Ученые теоретически подтвердили возможность создания"звукового полупроводника".

Вообразите себе звукоизолированную комнату, внутри которой играет музыкальная группа. Люди, находящиеся вокруг этой комнаты не слышат не единого звука, доносящегося изнутри, а музыканты, закончив играть, могут четко и ясно услышать все то, что происходит снаружи. Эта идея, одностороннего звукового зеркала, звукового полупроводникового материала, кажется чем-то фантастическим, но двое итальянских ученых недавно сделали теоретическое обоснование создания такого материала. Так что, такиетехнологии вскоре могут стать действительностью.

"Нелинейности свойств различных материалов делают наш мир настолько богатым на разные вещи, каким он является в действительности"-рассказывает Джулио Казати (Giulio Casati), профессор физики и директор Центра нелинейных и сложных систем в университете Insubria. -"Эти свойства дают нам в руки огромные возможности".Казати и Стефано Лепри, исследователь из Института сложных систем в Национальном исследовательском центре во Флоренции (Institute for Complex Systems at the National Research Council in Florence) разработали новый акустический механизм. Работа в этом направлении явилось следствием работы надтепловым диодом, тепловым полупроводником,материалом, способным пропускать тепло лишь в одном направлении. Технология, над которой они работают сейчас, представляет собой материал или устройство, которое демонстрирует полупроводниковые свойства для звуковых волн.

Теоретически, полупроводниковая система, основанная на использовании нелинейных свойств материалов, будет работать эффективней, чем отражающая система, зеркало.Обычные зеркала для отражения используют границу перехода светлой и темной стороны, которая никогда не бывает идеальной и все равно пропускает немного света или звука. Нелинейный акустический материал будет беспрепятственно пропускать звук только в одну сторону, полностью блокируя звук, приходящий с обратной стороны.

С помощью математических выкладок ученые-физики продемонстрировали потенциал нового акустического метаматериала, который может быть создан со дня на день."Физика позволяет получить эти звуковые диоды"-сказал Казати. -"Это открытие имеет весьма важное значение, хотя бы из-за того, что этим еще ранее никто не занимался".Результаты этих исследований были опубликованы в издательстве Physical Review Letters.

Стефано Лепри, со своей стороны считает, что в случае практической реализации их изобретения у него будет обширный ряд всевозможных применений, одним из которых является создание высокоэффективной звукоизоляции и шумопоглащающих материалов.

Источник

Новый материал на основе графена тонок как бумага и в десять раз более прочен чем сталь.

Исследователи из Технологического университета Сиднея создали новый материал, который легче, менене плотен и в десять раз более прочен чем сталь. Создание этого материала является исследованием, результаты которого хороши только на бумаге, этот материал является сам подобием бумаги, а его использование обещает большие перспективы в области материаловедения, автомобиле- и авиастроения, в области электронной промышленности.

Эта графеновая"бумага"изготовлена из углерода, подвергнувшегося сложной химической обработке. Благодаря этой обработке атомы углерода сформировали монослойные шестиугольные структуры, известные как графен. Графеновая пленка сама по себе обладает достаточной механической прочностью, поэтому материал, толщиной с бумажный лист, состоящий из множества слоев графена удивительно прочен, несмотря на то, что он остается достаточно гибким.

По сравнению со сталью, готовая графеновая бумага имеет в пять-шесть раз меньшую плотность, ее относительный вес в шесть раз меньше веса стали. Но, несмотря на это, ее прочность превышает прочность стали в 10 раз, а способность без потерь выдерживать изгиб превышает в 13 раз аналогичную характеристику стали. Поскольку в основе материала лежит графен, помимо указанных выше, материал обладает еще целым рядом интересных электрических, тепловых и механических свойств.

Процесс изготовления такой графеновой бумаги, несмотря на достаточную сложность, не является чрезвычайно дорогим. Поэтому новый материал может сыграть немаловажную роль в развитии авиационной и автомобильной промышленности, там, где производители уже вовсю используют соединения углерода и углеродные волокна для уменьшения веса транспортных средств для увеличения их эффективности и дополнительной экономии топлива.

Источник

Созданы первые связанные на квантовом уровне атомы-близнецы.

Запутанные частицы, т.е. связанные на квантовом уровне, даже находясь на огромном расстоянии друг от друга, полностью копируют физические свойства друг друга. О явлении квантовой запутанности мы уже не раз рассказывали на страницах нашего сайта, но все предыдущие эксперименты использовали квантовую запутанность фотонов - квазичастиц, обладающих одновременно свойствами электромагнитной волны и частицы. Физики из Венского технологического университета, используя сверхохлажденный конденсат Бозе-Эйнштейна, преуспели в том, что бы создать связанные на квантовом уровне атомы-близнецы.

"Это пока еще не означает то, что управляя одной частицей, мы можем изменить состояние другой частицы так, будто бы они связаны невидимой нитью. Это происходит, вероятнее всего, из-за большой массы ядра атома вещества"-говорит профессор Джерг Шмидмейер (Jorg Schmiedmayer). -"Тем не менее, определенные свойства запутанных атомов позволяют рассматривать обе частицы как единую квантовую систему. А это открывает путь для проведения новыхзахватывающих экспериментов и исследований".

В ходе эксперимента ученые сначала создали конденсат Бозе-Эйнштейна, который является состоянием вещества при чрезвычайно низких температурах. Атомы вещества в этом состоянии находятся на самом низком энергетическом уровне. Состоянием таких атомов можно управлять с невероятной точностью, заставляя их двигаться и вибрировать под воздействием всего лишь одного кванта света.

Получив с квантом света некоторое количество энергии, через некоторое время, атом вновь стремиться перейти в низкоэнергетичное состояние, для этого ему требуетсяизбавиться от лишней энергии."Из-за определенных условий, реализованных в нашей экспериментальной установке, атомы конденсата Бозе-Эйнштейна имеют только одну возможность избавиться от излишков энергии - испустить пары запутанных атомов, все другие способы искусственно запрещены на уровне законов квантовой механики".

Согласно закону сохранения импульса, эти два запутанных атома двигаются точно в противоположных направлениях. Они оба - квантово-механические копии друг друга и отличаются только направлением движения, формируя один единый квантовый объект.

"Мы собираемся использовать эти атомы для проведения новых экспериментов, проведение которых ранее было просто невозможным. Открывая двери в совершенно новую область, мы надеемся узнать еще больше о строении мира, глубже проникнуть в суть вещей и реализовать некоторые практические применения сделанного открытия"-рассказывает Шмидмейер. -"К тому же, лучи связанных атомов могут стать основой новых методов квантовых измерений, имеющих совершенно недостижимую с точки зрения классической физики точность".

Источник

Силицен - конкурент графену в области наноматериалов.

Графен, самая большая знаменитость в области наноматериалов, в самое ближайшее время столкнется с новым конкурентом. Этим материалом станет силицен, материал в виде одноатомной пленки, но на этот раз из кремния. На встрече Американского физического общества, состоявшейся в Далласе 24 марта 2011 года, физик Антуан Флеренс (Antoine Fleurence) из института науки и технологий в Ишикаве, Япония, представил новый материал и подробно описал технологию его получения.

Антуан Флеренс и его коллеги выращивали листы силицена на поверхности керамической подложки из диборида циркония. Сделанная затем рентгенография показала, что новый материал имеет такую же шестигранную сотовую структуру, как и графен. Но впервые силиценовую пленку удалось получить не японцам, еще в прошлом году Ги Ле Лэ, физику из университета Прованса в Марселе, Франция, удалось вырастить на поверхности серебряного кристалла полосы силицена, шириной 1.6 нанометра.

Данные, опубликованные японцами и группой Ле Лэ, указывают на то, что помимо похожей структуры, графен и силицен обладают рядом и других сходных свойств, в том числеи электрических. Но в исследованиях, проведенных французскими учеными, не было возможности изучить электрические свойства нового материала, ведь пленка была выращена на поверхности серебра, которое является электрическим проводником. Но изоляционная подложка, на которой были выращены листы силицена японскими учеными, даетвозможность ученым сделать прямые исследования электрических свойств нового материала и определить, работают ли те же самые квантовые эффекты, которые дают стользамечательные свойства графену.

Даже если новый материал, силицен, и будет обладать свойствами, подобными свойствам графена, то он вряд ли сможет стать ему достойным конкурентом. Это будет определяться сложностью и дороговизной процесса его производства, в отличие от процесса производства графена. Ведь известно, что российские ученые, которые получили Нобелевскую премию 2010 года в области физики, получили графен, используя лоскут изоленты и графитовый стержень простого карандаша.

Источник

Исследователи создали псевдо-палладий используя нанотехнологии, эту"современную алхимию".

Профессор из университета Киото Хироши Китэгава (Hiroshi Kitagawa) и его команда, используя последние достижения нанотехнологий, создали сплав родия и серебра, двух элементов, сплав которых невозможно получить обычными методами. В результате этого был получен сплав, обладающий физическими и химическими свойствами, очень приближенными к свойствам палладия, который является основой для создания автомобильных катализаторов и используется при производстве компьютеров, мобильных телефонов, стоматологических препаратов и инструментов. Так же еще одним перспективным применением палладия является его использование в топливных элементах, чистом источнике возобновляемой энергии, которая получается из водорода или органического топлива.

Как и другие благородные металлы, такие как серебро, золото и платина, палладий весьма дорог, его месторождения в основном ограничены существующими залежами в Южной Африке и России. Именно поэтому Министерство промышленности Японии финансирует подобные исследования, которые нацелены на уменьшение зависимости Японии от зарубежных поставщиков редких и редкоземельных металлов, основной объем производства которых принадлежит в настоящее время Китаю.

Для производства нового сплава родия и серебра ученые использовали нанотехнологические приемы, распылив родий и серебро до уровня наночастиц. Равномерная смесь этих наночастиц затем подверглась нагреванию в среде спирта, что привело к получению равномерного на атомарном уровне сплава. Хироши Китэгава рассказал, что, используя подобную технологию, им удалось получить еще ряд экзотических сплавов, обладающих уникальными свойствами, которые ранее получить было невозможно. Сейчас идетпроцесс более тщательного изучения всех свойств вновь полученных сплавов различных металлов, что позволит определить их возможные области применения в различныхобластях промышленности.

Источник