммерческой эксплуатации реакторов термоядерного синтеза еще предстоит преодолеть множество технических и научных вызовов. Но открытие JT-60SA является важным шагом вперед и подтверждает, что человечество активно исследует возможности использования термоядерной энергии для своих будущих потребностей.
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Рекордная пропускная способность оптического волокна
Недавние исследования, проведенные Национальным институтом информационных и коммуникационных технологий (NICT), Технологическим университетом Эйндховена и Университетом Л'Акуила, привели к рекордной скорости передачи данных в 22,9 петабит в секунду, используя всего лишь одно оптическое волокно.
Это достижение в более чем два раза превысило предыдущий мировой рекорд в 10,66 петабит в секунду. Исследователи объединили новейшие технологии, такие как крупномасштабное мультиплексирование с пространственным разделением каналов (SDM) и многодиапазонное мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), чтобы показать потенциал будущих оптических сетей связи сверхбольшой емкости.
Технология SDM использует усовершенствованные оптические волокна, которые содержат несколько оптических путей (каналов) в одной оболочке. Это позволяет увеличить пропускную способность передачи данных. С другой стороны, технология WDM увеличивает общую пропускную способность путем увеличения полосы пропускания передачи для размещения множества независимых каналов передачи данных.
NICT уже реализовало мультиплексирование с пространственным разделением каналов (SDM) с помощью более 100 пространственных каналов, объединяя технологии передачи по многожильному оптоволоконному кабелю (MCF) и многомодовому оптоволоконному кабелю. Они также использовали многодиапазонный WDM с общей полосой пропускания 20 ТГц, включая S-, C- и L-диапазоны.
Эти технологии имеют огромный потенциал для удовлетворения постоянно растущих требований к трафику данных. Они могут быть применены в различных областях, включая телекоммуникации, облачные вычисления, медицину и научные исследования. Увеличение скорости передачи данных поможет улучшить производительность сетей и обеспечить более быстрый и надежный обмен информацией.
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Недавние исследования, проведенные Национальным институтом информационных и коммуникационных технологий (NICT), Технологическим университетом Эйндховена и Университетом Л'Акуила, привели к рекордной скорости передачи данных в 22,9 петабит в секунду, используя всего лишь одно оптическое волокно.
Это достижение в более чем два раза превысило предыдущий мировой рекорд в 10,66 петабит в секунду. Исследователи объединили новейшие технологии, такие как крупномасштабное мультиплексирование с пространственным разделением каналов (SDM) и многодиапазонное мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), чтобы показать потенциал будущих оптических сетей связи сверхбольшой емкости.
Технология SDM использует усовершенствованные оптические волокна, которые содержат несколько оптических путей (каналов) в одной оболочке. Это позволяет увеличить пропускную способность передачи данных. С другой стороны, технология WDM увеличивает общую пропускную способность путем увеличения полосы пропускания передачи для размещения множества независимых каналов передачи данных.
NICT уже реализовало мультиплексирование с пространственным разделением каналов (SDM) с помощью более 100 пространственных каналов, объединяя технологии передачи по многожильному оптоволоконному кабелю (MCF) и многомодовому оптоволоконному кабелю. Они также использовали многодиапазонный WDM с общей полосой пропускания 20 ТГц, включая S-, C- и L-диапазоны.
Эти технологии имеют огромный потенциал для удовлетворения постоянно растущих требований к трафику данных. Они могут быть применены в различных областях, включая телекоммуникации, облачные вычисления, медицину и научные исследования. Увеличение скорости передачи данных поможет улучшить производительность сетей и обеспечить более быстрый и надежный обмен информацией.
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥1
Магнитные монополи, наконец, обнаружены!.. Но есть нюанс…
У физиков так бывает. Раз не получается обнаружить какую-нибудь частицу в её физическом воплощении, то можно поискать её квази аналог. Ну то есть квазичастицу. Напомню, что квазичастицами называют структурные аномалии, аномалии зарядовой плотности и полей, которые ведут себя как частицы или имеют некоторые свойства частиц. Отличает их от обыкновенных частиц отсутствие массы и невозможность существования вне той структуры, в которой они образовались. Кто-то считает, что раз они квази, то они не существуют. Тем не менее, одни из самых распространённых примеров квазичастиц: дырки в полупроводниках р-типа, а также квазичастицы, которые связывают электроны в куперовские пары, дают прекрасные эффекты полупроводимости и сверхпроводимости. В этот раз отличилась обыкновенная ржавчина, в которой нашли магнитные монополи, которые квази.
Магнитные монополи - это предполагаемые частицы, которые обладают так называемым магнитным зарядом. Обычно магниты имеют два взаимосвязанных полюса: северный и южный, а магнитное поле является вихревым, его силовые линии должны быть замкнуты. Однако были предсказаны теоретические частицы, которые обладают только одним полюсом, или магнитным зарядом. Тем не менее, их так и не обнаружили непосредственно, в физическом воплощении, да и сомнения есть, что магнитные поля сами по себе существовать не могут, они образуются как следствие релятивистских явлений от движения носителей электрического заряда, по крайней мере, в макромасштабах. Но, на что всё же способны современные технологии, в частности - двумерные материалы, настоящие чудеса, и всё благодаря команде исследователей из Кембриджского университета использовала метод квантового зондирования алмаза для наблюдения закрученных текстур и слабых магнитных сигналов на поверхности гематита, оксида железа.
Эксперимент показал, что магнитные монополи в гематите возникают благодаря коллективному поведению спинов частиц. Они движутся по поверхности гематита, напоминая крошечные магнитные шайбы. Это первый раз, когда такие монополи были экспериментально обнаружены в природе. Исследование также выявило прямую связь между закрученными текстурами и магнитными зарядами материалов, таких как гематит. Это открытие может означать, что существует некий секретный код, связывающий эти элементы вместе.
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature Materials, могут иметь значительное значение для разработки новых логических схем и памяти следующего поколения. Они открывают новые возможности в области вычислительной технологии и могут привести к созданию более эффективных и быстрых устройств.
Профессор Мете Ататюре, возглавлявший исследование, отмечает, что в 19 веке была выдвинута гипотеза о существовании магнитных монополей, однако Джеймс Клерк Максвелл не согласился с этой идеей в своих уравнениях. Теперь, благодаря новым экспериментальным данным, мы можем подтвердить существование магнитных монополей и продвинуться дальше в нашем понимании физических явлений.
Источник:
Мете Ататюре и др., Выявление возникающего магнитного заряда в антиферромагнетике с помощью алмазной квантовой магнитометрии (Mete Atatüre et al, Revealing Emergent Magnetic Charge in an Antiferromagnet with Diamond Quantum Magnetometry), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01737-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
У физиков так бывает. Раз не получается обнаружить какую-нибудь частицу в её физическом воплощении, то можно поискать её квази аналог. Ну то есть квазичастицу. Напомню, что квазичастицами называют структурные аномалии, аномалии зарядовой плотности и полей, которые ведут себя как частицы или имеют некоторые свойства частиц. Отличает их от обыкновенных частиц отсутствие массы и невозможность существования вне той структуры, в которой они образовались. Кто-то считает, что раз они квази, то они не существуют. Тем не менее, одни из самых распространённых примеров квазичастиц: дырки в полупроводниках р-типа, а также квазичастицы, которые связывают электроны в куперовские пары, дают прекрасные эффекты полупроводимости и сверхпроводимости. В этот раз отличилась обыкновенная ржавчина, в которой нашли магнитные монополи, которые квази.
Магнитные монополи - это предполагаемые частицы, которые обладают так называемым магнитным зарядом. Обычно магниты имеют два взаимосвязанных полюса: северный и южный, а магнитное поле является вихревым, его силовые линии должны быть замкнуты. Однако были предсказаны теоретические частицы, которые обладают только одним полюсом, или магнитным зарядом. Тем не менее, их так и не обнаружили непосредственно, в физическом воплощении, да и сомнения есть, что магнитные поля сами по себе существовать не могут, они образуются как следствие релятивистских явлений от движения носителей электрического заряда, по крайней мере, в макромасштабах. Но, на что всё же способны современные технологии, в частности - двумерные материалы, настоящие чудеса, и всё благодаря команде исследователей из Кембриджского университета использовала метод квантового зондирования алмаза для наблюдения закрученных текстур и слабых магнитных сигналов на поверхности гематита, оксида железа.
Эксперимент показал, что магнитные монополи в гематите возникают благодаря коллективному поведению спинов частиц. Они движутся по поверхности гематита, напоминая крошечные магнитные шайбы. Это первый раз, когда такие монополи были экспериментально обнаружены в природе. Исследование также выявило прямую связь между закрученными текстурами и магнитными зарядами материалов, таких как гематит. Это открытие может означать, что существует некий секретный код, связывающий эти элементы вместе.
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature Materials, могут иметь значительное значение для разработки новых логических схем и памяти следующего поколения. Они открывают новые возможности в области вычислительной технологии и могут привести к созданию более эффективных и быстрых устройств.
Профессор Мете Ататюре, возглавлявший исследование, отмечает, что в 19 веке была выдвинута гипотеза о существовании магнитных монополей, однако Джеймс Клерк Максвелл не согласился с этой идеей в своих уравнениях. Теперь, благодаря новым экспериментальным данным, мы можем подтвердить существование магнитных монополей и продвинуться дальше в нашем понимании физических явлений.
Источник:
Мете Ататюре и др., Выявление возникающего магнитного заряда в антиферромагнетике с помощью алмазной квантовой магнитометрии (Mete Atatüre et al, Revealing Emergent Magnetic Charge in an Antiferromagnet with Diamond Quantum Magnetometry), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01737-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2