Мы с Тамарой ходим парой…

При разработке современной электроники, ученые ищут способы манипулирования и контроля тремя основными характеристиками электронов: зарядом, их спином (спиновое квантовое число) и формой электронных облаков или орбиталей.

До недавнего времени считалось, что спины электронов и орбитали – это как Маркс и Энгельс, Жириновский и ЛДПР, Киркоров и Басков – друг без друга по одному не ходят, и невозможно быстро изменить один параметр, без изменения другого. Но исследование, проведенное в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, показывает, что импульс лазерного света может резко изменить спин, не меняя орбитальное состояние электрона.

Материал, который изучала команда учёных, представлял собой чрезвычайно тонкий кристалл манганита – смешанного оксида металлов на основе оксида марганца. Он известен уже три десятилетия и используется в устройствах, в которых информация хранится за счёт магнитного поля, переключающего спин электрона – этот метод известен, как спинтроника.

В экспериментах ученые воздействовали на материал импульсами лазера (на картинке вверху), чтобы выяснить, как это повлияет на зигзагообразные структуры (в центре) в его атомной решетке, имеющие одно значение или направление спинов электронов (черные стрелки) и ориентацию электронных орбиталей (структуры состоящие из красных шариков).

Ожидалось, что упорядоченные структуры из спинов электронов и орбиталей окажутся в полном беспорядке после воздействия лазером. Но тут - сюрпрайз мазафака – спины пошли кувырком и оказались направлены кто куда, в то время как орбитальные структуры оставались неизменными (как на нижней половине картинки). То есть незыблемость связи между спиновым и орбитальным состояниями была полностью нарушена, что ранее никогда не наблюдалось.

А значит мы можем переключать отдельно спины электронов, а отдельно их электронные состояния. Объединение этих двух подходов сможет резко повысить производительность электроники в10000 раз. В будущем. Наверное. Когда-нибудь.

Так что помни, вместе – хорошо, но по отдельности бывает ещё лучше! Не уверен, что это работает в случае Киркорова и Баскова, но для спинов с орбиталями иногда так, да простят меня фанаты двух величайших артистов современности.
Инфа отсюда.
Статья в открытом доступе тут.
#физика

Согревающий пакет содержит раствор соли ацетата натрия и может нагреваться до 54°C в результате перехода из жидкого состояния в твёрдое. Для этого надо всего лишь щёлкнуть алюминиевой кнопкой и начинается магия…

А магия в том, что раствор ацетета натрия пересыщенный, то есть соль была растворена в воде при повышенной температуре (с повышением температуры растворимость увеличивается, то есть можно растворить большее количество вещества), а затем раствор медленно охладили. Так получается пересыщенный раствор, содержащий больше вещества, чем может растворяться при данной температуре. Когда алюминиевая кнопка-активатор нажимается, то за счёт трения создаётся центр формирования кристаллов, и происходит цепная реакция кристаллизации, которая для этой соли экзотермическая или протекает с выделением тепла.

Если же такой тепловой пакет бросить в кипящую воду, то кристаллы ацетата опять расплавятся и раствор снова станет жидким. Эти процессы (кристаллизации и плавления) можно повторять около 500 раз.
#химия #физика

Плоская, как доска

Уже больше 15 лет двухмерные материалы приковывают к себе пристальное внимание за счёт своих удивительных свойств. И кроме нашего любимчика графена уже получены и другие атомарноплоские материалы: силицен, галленен и другие. Но среди них не было двухмерных полимеров. И теперь этот день настал!

Ещё в 2019 году учёные Ю Цзин и Томас Хейн предсказали, что возможно существование двухмерных полимерных материалов, которые будут состоять из органических молекул и иметь структуру тришестиугольной мозаики (то есть состоящая из треугольников и шестиугольников) как на картинке. Такие узоры давно использовались в японском лозоплетении, где они называются кагомэ. Физики позаимствовали этот термин, и такой тип структуры называется решётка кагомэ. Расчеты таких полимеров показали, что эти двухмерные структуры будут сочетать свойства графена (квазибезмассовый носитель заряда) со свойствами сверхпроводников (плоские электронные зоны).

И вот теперь итальянским материаловедам удалось синтезировать этот двухмерный полимер кагомэ. Инновационный метод поверхностного синтеза позволил получить кристаллы настолько высокого качества, что они были пригодны для экспериментального изучения электронных свойств нового материала.

Оказалось, что предсказанные свойства такого кагомэ полимера подтвердились. Но главное, был получен первый двухмерный полимер!

Так что помни, Япония подарила миру не только самураев, суши и саке, но и удивительные узоры и структуры из оригами, киригами и кагомэ, которые помогают и вдохновляют физиков и материаловедов по всему миру.
Инфа отсюда.
#нано #физика

Магниты никого не могут оставить равнодушными. Вот сегодня и поговорим о магнитах и температуре Кюри.

По большому счёту, металл (ферромагнетик) состоит из множества маленьких магнитов. Когда металл нагрет выше температуры Кюри (это такая критическая точка), то все эти маленькие магниты направлены в случайных направлениях. И они друг друга компенсируют так, что общая намагниченность равна нулю.

Когда металл охлаждается ниже температуры Кюри, то в нем устанавливается «магнитный порядок» атомов, и он может отлично магнититься. Например примагнититься к магниту, который над ним. Это мы и наблюдаем на гифке, когда кусочек металла охлаждается ниже температуры Кюри и начинает обладать магнитными свойствами.
#физика

Подведём итоги вчерашней загадки. Подавляющее большинство Посетителей нашего Зоопарка (66%) выбрало ответ Стикер. И это правильный ответ, так как на картинке, действительно, электронная микроскопия отрываемого листка липкой бумаги.

А счёт нашего противостояния становится:
Зоопарк—Посетители 17:21

В субботу всё прогрессивное человечество радовалось первому старту корабля Crew Dragon от компании SpaceX с астронавтами Дугласом Херли и Робертом Бенкеном с площадки Космического центра Кеннеди во Флориде. Это действительно большое событие, и если кто пропустил, то можно посмотреть тут как это было.

Но накануне – в пятницу 29 мая – при испытаниях четвёртого прототипа космического корабля Starship SN4 от SpaceX произошёл большой БУМ, как видим на гифке.

На самом деле всё не так печально, как можно было бы подумать. Дело в том, что это уже четвёртый взорвавшийся прототип космического корабля Starship. И этот протянул дольше других, так как взрыв произошёл во время пятой серии тестов (static fire test), что не удавалось ни одному из предыдущих прототипов. И теперь появляется шанс у пятого прототипа SN5.

Оба события конца недели – это ещё одна пара шагов, которые делает Маск, двигаясь к своей цели – сделать человечество межпланетарным видом.
#космос #техно

Лучшее – детям!

Жизнь полна совпадений. Например, только вчера Русский research предавался ностальгии по летним школам для детей и удивлялся, где же они нынче? А буквально через минуту ко мне обратились из детского технопарка «Менделеев-центр» с просьбой рассказать о летней онлайн-программе по химии. Не чудо ли? Так как я давно не радовал Посетителей нашего Зоопарка наблюдениями о современных реалиях российского образования, то приготовьтесь – букв будет много.

Дети – это прекрасно! Любой здравомыслящий человек понимает, что хорошее образование – это тот самый путь в прекрасное будущее, которого мы все хотим. И кто же будет против того, что чем больше знаний и умений вкладывается в детей, тем образованнее и конкурентоспособнее они будут в будущем.

А для этого нам не жаль ни сил, ни денег. И вот министерства (а их у нас два – Минпросвещения и Минобрнауки), не покладая рук трудятся на ниве поисков и поддержки многочисленных талантов, которыми не оскудела, как все надеются, земля русская. И тут нам в помощь нацпроекты (все о них слышали, но никто не знает, что это) и многочисленные центры по научно-техническому развитию детей типа Кванториумов, Сириусов и технопарков, которые создаются по всей стране. Стране это обходится уже в триллионы рублей! И что же мы имеем на выходе?

За последние годы созданы сотни таких центров, в которых обучаются (как минимум числятся) десятки, а может и сотни тысяч детей. Именно эти одарённые и специально обученные дети должны наводнить наши университеты, предприятия, корпорации и вывести Россию в фазу научно-технологического превосходства. Но, на данный момент, особо не заметно изменений ни среди школьников, ни среди студентов, хотя возможно, что у меня выборка маленькая или прошло слишком мало времени. Вот лет через 5-10 либо ишак сдохнет, либо шах…

Зато заметно, как эти огромные средства тратятся на ремонты и закупки мебели, оборудования и прочего антуража. Как на открытие таких центров сгоняют детей и журналистов, чтобы руководители страны/региона/города в окружении удивлённых детских лиц рассказали, как они любят этих детей, и как дорожат их будущим.

Заметно, что в этих центрах преподаватели, зачастую без профильного образования, показывают фокусы, считая, что они занимаются важным делом – образованием и наукой. Да, именно фокусы: «Смотрите какой вулканчик! А это слоновья зубная паста!» Дружное «Вау!» убеждает всех что они двигаются в правильном направлении…

Друзья мои, не надо себя обманывать. Никакого отношения к образованию это не имеет в принципе. Та же химия – это не знание того, что для получения слоновьей зубной пасты надо смешать перекись водорода с жидким мылом и добавить дрожжей, а понимание, что это окислительно-восстановительные реакции каталитического разложения перекиси. Вы думаете, что преподаватели этих центров объясняют детям, а что там восстанавливается, а что окисляется? Или как на это влияет рН раствора? Нет, конечно, потому что большинство их сами этого не знают. Возможно, что есть среди них и такие, кто это делает, но таких единицы.

«Но, может быть, технопарк «Менделеев-центр» другой?» – с надеждой спросит Посетитель нашего Зоопарка. Давайте попробуем разобраться.

Мне прислали ссылку, из которой узнаём, что «в технопарках проходят летние лагери»… «Лагери»? Это типа «лагеря»? Ладно, они же химики, тыкаем на ссылку, чтобы узнать подробнее об этих лагерях. Ссылка приводит на сайт «Москва24», где «Как рассказала заммэра Наталья Сергунина, школьники будут учиться создавать роботов...» Так, понятно - пиар мэрии, нам не сюда.

Возвращаемся и читаем пост дальше «Занятия будут организованы так, чтобы максимально вовлечь школьников в образовательные и развлекательные онлайн-мероприятия. …рассказывает Алексей Фурсин, руководитель Департамента предпринимательства и инновационного развития Москвы». Снова пиар мэрии.

Что же они так мэрию полюбили? Гуглим «технопарк «Менделеев-центр»» и первая же ссылка ведёт на презентацию, из которой мы узнаём, что технопарк находится в трёхэтажном здании в Москве. Общий бюджет на его запуск был 150 миллионов рублей, а мэрия Москвы выделила 69 092 500 рублей…

По посту всё сильнее разносится запах казёнщины и показухи, и ожидания нас не обманывают – следующий пост в канале, где видим постановочные фотографии технопарка (одна из них на КДПВ), на которых мэр Собянин, министр Фальков и ещё какой-то мужичок (наверное тоже большой начальник) в окружении детей (такое ощущение, что чуть ли не из садика), которые в халатиках, бабочках и в перчатках держат пробирки...

Что сказать в конце? Я не знаю, возможно, технопарк «Менделеев-центр» – это высокопрофессиональные педагоги, умеющие работать с детьми и младшего школьного возраста, это отличные химики, блестящие экспериментаторы, но со стороны выглядит очень совково, казённо, показушнораспилочно и как работа пиарщиков мэрии.

Тем не менее, не будем терять надежду, что всё это только показалось, и может кому-то пригодится, поэтому приведу присланный текст:

Добрый день! Возможно вам будет интересно рассказать о летней онлайн-программе по химии в детском технопарке «Менделеев-центр»:
https://tttttt.me/rector_muctr/272
Это хорошая возможность для ребят подтянуть знания по химии в современном формате. Программа проходит в онлайне, поэтому участвовать могут ребята из разных мест!

В химическом стакане бром! Единственный жидкий неметалл, так как его температура кипения около 59°C. При нормальных условиях, это красно-бурая жидкость с резким запахом. Легко образует жёлто-бурые пары, которые мы и наблюдаем в стакане. Кстати, пары эти очень токсичны и ничего хорошего людям не несут. И не надо элементарный бром путать с «аптечным бромом», который представляет собой неопасные водные растворы бромида калия или натрия.

С металлами бром реагирует достаточно активно, что мы и видим на гифке на примере реакции с алюминиевой фольгой:
2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃.
Образующийся в результате реакции бромид алюминия испаряется и образует белое облако, которое выглядит оранжевым, потому что смешивается с парами брома.
#химия

Наноортогонально

Понимание того, что вокруг нас множество невидимых людям ниточек и рычагов, позволяет фокусникам и учёным двигать разнообразные предметы и воздействовать на реальность. И если первые эффектно поражают наше воображение, то вторые заставляют удивляться человеческому уму и знаниям.

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили явление, которое можно использовать для управления движением крошечных частиц, плавающих в суспензии. Для этого надо всего лишь приложить внешнее электрическое поле к электролиту (то есть раствору проводящему электрический ток), содержащему заряженные частицы.

Когда отрицательно заряженные частицы размером от нескольких десятков до сотен нанометров (на картинке в центре) помещаются в такие электропроводные жидкости, они не оседают, а образуют коллоид. Вокруг такой частицы группируются положительные (красные) и отрицательные (синие) ионы. При приложении электрического напряжения E₀ возникает явление, называемое электрофорезом, то есть частицы будут двигаться вдоль направления приложенного поля.

«Кто же не слышал про электрофорез?» – воскликнет наш знающий Посетитель. Всё так, но есть один нюанс.

Если электрическое поле достаточно сильное, то возникает не только обычный электрофорез, но коллоидные частицы начинают самопроизвольно вращаться. И это оказывает на их движение колоссальное влияние – возникает уже знакомый нам эффект Магнуса. Мы его рассматривали на примере футбольного мяча, который меняет траекторию своего движения за счёт придаваемого ему вращения. Тут та же история – частица вращается и движется не по прямой к электроду, как при нормальном электрофорезе, а ортогонально или под углом в 90°.

А это очень удобно, так как при электрофорезе частицы движутся к электроду и, достигнув его, прекращают движение. А тут, двигаясь в бок, этой проблемы не возникает.

Конечно, это очень интересно, и может пригодиться для доставки определённых «грузов» в нужное место. Например, частица может быть прикреплена к лекарству или содержать какой-то химический реагент или катализатор, которые должны быть доставлены по определённому каналу.

Так что помни, понимание эффекта Магнуса может помочь не только прославиться во всех окрестных дворах блестящим исполнением удара «сухой лист», но и заставить коллоиды двигать перпендикулярно приложенному электрическому полю.
Инфа отсюда.
#физика #нано

Вот оно вселенское зло! Генномодифицированные T-лимфоциты или Т-клетки, атакующие раковые клетки.

Это называется CAR T-клеточной терапией. Сначала у больного раком берут Т-клетки и модифицируют их в лаборатории для экспрессии белка, который будет специфически связываться с раковыми клетками. Затем такие модифицированные клетки вводят обратно пациенту, и вы получаете супер целенаправленного убийцу раковых клеток. Результат работы нашего убийцы мы видим на гифке – это разрушающаяся и пузырящаяся мембрана раковых клеток.
#био #медицина

Подведём итоги вчерашней загадки. Большинство Посетителей выбрало ответ Коррозия (30%). И, как видите на картинке, это правильный ответ.

И счёт нашего противостояния теперь:
Зоопарк—Посетители 17:22