Схема эксперимента: спин-поляризованные электроны со спином, выравненным в одном направлении магнитным полем, под действием микроволн накачивались из ферромагнетика (Py) в германий (n-Ge) и переходили в полоску немагнитного металла (Me soi) (иллюстрация S. Dushenko et al.).
27 мая 2015 Иван Загорский
Спинтроника — раздел квантовой механики о переносе спинового тока в твердотельных веществах. Она возникла всего два десятилетия назад, между тем будущее этой зарождающейся технологии выглядит многообещающим.
Есть надежда, что использование спин-поляризованных электронов поможет уменьшить размер и эффективность устройств, а направление спина можно будет использовать для хранения и передачи информации в квантовых компьютерах будущего. Однако для практической реализации этих идей учёным предстоит решить главную проблему: из-за эффекта спин-орбитального взаимодействия спин электронов быстро меняется при прохождении через большинство материалов. Дело в том, что даже в твёрдом веществе положительно заряженные атомы слабо движутся и создают магнитные поля, которые меняют направление спина пролетающего меж них электрона.
Иллюстрация демонстрирует движение тока через одномолекулярный диод (иллюстрация Latha Venkataraman, Columbia Engineering).
27 мая 2015 Ася Горина
В феврале 2014 года команда французских инженеров-физиков представила миру первый одномолекулярный светодиод. Теперь их американские коллеги из инженерного института при Колумбийском университете утверждают, что в рамках своего нового исследования им удалось создать устройства, производительность которых в 50 раз выше, чем у аналогов.
Статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, описывает суть эксперимента и методику производства одномолекулярных диодов. Авторы исследования пишут, что их разработка является первой в мире обладающей реальными перспективами к использованию в наноразмерных устройствах.
Микроскопия продемонстрировала расположенные в определённой последовательности магнитные "клетки", созданные из сплава железа и галлия, которые ответственны за странную не джоулеву магнитострикцию (фото Harsh Deep Chopra/Temple Unibersity).
26 мая 2015 Маргарита Паймакова
Магниты – сердце большинства современных технологий, а их свойства эксплуатируются мириадами способов в широком спектре устройств, отпростейших реле до невероятно сложных ускорителей частиц. Новый класс магнитов был обнаружен учёными университета Мэриленда и университета Темпл. Это открытие может привести к созданию расширяющихся магнитов, которые смогут заменить магниты из дорогостоящих редкоземельных сплавов, а также к созданию целого ряда новых устройств.
Поясним. 175 лет назад английский физик Джеймс Прескотт Джоуль, в честь которого получила название соответствующая единица измерения, обнаружил явление магнитострикции. Оно заключается том, что при изменении состояния намагниченности тела из железосодержащих материалов его объём и линейные размеры изменяются (то есть магнитные свойства и форма объекта связаны). Учёные выяснили, что большая часть известных магнитных материалов именно так себя и ведут.
Схема первого искусственного молекулярного насоса (иллюстрация Northwestern University).
26 мая 2015 Ася Горина
Учёные из Северо-западного университета США создали первый полностью искусственный молекулярный насос. Биоинженеры получили его путём проб и ошибок в ходе химического конструирования. Авторы разработки утверждают, что их детище может использоваться для приведения в движение искусственных мышц (примеры таких "Вести.Наука" www.nauka.vesti.ru приводили уже не раз) или любых других молекулярных механизмов.
"Наш полностью искусственный насос переносит энергию между молекулами в живых клетках точно так же, как это происходит в природе", — рассказывает руководитель исследования Фрейзер Стоддарт (Fraser Stoddart).
Насос использует малые молекулы, созданные в лаборатории. Первоначальную энергию "машина" черпает из химических реакций и направляет её на выведение молекул из состояния термодинамического равновесия: в результате частицы переходят от низкоэнергетического к высокоэнергетическому состоянию.
Новые ветряные турбины похожи на обычные белые столбы (иллюстрация Vortex).
20 мая 2015 Ася Горина
Даже такие экологичные возобновляемые источники энергии, как ветровые турбины, представляют угрозу для окружающей среды: скоростное и шумное вращение лопастей убивает птиц и вредит другим летающим животных (например, летучим мышам). Поэтому инженеры из компании Vortex придумали ветровые турбины, лишённые лопастей.
Новые установки будут занимать очень мало места и практически не иметь движущихся частей. Чтобы собрать энергию ветра, белые столбы-турбины Vortex будут колебаться на ветру. Порывы ветра будут перемещать массивы магнитов, расположенных в суставе у основания установки для выработки электроэнергии.
Тот факт, что новые турбины лишены движущихся частей, позволяет существенно снизить затраты на поддержание этих установок — почти на 80%. Стоимость изготовления же вполовину ниже той, что требуется для конструирования обычных ветряных турбин. Тем не менее вполне очевидно, что безлопастные турбины не смогут производить того же количества энергии, что и их аналоги с движущимися частями.
Шапка-невидимка для макроскопических объектов заставляет свет огибать конструкцию в рассеивающей среде и делает её невидимой для посторонних глаз (иллюстрация KIT).
20 мая 2015 Ася Горина
Команда инженеров и физиков из Технологического института Карлсруэ разработала первую шапку-невидимку из обычных материалов, таких как полимеры и акриловая краска. Маскирующая система способна скрыть объекты, умещающиеся внутри цилиндра диаметром два сантиметра.
Чтобы создать шапку-невидимку, необходимо разработать способ перенаправления световых лучей вокруг объекта, а затем восстановить их первоначальную траекторию прохождения. Тогда не будет заметно, что световые волны миновали некий объект.
Размеры нового лучерасщепителя составляют всего 2,4 на 2,4 микрометра (фото Dan Hixson/University of Utah College of Engineering).
19 мая 2015 Ася Горина
Кремниевая фотоника является одной из наиболее перспективных технологий развития вычислительных машин. Она подразумевает использование частиц лазерного света вместо электронов для приёма и передачи информации. Такая замена позволит компьютерам работать практически со скоростью света — то есть, в миллионы раз быстрее, чем устройства, доступные сегодня на рынке.
Для того чтобы провести исследования внутри штормового облака, исследователи используют самолёты и воздушные шары (фото Matt "Murph" Murphy/Flickr).
14 мая 2015 Маргарита Паймакова
Когда самолёт Джозефа Двайера (Joseph Dwyer) взял неправильный курс в грозовом облаке, эта ошибка чуть было не стоила ему и его коллегам жизни. Однако атмосферные физики не просто пролетели через пугающий шторм, но и неожиданно для себя обнаружили необъяснимую подпись антиматерии.
Тот знаменательный полёт произошёл шесть лет назад, но лишь сейчас команда обнародовала результаты своей работы, назвав наблюдения настоящей головоломкой.
Как известно, мощные бури производят позитроны – античастицы электронов. Ключевой особенностью антиматерии является то, что, когда её частицы вступают в контакт с частицами обычной материи, они мгновенно трансформируются в другие частицы в процессе, известном как аннигиляция. Именно поэтому антивещество удаётся зафиксировать крайне редко.
Свет, распространяющийся в оптоволокне, может быть остановлен и вновь запущен по требованию
(иллюстрация Julia Fraud/Laboratoire Kastler Brossel).
14 мая 2015 Ася Горина
Французские физики из лаборатории "Каслер Броссель" в Париже завершили своё исследование, в ходе которого им удалось остановить свет, идущий по оптоволокну, а затем вновь запустить его по требованию. Учёные заставили взаимодействовать частицы света и несколько тысяч атомов, их окружающих, и эта методика может лечь в основу инновационной технологии оптической памяти.
Статья, описывающая новый эксперимент, опубликована в журнале Physical Review Letters соавтором исследования профессором Жюльеном Лора (Julien Laurat) и его коллегами из университета Пьера и Мари Кюри. В этой статье учёные сообщают, что они разработали новый вид оптической памяти, интегрированной в оптическое волокно.
Исследователи записали акустические сигналы, создаваемые молнией (иллюстрация International Center for Lightning Research).
12 мая 2015 Ася Горина
Учёные из Юго-Западного исследовательского института в США и их коллеги из Австралии создали первые снимки раскатов грома. Команда физиков визуализировала звуковые волны, генерируемые искусственно созданной молнией. Исследователи утверждают, что их подход поможет ответить на нерешённые вопросы о природе этого феномена.
Статистика гласит, что разряд молнии ударяет в землю в среднем четыре миллиона раз в день. Но даже несмотря на частоту этого явления, учёные до сих пор не до конца разобрались в природе грозы.
"Мы понимаем общую механику возникновения грома во время грозы, но не до конца осознаём, какие конкретные физические процессы сопровождают это явление. Также необходимо разобраться в том, как возникают молнии, что контролирует их движение сквозь атмосферу и как молнии поражают объекты на Земле", — рассказывает ведущий автор нового исследования Махер Даех (Maher Dayeh)