Nad materiałami pracuje wielu fizyków i co roku z niecierpliwością czekamy na opis niektórych z najbardziej ekscytujących badań w tej dziedzinie. Ten rok nie był wyjątkiem i oto niektóre z naszych ulubionych historii o materiałach z 2023 roku.
W epoce, w której opracowywane są nowe materiały przy użyciu sztucznej inteligencji, pocieszający jest fakt, że również my jesteśmy świadkami odrodzenia zainteresowania drewnem. Jest to z pewnością jeden z najstarszych materiałów używanych przez człowieka, a obecnie badacze na całym świecie opracowują nowe sposoby wykorzystania tego odnawialnego zasobu do tworzenia fascynujących materiałów. Teraz, Izaaka Engquista of Laboratorium Elektroniki Organicznej Uniwersytetu w Linköping i koledzy ze Szwecji zbudowali tranzystor z drewnianej deski. Osiągnęli to poprzez wprowadzenie do materiału polimerów przewodzących elektrycznie, w sposób tworzący przestrzeń dla elektrolitu przewodzącego jonowo. Ich nowa technika wytwarzania umożliwia wykorzystanie drewna jako szablonu dla wielu komponentów elektronicznych, ale zespół przyznaje, że drewniane tranzystory nie dorównywałyby wydajnością konwencjonalnym urządzeniom. Jednym z możliwych zastosowań może być integracja elektroniki z żywymi roślinami – ale nawet jeśli drewniany tranzystor ma niewiele praktycznych zastosowań, jest to nadal niezła sztuczka.
Podobnie jak drewno, woda jest wszechobecnym materiałem o niezwykłych właściwościach. W przeciwieństwie do większości substancji woda w stanie stałym ma mniejszą gęstość niż woda w stanie ciekłym, dzięki czemu życie wodne jest możliwe na rozległych obszarach Ziemi, gdzie temperatury regularnie spadają poniżej 0°C. Wiadomo, że lód występuje w co najmniej 20 różnych strukturach krystalicznych. Teraz badacze z Chin pod przewodnictwem Lifena Wanga i Xuedonga Bai z Pekińskie Narodowe Laboratorium Fizyki Materii Skondensowanej oraz Laboratorium materiałów jeziora Songshan w Dongguan jako pierwsi potwierdzili istnienie lodu sześciennego, który ma diamentowo-sześcienną strukturę cząsteczek wody. Uważa się, że lód ten jest odpowiedzialny za halo Scheinera – niezwykle rzadki efekt optyczny, który tworzy pierścień światła wokół Słońca w temperaturze około 28°. Różni się to od zwykłego halo 22° powodowanego przez załamanie przez sześciokątne kryształki lodu. Zespół stworzył sześcienny lód na płycie zamrażającej wykonanej z jednowarstwowego grafenu i monitorował jego powstawanie za pomocą kriogenicznej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Ich technika może okazać się przydatna w badaniu powstawania wszelkiego rodzaju lodu na powierzchniach.
Jednym z triumfów fizyki XX wieku jest teoria nadprzewodnictwa BCS, która została opracowana w latach pięćdziesiątych XX wieku w celu wyjaśnienia, dlaczego niektóre materiały mają zerowy opór elektryczny w bardzo niskich temperaturach. Pomysł jest taki, że elektrony w tych nadprzewodnikach łączą się w pary, tworząc bozony. Te „pary Coopera” mogą następnie skondensować się, tworząc substancję przypominającą nadciekłą, która może przepływać bez oporu. Chociaż istnieją pośrednie dowody na istnienie par Coopera, fizycy nie zmierzyli jeszcze ujemnej korelacji między spinami elektronów w parze – co byłoby bezpośrednim dowodem na istnienie pary. Teraz fizycy ze Szwajcarii i Włoch kierowani przez Arunav Bordoloi na Uniwersytecie w Bazylei wykorzystali dwie kropki kwantowe do wyodrębnienia par Coopera z maleńkiego kawałka nadprzewodnika. Następnie podzielili pary i zmierzyli ich polaryzację spinową, stwierdzając, że zwykle wskazywały przeciwne kierunki – tak jak przewidywała teoria BCS.
Dziesiątki lat temu, kiedy byłem na uniwersytecie, fraktale były w modzie – po części ze względu na wysokiej jakości wizualizacje stworzone przez Benoita Mandelbrota. Dlatego zawsze jestem zainteresowany, gdy pojawiają się one dzisiaj w badaniach. W lutym, Klaudio Castelnovo z Uniwersytetu w Cambridge wraz ze współpracownikami z Wielkiej Brytanii, Niemiec, Stanów Zjednoczonych i Argentyny wykazali, że w wirującym lodzie czai się nowy typ fraktala. Lody wirowe to materiały, których momenty magnetyczne są sfrustrowane, ponieważ nie mogą ułożyć się w konfigurację okresową w niskich temperaturach. Zamiast tego chwile zostają zamrożone ze stopniem nieuporządkowania podobnym do tego, jaki można znaleźć w lodzie wodnym. W 2009 roku fizycy argumentowali, że wzbudzenia w niektórych lodach spinowych zachowują się jak monopole magnetyczne. Teraz Castelnovo i współpracownicy wykazali, że te monopole poruszają się we fraktalnym świecie o stale rozgałęzionych trajektoriach, zamiast swobodnie poruszać się w 3D. Badanie monopoli w lodach spinowych może mieć istotne znaczenie dla wielu zastosowań, mówi członek zespołu Jonathana Nilssona Hallena mieszkający w Cambridge i Dreźnie. „Lody spinowe to jeden z najbardziej dostępnych przykładów magnesów topologicznych, a monopole magnetyczne w lodach spinowych to jeden z najlepiej poznanych przykładów wzbudzeń frakcjonowanych” – mówi.
Białe futro niedźwiedzia polarnego zapewnia kamuflaż w śnieżnym krajobrazie Arktyki. Można jednak pomyśleć, że biały płaszcz źle poradzi sobie z ogrzewaniem niedźwiedzi w słońcu. Tak nie jest, ponieważ futro niedźwiedzia polarnego ma za zadanie kierować światło słoneczne na ciemną skórę niedźwiedzia, gdzie jest ono skutecznie wchłaniane. Co więcej, futro bardzo dobrze zatrzymuje ciepło emitowane przez skórę niedźwiedzia, co zasadniczo powoduje efekt cieplarniany. Teraz, Trisza Andrzej i współpracownicy z Uniwersytetu Massachusetts Amherst stworzyli nowy dwuwarstwowy materiał inspirowany niedźwiedziami polarnymi, który pochłania energię słoneczną i oświetleniem wnętrz oraz zatrzymuje ją, aby utrzymać ciepło. Po wystawieniu na działanie światła o natężeniu 130 W/m2 (nudny dzień w środku zimy w Anglii) zapewnia użytkownikowi tak samo ciepło jak tkanina bawełniana – ale w temperaturach o 10°C niższych i waży o 30% mniej. „Nasz materiał z niedźwiedzia polarnego może być bardzo przydatny do zarządzania ogrzewaniem pomieszczeń, które zużywa ogromne ilości energii, w bardziej energooszczędny sposób, poprzez ogrzewanie ludzi w pomieszczeniach za pomocą oświetlenia otoczenia zamiast ogrzewania pomieszczenia” – mówi Andrew.
Naprawdę kochamy kwazicząstkę tutaj Świat Fizyki, dlatego byliśmy zachwyceni, że w 2023 roku fizycy w końcu odkryli „demona Pinesa”. Po raz pierwszy przepowiedziany w 1952 r. przez Davida Pinesa i David Bohm, ta kwazicząstka jest skwantowaną fluktuacją gęstości elektronów w plazmie. Kwazicząstka powstaje, gdy elektrony w różnych pasmach metalu przesuwają się względem siebie w fazie, w wyniku czego całkowity ładunek pozostaje statyczny. W efekcie demon to zbiorowy ruch neutralnych kwazicząstek – a demon jest również bezmasowy i niezdolny do interakcji ze światłem. Wszystko to sprawia, że kwazicząstki są bardzo trudne do wykrycia. Teraz, Piotra Abbamonta z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign (UIUC) w USA wraz ze współpracownikami znaleźli dowody na istnienie demona, stosując technikę zwaną spektroskopią strat energii elektronów w celu zidentyfikowania wzbudzenia związanego z demonem Pinesa w monokryształach rutenianu strontu.
Wydaje się, że ludzie łączą miłość i nienawiść z betonem. Praktyczność materiału stanowi podstawę dużej części środowiska zabudowanego, jednak potępiamy jego czasami brutalny wygląd i ogromne ilości dwutlenku węgla emitowanego podczas jego produkcji. Teraz zespół w USA kierowany przez MIT Franciszka Józefa Ulma, Admir Masić i Róg Yang-Shao opracowali rodzaj betonu, który można wykorzystać do tworzenia superkondensatorów do magazynowania energii. Produkcja rozpoczyna się od suchej mieszanki sadzy i cementu, do której dodaje się wodę i superplastyfikatory. W miarę krzepnięcia materiał tworzy fraktalną sieć porów, która czyni go przewodnikiem o bardzo dużej powierzchni. To jest dokładnie to, czego oczekujesz od elektrod kondensatora, gdzie im większa powierzchnia, tym większa pojemność. Zdaniem zespołu betonowy kondensator wielkości sześcianu o boku 3.55 m byłby w stanie zmagazynować około 10 kWh energii. Dom zbudowany na fundamentach zawierających te kondensatory mógłby zatem magazynować energię wystarczającą na cały dzień – na przykład wytwarzaną przez panele słoneczne – i uwalniać ją w razie potrzeby. Materiał można również zastosować w podstawie turbiny wiatrowej, gdzie będzie można magazynować nadwyżkę energii do momentu jej wykorzystania. Technologię tę można również wykorzystać do magazynowania energii odnawialnej w infrastrukturze, takiej jak drogi i parkingi, gdzie energię można by przekazywać poprzez indukcję do pojazdów.
Świat FizykiRelację z Przełomu Roku wspierają: Raporty o postępach w fizyce, który zapewnia niezrównaną widoczność Twoich przełomowych badań.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- $W GÓRĘ
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- Zdolny
- O nas
- zaabsorbowany
- wchłania
- AC
- dostępny
- Stosownie
- w poprzek
- w dodatku
- temu
- Wszystkie kategorie
- również
- zawsze
- am
- Rozproszone
- kwoty
- an
- Starożytny
- i
- Andrew
- Inne
- Zastosowanie
- aplikacje
- arktyczny
- SĄ
- POWIERZCHNIA
- Argentyna
- argumentował
- na około
- sztuczny
- sztuczna inteligencja
- artysta
- AS
- powiązany
- At
- Łazienka
- baza
- na podstawie
- Basel
- BE
- Niedźwiedź
- Niedźwiedzie
- bo
- stają się
- jest
- Uważa
- poniżej
- BEST
- pomiędzy
- Czarny
- przełom
- wybudowany
- ale
- by
- nazywa
- cambridge
- CAN
- nie może
- wózek
- węgiel
- dwutlenek węgla
- walizka
- powodowany
- cement
- Kanał
- opłata
- Chiny
- kliknij
- koledzy
- kolekcja
- Collective
- Studentki
- jak
- składniki
- beton
- Skondensowana materia
- prowadzenia
- systemu
- Potwierdzać
- zawierać
- Konwencjonalny
- bednarz
- Korelacja
- mógłby
- pokrycie
- Stwórz
- stworzony
- tworzy
- Tworzenie
- Kryształ
- Aktualny
- Ciemny
- dzień
- Stopień
- zachwycony
- Departament
- zaprojektowany
- wykryć
- wykryte
- rozwinięty
- rozwijanie
- urządzenia
- ZROBIŁ
- różne
- trudny
- kierować
- odkryty
- nieporządek
- do
- suchy
- podczas
- Ziemia
- efekt
- skutecznie
- elektrolit
- Elektroniczny
- Elektronika
- elektrony
- energia
- Anglia
- Środowisko
- Era
- istotnie
- Parzyste
- EVER
- Każdy
- dowód
- dokładnie
- przykład
- przykłady
- wyjątek
- ekscytujący
- istnienie
- Wyjaśniać
- narażony
- wyciąg
- nadzwyczajny
- niezwykle
- tkanina
- Spadać
- luty
- kilka
- pole
- filtry
- Znajdź
- znalezieniu
- i terminów, a
- pływ
- fluktuacja
- W razie zamówieenia projektu
- Nasz formularz
- formacja
- formularze
- Naprzód
- znaleziono
- Fundamenty
- Darmowy
- Zamrażać
- od
- zamrożone
- udaremniony
- Niemcy
- dobry
- Grafen
- większy
- przełomowy
- miał
- Zaoszczędzić
- Have
- he
- tutaj
- Wysoki
- pasemka
- gospodarz
- dom
- W jaki sposób
- Jednak
- HTML
- http
- HTTPS
- olbrzymi
- Ludzie
- i
- ICE
- pomysł
- zidentyfikować
- if
- Illinois
- obraz
- ważny
- in
- zawiera
- włączenie
- Wnętrz
- Informacja
- Infrastruktura
- inspirowane
- zamiast
- Instytut
- integracja
- Inteligencja
- interakcji
- odsetki
- zainteresowany
- najnowszych
- problem
- IT
- Włochy
- JEGO
- Praca
- jpg
- właśnie
- Trzymać
- utrzymuje
- znany
- laboratorium
- jezioro
- krajobraz
- duży
- Nazwisko
- najmniej
- Doprowadziło
- mniej
- życie
- lekki
- Oświetlenie
- lubić
- Ciecz
- życie
- logo
- długo
- Popatrz
- od
- miłość
- niski
- zrobiony
- Magnesy
- utrzymać
- WYKONUJE
- Dokonywanie
- zarządzający
- sposób
- wiele
- massachusetts
- materiał
- materiały
- Materia
- Maksymalna szerokość
- zmierzyć
- członek
- metal
- Mikroskopia
- może
- MIT
- mieszanina
- zmodyfikowano
- Chwile
- monitorowane
- jeszcze
- większość
- ruch
- ruch
- dużo
- narodowy
- Blisko
- potrzebne
- ujemny
- sieć
- Neutralny
- Nowości
- Nie
- już dziś
- liczny
- of
- Oferty
- on
- ONE
- koncepcja
- naprzeciwko
- organiczny
- ludzkiej,
- na zewnątrz
- ogólny
- đôi
- par
- Panele
- część
- Ludzie
- jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory,
- periodycznie
- faza
- Fizyka
- Świat Fizyki
- kawałek
- Rośliny
- Plazma
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- polarny
- polimery
- muzyka pop
- możliwy
- Praktyczny
- Przewiduje
- Wytworzony
- Produkcja
- Postęp
- niska zabudowa
- Udowodnij
- zapewnia
- jakość
- Kwant
- Kropki kwantowe
- Rage
- RZADKO SPOTYKANY
- raczej
- regularnie
- związek
- zwolnić
- Odnawialne
- odnawialne źródła energii
- Raporty
- Badania naukowe
- Badacze
- Odporność
- Zasób
- odpowiedzialny
- Pierścień
- drogi
- Pokój
- królewski
- s
- mówią
- wydać się
- rozstrzygać
- pokazał
- pokazane
- podobny
- pojedynczy
- Rozmiar
- skóra
- So
- słoneczny
- panele słoneczne
- solidny
- krzepnie
- kilka
- czasami
- Typ przestrzeni
- Spektroskopia
- Spin
- spiny
- dzielić
- statyczny
- Nadal
- sklep
- historie
- przechowywania
- Struktura
- Struktury
- Studiowanie
- substancja
- taki
- Niedz
- światło słoneczne
- światło słoneczne
- Nadprzewodnictwo
- Utrzymany
- na pewno
- Powierzchnia
- nadwyżka
- pokosy
- Szwecja
- Szwajcaria
- zespół
- technika
- Technologia
- szablon
- niż
- że
- Połączenia
- UK
- świat
- ich
- następnie
- teoria
- Tam.
- w związku z tym
- Te
- one
- myśleć
- to
- w tym roku
- THOR
- Przez
- poprzez
- miniatur
- do
- już dziś
- razem
- przeniesione
- odłowu
- Pułapki
- drugiej
- rodzaj
- wszechobecny
- Uk
- niezdolny
- zrozumiany
- uniwersytet
- Uniwersytet Cambridge
- w odróżnieniu
- niezrównany
- aż do
- us
- posługiwać się
- używany
- zastosowania
- za pomocą
- zwykły
- zazwyczaj
- Naprawiono
- Pojazdy
- początku.
- widoczność
- chcieć
- ciepły
- ciepło
- była
- Uzdatnianie wody
- fala
- Droga..
- sposoby
- we
- ważenia
- były
- Co
- Co to jest
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- Podczas
- biały
- KIM
- dlaczego
- wiatr
- w
- bez
- drewno
- drewniana
- pracujący
- świat
- świat
- wartość
- by
- pisanie
- rok
- jeszcze
- You
- Twój
- zefirnet
- zero