ישנם פיזיקאים רבים שעובדים על חומרים ומדי שנה אנו מצפים לכתוב על כמה מהמחקרים המרגשים ביותר בתחום זה. השנה הזו לא הייתה יוצאת דופן והנה כמה מסיפורי החומרים האהובים עלינו משנת 2023.
בעידן שבו חומרים חדשים נוצרים באמצעות בינה מלאכותית, אני מוצא את זה מנחם שאנחנו גם בעיצומו של התעוררות של עניין בעץ. זהו ללא ספק אחד החומרים העתיקים ביותר שבהם השתמשו בני אדם וכיום חוקרים ברחבי העולם מפתחים דרכים חדשות להשתמש במשאב המתחדש הזה כדי ליצור חומרים מרגשים. עַכשָׁיו, איסק אנגקוויסט of המעבדה לאלקטרוניקה אורגנית של אוניברסיטת לינקופינג ועמיתים בשוודיה בנו טרנזיסטור מקרש עץ. הם עשו זאת על ידי שילוב פולימרים מוליכים חשמלית בכל החומר באופן שיוצר מקום לאלקטרוליט מוליך יוני. טכניקת הייצור החדשה שלהם מאפשרת להשתמש בעץ כתבנית עבור רכיבים אלקטרוניים רבים, אבל הצוות מודה שטרנזיסטורי עץ לא יתקרבו לביצועים של מכשירים קונבנציונליים. יישום אפשרי אחד יכול להיות שילוב של אלקטרוניקה בצמחים חיים - אבל גם אם יש מעט שימושים מעשיים לטרנזיסטור עץ, זה עדיין טריק מסודר.
כמו עץ, מים הם חומר שנמצא בכל מקום עם תכונות יוצאות דופן. שלא כמו רוב החומרים, מים מוצקים פחות צפופים ממים נוזליים, מה שמאפשר חיים מימיים על פני שטחים נרחבים של כדור הארץ שבהם הטמפרטורות יורדות באופן קבוע מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. ידוע כי קרח מגיע בלפחות 20 מבני גביש שונים. כעת, חוקרים בסין בראשות Lifen Wang ו-Xuedong Bai מה- המעבדה הלאומית של בייג'ינג לפיזיקת החומר המעובה ו מעבדת החומרים של אגם סונגשאן בדונגגוואן הם הראשונים שאישרו את קיומו של קרח מעוקב, בעל מבנה יהלום-קובי של מולקולות מים. קרח זה נחשב כאחראי להילה של שיינר, שהיא אפקט אופטי נדיר ביותר היוצר טבעת של אור סביב השמש ב-28 מעלות בערך. זה בניגוד להילה הרגילה של 22° הנגרמת משבירה דרך גבישי קרח משושה. הצוות יצר קרח מעוקב על לוח הקפאה עשוי גרפן חד-שכבתי וניטר את היווצרותו באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית שידור קריוגני. הטכניקה שלהם יכולה להיות שימושית לחקר האופן שבו קרח מכל הסוגים נוצר על משטחים.
אחד הניצחונות של הפיזיקה של המאה ה-20 הוא תיאוריית המוליכות העל של BCS, שפותחה בשנות החמישים כדי להסביר מדוע לחומרים מסוימים יש אפס התנגדות חשמלית בטמפרטורות נמוכות מאוד. הרעיון הוא שהאלקטרונים במוליכי-העל האלה מתאחדים ויוצרים בוזונים. "זוגות קופר" אלה יכולים לאחר מכן להתעבות וליצור חומר דמוי על נוזל שיכול לזרום ללא התנגדות. אמנם יש עדויות עקיפות לקיומם של זוגות קופר, אבל הפיזיקאים עדיין לא מדדו מתאם שלילי בין ספינים של אלקטרונים בזוג - מה שיהווה עדות ישירה לקיומו של זוג. עכשיו, פיזיקאים בשוויץ ובאיטליה בראשות ארונב בורדולי באוניברסיטת באזל השתמשו בשתי נקודות קוונטיות כדי לחלץ זוגות של קופר מחתיכה זעירה של מוליך-על. לאחר מכן הם פיצלו את הזוגות ומדדו את קיטוב הספין שלהם, וגילו שהם בדרך כלל הצביעו בכיוונים מנוגדים - בדיוק כפי שחזו על ידי תיאוריית ה-BCS.
לפני עשרות שנים כשהייתי באוניברסיטה, פרקטלים היו כל הכבוד - בין השאר בגלל ההדמיות האיכותיות שיצר בנואה מנדלברוט. אז, אני תמיד מתעניין כשהם צצים היום במחקר. בפברואר, קלאודיו קסטלנובו באוניברסיטת קיימברידג' ועמיתיו בבריטניה, גרמניה, ארה"ב וארגנטינה הראו שסוג חדש של פרקטלים אורב בקרח ספין. קרח ספין הם חומרים בעלי מומנטים מגנטיים שמתוסכלים מכיוון שאינם יכולים להתיישב בתצורה תקופתית בטמפרטורות נמוכות. במקום זאת, הרגעים הופכים לקפואים בדרגת אי סדר דומה לזו שנמצאת בקרח מים. בשנת 2009, פיסיקאים טענו שעירורים בקרח ספין מסוימים מתנהגים כמו מונופולים מגנטיים. כעת, קסטלנובו ועמיתיו הראו שהמונופולים הללו נעים בעולם פרקטלי של מסלולים מתפצלים, במקום להיות חופשיים לנוע בתלת מימד. לימוד מונופולים בקרח ספין יכול להיות חשוב עבור שורה של יישומים, אומר חבר צוות ג'ונתן נילסון האלן שבסיסו בקיימברידג' ובדרזדן. "קרח ספין הוא אחד המקרים הנגישים ביותר של מגנטים טופולוגיים, ומונופולים מגנטיים בקרח ספין הם אחת הדוגמאות המובנות ביותר לעירורים מפוצלים", הוא אומר.
הפרווה הלבנה של דוב הקוטב מספקת הסוואה בנוף הארקטי המושלג. עם זאת, אתה עשוי לחשוב שמעיל לבן יעשה עבודה גרועה בחימום דובים בשמש. זה לא המקרה מכיוון שפרוות דוב הקוטב נועדה לתעל את אור השמש לעור הכהה של הדוב, שם הוא נספג ביעילות. יתרה מכך, הפרווה טובה מאוד בלכידת חום המוקרן על ידי עורו של הדוב - בעצם יוצרת אפקט חממה. עַכשָׁיו, טרישה אנדרו ועמיתים מאוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט יצרו בד חדש דו-שכבתי בהשראת דובי קוטב הסופג אנרגיה מהשמש ותאורת פנים ולוכד אותה כדי לשמור על חום. כאשר הוא נחשף לעוצמת אור של 130 W/m2 (יום אמצע חורף משעמם באנגליה) הוא שומר על הלובש שלו חם בדיוק כמו בד כותנה - אבל בטמפרטורות קרות יותר ב-10 מעלות צלזיוס ובעודו משקל נמוך ב-30%. "בד דובי הקוטב שלנו יכול להיות שימושי מאוד לניהול חימום חלל, שצורך כמויות עצומות של אנרגיה, בצורה יעילה יותר באנרגיה, על ידי חימום אנשים בתוך הבית באמצעות תאורת סביבה במקום חימום החדר", אומר אנדרו.
אנחנו אוהבים כמעט חלקיק כאן ב עולם הפיזיקה, אז שמחנו שבשנת 2023 פיזיקאים זיהו סוף סוף את "השד של פינס". נחזה לראשונה בשנת 1952 על ידי דיוויד פינס ו דיוויד בוהם, קוואזי-חלקיק זה הוא תנודת צפיפות אלקטרונים כמותית בפלזמה. הקוואזי-חלקיק נוצר כאשר אלקטרונים ברצועות שונות של מתכת יוצאים מפאזה זה עם זה כך שהם שומרים על המטען הכולל סטטי. למעשה, שד הוא תנועה קולקטיבית של קוואזי-חלקיקים ניטרליים - ושד הוא גם חסר מסה ואינו מסוגל לקיים אינטראקציה עם אור. כל זה מקשה מאוד על זיהוי הקוואזי-חלקיקים. עַכשָׁיו, פיטר אבמונטה מאוניברסיטת אילינוי Urbana-Champaign (UIUC) בארה"ב, ועמיתיו מצאו עדויות לשד באמצעות טכניקה שנקראת ספקטרוסקופיה של אובדן אנרגיית אלקטרונים כדי לזהות עירור הקשור לשד של פינס בגבישים בודדים של סטרונציום רותנאט.
נראה שלבני אדם יש יחסי אהבה-שנאה עם בטון. המעשיות של החומר עומדת בבסיס חלק ניכר מהסביבה הבנויה, ובכל זאת אנו מתעבים את המראה האכזרי לפעמים שלו ואת הכמויות העצומות של פחמן דו חמצני שנפלט במהלך ייצורו. כעת, צוות בארה"ב בראשות MIT's פרנץ-יוסף אולם, אדמיר מסיץ' ו יאנג-שאו הורן פיתחו סוג של בטון שניתן להשתמש בו ליצירת קבלי-על לאגירת אנרגיה. הייצור מתחיל בתערובת יבשה של פחמן שחור ומלט, שאליו מוסיפים מים וחומרי פלסטיק-על. כשהחומר מתמצק הוא יוצר רשת דמוית פרקטל של נקבוביות שהופכת את החומר למוליך עם שטח פנים גדול מאוד. זה בדיוק מה שאתה רוצה עבור אלקטרודות של קבלים, כאשר ככל ששטח הפנים גדול יותר, הקיבול גדול יותר. לדברי הצוות, קבל בטון בגודל של קובייה של 3.55 מ' יוכל לאחסן כ-10 קילו-וואט של אנרגיה. בית שנבנה עם יסודות המכילים את הקבלים הללו יכול אפוא לאחסן אנרגיה בשווי יום - המופק על ידי פאנלים סולאריים, למשל - ולשחרר אותה בעת הצורך. החומר יכול לשמש גם בבסיס של טורבינת רוח, שם הוא יכול לאחסן עודפי אנרגיה עד לצורך. הטכנולוגיה יכולה לשמש גם לאחסון אנרגיה מתחדשת בתשתיות כמו כבישים וחניונים, שם ניתן להעביר את האנרגיה באמצעות אינדוקציה לכלי רכב.
עולם הפיזיקההסיקור של פריצת השנה נתמך על ידי דוחות על התקדמות בפיזיקה, המציע נראות שאין שני לה למחקר פורץ הדרך שלך.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :יש ל
- :הוא
- :לֹא
- :איפה
- $ למעלה
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- יכול
- אודות
- ספג
- סופג
- AC
- נגיש
- פי
- לרוחב
- הוסיף
- לִפנֵי
- תעשיות
- גם
- תמיד
- am
- אמביינט
- כמויות
- an
- עתיק
- ו
- אנדרו
- אחר
- בקשה
- יישומים
- ארקטי
- ARE
- AREA
- ארגנטינה
- טען
- סביב
- מלאכותי
- בינה מלאכותית
- אמן
- AS
- המשויך
- At
- רע
- בסיס
- מבוסס
- באזל
- BE
- דוב
- דובים
- כי
- להיות
- להיות
- האמין
- להלן
- הטוב ביותר
- בֵּין
- שחור
- פריצת דרך
- נבנה
- אבל
- by
- נקרא
- קיימברידג'
- CAN
- לא יכול
- מכונית
- פַּחמָן
- פחמן דו חמצני
- מקרה
- גרם
- מלט
- ערוץ
- תשלום
- סין
- קליק
- עמיתים
- אוסף
- קבוצתי
- מִכלָלָה
- איך
- רכיבים
- בטון
- חומר דחוס
- מוליך
- תְצוּרָה
- לאשר
- להכיל
- מקובל
- קופר
- מתאם
- יכול
- כיסוי
- לִיצוֹר
- נוצר
- יוצר
- יוצרים
- גָבִישׁ
- נוֹכְחִי
- כהה
- יְוֹם
- תואר
- שַׂמֵחַ
- מַחלָקָה
- מעוצב
- לאתר
- זוהה
- מפותח
- מתפתח
- התקנים
- DID
- אחר
- קשה
- ישיר
- גילה
- הפרעה
- do
- לייבש
- בְּמַהֲלָך
- כדור הארץ
- השפעה
- יעילות
- אלקטרוליט
- אֶלֶקטרוֹנִי
- מכשירי חשמל
- אלקטרונים
- אנרגיה
- אַנְגלִיָה
- סביבה
- תקופה
- למעשה
- אֲפִילוּ
- אי פעם
- כל
- עדות
- בדיוק
- דוגמה
- דוגמאות
- יוצא מן הכלל
- מרגש
- קיום
- להסביר
- חשוף
- תמצית
- יוצא דופן
- מאוד
- בד
- ליפול
- פבואר
- מעטים
- שדה
- מסננים
- מציאת
- ראשון
- תזרים
- תנודות
- בעד
- טופס
- התהוות
- צורות
- קדימה
- מצא
- יסודות
- חופשי
- להקפיא
- החל מ-
- קפוא
- מתוסכל
- גרמניה
- טוב
- גרפן
- יותר
- פורץ דרך
- היה
- שמח
- יש
- he
- כאן
- גָבוֹהַ
- פסים
- המארח
- בית
- איך
- אולם
- HTML
- http
- HTTPS
- עצום
- בני אדם
- i
- קרח
- רעיון
- לזהות
- if
- אילינוי
- תמונה
- חשוב
- in
- משלבת
- שילוב
- מקורה
- מידע
- תשתית
- השראה
- במקום
- מכון
- השתלבות
- מוֹדִיעִין
- אינטראקציה
- אינטרס
- מעוניין
- אל תוך
- סוגיה
- IT
- איטליה
- שֶׁלָה
- עבודה
- jpg
- רק
- שמור
- שומר
- ידוע
- מעבדה
- אגם
- נוף
- גָדוֹל
- אחרון
- הכי פחות
- הוביל
- פחות
- החיים
- אוֹר
- תְאוּרָה
- כמו
- נוזל
- חי
- סֵמֶל
- ארוך
- נראה
- את
- אהבה
- נמוך
- עשוי
- מגנטים
- לתחזק
- עושה
- עשייה
- ניהול
- דרך
- רב
- מסצ'וסטס
- חוֹמֶר
- חומרים
- דבר
- max-width
- למדוד
- חבר
- מתכת
- מיקרוסקופיה
- יכול
- MIT
- תַעֲרוֹבֶת
- שונים
- רגעים
- פיקוח
- יותר
- רוב
- תנועה
- המהלך
- הרבה
- לאומי
- ליד
- נחוץ
- שלילי
- רשת
- נטרל
- חדש
- לא
- עַכשָׁיו
- רב
- of
- המיוחדות שלנו
- on
- ONE
- לפתוח
- מול
- אורגני
- שלנו
- הַחוּצָה
- מקיף
- זוג
- זוגות
- פנלים
- חלק
- אֲנָשִׁים
- ביצועים
- תקופתי
- שלב
- פיסיקה
- עולם הפיזיקה
- לְחַבֵּר
- צמחים
- פלזמה
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- קוטבי
- פולימרים
- פופ
- אפשרי
- מעשי
- חזה
- מיוצר
- הפקה
- התקדמות
- נכסים
- להוכיח
- מספק
- איכות
- קוונטית
- נקודות קוונטיות
- זעם
- נדיר
- במקום
- באופן קבוע
- קשר
- לשחרר
- מתחדשים
- אנרגיה מתחדשת
- דוחות לדוגמא
- מחקר
- חוקרים
- התנגדות
- משאב
- אחראי
- טַבַּעַת
- כבישים
- חֶדֶר
- מלכותי
- s
- אומר
- נראה
- ליישב
- הראה
- הראה
- דומה
- יחיד
- מידה
- עור
- So
- סולרי
- פנלים סולאריים
- מוצק
- מתמצק
- כמה
- לפעמים
- מֶרחָב
- ספקטרוסקופיה
- לְסוֹבֵב
- ספינים
- לפצל
- סטטי
- עוד
- חנות
- סיפורים
- אחסון
- מִבְנֶה
- מבנים
- לומד
- חומר
- כזה
- שמש
- אור שמש
- אור שמש
- מוליכות על
- נתמך
- בוודאי
- משטח
- עודף
- חללים
- שוודיה
- שוויץ
- נבחרת
- טכניקה
- טכנולוגיה
- תבנית
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- בריטניה
- העולם
- שֶׁלָהֶם
- אז
- התאוריה
- שם.
- לכן
- אלה
- הֵם
- לחשוב
- זֶה
- השנה
- THOR
- דרך
- בכל
- תמונה ממוזערת
- ל
- היום
- יַחַד
- הועבר
- לְכִידָה
- מלכודות
- שתיים
- סוג
- נמצא בכל מקום
- Uk
- לא מסוגל
- הבין
- אוניברסיטה
- אוניברסיטת קמברידג
- בניגוד
- ללא תחרות
- עד
- us
- להשתמש
- מְשׁוּמָשׁ
- שימושים
- באמצעות
- כרגיל
- בְּדֶרֶך כְּלַל
- Vast
- כלי רכב
- מאוד
- ראות
- רוצה
- חם
- חוֹם
- היה
- מים
- גל
- דֶרֶך..
- דרכים
- we
- משקל
- היו
- מה
- מה
- מתי
- אשר
- בזמן
- לבן
- מי
- למה
- רוח
- עם
- לְלֹא
- עץ
- עץ
- עובד
- עוֹלָם
- של העולם
- ראוי
- היה
- כתיבה
- שנה
- עוד
- אתה
- זפירנט
- אפס