Ученые продемонстрировали возможность запасания энергии механических колебаний без потерь, а также последующее направление их в нужную сторону. Для этого исследователи воспользовались идеей «виртуального поглощения», которая позволяет имитировать идеальное преобразование энергии волн, не используя потери в веществе. Авторы экспериментально продемонстрировали применимость подхода в случае продольных механических волн, результаты опубликованы в журнале Science Advances. Когда волна встречается с препятствием, она может поглотиться, рассеяться или отразиться. Чаще всего энергия колебаний частично расходуется по всем трем каналам, причем это справедливо для возмущений любой природы, в том числе для света и звука. Различные технологические применения требуют увеличения доли одного процесса и уменьшения других. В частности, зеркала должны преимущественно отражать волны, а не поглощать или рассеивать.
Архив рубрики: Наука
Разработана концепция оптического пылесоса для улавливания наночастиц из окружающей среды
Физики разработали оптический пылесос, который втягивает в себя наночастицы. Это устройство состоит из диэлектрического куба с прорезью, облучаемой волной, длина которой полностью совпадает со стороной куба. Работоспособность предложенного прибора ученые проверили с помощью численных расчетов. Статья опубликована в Scientific Reports.Классическая оптика утверждает, что микроскоп может разглядеть только достаточно большие объекты, размер которых превышает половину длины волны используемого излучения. В частности, с помощью видимого света можно разглядеть детали не меньше нескольких сот нанометров, с помощью рентгена разрешение можно понизить до нескольких нанометров, а с помощью электронов (которые тоже ведут себя как волны) — до сотых долей нанометра. Это ограничение возникает из-за дифракции волн, которая не позволяет сфокусировать их в пятнышко с диаметром меньше половины длины волны. Поэтому физики называет его дифракционным пределом.
Впервые показана экспериментальная возможность гидродинамической реализации газа из солитонов
Ученые впервые продемонстрировали первую экспериментальную гидродинамическую реализацию концепции газа из солитонов — уединенных волн, сохраняющих форму при движении и не рассеивающихся при взаимодействии друг с другом. Результаты опытов хорошо согласуются с теорией и компьютерными симуляциями, что говорит об обоснованности применяемого во многих областях физики приближения, в котором решениями уравнений являются солитоны, пишут авторы в журнале Physical Review Letters. Во многих физических процессах возникают волны — периодические изменения характеристик среды, которые могут перемещаться в пространстве. С математической точки зрения волны являются решениями ряда уравнений в частных производных, причем среди них как линейные, так и нелинейные.
Предложена единая теория теплопроводности кристаллов, поликристаллических тел, сплавов и стекла
Физики разработали новый теоретический подход, который позволяет единообразно объяснить явление теплопроводности в кристаллах, поликристаллических твердых телах, сплавах и стеклах. Результаты позволят моделировать перенос тепла в системах с любым типом внутреннего строения, в том числе при наличии точечных дефектов и наноструктурированности, а также в случае разупорядоченных низкотемпературных квантовых фаз материи, для которых подобной теории раньше не существовало, пишут ученые в Nature Communications. Теплота — это одна из основных термодинамических величин. Она определяется как энергия, которой термодинамическая система может обмениваться с окружением, за исключением совершенной работы и переноса массы. Обмен теплотой может осуществляться несколькими способами, в том числе посредством излучения и теплопроводности.
Обнаружена возможность гибкой настройки сверхпроводимых свойств графеновой трехслойной решетки
Последние экспериментальные исследования сверхрешеток из трехслойного графена, расположенного между листами нитрида бора, позволили обнаружить фазовые переходы из металлического состояния в моттовский диэлектрик, а из него — в сверхпроводник. Это делает подобные структуры идеальными кандидатами для изучения физики сильно скореллированных систем, таких как высокотемпературные сверхпроводники. Основным преимуществом таких веществ является возможность варьировать электронные параметры, пишут авторы в журнале Science. Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП) является одной из самых актуальных тем в физике конденсированного состояния. Стандартные сверхпроводники, у которых сопротивление пропадает при близкой к абсолютному нулю температуре, хорошо описываются теорией Бардина — Купера — Шриффера. Однако для соединений, переходящих в такое состояние при температуре выше 100 кельвин, полноценной теории до сих пор не существует.
Созданы квантовые источники света толщиной в несколько атомов
Международная группа ученых смогла разместить источники света в атомарно тонких слоях материала с точностью всего в несколько нанометров. В традиционных квантовых чипах носители информации — электроны. Но более быстрыми в плане передачи сигнала могут быть фотоны, которые способны перемещаться со скоростью света. Однако реализация передачи информации с помощью квантов света оказывается сложной при контроле точности передачи сигнала и количества фотонов, вылетающих в единицу времени. Ученые из Мюнхенского технического университета совместно с коллегами из других стран попытались решить эту проблему. Они создали источники света толщиной в несколько атомов и смогли разместить их на поверхности с точностью в несколько нанометров. Критическим здесь стало именно контролируемое размещение источников света.