Физики впервые измерили магнитное поле атома и сформулировали условия оптимизации магнитных устройств памяти

Физики впервые напрямую измерили энергию обменного взаимодействия между двумя атомами, один из которых был прикреплен к концу иглы сканирующего туннельного микроскопа. Другими словами, с помощью одного из атомов ученые «настраивали» магнитное поле в окрестности второго атома и «намагничивали» его. При этом напряженность поля изменялось почти в тысячу раз — от одного миллитесла до десяти тесла. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org. Согласно известному закону Мура, число транзисторов на интегральной схеме (а вместе с тем и ее производительность) удваивается каждые два года. В то же время закон масштабирования Деннарда утверждает, что наиболее выгодный способ удвоить производительность схемы — уменьшить размер транзисторов. Это позволяет понизить напряжение, подаваемое на затвор транзистора, и увеличить скорость его переключения.

Читать далее

В МФТИ разработан прототип энергоэффективных запоминающих устройств

Ученым из МФТИ и их коллегам из Германии и Нидерландов удалось добиться переключения намагниченности материала на предельно коротких временах и с минимальными энергетическими затратами. Другими словами, исследователи разработали прототип энергоэффективных запоминающих устройств. Статья опубликована в журнале Nature. В области стремительно развивающихся информационных технологий велик спрос на устройства, контролируемые квантовыми механизмами без энергетических потерь. Ведь более 3% мирового электричества идет на обслуживание центров хранения данных — и цифра продолжает расти. Фундаментальные законы физики совсем не запрещают существование технологии быстрого и энергетически эффективного хранения данных — а ведь именно чтение и запись информации является «бутылочным горлышком» в развитии информационных технологий.

Читать далее

Погружение на три миллиарда лет: история загадочной Кольской сверхглубокой скважины

С конца XIX века считалось, что Земля состоит из коры, мантии и ядра. При этом никто толком не мог сказать, где кончается один слой и начинается следующий. Ученые не знали даже, из чего, собственно, эти слои состоят. Еще каких-нибудь 30 лет назад исследователи были уверены, что слой гранитов начинается на глубине 50 метров и продолжается до трех километров, а затем идут базальты. Мантия предполагалась на глубине 15-18 километров. Сверхглубокая скважина, которую начали бурить в СССР на Кольском полуострове, показала, что ученые ошибались. Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 1960-х годов сразу в нескольких странах. Первыми начали бурить сверхглубокие скважины американцы, причем они старались делать это в таких местах, где, по данным сейсмических исследований, земная кора должна была быть тоньше.

Читать далее

Биолюминесцентные микроводросли намного опередили лучшие солнечных панели по эффективности преобразования света в электричество

Наверняка многие люди считают, что преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных панелей – исключительно достижение современной науки. Но это не так, поскольку за миллионы лет до появления человеческой цивилизации данный процесс сформировался и продолжает существовать в живой природе. При этом эффективность природных «солнечных панелей» намного выше, чем самых совершенных образцов, созданных человеком. Команда ученых Университета Бирмингема (Великобритания) установила способность флуоресцентных водорослей улавливать до 95 % поступающего к ним света. Для сравнения, производительность современных солнечных панелей составляет не более 10-20 %. Используя передовые методы масс-спектрометрии, ученые смогли глубже изучить два типа микроорганизмов – красные и синезеленые водоросли (известных также, как цианобактерии — прим. ред.).

Читать далее

Синтезирован новый высокотемпературный сверхпроводник на основе купрата бария

Физики смогли синтезировать кислород-дефицитный купрат бария Ba2CuO4-y, который становится сверхпроводящим уже при 73 кельвинах. Это соединение обладает структурой перовскита с очень сжатым октаэдром и концентрацией дырок выше, чем раньше считалось оптимальным для подобных сверхпроводников. Результаты исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences, ставят под вопрос современные представления о сверхпроводимости в купратах. Явление сверхпроводимости (способность проводить электрический ток без сопротивления) уже нашло множество применений: из сверхпроводников изготавливают сверхмощные магниты для магнитно-резонансной томографии и Большого адронного коллайдера, сверхточные детекторы магнитного поля. Однако полностью понять механизмы этого явления пока не удалось. Исследователи продолжают поиски способов повышения критических температур, при которых вещества проявляют сверхпроводимость.

Читать далее

Высокое искусство математических теорем и интеллектуальный альпинизм: общие черты

Альпинизм – популярная метафора для математических исследований. Такого сравнения практически невозможно избежать: замёрзший мир, разреженный холодный воздух, суровая жёсткость альпинизма напоминает неумолимый ландшафт чисел, формул и теорем. Точно так же, как альпинист противопоставляет свои возможности неподатливому объекту – в его случае, каменной стене – так и математик часто сражается в битве человеческого разума против жёсткой логики. В математике роли горных пиков играют великие гипотезы – резко сформулированные утверждения, скорее всего, истинные, но не имеющие убедительных доказательств. У этих гипотез глубокие корни и широкие последствия. Поиски их решений составляют большую часть математики. Вечная слава ждёт первого их покорителя.

Читать далее

МФТИ совместно с учеными из ФИАН разработали катодолюминесцентную лампу будущего

Сотрудники кафедры вакуумной электроники МФТИ совместно с учеными из ФИАН создали и испытали прототип катодолюминесцентной лампы общего освещения, основанной на явлении автоэлектронной эмиссии и обладающей не достигнутыми никем в мире характеристиками надежности, долговечности и силы света. Соответствующая работа опубликована в конце мая в международном научном журнале Journal of Vacuum Science & Technology B. Ставшие уже привычными в быту светодиодные лампочки — не единственная экономичная альтернатива лампам накаливания: с 1980-х годов в мире изучают возможность применения для общего освещения так называемых катодолюминесцентных светильников. Их работа основана на том же принципе, что и кинескопы старых телевизоров: внутри вакуумной колбы находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод), между которыми создается значительная разность потенциалов (до 10 киловольт).

Читать далее

Математическое моделирование позволило подтвердить фундаментальный принцип космической цензуры

Гипотеза космической цензуры гласит о том, что сингулярность не может быть видна наблюдателям, находящийся в местах, подобных чёрным дырам. Но проблема в том, что это нельзя проверить. Ведь вся информация попадавшая в чёрную дыру и и исходящая из нее, больше не может вернётся. Математически такое обстоятельство достаточно трудно доказать. Недавно, американский физик Уильям Ист численно смоделировал коллапс вытянутого эллипсоида, заполненного пылью, и показал, что гипотеза космической цензуры в этом случае не нарушается, как это предполагалось ранее. Оказалось, что вместо голых сингулярностей при коллапсе в материи формируются каустики, а все сингулярности в конце концов накрываются горизонтом событий. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Читать далее

Продемонстрировано новое состояние света в виде закрученного импульса излучения

Физики продемонстрировали новое состояние света — закрученный импульс излучения, орбитальный угловой момент которого меняется со временем. Таким образом ученым удалось использовать ранее никем не задействованную степень свободы электромагнитного излучения. Потенциально с помощью таких импульсов можно изучать вещество на нанометровом пространственном масштабе и аттосекундном временном, пишут авторы в журнале Science, иллюстрация из статьи попала на обложку выпуска. Простейшая электромагнитная волна характеризуется такими величинами, как частота (длина волны), интенсивность и поляризация. Однако в 1992 году физики показали, что можно создать также новое состояние света, которое стали называть закрученным. Оно отличается наличием орбитального углового момента, в результате чего волновой фронт, то есть поверхность одинаковой фазы, становится геликоидальным, похожим на спираль, при этом на самой оси распространения интенсивность света равна нулю.

Читать далее