Предложен способ создания «четырёхмерного» кристалла

В последние десятилетия были разработаны материалы, моделирующие простые нульмерные (фуллерен), одномерные (нанотрубки) и двумерные (графен) поверхности. Ну а трёхмерные кристаллы — это, понятно, наше всё. Но вот фундаментальный вопрос: можем ли мы создать материалы, по своей геометрии моделирующие четырёхмерные объекты?

Вопрос не праздный: материалы, моделирующие нетрёхмерные объекты, уже позволили добиться весьма необычных результатов в целом ряде областей.

Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek) и его коллега Альфред Шапир (Al Shapere) попытались ответить на этот вопрос через построение теоретической модели четырёхмерного кристалла. Кристалл становится таковым, когда температура образующего вещества, постепенно снижаясь, доводит систему до минимально возможного энергетического состояния. Как только это происходит, симметрия структуры вещества ломается. Вместо однородной аморфной возникают кристаллические структуры, в которых атомы и молекулы ориентированы исключительно одинаково в определённых направлениях и только в одном кристалле. Для многих из них характерна анизотропия, то есть зависимость их свойств от направления, тогда как в изотропных веществах — большинстве газов, жидкостей, аморфных твёрдых тел — ничего такого нет.

Рис. 1. Возможная структура ... Читать дальше »

Ученые получили "дважды магические" атомы вещества

Ядра атомов нормального олова состоят из 50 протонов и 62 нейтронов, образующие весьма стабильное вещество олово-112 (Sn-112), период полураспада которого исчисляется несколькими сотнями тысяч лет. У олова есть несколько изотопов, живущих более короткий промежуток времени, но самым из интересных для науки изотопов является олово-100, который обладает поистине «магическими» свойствами. Несмотря на то, что изотоп олова-100 был открыт еще в 1994 году, до настоящего времени редко кому из ученых физиков удавалось получить такое вещество и изучить его свойства.

Не так давно, исследователи из германского Технологического университета Мюнхена, возглавляемые Кристофом Хинке (Christoph Hinke), объявили о том, что

им удалось искусственно создать ядро атома олова, насчитывающее 50 нейтронов и 50 протонов, а затем подробно разложить процесс его затухания, последовательного распада на ядра других элементов и элементарные частицы.

Так в чем же заключается двойственная «магическая» сущность изотопа олово-100?

• Во-первых, в равном количестве нуклонов (протонов и нейтронов), составляющих его условно симметричное ядро, придающее этому материалу ряд уникальных свойств и изучение которого может пролить свет на многие загадки и тайны области ядерной физики.

... Читать дальше »

Инженеры изобрели "увеличитель движений"

Инженеры из Массачусетского технологического института научились избирательно увеличивать на видео отдельные движения, что позволило им рассмотреть в кадре ранее незаметные перемещения. Сообщение об этом приводится на сайте института.

Разработанный алгоритм раскладывает исходное видео на разные уровни детальности (строит пирамиду Лапласа), и отдельно анализирует движения на каждом уровне. Движения на выбранном уровне детализации усиливаются и видео вновь собирается в единое целое.

Алгоритм нетребователен к вычислительным мощностям и может обрабатывать сигнал в реальном времени.

Технологию можно применить, например, для удаленного наблюдения за дыханием пациентов в стационарах и дома, а также для наблюдения за недоношенными новорожденными.

С помощью метода можно установить пульс человека по видеозаписи, что открывает возможности создания бесконтактного полиграфа. Также метод может быть полезен при анализе видео в научных целях.

Микроскопические складки сделают солнечные батареи тоньше

Инженеры показали, что толщину слоя аморфного кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если разместить его в складках диэлектрик. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Северной Каролины.

Ученые установили, что слой аморфного кремния эффективнее поглощает солнечный свет и преобразует его в электричество, если придать ему форму складок.

Слой кремния толщиной около 70 нанометров, имеющий форму складок, поглощает такую же долю излучения, как и плоский слой толщиной 400 нанометров.

Слой аморфного кремния авторы помещали в «сэндвич» между двумя слоями диэлектрика. Для этого сначала на поверхности диэлектрика при помощи классической фотолитографии получали микроскопические складки, а затем на них напыляли слой аморфного кремния. Сверху наносился еще один слой диэлектрика.

Ученые показали, что

эффективность разработанной схемы зависит прежде всего от соотношения толщины слоев кремния и диэлектрика, а не от их химической природы.

Такая же конструкция может быть применена и для повышения чувствительности фотодетекторов, сенсоров, твердотельных светодиодов.

... Читать дальше »

Виртуальный микроскоп поможет установить связи в мозге мыши

Проект по определению нейронных связей в мозге мышей «Mouse Brain Architecture Project» выложил первые полученные данные в открытый доступ. Рассмотреть фотографии можно на сайте проекта, подробности его работы приводит Nature News.

Главной задачей проекта является создание карты связей нейронов в центральной нервной системе мыши. Для этого исследователи проводят инъекции красителей в различные области мозга, а затем нарезают его на микроскопические слои толщиной в 20 микрометров. В работе используются несколько видов красителей: как классические, так и основанные на вирусах. Окрашенные срезы сканируют под микроскопом и для каждого из них получают изображение разрешением около одного гигапикселя. Мозг мыши дает более полутысячи таких срезов.

Авторы проекта выложили полученные на данный момент изображения в открытый доступ, так как надеются, что эта информация может пригодится другим ученым. Фотографии собраны в своеобразный атлас и снабжены системой навигации, увеличения и уменьшения изображений, позволяющей рассмотреть как мозг в целом, так и его отдельные клетки.

«Виртуальный микроскоп» снабжен также вспомогательными сведениями о нейроанатомии. По словам создателей, такая форма представления данных может привлечь к работе не только ученых, но и энтузиастов науки.

В н ... Читать дальше »