Исследователи веками искали примеры ситуаций, когда известные уравнения Эйлера гидродинамики для идеальных жидкостей не работают. Совсем недавно ученые математики обнаружили такой пример. Оказывается, что в некоторых упрощенных случаях при сближении жидких колец уравнения Эйлера, которые описывают их движение, перестают работать. Математики давно подозревали, что уравнения Эйлера не работают при определенных условиях. 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.
Архив рубрики: Наука
Впервые синтезирована цилиндрическая наноразмерная гетероструктура с соосным однонаправленным расположением слоев
Фото: Xiang et al. / Science. Группа ученых из Японии, Китая, а также Финляндии впервые синтезировала одномерную гетероструктуру, в которой разные слои атомов расположены коаксиально. Этот эксперимент показывает, что все известные двумерные материалы можно сложить в свои одномерные аналоги, что позволяет получить преимущества, уникальные для одномерных структур. результаты данной работы опубликована в журнале Science. Низкоразмерные материалы, состоящие из единичных атомов, сначала изготавливались из углерода (фуллерены, нанотрубки, графен), но сегодня ученым доступен целый спектр двумерных материалов, которые можно объединить в гетероструктуры, например путем механического переноса или самосборки в растворе. Комбинации двумерных кристаллов с различными свойствами приводят к образованию ван–дер-ваальсовых гетероструктур с новыми функциональными возможностями. При правильной комбинации можно получить одномерные структуры, которые имеют ряд полезных свойств, такие как дополнительная топологическая защищенность.
Впервые получен двумерный пьезоэлектрик-электрет из оксида молибдена
На иллюстрации показана несимметричная структура кристалла FeSi. Физики впервые получили двумерный оксид молибдена, обладающий пьезоэлектрическими свойствами. Обычно все пьезоэлектрические материалы являются кристаллическими без конкретного центра симметрии, что не относится к оксиду молибдена. В новом исследовании ученые смогли искусственно создать пьезоэлектрические свойства, добавив структурные дефекты, которые превратили материал в долговечный электрет. Статья опубликована в журнале Advanced Materials. Существует класс материалов, называемый пьезоэлектриками. Как правило, это кристаллы, элементы атомной решетки которых не симметричны (хиральны). В таких кристаллах при деформации возникает напряжение и, например,
Создана суспензия гидрофобного активированного восстановленного оксида графена для высокоэффективных суперконденсаторов
Физики смогли создать уникальную водную суспензию гидрофобного, активированного и восстановленного оксида графена, которая может быть применена для изготовления новых типов суперконденсаторов. Для этого они добавили в очищенную воду коллоидный оксид кремния, оксид графена и углеродные нанотрубки. Емкость гибкого конденсатора, полученного из водной суспензии, составила 180 Фарад/грамм. Статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters. Суперконденсаторы или ионисторы — устройства для запасания энергии с высокой емкостью, в котором классическими обкладками служит двойной электрический слой между электродом и электролитом. Их начинают применять во многих областях техники, в которых требуется накопление и высвобождение большого количества электроэнергии за короткое время, например, в дефибрилляторах или вспышках камер. Графен обладает весьма высокой проводимостью и высокой площадью поверхности 2630 квадратных метров на грамм и считается перспективным материалом для использования в суперконденсаторах.
Впервые создан бозонный топологический изолятор с фермионной симметрией по времени
Физики из Германии впервые смогли создать бозонный топологический изолятор, который содержит в себе фермионные симметрии, связанные с инверсией времени. Полученные таким образом результаты позволят применить топологические состояния в фотонике, акустике и даже квантовой механике. Реультаты работы представлены в журнале Nature Materials. В последние годы физики активно изучают топологические эффекты в физике. Например, фотонные топологические состояния могут помочь в создании топологически защищенных квантовых компьютеров: они обладают большей когерентностью, что позволяет физиками лучше управлять ими. Фотонные топологические изоляторы, в свою очередь, помогут физикам в развитии фотоники. Фермионные топологические изоляторы, электронные системы в твердых телах, характерны наличием хиральных поверхностных токов, чье состояние защищено сохранением числа частиц и симметрией относительно обращения времени.
Геологический пинбол для предсказания землетрясений: оригинальная математическая модель и ее применение
Не так давно ученые предложили весьма оригинальную математическу модель, которая была названа “Пинбол” и позволяет вычислить траектории скольжения тектоническх плит, заимствуя новые математические методы из математики лавин. Нам хорошо известно, что подземные толчки сотрясают территорию, где прошло землетрясение, длительное время. Так, центральную часть Тайваня трясло несколько дней и недель после землетрясения магнитудой 7.7 баллов, произошедшего в 1999 году. Новая модель землетрясений может вычислить магнитуду в зависимости от различных типов толчков. Дело в том, что в процессе соскальзывания разлом порождает целую последовательность различных сейсмических волн. Длинные волны низкой частоты могут распространяться на большое расстояние от источника и шатать высокие строения типа небоскрёбов. Высокочастотные волны отлично трясут дома и мосты, а иногда и полностью их разрушают. Большую часть последних пятидесяти лет сейсмологи предполагали, что весь набор этих волн генерирует трение, происходящее при соскальзывании разлома.
