Впервые синтезировано запрещенное классической химией сверхпроводящее соединение водорода и церия

Исследователи из США, России и Китая синтезировали запрещенное классической химией соединение водорода и церия, СеH9 которое демонстрирует сверхпроводимость при сравнительно низком давлении в 1 млн атмосфер. Работа опубликована в журнале Nature Communications. Материалы, способные проводить ток без сопротивления, называются сверхпроводниками и лежат в основе мощных электромагнитов, например тех, что ускоряют частицы на Большом адронном коллайдере. Недостаток известных на сегодня сверхпроводников в том, что они сохраняют свои свойства лишь при очень низких температурах и высоких давлениях. Это ограничивает круг возможных приложений и делает существующие сверхпроводниковые технологии дорогими. Открытие сверхпроводников, работающих при нормальных условиях, позволило бы передавать электроэнергию по ЛЭП без потерь, удешевить медицинские томографы и поезда на магнитной подушке.

Читать далее

Применение наночастиц в медицинской практике: краткий обзор

Что такое наночастица? Согласно определению метрологов, размер нанообъекта должен быть меньше 100 нанометров. Один из парадоксальных примеров — мыльный пузырь. На самом деле он тоже нанообъект: когда мы надуваем пузырь, он меняет цвет, и его стенки темнеют, делаясь почти незаметными. Как это было доказано учеными-оптиками, в этот момент толщина его стенки становится менее 100 нанометров, и, таким образом, он является наноразмерным. Впрочем, гораздо чаще ученые в науках о жизни имеют дело с наночастицами в форме круглых или вытянутых шариков. Так наночастицы нашли важное применение в онкологии: они помогают обнаружить злокачественные образования, доставить к ним лекарства и победить их. Основная часть препаратов в онкологии — классическая химиотерапия. Врачи вводят химиотерапевтические препараты, которые по сути являются ядами, внутривенно, а те разносятся по всему организму, проникая в ткани и отравляя их.

Читать далее

Получены нанокапли сверхтекучего гелия-4 с аномально большим зарядом

Физики из Австралии, Бразилии и Великобритании впервые получили нанокапли сверхтекучего гелия-4 с электрическим зарядом больше двух зарядов электрона. Для этого ученые несколько раз отбирали капли и облучали их электронами с энергией порядка нескольких сотен электронвольт. Максимальный заряд полученной таким образом капли составлял 55, а среднее время жизни капель составляло нескольких миллисекунд. Это позволило ученым проверить, как максимальный заряд капли связан с ее размером. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в открытом доступе, кратко о ней сообщает Physics. Если охладить гелий-4 до температуры менее четырех градусов Кельвина, он превратится в сверхтекучую жидкость — необычную фазу вещества, в которой полностью отсутствует вязкое трение. На макроскопических масштабах сверхтекучие жидкости изучены достаточно хорошо. В то же время, на более мелких масштабах, на которых квантовые эффекты играют существенную роль, поведение сверхтекучих жидкостей изучено гораздо хуже.

Читать далее

Обнаружены новые условия неработоспособности уравнений Эйлера для несжимаемой невязкой жидкости

Исследователи столетиями искали примеры ситуаций, в которых уравнения Эйлера для гидродинамики идеальной жидкости окажутся неверными. И вот, наконец, такой пример нашли математики.  При сближении колец жидкости в определённых упрощённых случаях описывающие их движения уравнения Эйлера не работают. Математики уже много лет подозревали, что при определённых условиях уравнения Эйлера откажутся работать. Однако они не могли описать конкретный сценарий, в котором это происходит. До сегодняшнего дня. Эти уравнения представляют собой идеализированное математическое описание движения жидкости. В границах определённых предположений они моделируют распространение волн на пруду или просачивание патоки из банки. Они должны уметь описывать движение любой жидкости в любых условиях – и более двух столетий всё так и было. Однако новое доказательство демонстрирует, что при определённых условиях эти уравнения всё же отказываются работать.

Читать далее

Как создать полезных нанороботов-ксеноботов из клеток лягушки: увлекательное исследование

В далеком 1495 году Леонардо да Винчи создал чертеж живых доспехов. И лишь спустя 425 лет чешский фантаст Карел Чапек впервые использовал слово «робот» в своей пьесе «R.U.R.». Современные роботы намного умнее, сложнее и мобильнее робота да Винчи, но у них есть общие черты. Одной из них является материал, из которого изготавливаются эти удивительные машины. Когда мы говорим о роботах, то чаще всего представляем себе что-то синтетическое, недаром в книгах и кино роботов порой именуют синтетиками. Однако роботов создавать можно далеко не только из металла, пластика или углеволокна. Ученые из университета Вермонта (США) решили использовать в качестве строительных материалов мертвые клетки лягушек. Полученные в результате микроскопические роботы, названные «ксеноботами», способны путешествовать по телу живого организма и выполнять поставленные перед ними задачи. Как именно ученые создали искусственную жизнь, какими талантами могут похвастаться ксеноботы и где можно применить столь необычное изобретение? Об этом мы узнаем из доклада исследовательской группы. Поехали.

Читать далее

Показана возможность создания объемного экрана с тактильным откликом на основе акустической левитации

Британские и японские инженеры создали объемный дисплей, работающий на основе акустической левитации. За вывод изображения в нем отвечает небольшой шарик, перемещаемый по рабочей зоне точными ультразвуковыми излучателями нового поколения, и ярко подсвечиваемый высокоскоростным проектором. Кроме того, устройство может воспроизводить звуки, а также создавать тактильный отклик, когда пользователь подносит палец к дисплею, рассказывают авторы  статьи в Nature. Поскольку в научной фантастике зачастую используются объемные дисплеи, изображение в которых парит в воздухе, инженеры давно работают над созданием подобных технологий в реальной жизни. Как правило, объемные экраны работают благодаря оптическим эффектам. К примеру, среди таких разработок можно выделить канадский экран светового поля для телеконференций и американский настольный 3D-экран, работающий благодаря лентикулярному растру.

Читать далее

Впервые получено вращающееся со сверхзвуковой скоростью кольцо из вещества в сверхтекучем состоянии

Фото: R. Dubessy / University of Paris 13; CNRS Paris. Физики экспериментально получили кольцо из вещества в сверхтекучем состоянии, которое вращается более минуты со скоростью, превышающей звуковую до 18 раз. Данная конфигурация должна помочь реализовать гигантский квантовый вихрь в подобной системе, пишут авторы в журнале Physical Review Letters. При охлаждении ряда веществ до близкой к абсолютному нулю температуре они могут переходить в квантовое состояние, которое характеризуется новыми свойствами. В частности, гелий при таких условиях становится сверхтекучим, то есть ведет себя как жидкость с нулевой вязкостью. Также многие вещества, в первую очередь разреженные атомарные газы, становятся конденсатами Бозе — Эйнштейна, в которых частицы проявляют скоррелированное поведение и описываются единой волновой функцией. Важным свойством сверхтекучих веществ оказывается возникновение квантовых вихрей, то есть небольших вращательных течений, которые могут существовать лишь при определенных значениях момента импульса.

Читать далее

Создан миниатюрный ускоритель элементарных частиц на одном ЧИПе

Американские физики создали ускоритель элементарных частиц, который уместился на кремниевом чипе размером несколько несколько десятков микрон. Устройство, основанное на технологии лазерного диэлектрического ускорения, в перспективе может стать основой для компактных и мощных ускорителей, которые найдут применение в медицине, материаловедении, биотехнологии и многих других областях. Результаты исследования  опубликованы в журнале Science.  В «обычных» ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер, элементарные частицы разгоняют с помощью электрического поля. Но для того, чтобы получить частицы высоких энергий, ускорители должны быть очень длинными, поскольку градиент больше нескольких десятков мегаэлектронвольт на метр обеспечить не удается — в камере возникнет пробой. Можно обойти эту проблему, если построить кольцевой ускоритель, но тогда потребуются мощные магниты, чтобы «поворачивать» частицы. Кроме того, значительная часть «закачанной» в частицы энергии при этом будет высвечиваться за счет синхротронного излучения.

Читать далее

Впервые продемонстрирован тепловой квантовый двигатель с максимально возможным КПД

Ученые разработали квантовый двигатель, КПД которого близок к максимально возможному значению в своем классе. Двигатель работает по циклу Отто на топливе из ядер углерода с полуцелым спином, которые выделяют энергию за счет ядерного магнитного резонанса. Работа опубликована в журнале Physics Review Letters. В 1959 году физики Генри Сковил (Henry Scovil) и Эрих Шульц-Дюбуа (Erich Schulz-DuBois) впервые высказали идею квантового двигателя. Они показали, что трехуровневый мазер (квантовый генератор когерентных электромагнитных волн сантиметрового диапазона) можно рассматривать в качестве тепловой машины. Как правило, в качестве рабочего тела классического двигателя выбирают пары горючих смесей или водяной пар. Рабочее тело квантового двигателя — частицы, работу которых описывают законы квантовой механики. Квантовые эффекты, которые не учитывает классическая термодинамика, позволяют создавать двигатели с более высокой эффективностью.

Читать далее