Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Исследователи изучили воздействие лазера на квантовые материалы
Ученые из США и России изучили необычный фазовый переход в квантовом материале под действием лазерного импульса. Работа вносит вклад в развитие оптоэлектроники.
Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature Physics.
Если лед взять в руку, то он расплавится, то есть перейдет из твердой фазы в жидкую. В природе существует много подобных фазовых переходов, возникающих при изменении температуры вещества. Однако фазовый переход можно вызвать не только соприкосновением с более горячей или холодной средой, но и воздействием лазера. Лазер тоже изменит температуру, но сделает это очень быстро.
В опубликованной 15 октября работе международная группа ученых, в которую вошли исследователи из Массачусетского технологического института США (MIT) и Сколтеха, изучала влияние лазерного импульса на фазовый переход, при котором в квантовом материале спонтанно возникает волна зарядовой плотности электронов. Результаты, представленные в статье, указывают на то, что лазерный импульс приводит к возникновению особых долгоживущих микроскопических объектов, называемых топологическими дефектами. Их важно учитывать при дизайне новых оптоэлектронных устройств, использующих материалы данного типа.
Эксперименты, потрясающие свой сложностью, проводила группа ученых из MIT под руководством профессора Нуха Гедика (Nuh Gedik). Современная аппаратура позволила исследователям замерять состояние вещества в кратчайшие временные интервалы. После подачи лазерного импульса изменения в материале фиксировались с временным разрешением меньше, чем одна триллионная доля секунды.
Интерпретировать полученные данные и обнаружить топологические дефекты американским коллегам помогла группа физиков-теоретиков из Сколтеха под руководством профессора Бориса Файна.
Топологические фазы в квантовых материалах — горячая тема для физиков, математиков и химиков. В 2016 году Нобелевская премия по физике была присуждена Дэйвиду Таулессу, Майклу Костерлицуи Данкану Холдейну как раз за открытие топологических фаз и топологических фазовых переходов. Влияние топологических дефектов на фазовые переходы впервые было осознано и исследовано в работах советского физика-теоретика Вадима Березинского в начале 1970-х.
«Наше исследование выявило важные различия между фазовыми переходами, индуцированными светом и их равновесными аналогами, — рассказывает Нух Гедик. — С помощью сверхбыстрого лазерного импульса мы “расплавляли“ волну зарядовой плотности, а затем замеряли множество параметров за то очень короткое время, пока система возвращалась к исходному состоянию. Таким образом мы обнаружили признаки возникновения топологических дефектов».
«Необычное поведение электронов в квантовых материалах, где возникает волна зарядовой плотности, очень интересно как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, — поясняет Борис Файн. — Рассчитать это поведение напрямую практически невозможно, особенно при быстром охлаждении. Поэтому приходится полагаться на тесное взаимодействие с экспериментом. Работа похожа на детективное расследование, в котором нужно принимать в расчет много косвенных улик. Улики, представленные в нашей статье, указывают на то, что топологические дефекты, возникшие в результате лазерного импульса, не позволяют системе быстро вернуться в состояние с однородной волной зарядовой плотности».
«Сотрудничество со Сколтехом сыграло ключевую роль в установлении физической картины, объясняющей наши экспериментальные данные», — комментирует Гедик. Удовлетворение американского коллеги от совместной работы разделяют и российские участники исследования. «Взаимодействие коллегами из MIT было для меня ценнейшим опытом», — говорит аспирант Сколтеха Павел Долгирев. «Их настойчивые вопросы, основанные на эксперименте, заставили нас переосмыслить каждый аспект нашего теоретического понимания», — добавляет ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук Александр Рожков.
Совместное исследование российских и американских ученых стало возможным благодаря программе Next Generation Program (NGP), созданной для поддержки сотрудничества Сколтеха и MIT.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые определили, что люди, населявшие Центральный Кавказ 18–10 тысяч лет назад, использовали для создания орудий охоты камень обсидиан из единственного месторождения — Заюковского. При этом другое популярное сырье — кремень — они добывали из десяти разных источников. Оказалось, что за кремнем оранжевого цвета древним охотникам приходилось путешествовать на расстояния более 200 километров, что указывает на наличие культурных связей с соседними регионами, где в этот период были распространены стоянки той же культурной традиции.
Разработка называется XLand-MiniGrid и позволяет тренируемому ИИ выполнять триллион взаимодействий с обучающей его средой всего за три дня.
Евгений Владимирович Розанов, руководитель лаборатории «Исследований Озонового Слоя и Верхней Атмосферы» в Санкт-Петербургском государственном университете — самый цитируемый российский климатолог, один из главных рецензентов знаменитого доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), за который эта организация была удостоена Нобелевской премии мира. Его исследования, посвященные влиянию солнечной активности на климат и состояние озонового слоя, внесли значительный вклад в современное понимание глобальных климатических процессов и важности климатических наук. Мы решили спросить его, как устроена климатическая модель Земли, решена ли проблема озонового слоя и почему климатические вопросы так политизированы.
Американская лунная программа «Артемида» предусматривает экспедиции длительностью от нескольких дней до долгих недель и даже месяцев, но луномобиля для передвижения экипажа по поверхности спутника Земли на сегодня нет. Поэтому космическое агентство США продумывает план действий на случай, если астронавты окажутся далеко от базы и кто-то из них внезапно не сможет идти самостоятельно.
Сражались ли амазонки на территории нашей страны, как развивались первые крупные города и чем древний геном выносливее современного — об этом нам рассказал Харис Мустафин, заведующий лабораторией исторической генетики, радиоуглеродного анализа и прикладной физики МФТИ.
Последние полвека темпы развития науки снижаются. В быту это пока незаметно, потому что от фундаментального открытия до его реализации в технике проходят десятки лет. Но замедление длится слишком долго, то есть вскоре мы столкнемся с замедлением развития техники в целом. Naked Science решил дать перевод видео физика и популяризатора Сабины Хоссенфельдер на эту тему. Что же не так с современной наукой и можно ли что-то исправить?
Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.
Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.
Многие одинокие люди считают, что окружающие не разделяют их взглядов. Психологи из США решили проверить, так ли это на самом деле, и обнаружили общую особенность у людей с недостаточным количеством социальных связей.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии