Иллюстрация: S. E. Kim et al / Nature, 2021. Американские физики изготовили материал с рекордным коэффициентом тепловой анизотропии. Он состоит из монослоев сульфидов переходных металлов, наложенных друг на друга в стопки со случайной ориентацией доменов. Они доказали, что такой материал эффективно охлаждает и одновременно термоизолирует электроды. Исследование опубликовано в Nature. Одна из главных проблем микроэлектроники, ограничивающих дальнейшую миниатюризацию, — это перегрев микросхем, поэтому крайне важно уметь отводить от них тепло. Помочь в этом могут материалы с анизотропной теплопроводностью. В таких материалах тепло передается с разной скоростью в зависимости от того, в каком направлении идет тепловой поток. Это свойство характеризуется с помощью коэффициента тепловой анизотропии ρ, который равен отношению теплопроводностей вдоль быстрой и медленной осей.
Архив рубрики: Наука
Выдвинута гипотеза о строении загадочной чёрной дыры-“единорога”
Долгое время учёные не могли найти чёрные дыры небольшого размера – астрономы даже задумались о том, а существуют ли такие вообще. Но новая серия открытий, включая обнаружение чёрной дыры-«единорога», дало надежду на решение этой давней загадки. Почти десять лет назад Фериал Озель с коллегами заметили нечто странное. Хотя в нашей Галактике нашлось множество чёрных дыр различного размера, не было найдено ни одной, размер которой был бы меньше определённой величины. «Наблюдался дефицит чёрных дыр массой меньше пяти солнечных, — сказала она. – Это было очень важно со статистической точки зрения». С тех пор, как в Озель, астрофизик из Аризонского университета, опубликовала в 2010-м работу по этому вопросу, этот «разрыв масс» оставался необъяснимым. И даже после того, как детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo начали находить десятки ранее скрытых чёрных дыр – не исключая и некоторые неожиданные варианты – разрыв масс никуда не делся.
В МФТИ разработали технологию для воссоздания изображений, возникающих в головном мозге, по его электрической активности
Исследователи российской ГК «Нейроботикс» и Лаборатории нейроробототехники МФТИ научились воссоздавать по электрической активности мозга изображения, которые человек видит в данный момент. Это позволяет создавать новый тип устройств для постинсультной реабилитации, управляемых сигналами мозга. Препринт работы доступен на bioRxiv. Для развития методов лечения когнитивных нарушений, постинсультной реабилитации и создания устройств, управляемых мозгом, необходимо понять то, как мозг кодирует информацию. Ключевая задача для понимания принципов его работы — исследование активности мозга, возникающей при визуальном восприятии информации. Все существующие решения в области распознавания изображений по сигналам мозга используют функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) или анализ сигнала, получаемого непосредственно с нейронов. Особенности этих методов ограничивают их применение в клинической практике и повседневной жизни. Интерфейс «мозг — компьютер», созданный командой ученых из МФТИ и «Нейроботикс», напротив, использует электроэнцефалограмму (далее ЭЭГ), снимаемую с поверхности головы, и нейросети. Эта разработка с помощью ЭЭГ в режиме реального времени реконструирует кадры из видео, которое смотрит человек.
Предложено создавать микроскопические гироскопы на основе левитирующей в оптическом пинцете микрочастицы в условиях центрифугирования
Иллюстрация: K. Zeng et al / Optics Letters, 2021. Китайские физики подробно изучили поведение левитирующей в оптическом пинцете микрочастицы в условиях центрифугирования. Они показали, что такая система может быть использована для измерения массы частиц, а также в качестве детектора угловой скорости или гироскопа. Исследование опубликовано в Optics Letters. Оптические пинцеты стали неотъемлемым инструментом современного физического эксперимента. В их основе лежит способность сфокусированного пучка света удерживать микрочастицы в определенной области пространства за счет давления света. Это оказывается полезно для множества задач атомной и молекулярной физики, химии, биологии и других областей. За изобретение оптического пинцета в 2018 году была присуждена Нобелевская премия по физике, чему был посвящен наш материал «Скальпель и пинцет». Помимо чисто практических целей удержание частиц в пинцете представляет интерес благодаря богатой динамике, сопровождающей такую оптическую левитацию.
Обнаружена новая математическая последовательность для описания распределения электрического заряда на сферической поверхности
Иллюстрация: Shota Ono / Physical Review B, 2021. Японский физик рассмотрел задачу о расположении точечных зарядов на поверхности сферы с точки зрения частот их колебаний. Он получил последовательность магических чисел, которая отличается от аналогичной последовательности, полученной из энергетических соображений. Автор связал обнаруженные аномалии со степенью энергетического вырождения и симметрией зарядового распределения. Исследование опубликовано в Physical Review B. Знание о том, как распределяются заряды по поверхности сферы, имеет как практическое, так и фундаментальное значение. В первом случае это будет полезно при синтезе и применении разнообразных нанокластеров, например, фуллеренов. Во втором случае это знание связано с решением седьмой из восемнадцати нерешенных математических проблем, сформулированных Стивеном Смейлом. Эта проблему еще часто называют задачей Томсона.
Впервые сформирован мощный источник из тридцати синхронизованных с помощью топологического изолятора лазеров
Иллюстрация: A. Dikopoltsev et al / Science, 2021. Физики доказали высокую когерентность света, испускаемого массивом вертикально-излучающих очень мощных микролазеров, синхронизированных с помощью топологически защищенной моды. Для этого они сформировали из нескольких микролазеров топологический изолятор и зафиксировали интерференционную картинку от тридцати одновременно излучающих источников. Работа опубликована в Science. Топологические изоляторы — это необычный класс материалов, в которых проводимость существует только на поверхности. Изначально топологические изоляторы были обнаружены в электронике, однако со временем такое поведение было обнаружено и для других волновых процессов, включая свет. Замечательной особенностью таких структур стало то, что поверхностные состояния в них оказываются топологически защищены от различных дефектов. Это свойство оказалось полезным при проектировании лазеров с инжекционной синхронизацией мод,