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 Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
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