Există mulți fizicieni care lucrează la materiale și în fiecare an așteptăm cu nerăbdare să scriem despre unele dintre cele mai interesante cercetări din acest domeniu. Anul acesta nu a făcut excepție și iată câteva dintre materialele noastre preferate din 2023.
Într-o epocă în care noi materiale sunt concepute folosind inteligența artificială, consider că este reconfortant că ne aflăm și în mijlocul unei reapariții a interesului pentru lemn. Este cu siguranță unul dintre cele mai vechi materiale folosite de oameni, iar astăzi cercetătorii din întreaga lume dezvoltă noi moduri de a folosi această resursă regenerabilă pentru a crea materiale interesante. Acum, Isak Engquist of Laboratorul de electronică organică al Universității Linköping iar colegii din Suedia au construit un tranzistor dintr-o scândură de lemn. Ei au făcut acest lucru prin încorporarea polimerilor conductori electric în tot materialul într-un mod care creează spațiu pentru un electrolit conducător ionic. Noua lor tehnică de fabricație face posibilă utilizarea lemnului ca șablon pentru numeroase componente electronice, dar echipa admite că tranzistoarele din lemn nu ar fi aproape de performanța dispozitivelor convenționale. O posibilă aplicație ar putea fi integrarea electronicii în plantele vii – dar chiar dacă există puține utilizări practice pentru un tranzistor din lemn, este totuși un truc bun.
La fel ca lemnul, apa este un material omniprezent cu proprietăți extraordinare. Spre deosebire de majoritatea substanțelor, apa solidă este mai puțin densă decât apa lichidă, făcând posibilă viața acvatică în zone vaste ale Pământului, unde temperaturile scad în mod regulat sub 0 °C. Se știe că gheața vine în cel puțin 20 de structuri cristaline diferite. Acum, cercetătorii din China conduși de Lifen Wang și Xuedong Bai de la Laboratorul Național de Fizică a Materiei Condensate din Beijing si Laboratorul de materiale ale lacului Songshan în Dongguan sunt primii care confirmă existența gheții cubice, care are o structură diamant-cubică a moleculelor de apă. Se crede că această gheață este responsabilă pentru aureola lui Scheiner, care este un efect optic extrem de rar care creează un inel de lumină în jurul Soarelui la aproximativ 28°. Acesta este spre deosebire de haloul obișnuit de 22° cauzat de refracția prin cristale de gheață hexagonale. Echipa a creat gheață cubică pe o placă de înghețare făcută din grafen monostrat și a monitorizat formarea acesteia folosind microscopia electronică cu transmisie criogenică. Tehnica lor s-ar putea dovedi utilă pentru studierea modului în care se formează gheața de orice fel pe suprafețe.
Unul dintre triumfurile fizicii secolului al XX-lea este teoria BCS a supraconductivității, care a fost dezvoltată în anii 20 pentru a explica de ce unele materiale au rezistență electrică zero la temperaturi foarte scăzute. Ideea este că electronii din acești supraconductori se perechează pentru a crea bosoni. Aceste „perechi de cupru” se pot condensa apoi pentru a forma o substanță asemănătoare superfluidului care poate curge fără rezistență. Deși există dovezi indirecte pentru existența perechilor Cooper, fizicienii nu au măsurat încă o corelație negativă între spinurile electronilor dintr-o pereche - care ar fi o dovadă directă a existenței unei perechi. Acum, fizicienii din Elveția și Italia au condus Arunav Bordoloi de la Universitatea din Basel au folosit două puncte cuantice pentru a extrage perechile Cooper dintr-o bucată minusculă de supraconductor. Apoi, ei au împărțit perechile și și-au măsurat polarizările spin, constatând că de obicei îndreptau în direcții opuse - exact așa cum a prezis teoria BCS.
Cu zeci de ani în urmă, când eram la universitate, fractalii erau la furie – în parte din cauza vizualizărilor de înaltă calitate create de Benoit Mandelbrot. Deci, sunt întotdeauna interesat când apar astăzi în cercetare. În februarie, Claudio Castelnovo de la Universitatea din Cambridge și colegii din Marea Britanie, Germania, SUA și Argentina au arătat că un nou tip de fractal pândește într-o gheață spinată. Spin gheața sunt materiale cu momente magnetice care sunt frustrate pentru că nu se pot instala într-o configurație periodică la temperaturi scăzute. În schimb, momentele devin înghețate cu un grad de dezordine similar cu cel întâlnit în gheața de apă. În 2009, fizicienii au susținut că excitațiile din unele gheață de spin se comportă ca monopoluri magnetice. Acum, Castelnovo și colegii săi au arătat că acești monopoli se mișcă într-o lume fractală cu traiectorii mereu ramificate, mai degrabă decât să fie liberi să se miște în 3D. Studierea monopolurilor din gheața spin ar putea fi importantă pentru o serie de aplicații, spune membrul echipei Jonathan Nilsson Hallén care are sediul în Cambridge și Dresda. „Gheața de spin este una dintre cele mai accesibile cazuri de magneți topologici, iar monopolurile magnetice din gheața de spin sunt unul dintre cele mai bine înțelese exemple de excitații fracționate”, spune el.
Blana albă a ursului polar oferă camuflaj în peisajul arctic înzăpezit. Cu toate acestea, ați putea crede că o haină albă ar face o treabă proastă în încălzirea urșilor în lumina soarelui. Acesta nu este cazul, deoarece blana ursului polar este concepută pentru a canaliza lumina soarelui către pielea întunecată a ursului, unde este absorbită eficient. În plus, blana este foarte bună la captarea căldurii radiate de pielea ursului - creând în esență un efect de seră. Acum, Trisha Andrew și colegii de la Universitatea din Massachusetts Amherst au creat o nouă țesătură cu două straturi, inspirată de urșii polari, care absoarbe energia de la Soare și de la iluminatul interior și o prinde pentru a menține căldura. Când este expus la o intensitate luminoasă de 130 W/m2 (o zi plictisitoare de iarnă în Anglia) își menține purtătorul la fel de cald ca și țesătura de bumbac, dar la temperaturi care sunt cu 10 °C mai reci și cu 30% mai puțin. „Țesătura noastră de urs polar ar putea fi foarte utilă pentru gestionarea încălzirii spațiului, care consumă cantități uriașe de energie, într-un mod mai eficient din punct de vedere energetic, prin încălzirea oamenilor în interior folosind iluminarea ambientală în loc de încălzirea camerei”, spune Andrew.
Ne place o cvasiparticulă aici la Lumea fizicii, așa că am fost încântați că în 2023, fizicienii au detectat în cele din urmă „demonul lui Pines”. Prevăzut pentru prima dată în 1952 de David Pines și David Bohm, această cvasiparticulă este o fluctuație cuantificată a densității electronilor într-o plasmă. Cvasiparticulele se formează atunci când electronii din diferite benzi ale unui metal se defaază unul față de celălalt, astfel încât să mențină sarcina totală statică. De fapt, un demon este mișcarea colectivă a cvasiparticulelor neutre – și un demon este, de asemenea, fără masă și incapabil să interacționeze cu lumina. Toate acestea fac cvasiparticulele foarte greu de detectat. Acum, Petru Abbamonte de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign (UIUC) din SUA, iar colegii au găsit dovezi pentru demon folosind o tehnică numită spectroscopie de pierdere de energie a electronilor pentru a identifica o excitație asociată cu demonul lui Pines în cristalele simple de rutenat de stronțiu.
Oamenii par să aibă o relație de dragoste-ura cu betonul. Caracterul practic al materialului stă la baza în mare parte a mediului construit, totuși îi condamnăm aspectul uneori brutal și cantitățile mari de dioxid de carbon emise în timpul producției sale. Acum, o echipă din SUA condusă de MIT Franz-Josef Ulm, Admir Masic și Yang-Shao Corn au dezvoltat un tip de beton care poate fi folosit pentru a crea supercondensatoare pentru stocarea energiei. Producția începe cu un amestec uscat de negru de fum și ciment, la care se adaugă apă și superplastifianți. Pe măsură ce materialul se solidifică, se creează o rețea de pori asemănătoare unui fractal care face din material un conductor cu o suprafață foarte mare. Este exact ceea ce doriți pentru electrozii unui condensator, unde cu cât suprafața este mai mare, cu atât capacitatea este mai mare. Potrivit echipei, un condensator de beton de dimensiunea unui cub de 3.55 m ar putea stoca aproximativ 10 kWh de energie. O casă construită cu fundații care conțin acești condensatori ar putea, prin urmare, să stocheze o zi de energie – produsă de panouri solare, de exemplu – și să o elibereze atunci când este necesar. Materialul ar putea fi folosit și la baza unei turbine eoliene, unde ar putea stoca surplusul de energie până când este necesar. Tehnologia ar putea fi folosită și pentru a stoca energie regenerabilă în infrastructură, cum ar fi drumuri și parcări, unde energia ar putea fi transferată prin inducție către vehicule.
Lumea fiziciiAcoperirea de la Descoperirea Anului este susținută de Rapoarte despre progresul în fizică, care oferă o vizibilitate de neegalat pentru cercetarea dumneavoastră inovatoare.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- :are
- :este
- :nu
- :Unde
- $UP
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- Capabil
- Despre Noi
- absorbită
- absoarbe
- AC
- accesibil
- Conform
- peste
- adăugat
- în urmă
- TOATE
- de asemenea
- mereu
- am
- Înconjurător
- Sume
- an
- Vechi
- și
- Andrew
- O alta
- aplicație
- aplicatii
- arctic
- SUNT
- ZONĂ
- Argentina
- a susținut
- în jurul
- artificial
- inteligență artificială
- artist
- AS
- asociate
- At
- Rău
- de bază
- bazat
- Basel
- BE
- Urs
- Urșii
- deoarece
- deveni
- fiind
- credea
- de mai jos
- CEL MAI BUN
- între
- Negru
- descoperire
- construit
- dar
- by
- denumit
- Cambridge
- CAN
- nu poti
- mașină
- carbon
- dioxid de carbon
- caz
- cauzată
- ciment
- Canal
- taxă
- China
- clic
- colegii
- colectare
- Colectiv
- Colegiu
- cum
- componente
- beton
- Materie condensată
- efectuarea
- Configuraţie
- Confirma
- conţine
- convențional
- dogar
- Corelație
- ar putea
- acoperire
- crea
- a creat
- creează
- Crearea
- Cristal
- Curent
- Întuneric
- zi
- Grad
- Încântat
- Departament
- proiectat
- detecta
- detectat
- dezvoltat
- în curs de dezvoltare
- Dispozitive
- FĂCUT
- diferit
- dificil
- direcționa
- a descoperit
- tulburare
- do
- se usuce
- în timpul
- Pământ
- efect
- eficient
- electrolit
- Electronic
- Componente electronice
- electroni
- energie
- Anglia
- Mediu inconjurator
- Eră
- În esență,
- Chiar
- EVER
- Fiecare
- dovadă
- exact
- exemplu
- exemple
- excepție
- captivant
- existenţă
- Explica
- expus
- extrage
- extraordinar
- extrem
- țesătură
- Cădea
- februarie
- puțini
- camp
- Filtre
- Găsi
- descoperire
- First
- debit
- fluctuaţie
- Pentru
- formă
- formare
- formulare
- Înainte
- găsit
- Fundații
- Gratuit
- Îngheţa
- din
- congelate
- frustrat
- Germania
- bine
- Grafenul
- mai mare
- sol-rupere
- HAD
- fericit
- Avea
- he
- aici
- Înalt
- highlights-uri
- gazdă
- casă
- Cum
- Totuși
- HTML
- http
- HTTPS
- mare
- Oamenii
- i
- ICE
- idee
- identifica
- if
- Illinois
- imagine
- important
- in
- încorporează
- care încorporează
- Indoor
- informații
- Infrastructură
- inspirat
- in schimb
- Institut
- integrare
- Inteligență
- interacţiona
- interes
- interesat
- în
- problema
- IT
- Italia
- ESTE
- Loc de munca
- jpg
- doar
- A pastra
- păstrează
- cunoscut
- laborator
- lac
- peisaj
- mare
- Nume
- cel mai puțin
- Led
- mai puțin
- Viaţă
- ușoară
- Iluminat
- ca
- Lichid
- viaţă
- siglă
- Lung
- Uite
- de pe
- dragoste
- Jos
- făcut
- Magneţi
- menține
- FACE
- Efectuarea
- de conducere
- manieră
- multe
- Massachusetts
- material
- Materiale
- materie
- max-width
- măsura
- membru
- metal
- Microscopie
- ar putea
- MIT
- amestec
- modificată
- Momente
- monitorizate
- mai mult
- cele mai multe
- mişcare
- muta
- mult
- național
- În apropiere
- necesar
- negativ
- reţea
- Neutru
- Nou
- Nu.
- acum
- numeroși
- of
- promoții
- on
- ONE
- deschide
- opus
- organic
- al nostru
- afară
- global
- pereche
- perechi
- Panouri
- parte
- oameni
- performanță
- periodic
- fază
- Fizică
- Lumea fizicii
- bucată
- Plante
- Plasma
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- polar
- polimeri
- pop
- posibil
- Practic
- a prezis
- Produs
- producere
- Progres
- proprietăţi
- Dovedi
- furnizează
- calitate
- Cuantic
- Puncte cuantice
- Furie
- RAR
- mai degraba
- regulat
- relaţie
- eliberaţi
- Din surse regenerabile
- energie regenerabila
- Rapoarte
- cercetare
- cercetători
- Rezistență
- resursă
- responsabil
- Inel
- drumuri
- Cameră
- regal
- s
- spune
- părea
- rezolva
- a arătat
- indicat
- asemănător
- singur
- Mărimea
- Piele
- So
- solar
- panouri solare
- solid
- se solidifică
- unele
- uneori
- Spaţiu
- Spectroscopie
- Rotire
- rotiri
- împărţi
- static
- Încă
- stoca
- Istorii
- stocarea
- structura
- structurile
- Studiu
- substanță
- astfel de
- soare
- lumina soarelui
- soare
- supraconductibilitate
- Suportat
- cu siguranţă
- Suprafață
- excedent
- spanduri
- Suedia
- Elveția
- echipă
- tehnică
- Tehnologia
- șablon
- decât
- acea
- Marea Britanie
- lumea
- lor
- apoi
- teorie
- Acolo.
- prin urmare
- Acestea
- ei
- crede
- acest
- în acest an
- THOR
- Prin
- de-a lungul
- miniatura
- la
- astăzi
- împreună
- transferat
- capcane
- capcane
- Două
- tip
- omniprezent
- Uk
- incapabil
- înțeles
- universitate
- Universitatea Cambridge
- spre deosebire de
- incomparabil
- până la
- us
- utilizare
- utilizat
- utilizări
- folosind
- ca de obicei
- obișnuit
- Fixă
- Vehicule
- foarte
- vizibilitate
- vrea
- cald
- căldură
- a fost
- Apă
- Val
- Cale..
- modalități de
- we
- cântar
- au fost
- Ce
- Ce este
- cand
- care
- în timp ce
- alb
- OMS
- de ce
- vânt
- cu
- fără
- lemn
- de lemn
- de lucru
- lume
- lume
- valoare
- ar
- scris
- an
- încă
- Tu
- Ta
- zephyrnet
- zero