Физики пустили волну в сверхпроводимости нового материала
Физики из США и Японии спроектировали и произвели материал с волнообразной структурой, необычными сверхпроводящими и металлическими свойствами. Материал предварительно спроектировали теоретически, и после изготовления он показал все запланированные свойства.
Двумерные материалы, состоящие из небольшого числа слоев атомов, привлекают внимание физиков широкими возможностями модификаций. Повороты и скручивания под небольшим углом создают уникальный узор — муаровую сверхрешетку — который приводит к появлению в материале сверхпроводимости и неклассического магнетизма.
Но такие конфигурации материалов сложно как создавать, так и изучать из-за их атомарной толщины. Авторы исследования применили другой подход. Они создали материал с помощью «рационального проектирования» — моделирования материалов с желаемыми свойствами. Работа опубликована в журнале Nature.
Исследователи смешали порошки сульфида стронция (SrS), тантала (Ta) и серы (S) в присутствии хлорида стронция (SrCl2), нагрели их до сотен градусов Цельсия и положились на химические реакции, которые естественным образом сформировали макроскопические кристаллы с нужными свойствами. Параметры материала определяют взаимодействия на атомарном уровне. Простоту формирования материала исследователи считают прорывом. Полученный материал состоит из слоев H-TaS2 и SrTa2S5.
Структура материала необычна — он сформирован волнообразными слоями, толщина которых составляет миллиардные доли метра. Слоев достаточно для образования крупного, подходящего для точных исследований образца. Большие размеры упрощают изучение взаимодействий на атомном уровне, формирующих свойства вещества.
Хотя существуют и другие материалы с волнообразными атомными структурами, исследователи считают свой образец самым совершенным. Наноразмерные слои волн равномерны по всему кристаллу, в тысячах слоев.
Новый материал напоминает слоеный пирог: он состоит из атомарно тонкого слоя тантала и серы, уложенного на промежуточный слой стронция, тантала и серы. Эта структура повторяется тысячи раз, образуя макроскопический кристалл.
Волны в кристалле возникают из-за несоответствия друг другу размеров и типа кристаллической решетки соседних слоев материала. Слой без стронция изгибается, чтобы уместиться поверх другого слоя, создавая волны. Представьте, что вы кладете лист бумаги формата А3 на меньший лист А4. Чтобы первый лист уместился, ему придется изогнуться. В новой структуре листы как бы «закреплены» в нескольких точках, создав волны.
Наноразмерные волны объясняют необычные свойства материала. При температуре около трех градусов Кельвина он становится сверхпроводником, а сверхпроводимость повторяет волнообразность. В некоторых местах она сильнее, в других слабее.
Материал обладает и необычными металлическими свойствами. Потому что электронам легче двигаться вниз по впадинам волны, чем подниматься и преодолевать вершины.
Химики и материаловеды планировали новый материал исходя из того, какие свойства хотели получить. Результат эксперимента обладает заданными свойствами. Это означает, что ученые смогут создать еще больше материалов с заранее известными свойствами, а не исследовать параметры случайных материалов.
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.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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.
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.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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