Є багато фізиків, які працюють над матеріалами, і щороку ми з нетерпінням чекаємо, щоб написати про деякі з найбільш захоплюючих досліджень у цій галузі. Цей рік не став винятком, і ось деякі з наших улюблених матеріалів за 2023 рік.
В епоху, коли нові матеріали розробляються за допомогою штучного інтелекту, я вважаю втішним те, що ми також живемо в центрі відродження інтересу до деревини. Це, безумовно, один із найдавніших матеріалів, які використовували люди, і сьогодні дослідники в усьому світі розробляють нові способи використання цього відновлюваного ресурсу для створення захоплюючих матеріалів. тепер, Ісак Енгквіст of Лабораторія органічної електроніки Лінчепінгського університету і колеги зі Швеції створили транзистор із дерев’яної дошки. Вони зробили це, включивши електропровідні полімери в матеріал таким чином, щоб створити простір для іонопровідного електроліту. Їхня нова технологія виготовлення дозволяє використовувати деревину як шаблон для багатьох електронних компонентів, але команда визнає, що дерев’яні транзистори не наблизилися б до продуктивності звичайних пристроїв. Одним із можливих застосувань може бути інтеграція електроніки в живі рослини, але навіть якщо практичного використання дерев’яного транзистора мало, це все одно хитрий трюк.
Як і деревина, вода є всюдисущим матеріалом із надзвичайними властивостями. На відміну від більшості речовин, тверда вода має меншу щільність, ніж рідка, що робить можливим водне життя на величезних ділянках Землі, де температура регулярно падає нижче 0 °C. Відомо, що лід має щонайменше 20 різних кристалічних структур. Тепер дослідники в Китаї під керівництвом Лайфен Ван і Сюедон Бая з Пекінська національна лабораторія фізики конденсованих систем і Лабораторія матеріалів озера Суншань в Дунгуані вперше підтвердили існування кубічного льоду, який має алмазно-кубічну структуру молекул води. Вважається, що цей лід відповідальний за гало Шайнера, яке є надзвичайно рідкісним оптичним ефектом, який створює світлове кільце навколо Сонця приблизно на 28°. Це не схоже на звичайне гало 22°, спричинене заломленням через гексагональні кристали льоду. Команда створила кубічний лід на морозильній пластині, виготовленій з моношарового графену, і спостерігала за його утворенням за допомогою кріогенної трансмісійної електронної мікроскопії. Їхня техніка може виявитися корисною для вивчення того, як на поверхнях утворюється лід усіх видів.
Одним із тріумфів фізики 20-го століття є теорія надпровідності БКШ, яка була розроблена в 1950-х роках, щоб пояснити, чому деякі матеріали мають нульовий електричний опір при дуже низьких температурах. Ідея полягає в тому, що електрони в цих надпровідниках об’єднуються в пари, створюючи бозони. Потім ці «куперівські пари» можуть конденсуватися, утворюючи надтекучу речовину, яка може текти без опору. Хоча існують непрямі докази існування куперівських пар, фізикам ще належить виміряти негативну кореляцію між спінами електронів у парі, що було б прямим доказом існування пари. Тепер фізики Швейцарії та Італії на чолі з Арунав Бордолой в Базельському університеті використали дві квантові точки, щоб виділити куперівські пари з крихітного шматка надпровідника. Потім вони розділили пари та виміряли їхню поляризацію спінів, виявивши, що вони зазвичай спрямовані в протилежних напрямках – як і передбачала теорія БКШ.
Кілька десятиліть тому, коли я навчався в університеті, фрактали були в моді – частково через високоякісні візуалізації, створені Бенуа Мандельбротом. Тому мені завжди цікаво, коли вони з’являються в дослідженнях сьогодні. В лютому, Клаудіо Кастельново в Кембриджському університеті та його колеги з Великої Британії, Німеччини, США та Аргентини показали, що новий тип фрактала ховається у спіновому льоду. Спіновий лід — це матеріали з магнітними моментами, які розриваються, оскільки не можуть утворювати періодичну конфігурацію за низьких температур. Натомість моменти стають замороженими зі ступенем безладдя, подібним до того, що спостерігається у водяному льоду. У 2009 році фізики стверджували, що збудження в деяких спінових льодах поводяться як магнітні монополі. Тепер Кастельново та його колеги показали, що ці монополі рухаються у фрактальному світі постійно розгалужених траєкторій, а не вільно рухаються у 3D. Вивчення монополів у спінових льодах може бути важливим для безлічі застосувань, каже член команди Джонатан Нільссон Хален який базується в Кембриджі та Дрездені. «Спіновий лід є одним із найбільш доступних прикладів топологічних магнітів, а магнітні монополі в спіновому льоду є одним із найкраще зрозумілих прикладів фракціоналізованих збуджень», — каже він.
Біле хутро білого ведмедя забезпечує маскування в сніжному арктичному ландшафті. Однак ви можете подумати, що біла шуба погано зігріє ведмедів на сонці. Це не так, тому що хутро білого ведмедя призначене для того, щоб направляти сонячне світло до темної шкіри ведмедя, де воно ефективно поглинається. Більше того, хутро дуже добре вловлює тепло, яке випромінює шкіра ведмедя, створюючи, по суті, парниковий ефект. тепер, Тріша Ендрю і його колеги з Університету Массачусетса Амхерст створили нову двошарову тканину, натхненну білими ведмедями, яка поглинає енергію сонця та внутрішнього освітлення та вловлює її, щоб підтримувати тепло. Під впливом інтенсивності світла 130 Вт/м2 (похмурий зимовий день в Англії) він зігріває свого власника так само, як і бавовняна тканина, але за температури на 10 °C нижчої та важить на 30% менше. «Наша тканина «Полярний ведмідь» може бути дуже корисною для управління опаленням приміщень, яке споживає величезну кількість енергії, більш енергоефективним способом, обігріваючи людей у приміщенні за допомогою зовнішнього освітлення замість опалення кімнати», – каже Ендрю.
Нам подобається квазічастинка тут Світ фізики, тому ми були раді, що в 2023 році фізики нарешті виявили «демона сосен». Вперше передбачив у 1952 р Девід Пайнс та Девід Бом, ця квазічастинка є квантованою флуктуацією електронної густини в плазмі. Квазічастинка утворюється, коли електрони в різних зонах металу змінюють фазу один щодо одного, таким чином зберігаючи загальний заряд статичним. По суті, демон — це колективний рух нейтральних квазічастинок — і демон також безмасовий і нездатний взаємодіяти зі світлом. Усе це робить квазічастинки дуже складними для виявлення. тепер, Пітер Аббамонте Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн (UIUC) у США та його колеги знайшли докази існування демона за допомогою методики, яка називається спектроскопією втрати енергії електронів, щоб ідентифікувати збудження, пов’язане з демоном Пайнса в монокристалах рутенату стронцію.
Схоже, що люди мають стосунки любові й ненависті до бетону. Практичність матеріалу лежить в основі багатьох будівельних умов, але ми засуджуємо його іноді жорстокий вигляд і величезну кількість вуглекислого газу, що виділяється під час його виробництва. Тепер команда в США під керівництвом MIT Франц-Йозеф Ульм, Адмір Машич та Ріг Ян-Шао розробили тип бетону, який можна використовувати для створення суперконденсаторів для зберігання енергії. Виробництво починається із сухої суміші сажі та цементу, до якої додають воду та суперпластифікатори. Коли матеріал твердне, він створює фрактальну мережу пор, яка робить матеріал провідником з дуже великою площею поверхні. Це саме те, що вам потрібно для електродів конденсатора, де чим більша площа поверхні, тим більша ємність. За словами команди, бетонний конденсатор розміром куба 3.55 м міг би зберігати близько 10 кВт/год енергії. Таким чином, будинок, побудований на фундаменті, який містить ці конденсатори, може накопичувати енергію, вироблену, наприклад, сонячними батареями, і вивільняти її за потреби. Цей матеріал можна також використовувати в основі вітрової турбіни, де він міг би накопичувати надлишок енергії, поки він не знадобиться. Цю технологію також можна використовувати для накопичення відновлюваної енергії в інфраструктурі, такій як дороги та автостоянки, де енергія може індукційно передаватись транспортним засобам.
Світ фізикиВисвітлення Прориву року здійснюється за підтримки Звіти про прогрес у фізиці, який пропонує неперевершену видимість для ваших новаторських досліджень.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/materials-physics-highlights-of-2023/
- : має
- :є
- : ні
- :де
- $UP
- 10
- 20
- 2023
- 3d
- 700
- a
- Здатний
- МЕНЮ
- поглинається
- поглинає
- AC
- доступною
- За
- через
- доданий
- назад
- ВСІ
- Також
- завжди
- am
- Ambient
- суми
- an
- Древній
- та
- Ендрю
- Інший
- додаток
- застосування
- арктичний
- ЕСТЬ
- ПЛОЩА
- Argentina
- сперечався
- навколо
- штучний
- штучний інтелект
- художник
- AS
- асоційований
- At
- поганий
- база
- заснований
- Базель
- BE
- ведмідь
- ведмеді
- оскільки
- ставати
- буття
- вважається,
- нижче
- КРАЩЕ
- між
- Black
- прорив
- побудований
- але
- by
- званий
- Кембридж
- CAN
- не може
- автомобіль
- вуглець
- вуглекислий газ
- випадок
- викликаний
- цемент
- Канал
- заряд
- Китай
- клацання
- колеги
- збір
- Collective
- коледж
- Приходити
- Компоненти
- бетон
- Конденсована речовина
- Проведення
- конфігурація
- підтвердити
- містити
- звичайний
- cooper
- Кореляція
- може
- охоплення
- створювати
- створений
- створює
- створення
- кристал
- Поточний
- темно
- день
- Ступінь
- в захваті
- відділ
- призначений
- виявляти
- виявлено
- розвиненою
- розвивається
- прилади
- DID
- різний
- важкий
- прямий
- відкритий
- розлад
- do
- висушити
- під час
- земля
- ефект
- продуктивно
- електроліт
- Electronic
- електроніка
- електрони
- енергія
- England
- Навколишнє середовище
- Епоха
- по суті
- Навіть
- НІКОЛИ
- Кожен
- докази
- точно
- приклад
- Приклади
- виняток
- захоплюючий
- існування
- Пояснювати
- піддаватися
- витяг
- надзвичайний
- надзвичайно
- тканину
- Падати
- лютого
- кілька
- поле
- Фільтри
- знайти
- виявлення
- Перший
- потік
- флуктуація
- для
- форма
- освіта
- форми
- Вперед
- знайдений
- Підвалини
- Безкоштовна
- Заморожувати
- від
- заморожені
- розчарування
- Німеччина
- добре
- Графен
- великий
- Новаторський
- було
- щасливий
- Мати
- he
- тут
- Високий
- основний момент
- господар
- будинок
- Як
- Однак
- HTML
- HTTP
- HTTPS
- величезний
- Людей
- i
- ICE
- ідея
- ідентифікувати
- if
- Іллінойс
- зображення
- важливо
- in
- об'єднує
- включення
- кімнатний
- інформація
- Інфраструктура
- натхненний
- замість
- Інститут
- інтеграція
- Інтелект
- взаємодіяти
- інтерес
- зацікавлений
- в
- питання
- IT
- Італія
- ЙОГО
- робота
- JPG
- просто
- тримати
- тримає
- відомий
- лабораторія
- озеро
- ландшафт
- великий
- останній
- найменш
- Led
- менше
- життя
- світло
- Освітлення
- як
- Рідина
- життя
- логотип
- Довго
- подивитися
- від
- любов
- низький
- made
- магніти
- підтримувати
- РОБОТИ
- Робить
- управління
- манера
- багато
- Массачусетс
- матеріал
- Матеріали
- Матерія
- макс-ширина
- вимір
- член
- метал
- Мікроскопія
- може бути
- MIT
- суміш
- модифікований
- Моменти
- контрольований
- більше
- найбільш
- рух
- рухатися
- багато
- National
- Близько
- необхідний
- негативний
- мережу
- Нейтральний
- Нові
- немає
- зараз
- численний
- of
- Пропозиції
- on
- ONE
- відкрити
- протилежний
- органічний
- наші
- з
- загальний
- пара
- пар
- Панелі
- частина
- Люди
- продуктивність
- періодичний
- фаза
- Фізика
- Світ фізики
- частина
- Рослини
- Плазма
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- полярний
- Полімери
- поп
- це можливо
- Практичний
- передвіщений
- Вироблений
- Production
- прогрес
- властивості
- Доведіть
- забезпечує
- якість
- Квантовий
- Квантові крапки
- Лють
- РІДНІ
- швидше
- регулярно
- відносини
- звільнити
- Поновлюваний
- відновлювальна енергія
- Звіти
- дослідження
- Дослідники
- Опір
- ресурс
- відповідальний
- кільце
- доріг
- Кімната
- королівський
- s
- говорить
- здається
- оселитися
- показав
- показаний
- аналогічний
- один
- Розмір
- Шкіра
- So
- сонячний
- сонячних панелей
- solid
- застигає
- деякі
- іноді
- Простір
- Спектроскопія
- Спін
- спинов
- розкол
- статичний
- Як і раніше
- зберігати
- історії
- зберігання
- структура
- структур
- вивчення
- речовина
- такі
- Sun
- сонячне світло
- сонячне світло
- Надпровідність
- Підтриманий
- напевно
- поверхню
- профіцит
- смуги
- Швеція
- Швейцарія
- команда
- техніка
- Технологія
- шаблон
- ніж
- Що
- Команда
- Великобританія
- світ
- їх
- потім
- теорія
- Там.
- отже
- Ці
- вони
- думати
- це
- У цьому році
- ТОР
- через
- по всьому
- слайдами
- до
- сьогодні
- разом
- передані
- захоплення
- пастки
- два
- тип
- повсюдний
- Uk
- не в змозі
- зрозуміла
- університет
- Кембриджський університет
- на відміну від
- безпрецедентний
- до
- us
- використання
- використовуваний
- використовує
- використання
- звичайний
- зазвичай
- величезний
- Транспортні засоби
- дуже
- видимість
- хотіти
- теплий
- тепло
- було
- вода
- хвиля
- шлях..
- способи
- we
- зважування
- були
- Що
- Що таке
- коли
- який
- в той час як
- білий
- ВООЗ
- чому
- вітер
- з
- без
- дерево
- дерев'яний
- робочий
- світ
- світі
- вартість
- б
- лист
- рік
- ще
- Ти
- вашу
- зефірнет
- нуль