Физики впервые экспериментально пронаблюдали топологические дефекты в стекле
Международная команда физиков обнаружила способ экспериментально находить топологические дефекты в слабоупорядоченных материалах. Их метод поможет глубже понять свойства многочисленных аморфных систем.
Аморфный материал — это твердое вещество, молекулы и атомы которого образуют хаотические структуры, то есть не занимают строго определенные позиции в пространстве. Аморфное состояние — самая распространенная форма организации видимого вещества во Вселенной. Биологические клетки, стекла, полимерные материалы, клей и гели находятся в аморфном состоянии.
«Противоположны» таким объектам по строению кристаллические материалы. Их внутренняя организационная структура настолько упорядочена, что ученые могут описать кристалл математически, потому что он состоит из одинаковых, бесконечно повторяющихся элементарных ячеек. В целом это действительно так, однако при внимательном рассмотрении кристаллы, особенно природные, полны дефектов. Нарушения внутренней структуры кристаллов во многом определяют их свойства: цвет, способность к деформации, температуру плавления и способ распространения электрического тока.
Топологические дефекты особенно важны для ученых. Вокруг точки топологического дефекта нарушение структуры кристалла таково, что некоторые физические параметры материала сильно изменяют значение после полного обхода вокруг дефекта.
В аморфных системах, таких как стекло или случайная сеть нейронных связей, топологические дефекты впервые обнаружили только в 2021 году. Но до сих пор ученые не могли получить доказательства существования топологических дефектов в реальных аморфных материалах.
Международная команда физиков смогла идентифицировать топологические дефекты в аморфном коллоидном стекле, созданном в лаборатории путем случайного объединения магнитных коллоидных частиц. Исследователи нашли дефекты благодаря специальным методам численного анализа, примененным к обработке экспериментальных данных видеомикроскопии. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Аморфное вещество в эксперименте состояло из полистирола и наночастиц оксида железа, стабилизированных в додецилсульфате натрия (sodium dodecyl sulfate), помещенных на атомарно плоскую поверхность. Ученые помещали их в магнитное поле и снимали происходящее в аморфном веществе на камеру, данные с которой стали основой для анализа и поиска дефектов.
По мнению исследователей, экспериментальная демонстрация существования топологических дефектов в неупорядоченных системах — поворотный момент в физике конденсированного состояния. Теперь ученые смогут точно контролировать физические свойства аморфных материалов и систем. Изучение аморфных систем позволит лучше понять множество сложноорганизованных объектов, от нервных систем живых существ до структуры космоса.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Физтехи предложили аналитический способ описания передачи энергии от ультракороткого лазерного импульса к квантовому осциллятору, находящемуся в тепловом равновесии. Эта модель показывает, как сверхкороткие вспышки света возбуждают микроскопические системы — молекулы, кристаллы, плазмоны, фотоны и электронные центры в веществе. Это важно для разработки методов сверхбыстрого управления веществом, генерации терагерцового излучения и подбора оптимальных параметров лазерных импульсов для возбуждения заданных состояний материала.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии