هناك العديد من علماء الفيزياء الذين يعملون على المواد، ونحن نتطلع كل عام إلى الكتابة عن بعض الأبحاث الأكثر إثارة في هذا المجال. لم يكن هذا العام استثناءً، وإليك بعض قصص المواد المفضلة لدينا من عام 2023.
وفي عصر يتم فيه ابتكار مواد جديدة باستخدام الذكاء الاصطناعي، أجد أنه من المريح أننا أيضًا في خضم تجدد الاهتمام بالخشب. إنها بالتأكيد واحدة من أقدم المواد التي استخدمها البشر، واليوم يقوم الباحثون في جميع أنحاء العالم بتطوير طرق جديدة لاستخدام هذا المورد المتجدد لإنشاء مواد مثيرة. الآن، إسحاق إنجكويست of مختبر جامعة لينكوبنج للإلكترونيات العضوية قام وزملاؤه في السويد ببناء ترانزستور من لوح من الخشب. لقد فعلوا ذلك من خلال دمج البوليمرات الموصلة كهربائيًا في جميع أنحاء المادة بطريقة تخلق مساحة للكهارل الموصل الأيوني. تتيح تقنية التصنيع الجديدة الخاصة بهم استخدام الخشب كقالب للعديد من المكونات الإلكترونية، لكن الفريق يعترف بأن الترانزستورات الخشبية لن تقترب من أداء الأجهزة التقليدية. أحد التطبيقات المحتملة يمكن أن يكون دمج الإلكترونيات في النباتات الحية - ولكن حتى لو كانت هناك استخدامات عملية قليلة للترانزستور الخشبي، فإنها لا تزال خدعة رائعة.
مثل الخشب، الماء مادة موجودة في كل مكان ولها خصائص غير عادية. على عكس معظم المواد، فإن الماء الصلب أقل كثافة من الماء السائل، مما يجعل الحياة المائية ممكنة عبر مساحات شاسعة من الأرض حيث تنخفض درجات الحرارة بانتظام إلى أقل من 0 درجة مئوية. ومن المعروف أن الجليد يأتي في ما لا يقل عن 20 بنية بلورية مختلفة. الآن، الباحثون في الصين بقيادة Lifen Wang وXuedong Bai من مختبر بكين الوطني لفيزياء المواد المكثفة و معمل مواد بحيرة سونغشان في دونغقوان هم أول من أكد وجود الجليد المكعب، الذي يحتوي على بنية ماسية مكعبة من جزيئات الماء. ويعتقد أن هذا الجليد هو المسؤول عن هالة شاينر، وهو تأثير بصري نادر للغاية يخلق حلقة من الضوء حول الشمس عند حوالي 28 درجة. وهذا على عكس الهالة المعتادة البالغة 22 درجة الناتجة عن الانكسار عبر بلورات الجليد السداسية. قام الفريق بتكوين ثلج مكعب على لوح تجميد مصنوع من الجرافين أحادي الطبقة، وراقب تكوينه باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ المبرد. يمكن أن تكون تقنيتهم مفيدة لدراسة كيفية تشكل الجليد بجميع أنواعه على الأسطح.
إحدى انتصارات فيزياء القرن العشرين هي نظرية الموصلية الفائقة BCS، والتي تم تطويرها في الخمسينيات من القرن الماضي لشرح سبب انعدام المقاومة الكهربائية لبعض المواد عند درجات حرارة منخفضة للغاية. والفكرة هي أن الإلكترونات الموجودة في هذه الموصلات الفائقة تقترن لتكوين البوزونات. يمكن لهذه "أزواج كوبر" أن تتكثف بعد ذلك لتشكل مادة تشبه السوائل الفائقة يمكنها التدفق دون مقاومة. في حين أن هناك أدلة غير مباشرة على وجود أزواج كوبر، إلا أن الفيزيائيين لم يقيسوا بعد العلاقة السلبية بين دوران الإلكترونات في الزوج، وهو ما قد يكون دليلاً مباشرًا على وجود الزوج. الآن، بقيادة الفيزيائيين في سويسرا وإيطاليا أروناف بوردولوي في جامعة بازل استخدموا نقطتين كموميتين لاستخراج أزواج كوبر من قطعة صغيرة من الموصلات الفائقة. ثم قاموا بتقسيم الأزواج وقياس استقطابات الدوران الخاصة بهم، ووجدوا أنهم عادة ما يشيرون إلى اتجاهات متعاكسة - تمامًا كما تنبأت نظرية BCS.
منذ عقود مضت، عندما كنت في الجامعة، كانت الفركتلات شائعة للغاية - ويرجع ذلك جزئيًا إلى التصورات عالية الجودة التي أنشأها بينوا ماندلبروت. لذلك، أنا مهتم دائمًا عندما يظهرون في الأبحاث اليوم. في فبراير، كلاوديو كاستلنوفو في جامعة كامبريدج وزملاؤه في المملكة المتحدة وألمانيا والولايات المتحدة والأرجنتين، أظهروا أن نوعًا جديدًا من الفركتلات يكمن في الجليد المغزلي. إن الجليد المغزلي عبارة عن مواد ذات لحظات مغناطيسية محبطة لأنها لا تستطيع الاستقرار في تكوين دوري عند درجات حرارة منخفضة. وبدلاً من ذلك، تصبح اللحظات متجمدة بدرجة من الاضطراب تشبه تلك الموجودة في جليد الماء. في عام 2009، جادل الفيزيائيون بأن الإثارات في بعض الجليد المغزلي تتصرف مثل أحاديات القطب المغناطيسي. الآن، أظهر كاستلنوفو وزملاؤه أن هذه الاحاديات تتحرك في عالم كسري ذي مسارات متفرعة باستمرار، بدلًا من أن تكون حرة في التحرك بشكل ثلاثي الأبعاد. يقول أحد أعضاء الفريق إن دراسة أحاديات القطب في الجليد المغزلي يمكن أن تكون مهمة لمجموعة من التطبيقات جوناثان نيلسون هالين الذي يوجد مقره في كامبريدج ودريسدن. يقول: "تُعتبر الجليدات المغزلية واحدة من أكثر الأمثلة التي يمكن الوصول إليها للمغناطيس الطوبولوجي، وتعد أحاديات القطب المغناطيسي في الجليد المغزلي واحدة من أفضل الأمثلة المفهومة للإثارة المجزأة".
يوفر الفراء الأبيض للدب القطبي تمويهًا في المناظر الطبيعية المغطاة بالثلوج في القطب الشمالي. ومع ذلك، قد تعتقد أن المعطف الأبيض لن يقوم بعمل سيء في تدفئة الدببة في ضوء الشمس. لكن هذا ليس هو الحال لأن فراء الدب القطبي مصمم لتوجيه ضوء الشمس إلى جلد الدب الداكن، حيث يتم امتصاصه بكفاءة. علاوة على ذلك، فإن الفراء جيد جدًا في حبس الحرارة التي يشعها جلد الدب، مما يؤدي بشكل أساسي إلى خلق ظاهرة الاحتباس الحراري. الآن، تريشا أندرو ابتكر وزملاؤه في جامعة ماساتشوستس أمهيرست نسيجًا جديدًا مزدوج الطبقات مستوحى من الدببة القطبية، يمتص الطاقة من الشمس والإضاءة الداخلية ويحبسها للحفاظ على الدفء. عند التعرض لشدة ضوء تبلغ 130 واط/م2 (يوم منتصف الشتاء الباهت في إنجلترا) يحافظ على دفء مرتديه تمامًا مثل القماش القطني - ولكن في درجات حرارة أكثر برودة بمقدار 10 درجات مئوية ووزن أقل بنسبة 30%. يقول أندرو: "يمكن أن يكون نسيج الدب القطبي الخاص بنا مفيدًا جدًا لإدارة تدفئة الفضاء، التي تستهلك كميات هائلة من الطاقة، بطريقة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، عن طريق تدفئة الأشخاص في الداخل باستخدام الإضاءة المحيطة بدلاً من تدفئة الغرفة".
نحن نحب شبه الجسيم هنا في عالم الفيزياءلذلك سررنا لأن الفيزيائيين اكتشفوا أخيرًا «شيطان باينز» في عام 2023. تنبأ لأول مرة في عام 1952 بواسطة ديفيد باينز و ديفيد بوم، هذا شبه الجسيم عبارة عن تقلب مكمّم لكثافة الإلكترون في البلازما. يتشكل شبه الجسيم عندما تتحرك الإلكترونات الموجودة في نطاقات مختلفة من المعدن خارج الطور مع بعضها البعض بحيث تحافظ على ثبات الشحنة الإجمالية. في الواقع، الشيطان هو الحركة الجماعية لأشباه الجسيمات المحايدة - والشيطان أيضًا عديم الكتلة وغير قادر على التفاعل مع الضوء. كل هذا يجعل من الصعب جدًا اكتشاف أشباه الجسيمات. الآن، بيتر أبامونتي من جامعة إلينوي أوربانا شامبين (UIUC) في الولايات المتحدة، عثر وزملاؤه على دليل على وجود الشيطان باستخدام تقنية تسمى التحليل الطيفي لفقد طاقة الإلكترون لتحديد الإثارة المرتبطة بشيطان باينز في بلورات مفردة من روثينات السترونتيوم.
يبدو أن البشر لديهم علاقة حب وكراهية مع الخرسانة. إن التطبيق العملي للمادة يدعم الكثير من البيئة المبنية، ومع ذلك فإننا ندين مظهرها الوحشي في بعض الأحيان والكميات الهائلة من ثاني أكسيد الكربون المنبعثة أثناء إنتاجها. الآن، فريق في الولايات المتحدة بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا فرانز جوزيف أولم, أدمير ماسيك و يانغ شاو هورن لقد طوروا نوعًا من الخرسانة يمكن استخدامه لإنشاء مكثفات فائقة لتخزين الطاقة. يبدأ الإنتاج بخليط جاف من أسود الكربون والأسمنت، يضاف إليه الماء والملدنات الفائقة. عندما تتصلب المادة، فإنها تخلق شبكة من المسام تشبه الفراكتلات مما يجعل المادة موصلة بمساحة سطحية كبيرة جدًا. هذا هو بالضبط ما تريده لأقطاب المكثف، حيث كلما زادت مساحة السطح، زادت السعة. ووفقاً للفريق، فإن مكثفاً خرسانياً بحجم مكعب 3.55 متر سيكون قادراً على تخزين حوالي 10 كيلووات في الساعة من الطاقة. وبالتالي فإن المنزل المبني بأساسات تحتوي على هذه المكثفات يمكن أن يخزن ما يعادل يوم واحد من الطاقة - التي تنتجها الألواح الشمسية، على سبيل المثال - ويطلقها عند الحاجة. ويمكن أيضًا استخدام المادة في قاعدة توربينات الرياح، حيث يمكنها تخزين الطاقة الفائضة إلى حين الحاجة إليها. ويمكن استخدام هذه التكنولوجيا أيضًا لتخزين الطاقة المتجددة في البنية التحتية مثل الطرق ومواقف السيارات، حيث يمكن نقل الطاقة عن طريق الحث إلى المركبات.
عالم الفيزياءيتم دعم تغطية "اختراق العام" بواسطة تقارير عن التقدم في الفيزياء، والذي يوفر رؤية لا مثيل لها لأبحاثك الرائدة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- :أين
- $ UP
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- ماهرون
- من نحن
- يمتص
- تمتص
- AC
- يمكن الوصول
- وفقا
- في
- وأضاف
- منذ
- الكل
- أيضا
- دائما
- am
- المحيط
- المبالغ
- an
- قديم
- و
- أندرو
- آخر
- تطبيق
- التطبيقات
- قطبي شمالي
- هي
- المنطقة
- الأرجنتين
- جادل
- حول
- مصطنع
- الذكاء الاصطناعي
- فنان
- AS
- أسوشيتد
- At
- سيئة
- قاعدة
- على أساس
- بازل
- BE
- دب
- تتحمل
- لان
- أصبح
- يجري
- يعتقد
- أقل من
- أفضل
- ما بين
- اسود
- اختراق
- بنيت
- لكن
- by
- تسمى
- كامبردج
- CAN
- لا تستطيع
- سيارة
- كربون
- ثاني أكسيد الكربون
- حقيبة
- تسبب
- أسمنت
- قناة
- تهمة
- الصين
- انقر
- الزملاء
- مجموعة شتاء XNUMX
- جماعي
- كلية
- تأتي
- مكونات
- الخرسانة
- المادة المكثفة
- إجراء
- الاعداد
- أكد
- تحتوي على
- تقليدي
- كوبر
- ارتباط
- استطاع
- تغطية
- خلق
- خلق
- يخلق
- خلق
- كريستال
- حالياًّ
- غامق
- يوم
- الدرجة العلمية
- في منتهى السعادة
- القسم
- تصميم
- بكشف أو
- الكشف عن
- المتقدمة
- تطوير
- الأجهزة
- فعل
- مختلف
- صعبة
- مباشرة
- اكتشف
- اضطراب
- do
- جاف
- أثناء
- أرض
- تأثير
- بكفاءة
- "الإلكتروليت"
- إلكتروني
- الإلكترونيات
- الإلكترونات
- طاقة
- إنكلترا
- البيئة
- عصر
- أساسيا
- حتى
- EVER
- كل
- دليل
- بالضبط
- مثال
- أمثلة
- استثناء
- المثيره
- وجود
- شرح
- مكشوف
- استخراج
- استثنائي
- جدا
- قماش
- فال
- فبراير
- قليل
- حقل
- مرشحات
- العثور على
- الاسم الأول
- تدفق
- التقلب
- في حالة
- النموذج المرفق
- تشكيل
- أشكال
- إلى الأمام
- وجدت
- أسس
- مجانًا
- تجمد
- تبدأ من
- مجمد
- محبط
- ألمانيا
- خير
- الجرافين
- أكبر
- يفتح آفاقا جديدة
- كان
- سعيد
- يملك
- he
- هنا
- مرتفع
- ويبرز
- مضيف
- منـزل
- كيفية
- لكن
- HTML
- HTTP
- HTTPS
- ضخم
- البشر
- i
- ICE
- فكرة
- تحديد
- if
- إلينوي
- صورة
- أهمية
- in
- يدمج
- دمج
- داخل الاستديو
- معلومات
- البنية التحتية
- موحى
- بدلًا من ذلك
- معهد
- التكامل
- رؤيتنا
- تفاعل
- مصلحة
- يستفد
- إلى
- قضية
- IT
- إيطاليا
- انها
- وظيفة
- JPG
- م
- احتفظ
- يحتفظ
- معروف
- مختبر
- بحيرة
- المشهد
- كبير
- اسم العائلة
- الأقل
- ليد
- أقل
- الحياة
- ضوء
- الإضاءة
- مثل
- سائل
- الذين يعيشون
- شعار
- طويل
- بحث
- خسارة
- حب
- منخفض
- صنع
- مغناطيس
- المحافظة
- يصنع
- القيام ب
- إدارة
- أسلوب
- كثير
- ماساتشوستس
- مادة
- المواد
- أمر
- ماكس العرض
- قياس
- عضو
- معدن
- المجهر
- ربما
- معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
- مزيج
- تم التعديل
- لحظات
- مراقبة
- الأكثر من ذلك
- أكثر
- اقتراح
- خطوة
- كثيرا
- محليات
- قرب
- بحاجة
- سلبي
- شبكة
- متعدد
- جديد
- لا
- الآن
- كثير
- of
- عروض
- on
- ONE
- جاكيت
- مقابل
- عضوي
- لنا
- خارج
- الكلي
- زوج
- أزواج
- لوحات
- جزء
- مجتمع
- أداء
- دوري
- مرحلة جديدة
- فيزياء
- عالم الفيزياء
- قطعة
- الشتلات
- لحام بلازما
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- قطبي
- البوليمرات
- فرقعة
- ممكن
- عملية
- وتوقع
- أنتج
- الإنتــاج
- التقدّم
- HAS
- إثبات
- ويوفر
- جودة
- كمية
- نقاط الكم
- غضب
- نادر
- بدلا
- بانتظام
- صلة
- الافراج عن
- قابل للتجديد
- طاقة متجددة
- التقارير
- بحث
- الباحثين
- المقاومة
- مورد
- مسؤول
- حلقة
- الطرق
- غرفة
- ملكي
- s
- يقول
- بدا
- حل
- أظهرت
- أظهرت
- مماثل
- عزباء
- المقاس
- بيج
- So
- شمسي
- الألواح الشمسية
- الصلبة
- يوطد
- بعض
- أحيانا
- الفضاء
- الطيفي
- غزل
- يدور
- انقسم
- ساكن
- لا يزال
- متجر
- قصص
- تخزين
- بناء
- الهياكل
- دراسة
- مادة
- هذه
- تعرض جيد للشمس
- ضوء الشمس
- أشعة الشمس
- الموصلية الفائقة
- مدعومة
- بالتأكيد
- المساحة
- فائض
- مساحات
- السويد
- سويسرا
- فريق
- تقنية
- تكنولوجيا
- قالب
- من
- أن
- •
- المملكة المتحدة
- العالم
- من مشاركة
- then
- نظرية
- هناك.
- وبالتالي
- تشبه
- هم
- اعتقد
- هذا العام
- THOR
- عبر
- طوال
- صورة مصغرة
- إلى
- اليوم
- سويا
- نقل
- محاصرة
- الفخاخ
- اثنان
- نوع
- واسع الانتشار
- Uk
- غير قادر
- فهم
- جامعة
- جامعة كامبريدج
- مختلف
- لا نظير له
- حتى
- us
- تستخدم
- مستعمل
- يستخدم
- استخدام
- معتاد
- عادة
- كبير
- السيارات
- جدا
- رؤية
- تريد
- دافئ
- دفء
- وكان
- مياه
- موجة
- طريق..
- طرق
- we
- وزن
- كان
- ابحث عن
- ما هي تفاصيل
- متى
- التي
- في حين
- أبيض
- من الذى
- لماذا
- ريح
- مع
- بدون
- خشب
- خشبي
- عامل
- العالم
- العالم
- قيمة
- سوف
- جاري الكتابة
- عام
- حتى الآن
- أنت
- حل متجر العقارات الشامل الخاص بك في جورجيا
- زفيرنت
- صفر