Monet fyysikot työskentelevät materiaalien parissa, ja joka vuosi odotamme innolla kirjoittavani joistakin tämän alan jännittävimmistä tutkimuksista. Tämä vuosi ei ollut poikkeus, ja tässä on joitain suosikkimateriaalitarinoistamme vuodelta 2023.
Aikakaudella, jolloin uusia materiaaleja kehitetään tekoälyn avulla, minusta on lohdullista, että olemme myös keskellä kiinnostusta puuta kohtaan. Se on varmasti yksi vanhimmista ihmisten käyttämistä materiaaleista, ja nykyään tutkijat ympäri maailmaa kehittävät uusia tapoja käyttää tätä uusiutuvaa luonnonvaraa jännittävien materiaalien luomiseen. Nyt, Isak Engquist of Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorio ja kollegat Ruotsissa ovat rakentaneet transistorin puulaudasta. He tekivät tämän sisällyttämällä sähköä johtavia polymeerejä koko materiaaliin tavalla, joka luo tilaa ionisesti johtavalle elektrolyytille. Niiden uusi valmistustekniikka mahdollistaa puun käytön useiden elektronisten komponenttien mallina, mutta tiimi myöntää, että puiset transistorit eivät olisi lähelläkään perinteisten laitteiden suorituskykyä. Eräs mahdollinen sovellus voisi olla elektroniikan integrointi eläviin kasveihin – mutta vaikka puutransistorille olisi vähän käytännön käyttöä, se on silti siisti temppu.
Puun tavoin vesi on kaikkialla esiintyvä materiaali, jolla on poikkeuksellisia ominaisuuksia. Toisin kuin useimmat aineet, kiinteä vesi on vähemmän tiheää kuin nestemäinen vesi, mikä tekee vesieliöistä mahdollista laajalla maapallolla, jossa lämpötila laskee säännöllisesti alle 0 °C. Jäällä tiedetään olevan ainakin 20 erilaista kiderakennetta. Nyt tutkijat Kiinassa johti Lifen Wang ja Xuedong Bai Pekingin kansallinen kondensoidun aineen fysiikan laboratorio ja Songshan-järven materiaalilaboratorio Dongguanissa ovat ensimmäiset, jotka vahvistavat kuutiojään olemassaolon, jolla on vesimolekyylien timanttikuutiorakenne. Tämän jään uskotaan olevan vastuussa Scheinerin halosta, joka on erittäin harvinainen optinen efekti, joka luo valorenkaan Auringon ympärille noin 28°:ssa. Tämä poikkeaa tavallisesta 22°:n halosta, joka aiheutuu kuusikulmaisten jääkiteiden taittumisesta. Ryhmä loi kuutiojäätä yksikerroksisesta grafeenista valmistetulle jäätymälevylle ja seurasi sen muodostumista kryogeenisellä transmissioelektronimikroskoopilla. Niiden tekniikka voi osoittautua hyödylliseksi tutkittaessa, kuinka kaikenlaista jäätä muodostuu pinnoilla.
Yksi 20-luvun fysiikan voitoista on BCS-suprajohtavuuden teoria, joka kehitettiin 1950-luvulla selittämään, miksi joillakin materiaaleilla on nolla sähkövastus hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Ajatuksena on, että näiden suprajohteiden elektronit muodostavat parin muodostaen bosoneja. Nämä "Cooper-parit" voivat sitten tiivistyä muodostaen supernestemäisen aineen, joka voi virrata ilman vastusta. Vaikka Cooper-parien olemassaolosta on epäsuoraa näyttöä, fyysikot eivät vielä olleet mittaaneet negatiivista korrelaatiota parin elektronien spinien välillä - mikä olisi suora todiste parin olemassaolosta. Nyt fyysikot Sveitsissä ja Italiassa johdolla Arunav Bordoloi Baselin yliopistossa on käytetty kahta kvanttipistettä erottamaan Cooper-pareja pienestä suprajohteen palasta. Sitten he jakoivat parit ja mittasivat niiden spinpolarisaatiot ja havaitsivat, että ne osoittavat yleensä vastakkaisiin suuntiin - aivan kuten BCS-teoria ennusti.
Vuosikymmeniä sitten, kun olin yliopistossa, fraktaalit olivat muotia – osittain Benoit Mandelbrotin luomien korkealaatuisten visualisointien vuoksi. Joten olen aina kiinnostunut, kun ne tulevat esiin tutkimuksessa tänään. Helmikuussa, Claudio Castelnovo Cambridgen yliopistossa ja kollegansa Isossa-Britanniassa, Saksassa, Yhdysvalloissa ja Argentiinassa osoittivat, että uudentyyppinen fraktaali piilee pyörivässä jäässä. Spin-jäät ovat materiaaleja, joissa on magneettisia momentteja, jotka turhautuvat, koska ne eivät voi asettua säännölliseen konfiguraatioon matalissa lämpötiloissa. Sen sijaan hetket jäätyvät samanlaiseen epäjärjestykseen kuin vesijäässä. Vuonna 2009 fyysikot väittivät, että joidenkin pyöriväjään viritteet käyttäytyvät kuin magneettiset monopolit. Nyt Castelnovo ja kollegat ovat osoittaneet, että nämä monopolit liikkuvat jatkuvasti haarautuvien lentoratojen fraktaalimaailmassa sen sijaan, että ne voisivat liikkua vapaasti 3D:ssä. Monopolien tutkiminen spinjäässä voi olla tärkeää monille sovelluksille, tiimin jäsen sanoo Jonathan Nilsson Hallén jonka kotipaikka on Cambridgessa ja Dresdenissä. "Spin-jäät ovat yksi saavutettavimmista topologisista magneeteista, ja spinjään magneettiset monopolit ovat yksi parhaiten ymmärrettyjä esimerkkejä fraktioiduista virityksistä", hän sanoo.
Jääkarhun valkoinen turkki naamioi lumisessa arktisessa maisemassa. Saatat kuitenkin ajatella, että valkoinen takki lämmittäisi karhuja huonosti auringonpaisteessa. Näin ei ole, koska jääkarhun turkki on suunniteltu kanavoimaan auringonvaloa karhun tummaan ihoon, jossa se imeytyy tehokkaasti. Lisäksi turkki on erittäin hyvä vangitsemaan karhun ihon säteilemää lämpöä – luoden olennaisesti kasvihuoneilmiön. Nyt, Trisha Andrew ja kollegat University of Massachusetts Amherst ovat luoneet uuden kaksikerroksisen kankaan, joka on saanut inspiraationsa jääkarhuista ja imee energiaa auringosta ja sisävalaistuksesta ja vangitsee sen lämmön ylläpitämiseksi. Kun valoteho on 130 W/m2 (Tylsä keskitalvipäivä Englannissa) se pitää käyttäjän yhtä lämpimänä kuin puuvillakangas – mutta 10 °C kylmemmässä lämpötilassa ja painaa 30 % vähemmän. "Jääkarhukankaamme voisi olla erittäin hyödyllinen valtavia määriä energiaa kuluttavan tilanlämmityksen hallinnassa energiatehokkaammin lämmittämällä ihmisiä sisätiloissa käyttämällä ympäristön valaistusta huonelämmityksen sijaan", Andrew sanoo.
Rakastamme kvasihiukkasta täällä Fysiikan maailma, joten olimme iloisia, että vuonna 2023 fyysikot havaitsivat vihdoin "Pinesin demonin". Ensimmäisen kerran ennusti vuonna 1952 David Pines ja David BohmTämä kvasihiukkanen on kvantisoitu elektronitiheyden vaihtelu plasmassa. Kvasihiukkanen muodostuu, kun metallin eri vyöhykkeissä olevat elektronit siirtyvät eri vaiheista toistensa kanssa siten, että ne pitävät kokonaisvarauksen staattisena. Itse asiassa demoni on neutraalien kvasihiukkasten kollektiivista liikettä – ja demoni on myös massaton eikä kykene vuorovaikutukseen valon kanssa. Kaikki tämä tekee kvasihiukkasten havaitsemisen erittäin vaikeaksi. Nyt, Peter Abbamonte University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) Yhdysvalloissa, ja kollegat ovat löytäneet todisteita demonista käyttämällä elektronienergiahäviöspektroskopiaksi kutsuttua tekniikkaa Pinesin demoniin liittyvän virityksen tunnistamiseksi strontiumrutenaatin yksittäiskiteistä.
Ihmisillä näyttää olevan rakkaus-viha-suhde betoniin. Materiaalin käytännöllisyys tukee suurta osaa rakennetusta ympäristöstä, mutta tuomitsemme sen joskus brutaalin ulkonäön ja sen valmistuksen aikana syntyvän valtavan hiilidioksidin määrän. Nyt MIT:n johtama tiimi Yhdysvalloissa Franz-Josef Ulm, Amir Masic ja Yang-Shao Horn ovat kehittäneet betonityypin, jota voidaan käyttää superkondensaattoreiden luomiseen energian varastointia varten. Tuotanto alkaa hiilimustan ja sementin kuivaseoksella, johon lisätään vettä ja superpehmittimiä. Materiaalin jähmettyessä se muodostaa fraktaalimaisen huokosverkoston, joka tekee materiaalista johtimen, jolla on erittäin suuri pinta-ala. Tämä on juuri se mitä haluat kondensaattorin elektrodeille, joissa mitä suurempi pinta-ala, sitä suurempi kapasitanssi. Ryhmän mukaan 3.55 m kuution kokoinen betonikondensaattori pystyisi varastoimaan noin 10 kWh energiaa. Näitä kondensaattoreita sisältävillä perustuksilla rakennettu talo voisi siis varastoida vuorokauden energiaa – esimerkiksi aurinkopaneelien tuottamaa – ja vapauttaa sitä tarvittaessa. Materiaalia voitaisiin käyttää myös tuuliturbiinin jalustassa, jossa se voisi varastoida ylijäämäenergiaa, kunnes sitä tarvitaan. Teknologiaa voitaisiin käyttää myös varastoimaan uusiutuvaa energiaa infrastruktuuriin, kuten teille ja pysäköintialueille, joissa energia voitaisiin siirtää induktiolla ajoneuvoihin.
Fysiikan maailman kattavuutta Vuoden läpimurrosta tukee Raportteja fysiikan edistymisestä, joka tarjoaa ennennäkemättömän näkyvyyden uraauurtavalle tutkimuksellesi.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :on
- :On
- :ei
- :missä
- $ YLÖS
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- pystyy
- Meistä
- imeytyy
- imee
- AC
- saatavilla
- Mukaan
- poikki
- lisä-
- sitten
- Kaikki
- Myös
- aina
- am
- Ympäröivä
- määrät
- an
- Muinainen
- ja
- Andrew
- Toinen
- Hakemus
- sovellukset
- arktinen
- OVAT
- ALUE
- Argentina
- väitti
- noin
- keinotekoinen
- tekoäly
- taiteilija
- AS
- liittyvä
- At
- Huono
- pohja
- perustua
- Basel
- BE
- Bear
- Bears
- koska
- tulevat
- ovat
- uskoi
- alle
- PARAS
- välillä
- Musta
- läpimurto
- rakennettu
- mutta
- by
- nimeltään
- Cambridge
- CAN
- ei voi
- auto
- hiili
- hiilidioksidi
- tapaus
- aiheutti
- sementti
- Kanava
- lataus
- Kiina
- napsauttaa
- työtovereiden
- kokoelma
- Kollektiivinen
- College
- Tulla
- osat
- betoni
- Tiivistynyttä ainetta
- johtavat
- Konfigurointi
- Vahvistaa
- sisältää
- tavanomainen
- Cooper
- Korrelaatio
- voisi
- kattavuus
- luoda
- luotu
- luo
- Luominen
- Kristalli
- Nykyinen
- tumma
- päivä
- Aste
- iloinen
- osasto
- suunniteltu
- havaita
- havaittu
- kehitetty
- kehittämällä
- Laitteet
- DID
- eri
- vaikea
- ohjata
- löysi
- häiriö
- do
- kuivua
- aikana
- maa
- vaikutus
- tehokkaasti
- elektrolyytti
- Elektroninen
- Elektroniikka
- elektronit
- energia
- Englanti
- ympäristö
- Aikakausi
- olennaisesti
- Jopa
- EVER
- Joka
- näyttö
- täsmälleen
- esimerkki
- Esimerkit
- poikkeus
- jännittävä
- olemassaolo
- Selittää
- avoin
- uute
- epätavallinen
- erittäin
- kangas
- Pudota
- helmikuu
- harvat
- ala
- suodattimet
- Löytää
- löytäminen
- Etunimi
- virtaus
- vaihtelu
- varten
- muoto
- muodostus
- lomakkeet
- Eteenpäin
- löytyi
- Perustukset
- Ilmainen
- Jäätyä
- alkaen
- jäädytetty
- turhautunut
- Saksa
- hyvä
- Grafeeni
- suurempi
- uraauurtava
- HAD
- onnellinen
- Olla
- he
- tätä
- Korkea
- raidat
- isäntä
- Talo
- Miten
- Kuitenkin
- HTML
- http
- HTTPS
- valtava
- Ihmiset
- i
- ICE
- ajatus
- tunnistaa
- if
- Illinois
- kuva
- tärkeä
- in
- sisältää
- sisältävät
- sisä-
- tiedot
- Infrastruktuuri
- innoittamana
- sen sijaan
- Instituutti
- integraatio
- Älykkyys
- olla vuorovaikutuksessa
- korko
- kiinnostunut
- tulee
- kysymys
- IT
- Italia
- SEN
- Job
- jpg
- vain
- Pitää
- pitää
- tunnettu
- laboratorio
- järvi
- Landschaft
- suuri
- Sukunimi
- vähiten
- Led
- vähemmän
- elämä
- valo
- Valaistus
- pitää
- Neste
- elävät
- logo
- Pitkät
- katso
- pois
- rakkaus
- Matala
- tehty
- Magneetit
- ylläpitää
- TEE
- Tekeminen
- toimitusjohtaja
- tapa
- monet
- Massachusetts
- materiaali
- tarvikkeet
- asia
- max-width
- mitata
- jäsen
- metalli-
- Mikroskopia
- ehkä
- MIT
- seos
- muokattu
- Moments
- seurataan
- lisää
- eniten
- liike
- liikkua
- paljon
- kansallinen
- Lähellä
- tarvitaan
- negatiivinen
- verkko
- Neutraali
- Uusi
- Nro
- nyt
- useat
- of
- Tarjoukset
- on
- ONE
- avata
- päinvastainen
- orgaaninen
- meidän
- ulos
- yleinen
- pari
- paria
- paneelit
- osa
- Ihmiset
- suorituskyky
- ajoittainen
- vaihe
- Fysiikka
- Fysiikan maailma
- kappale
- Kasvit
- Plasma
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- napa-
- polymeerit
- pop
- mahdollinen
- Käytännön
- ennusti
- valmistettu
- tuotanto
- Edistyminen
- ominaisuudet
- todistaa
- tarjoaa
- laatu
- Kvantti
- Kvanttipisteet
- Raivo
- HARVINAINEN
- pikemminkin
- säännöllisesti
- yhteys
- vapauta
- Uusiutuva
- uusiutuva energia
- Raportit
- tutkimus
- Tutkijat
- vastus
- resurssi
- vastuullinen
- Rengas
- tiet
- Huone
- kuninkaallinen
- s
- sanoo
- näyttää
- laskeutua
- osoittivat
- esitetty
- samankaltainen
- single
- Koko
- iho
- So
- aurinko-
- aurinkopaneelit
- vankka
- kiinteytyy
- jonkin verran
- joskus
- Tila
- Spektroskopia
- Kierre
- pyörii
- jakaa
- staattinen
- Yhä
- verkkokaupasta
- tarinat
- tallentamiseksi
- rakenne
- rakenteet
- Opiskelu
- aine
- niin
- aurinko
- auringonvalo
- auringonpaiste
- Suprajohtavuus
- Tuetut
- varmasti
- pinta
- ylijäämä
- joukkona
- Ruotsi
- Sveitsi
- joukkue-
- tekniikka
- Elektroniikka
- sapluuna
- kuin
- että
- -
- UK
- maailma
- heidän
- sitten
- teoria
- Siellä.
- siksi
- Nämä
- ne
- ajatella
- tätä
- Tämä vuosi
- THOR
- Kautta
- kauttaaltaan
- thumbnail
- että
- tänään
- yhdessä
- siirretty
- ansastusta
- ansat
- kaksi
- tyyppi
- kaikkialla läsnä oleva
- Uk
- kykenemätön
- ymmärsi
- yliopisto
- Cambridgen yliopisto
- toisin kuin
- vertaansa vailla oleva
- asti
- us
- käyttää
- käytetty
- käyttötarkoituksiin
- käyttämällä
- tavallinen
- yleensä
- valtava
- Ajoneuvot
- hyvin
- näkyvyys
- haluta
- lämmin
- lämpö
- oli
- vesi
- Aalto
- Tapa..
- tavalla
- we
- punnitus
- olivat
- Mitä
- Mikä on
- kun
- joka
- vaikka
- valkoinen
- KUKA
- miksi
- tuuli
- with
- ilman
- puu
- puinen
- työskentely
- maailman-
- maailman
- arvoinen
- olisi
- kirjoittaminen
- vuosi
- vielä
- Voit
- Sinun
- zephyrnet
- nolla-