Materjalide kallal töötab palju füüsikuid ja igal aastal ootame kirjutamist mõnest selle valdkonna põnevaimast uurimistööst. See aasta polnud erand ja siin on mõned meie lemmikmaterjalide lood aastast 2023.
Ajastul, mil tehisintellekti kasutades mõeldakse välja uusi materjale, on minu arvates lohutav, et ka meil on tärkamas huvi puidu vastu. See on kindlasti üks iidsemaid materjale, mida inimesed kasutavad, ja tänapäeval töötavad teadlased üle maailma uusi viise, kuidas seda taastuvat ressurssi põnevate materjalide loomiseks kasutada. Nüüd Isak Engquist of Linköpingi ülikooli orgaanilise elektroonika labor ja kolleegid Rootsis on ehitanud puitplaadist transistori. Nad tegid seda, lisades kogu materjali elektrit juhtivaid polümeere viisil, mis loob ruumi iooniliselt juhtivale elektrolüüdile. Nende uus valmistamistehnika võimaldab kasutada puitu paljude elektroonikakomponentide mallina, kuid meeskond tunnistab, et puidust transistorid ei läheks tavaliste seadmete jõudluse lähedale. Üheks võimalikuks rakenduseks võiks olla elektroonika integreerimine elustaimedesse – aga isegi kui puidust transistoril on vähe praktilisi kasutusvõimalusi, on see siiski korralik nipp.
Sarnaselt puidule on vesi erakordsete omadustega kõikjal leiduv materjal. Erinevalt enamikust ainetest on tahke vesi vähem tihe kui vedel vesi, mis teeb vee-elustiku võimalikuks suurel Maal, kus temperatuur langeb regulaarselt alla 0 °C. Teadaolevalt on jääl vähemalt 20 erinevat kristallstruktuuri. Nüüd on Hiina teadlased Lifen Wangi ja Xuedong Bai juhtimisel Pekingi riiklik kondenseeritud aine füüsika labor ja Songshani järve materjalide laboratoorium Dongguanis kinnitasid esimesena kuupjää olemasolu, millel on veemolekulidest koosnev teemant-kuubikujuline struktuur. Arvatakse, et see jää on vastutav Scheineri halo eest, mis on äärmiselt haruldane optiline efekt, mis tekitab Päikese ümber valgusrõnga umbes 28 ° nurga all. See erineb tavalisest 22° halost, mille põhjustab murdumine läbi kuusnurksete jääkristallide. Meeskond lõi ühekihilisest grafeenist valmistatud külmutusplaadil kuupjää ja jälgis selle moodustumist krüogeense ülekande elektronmikroskoopia abil. Nende tehnika võib osutuda kasulikuks, et uurida, kuidas pindadel tekib igasugune jää.
Üks 20. sajandi füüsika võidukäike on BCS ülijuhtivuse teooria, mis töötati välja 1950. aastatel, et selgitada, miks mõnel materjalil on elektritakistus väga madalatel temperatuuridel null. Idee seisneb selles, et nendes ülijuhtides olevad elektronid paarituvad, et luua bosoneid. Need "Cooperi paarid" võivad seejärel kondenseeruda, moodustades ülivedelikulaadse aine, mis võib voolata ilma takistuseta. Kuigi Cooperi paaride olemasolu kohta on kaudseid tõendeid, ei pidanud füüsikud veel mõõtma negatiivset korrelatsiooni paaris olevate elektronide spinnide vahel – mis oleks otsene tõend paari olemasolu kohta. Nüüd juhivad füüsikud Šveitsis ja Itaalias Arunav Bordoloi on Baseli ülikoolis kasutanud kahte kvantpunkti, et eraldada väikesest ülijuhitükist Cooperi paare. Seejärel jagasid nad paarid ja mõõtsid nende spin-polarisatsiooni, leides, et need osutasid tavaliselt vastupidises suunas – täpselt nagu BCS-teooria ennustas.
Aastakümneid tagasi, kui ma ülikoolis käisin, olid fraktaalid moes – osaliselt tänu Benoit Mandelbroti loodud kvaliteetsetele visualiseeringutele. Nii et olen alati huvitatud, kui need täna uurimistöösse ilmuvad. Veebruaris, Claudio Castelnovo Cambridge'i ülikoolis ja kolleegid Ühendkuningriigist, Saksamaalt, USA-st ja Argentinast näitasid, et pöörlevas jääs varitseb uut tüüpi fraktaal. Pöörlevad jääd on magnetiliste momentidega materjalid, mis on pettunud, kuna nad ei saa madalatel temperatuuridel perioodiliselt muutuda. Selle asemel külmuvad hetked teatud korratuse tõttu, mis sarnaneb veejääga. 2009. aastal väitsid füüsikud, et mõnes pöörlevas jääs esinevad ergastused käituvad nagu magnetilised monopoolused. Nüüd on Castelnovo ja tema kolleegid näidanud, et need monopoolid liiguvad üha hargnevate trajektooride fraktaalmaailmas, selle asemel, et olla vabalt 3D-s. Meeskonna liige ütleb, et keerlevate jääde monopoolide uurimine võib olla paljude rakenduste jaoks oluline Jonathan Nilsson Hallén kes asub Cambridge'is ja Dresdenis. "Pöörlevad jääd on üks kõige kättesaadavamaid topoloogiliste magnetite näiteid ja spin-jää magnetilised monopoolid on üks paremini mõistetavaid näiteid fraktsioneeritud ergastusest, " ütleb ta.
Jääkaru valge karv annab kamuflaaži lumisel Arktika maastikul. Küll aga võiks arvata, et valge kasukas teeks karu päikesepaistel soojendamiseks halvasti. See pole nii, sest jääkaru karusnahk on loodud päikesevalguse suunamiseks karu tumedale nahale, kus see imendub tõhusalt. Veelgi enam, karusnahk suudab väga hästi kinni hoida karu nahast kiirgavat soojust – tekitades sisuliselt kasvuhooneefekti. Nüüd Trisha Andrew ja kolleegid Massachusettsi ülikoolist Amherst on loonud uue jääkarudest inspireeritud kahekihilise kanga, mis neelab Päikesest ja sisevalgustusest saadavat energiat ning hoiab selle kinni, et säilitada soojust. Kokkupuutel valguse intensiivsusega 130 W/m2 (tuim kesktalvine päev Inglismaal) hoiab see kandja sama soojas kui puuvillane riie – kuid temperatuuril, mis on 10 °C külmem ja kaalub 30% vähem. "Meie jääkaru kangas võib olla väga kasulik ruumide kütmiseks, mis tarbib tohutul hulgal energiat, energiasäästlikumal viisil, soojendades inimesi siseruumides, kasutades ruumikütte asemel ümbritsevat valgustust," ütleb Andrew.
Meile siin meeldib kvaasiosake Füüsika maailm, seega oli meil hea meel, et 2023. aastal avastasid füüsikud lõpuks männideemoni. Esmakordselt ennustas 1952. aastal David Pines ja David Bohm, on see kvaasiosake kvantiseeritud elektrontiheduse kõikumine plasmas. Kvaasiosakesed tekivad siis, kui metalli erinevates ribades olevad elektronid liiguvad üksteisega faasist välja, nii et nad hoiavad üldise laengu staatilisena. Tegelikult on deemon neutraalsete kvaasiosakeste kollektiivne liikumine – ja deemon on samuti massitu ega suuda valgusega suhelda. Kõik see muudab kvaasiosakeste tuvastamise väga raskeks. Nüüd Peter Abbamonte USA Illinoisi Urbana-Champaigni ülikooli (UIUC) teadlane ja kolleegid on leidnud tõendeid deemoni kohta, kasutades elektronenergia kadude spektroskoopiat, et tuvastada Pinesi deemoniga seotud ergastus strontsiumrutenaadi monokristallides.
Inimestel näib olevat armastuse ja vihkamise suhe betooniga. Materjali praktilisus põhineb suurel osal ehitatud keskkonnast, kuid me taunime selle mõnikord jõhkrat välimust ja tohutul hulgal süsinikdioksiidi, mis selle tootmisel eraldub. Nüüd on USA meeskond, mida juhib MIT Franz-Josef Ulm, Admir Masic ja Yang-Shao Horn on välja töötanud betoonitüübi, mille abil saab luua superkondensaatoreid energia salvestamiseks. Tootmine algab tahma ja tsemendi kuivseguga, millele lisatakse vett ja superplastifikaatoreid. Materjali tahkumisel tekib fraktalitaoline pooride võrgustik, mis muudab materjali väga suure pindalaga juhiks. See on täpselt see, mida soovite kondensaatori elektroodide jaoks, kus mida suurem on pindala, seda suurem on mahtuvus. Meeskonna hinnangul suudaks 3.55 m kuubiku suurune betoonkondensaator salvestada umbes 10 kWh energiat. Neid kondensaatoreid sisaldava vundamendiga ehitatud maja võiks seega salvestada päeva energiat (näiteks päikesepaneelide poolt toodetud) ja seda vajadusel vabastada. Materjali võiks kasutada ka tuuliku aluses, kus see saaks salvestada üleliigset energiat seni, kuni seda vaja läheb. Tehnoloogiat saab kasutada ka taastuvenergia salvestamiseks infrastruktuuris, nagu teed ja parklad, kus energiat saaks induktsiooni teel sõidukitesse üle kanda.
Füüsika maailmaasta läbimurde kajastamist toetavad Aruanded füüsika edusammudest, mis pakub teie murrangulisele uurimistööle võrratut nähtavust.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :on
- :on
- :mitte
- : kus
- $ UP
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- Võimalik
- MEIST
- imendub
- neelab
- AC
- juurdepääsetav
- Vastavalt
- üle
- lisatud
- tagasi
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- Ka
- alati
- am
- Ümbritsev
- summad
- an
- Vana
- ja
- Andrew
- Teine
- taotlus
- rakendused
- Arktika
- OLEME
- PIIRKOND
- Argentina
- vaidlesid
- ümber
- kunstlik
- tehisintellekti
- kunstnik
- AS
- seotud
- At
- Halb
- baas
- põhineb
- Basel
- BE
- Pidage
- Karud
- sest
- muutuma
- on
- Arvatakse
- alla
- BEST
- vahel
- Must
- läbimurre
- ehitatud
- kuid
- by
- kutsutud
- Cambridge
- CAN
- ei saa
- auto
- süsinik
- süsinikdioksiid
- juhul
- põhjustatud
- tsement
- Kanal
- tasu
- Hiina
- klõps
- kolleegidega
- kogumine
- Kollektiivne
- kolledž
- Tulema
- komponendid
- betoon
- Kondenseeritud aine
- Juhtimine
- konfiguratsioon
- Kinnitama
- sisaldama
- tavaline
- tündersepp
- Korrelatsioon
- võiks
- katmine
- looma
- loodud
- loob
- loomine
- kristall
- Praegune
- tume
- päev
- Kraad
- rõõmus
- osakond
- kavandatud
- avastama
- tuvastatud
- arenenud
- arenev
- seadmed
- DID
- erinev
- raske
- otsene
- avastasin
- haigus
- do
- kuivada
- ajal
- maa
- mõju
- tõhusalt
- elektrolüüt
- Elektrooniline
- Elektroonika
- elektronid
- energia
- Inglismaa
- keskkond
- Ajastu
- põhiliselt
- Isegi
- KUNAGI
- Iga
- tõend
- täpselt
- näide
- näited
- erand
- põnev
- olemasolu
- Selgitama
- avatud
- väljavõte
- erakordne
- äärmiselt
- kangas
- Langema
- Veebruar
- vähe
- väli
- Filtrid
- leidma
- leidmine
- esimene
- voog
- kõikumine
- eest
- vorm
- moodustamine
- vormid
- edasi
- avastatud
- Sihtasutused
- tasuta
- Külmutama
- Alates
- külmutatud
- pettunud
- Saksamaa
- hea
- Grafeen
- suurem
- murranguline
- olnud
- õnnelik
- Olema
- he
- siin
- Suur
- rõhutab
- võõrustaja
- maja
- Kuidas
- aga
- HTML
- http
- HTTPS
- tohutu
- Inimestel
- i
- ICE
- idee
- identifitseerima
- if
- Illinois
- pilt
- oluline
- in
- sisaldab
- kaasates
- sise-
- info
- Infrastruktuur
- inspireeritud
- selle asemel
- Instituut
- integratsioon
- Intelligentsus
- suhelda
- huvi
- huvitatud
- sisse
- probleem
- IT
- Itaalia
- ITS
- töö
- jpg
- lihtsalt
- hoidma
- hoiab
- teatud
- labor
- järv
- maastik
- suur
- viimane
- kõige vähem
- Led
- vähem
- elu
- valgus
- Tuled & valgustus
- nagu
- Vedelik
- elu-
- logo
- Pikk
- Vaata
- kaotus
- armastus
- Madal
- tehtud
- Magnetid
- säilitada
- TEEB
- Tegemine
- juhtiv
- viis
- palju
- Massachusetts
- materjal
- materjalid
- küsimus
- max laiuse
- mõõtma
- liige
- metall
- Mikroskoopia
- võib
- MIT
- segu
- modifitseeritud
- Hetki
- jälgitakse
- rohkem
- kõige
- liikumine
- liikuma
- palju
- riiklik
- Lähedal
- vaja
- negatiivne
- võrk
- Neutraalne
- Uus
- ei
- nüüd
- arvukad
- of
- Pakkumised
- on
- ONE
- avatud
- vastupidine
- orgaaniline
- meie
- välja
- üldine
- paar
- paari
- paneelid
- osa
- Inimesed
- jõudlus
- perioodiline
- faas
- Füüsika
- Füüsika maailm
- tükk
- Taimed
- Plasma
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- polaarne
- polümeerid
- pop-
- võimalik
- Praktiline
- ennustada
- Toodetud
- Produktsioon
- Edu
- omadused
- Tõesta
- annab
- kvaliteet
- Kvant
- Kvantpunktid
- Raev
- HARULDANE
- pigem
- regulaarselt
- suhe
- vabastama
- Taastuv
- taastuv energia
- Aruanded
- teadustöö
- Teadlased
- Vastupidavus
- ressurss
- vastutav
- ring
- teede
- ruum
- kuninglik
- s
- ütleb
- tundub
- lahendama
- näitas
- näidatud
- sarnane
- ühekordne
- SUURUS
- nahk
- So
- päikese-
- päikesepaneelid
- tahke
- tahkub
- mõned
- mõnikord
- Ruum
- Spektroskoopia
- Spin
- keerutab
- jagada
- staatiline
- Veel
- salvestada
- Lood
- ladustamine
- struktuur
- struktuuride
- Õppimine
- aine
- selline
- Sun
- päikesevalgus
- päikesepaiste
- Ülijuhtivus
- Toetatud
- kindlasti
- Pind
- ülejääk
- vaalud
- Rootsi
- Šveits
- meeskond
- tehnika
- Tehnoloogia
- šabloon
- kui
- et
- .
- Suurbritannia
- maailm
- oma
- SIIS
- teooria
- Seal.
- seetõttu
- Need
- nad
- mõtlema
- see
- Sel aastal
- THOR
- Läbi
- läbi kogu
- thumbnail
- et
- täna
- kokku
- üle antud
- püünisjahi
- püüniste
- kaks
- tüüp
- kõikjal
- Uk
- ei suuda
- arusaadav
- Ülikool
- Cambridge'i ülikool
- erinevalt
- võrratu
- kuni
- us
- kasutama
- Kasutatud
- kasutusalad
- kasutamine
- tavaline
- tavaliselt
- suur
- Sõidukid
- väga
- nähtavus
- tahan
- soe
- soojus
- oli
- Vesi
- Wave
- Tee..
- kuidas
- we
- kaalumine
- olid
- M
- Mis on
- millal
- mis
- kuigi
- valge
- WHO
- miks
- tuul
- koos
- ilma
- puit
- puidust
- töö
- maailm
- maailma
- väärt
- oleks
- kirjutamine
- aasta
- veel
- sa
- Sinu
- sephyrnet
- null