Российские ученые предсказали «истинный» временной кристалл, который существует в непрерывном времени

На рисунке: Переход между состояниями |E0⟩ и |E1⟩, сопровождающий эволюцию системы во времени. Valerii Kozin& Oleksandr Kyriienko // Physical Review Letters, 2019. Физики из Университета ИТМО теоретически предсказали «истинный» временной кристалл, который существует в непрерывном времени. До сих пор считалось, что такие кристаллы создать невозможно. Чтобы обойти запрет на создание таких кристаллов, ученым пришлось пожертвовать локальностью взаимодействий между частями системы — грубо говоря, предложенный временной кристалл можно создать только на основе системы, в которой каждый атом напрямую связан со всеми остальными атомами (а не только с ближайшими соседями). Впрочем, отсутствие локальности не означает, что предложенную модель нельзя реализовать на практике. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на arXiv.org. Физики называют кристаллами системы, которые периодичны в пространстве и сохраняют свою структуру при сравнительно слабых возмущениях.

Читать далее

Теория категорий против классического равенства: математическая интрига для всех

Две монументальных работы убедили многих математиков отказаться от знака равенства. Их цель – реконструировать основы дисциплины при помощи более слабого взаимоотношения – «эквивалентности». И этот процесс не всегда идёт гладко. Знак равенства – краеугольный камень математики. Он, кажется, делает фундаментальное и непротиворечивое заявление: две этих сущности абсолютно одинаковы. Однако ширится круг математиков, относящихся к знаку равенства, как к первоначальной ошибке математики. Они считают его внешним лоском, прячущим важные сложности взаимоотношения величин – сложности, способные открыть решения огромного количества задач. Они хотят реформировать математику, используя более свободный язык эквивалентности. «Мы породили эту идею равенства, — сказал Джонатан Кэмпбелл из Университета Дьюка. – А на её месте должна была быть эквивалентность». Наиболее выдающейся фигурой этого сообщества является Джейкоб Лурье. В июле 41-летний Лурье покинул свой пост штатного сотрудника в Гарварде ради факультетской должности в Институте передовых исследований в Принстоне, где работали одни из самых выдающихся математиков мира.

Читать далее

Порядок хаоса: рассказ о росте упорядоченности в случайных системах

Команда из математиков и специалистов по информатике, наконец, продемонстрировала прогресс в решении, на первый взгляд, простой задачи, терзавшей исследователей почти шесть десятилетий. Эта задача, поставленная математиками Палом Эрдёшем и Ричардом Радо в 1960-м, касается того, как часто можно ожидать появления узоров, напоминающих подсолнух, в больших наборах объектах – например, в большом количестве точек, рассыпанном на плоскости. И хотя новый результат не решает гипотезу Эрдёша и Радо полностью, он продвигает понимание математиков в вопросе появления удивительно сложных структур в случайных скоплениях. Для этого в работе задачу переформулировали в терминах компьютерной функции, воспользовавшись преимуществами становящейся всё более тесной взаимосвязи между теоретической информатикой и чистой математикой. «В этой работе по-новому проявляется математическая идея, которая станет главнейшей идеей нашего времени. Сам по себе результат работы потрясающий», — сказал Гил Калай из Еврейского университета в Иерусалиме.

Читать далее

Впервые теоретически описано поведение сверхпроводника с ферромагнитныи свойствами

Ученые из Франции и России теоретически описали экспериментальное поведение недавно открытого материала, сочетающего в себе свойства сверхпроводника и ферромагнетика. Разработанная новая теоретическая модель предсказывает и ряд новых эффектов в подобных материалах. Работа опубликована в престижном журнале Physical Review Letters. Ферромагнетизм и сверхпроводимость являются в некотором роде антагонистами и, на первый взгляд, не должны сосуществовать в одном кристалле. Действительно, сверхпроводимость — это такое состояние материала, при котором электрический ток течет в нем без сопротивления. При этом если сверхпроводник поместить в магнитное поле, то это поле будет полностью “вытолкнуто” из него (эффект Мейсснера). Ферромагнетики же — материалы, обладающие намагниченностью, которая создает магнитное поле в объеме.  Поэтому кажется разумным полагать, что в одном материале не может быть одновременно сверхпроводимости и ферромагнетизма.

Читать далее

Обнаружен эффект смягчения многослойного графена после многочисленных изгибаний

Американские ученые экспериментально определили и подтвердили расчетами энергию изгибания пленки из многослойного (до 12 слоев) графена. Оказалось, что при углах большe 40 градусов слои скользили друг относительно друга без трения и каждая из плоскостей обладала одним и тем же значением жесткости при изгибе (около полутора электронвольт). А жесткость графена из десяти слоев оказалась на три порядка ниже, чем предсказывали привычные методы механики тонких пленок. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials. Графен совмещает в себе гибкость, прочность, электронную проводимость и  легковесность, что делает его привлекательным материалом для создания гибких электронных устройств и нанороботов. Однако механические свойства графеновых материалов, которые важно учитывать при разработке новых устройств, все еще не до конца изучены. Эдмунд Хан (Edmund Han) с коллегами из Иллинойского университета в Урбана-Шампейне создали гетероструктуры из ступеней из гексагонального нитрида бора разной высоты, покрытых пленкой многослойного графена (толщиной от одного до 12 слоев), и изучали их жесткость при изгибе.

Читать далее

Создана прозрачная стеклообразная пластично-упругая неорганическое пленка из оксида алюминия

Ученые создали тонкие пленки из стеклообразного оксида алюминия, которые можно растягивать, сжимать и изгибать без появления трещин при комнатной температуре. Эти свойства позволяют создавать нехрупкие неорганические стекла, но технологии производства крупномасштабных изделий из этого материала пока не существует, пишут авторы в журнале Science. Стекло — это аморфное твердое тело, то есть не обладающее кристаллической структурой. Множество веществ может формировать материалы с такой структурой, но наиболее распространенным вариантом являются стекла на основе оксида кремния. Такие стекла характеризуются прозрачностью и твердостью, но также хрупкостью, то есть неспособностью деформироваться без появления трещин. Свойства стекла, в особенности его термическая и химическая стойкость, обеспечили ему большое количество применений. Однако во многих случаях хрупкость становится проблемой: например, из-за нее трескаются экраны смартфонов. Исследователи постоянно пытаются улучшить показатели стекол, но пока что они далеки от предсказываемых теорией.

Читать далее

Обнаружено семейство веществ с необычайно высокой термоэлектрической эффективностью

Ученые нашли семейство веществ с необычайно высокой термоэлектрической эффективностью, то есть способностью превращать тепловую энергию напрямую в электричество. Самое высокое значение оказалось у соединения Fe2V0.8W0.2Al: оно более чем в два раза превышало предыдущие рекорды. Однако оценка параметра проводилась косвенным методом, а само изученное вещество метастабильно, что делает маловероятным широкомасштабные применения конкретно этого материала, пишут авторы в журнале Nature. Термоэлектрики — это вещества, в которых возникает электрический ток при создании разностей температуры на противоположных сторонах тела. Ненулевой термоэлектрический эффект характерен практически для любых материалов, но в абсолютном большинстве случаев он слишком мал для практического применения. Однако характеристики даже самых лучших современных термоэлектриков, таких как теллурид висмута(III), позволили им стать востребованными лишь в некоторых областях.

Читать далее

Российские ученые обнаружили новые свойства тонких органических пленок для применении в гибкой электронике

Международная группа ученых из МФТИ и институтов Германии и Франции исследовала зависимость электрических свойств от структуры тонких пленок дигексил-кватротиофена — многообещающего с точки зрения гибкой электроники материала. Оказалось, что при переходе от  обычной кристаллической формы к жидкокристаллической пленки хуже проводят электрический ток. Кроме того, исследователи обнаружили не встречающуюся в объемном материале «третью фазу» — слой вещества толщиной в одну молекулу. Эта структура может способствовать переносу заряда в плоскости пленки, что важно при проектировании микроэлектронных устройств. Результат  опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters. Олиготиофены — перспективные органические полупроводники. Их стержневидные молекулы способны ориентироваться вблизи поверхности, на которую они нанесены, располагая циклы тиофенов друг за другом подобно стопкам монет.

Читать далее

Российские ученые нашли новый метод повышения эффективности электромагнитного метода разведки рудных месторождений

Российским математикам и геофизикам удалось в разы повысить эффективность электромагнитного метода разведки рудных месторождений. Работа опубликована в одном из самых авторитетных научных изданий в области вычислительной геофизики — Geophysical Journal International. Группа ученых из Московского физико-технического института, а также Сколковского института науки и технологий, Санкт-Петербургского государственного университета и Университета штата Юта (Солт-Лейк Сити, США) опубликовала фундаментальную работу, посвященную применению Controlled-Source Electromagnetic Method (CSEM) — электромагнитного метода с управляемым источником — на модели легендарного золотого месторождения Сухой Лог в Восточной Сибири. Предложенные математиками и геофизиками способы повышения эффективности CSEM позволят вывести на новый качественный уровень разведку месторождений не только золота, но и других рудных месторождений.

Читать далее