Ученые из Китая и США напечатали на 3D-принтере композиционные материалы и, выдержав при высоких температурах, получили легковесные нанорешетки из аморфного углерода. Материалы оказались на три порядка прочнее всех существующих легких нано- и микрокомпозитных материалов, нечувствительны к дефектам, образовавшимся в процессе синтеза, и выдержали объемные деформации более десяти процентов. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Идеальный материал обладает низкой плотностью, высокой прочностью, термической и химической устойчивостью. Легковесными можно назвать материалы, плотность которых меньше плотности воды (один грамм на кубический сантиметр). Вес конструкции, с увеличением (хотя бы без потери) прочности обычно уменьшают путем создания композитов из полых металлических стержней или заполненных более легкими полимерными веществами.
Архив рубрики: Наука
Подтверждена возможность прохождения частиц между металлом и изолятором в состоянии сверхпроводимости
Физики смогли экспериментально подтвердить парадокс Клейна, который заключается в беспрепятственном прохождении частиц сквозь потенциальный барьер. Это явление было изначально теоретически предложено для релятивистских частиц, но его удалось обнаружить на границе между металлом и топологическим изолятором в состоянии сверхпроводимости. Открытие показывает ранее неизвестное свойство топологических изоляторов и может пригодиться при разработке новых устройств в области спинтроники и сверхпроводящих датчиков, пишут авторы статьи в журнале Nature, которая попала на обложку выпуска. В 1928 году Поль Дирак опубликовал волновое уравнение для релятивистских частиц, впоследствии получившее имя первооткрывателя. Оно является обобщением уравнения Шредингера и сыграло большую роль в физике, так как позволило объяснить ряд накопленных экспериментальных фактов, а также предсказывало существование позитрона.
Физики впервые передали музыкальную композицию с помощью атомного радио
Американские физики построили первое атомное радио и успешно передали на него стереофоническую музыкальную композицию с помощью АМ-радиоволны. Вместо антенны в построенном прототипе радио используются ридберговские атомы, просвечиваемые двумя парами лазеров. Не считая небольших помех, напоминающих потрескивания виниловой пластинки, принятый радиосигнал оказался довольно чистым. Статья опубликована в AIP Advances. Физики называют ридберговским атомом сильно возбужденный атом, внешний электрон которого поднялся на очень высокий энергетический уровень. Как правило, главное квантовое число (грубо говоря, номер) такого уровня n ~ 100. Как легко догадаться, свойства ридберговского атома сильно зависят от числа n. Например, время их жизни растет как n3, дипольный момент — как n2, а поляризуемость — как n7.
Удивительный наномир: фундаментальные причины плавления наночастиц при низкой температуре
При драматическом уменьшении размеров частицы изменяются не только её основные механические свойства, но также и практически все её термодинамические характеристики. Так, температура плавления такой частицы становится гораздо ниже, чем у образцов обычного размера. Группа исследователей (Applied Physics Letters, 1998, v. 72: 1098-1100), используя сверхчувствительный калориметр с чувствительностью 0,1 нДж, показала недавно, что температура плавления наночастиц алюминия падает с уменьшением размеров частицы. При этом температура плавления частицы размером 4 нм уменьшается на 140оС по сравнению с температурой плавления образца алюминия обычных размеров. Зависимости, аналогичные той, которая показана на рис.1, были получены для многих металлов. Так, при уменьшении диаметра наночастиц из олова до 8 нм их температура плавления падает на 100оС (от 230оС до 130оС).
Открыт новый механизм спонтанного нарушения симметрии физических систем на квантовом уровне
Физики из США, Аргентины и Испании предложили новый механизм спонтанного нарушения глобальной симметрии, связанный с измерениями квантового состояния системы. В качестве примера ученые теоретически рассмотрели эволюцию замкнутой одномерной цепочки спинов. Оказалось, что слабые измерения намагниченности малой цепочки заставляют ее выбрать некоторое вакуумное состояние, нарушающее исходную симметрию системы. Более того, способ измерения определяет топологию многообразия, на котором расположены доступные вакуумные состояния. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на arXiv.org. Спонтанное нарушение симметрии занимает в современной теоретической физике центральную роль. С одной стороны, в статистической физике этот механизм описывает фазовые переходы — например, кристаллизацию жидкости или превращение металла в полноценные сверхпроводник.
Российский физик предложил новую теорию сверхпроводимости
Российский физик из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН представил теорию, которая рассматривает симметричные биполяроны как основу высокотемпературной сверхпроводимости. Предложенная теория хорошо объясняет последние эксперименты, в которых сверхпроводимость почти комнатной температуры была достигнута в гидриде лантана LaH10 при сверхвысоком давлении. Статья ученого опубликована в журнале Physica C: Superconductivity and its Applications. Сверхпроводимость предполагает полное отсутствие электрического сопротивления в материале, когда его охлаждают ниже критической температуры. В 1911 году голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес впервые обнаружил, что при понижении температуры ртути до –270 °С ее сопротивление резко падает — в 10 000 раз.
