#атомы

Ученые из лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ теоретически исследовали, как между собой взаимодействуют фотоны, испускаемые искусственным атомом. Для этого они рассчитали спектры резонансной флуоресценции. Результаты работы актуальны для квантовой оптики и способствуют развитию квантовых технологий — от точной спектроскопии до квантовых вычислений.

Участники совершат путешествие от знакомых основ школьной физики к самым передовым и загадочным рубежам познания Вселенной.

Сотрудники лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ перебрали более четырех тысяч структур соединений молибдена и серы в поисках стабильных нанокластеров. Им удалось обнаружить 29 устойчивых вариантов, лишь семь из которых были обнаружены ранее экспериментально. Также исследователи выявили, возможно, наименьшую плоскую наноструктуру Mo-S: метастабильное кольцо из 10 атомов молибдена и 20 атомов серы. Исследование открывает путь к созданию новых катализаторов или компонентов для литий-ионных аккумуляторов на основе идентифицированных нанокластеров.

Российские ученые представили новый подход к синтезу нанополос графена внутри одностенных углеродных трубок с применением метода «снизу-вверх» и специфических исходных молекул (DBBA, DBTP). Результаты исследования открывают возможности для изучения свойств нанополос и их практического применения.

В квазикристаллах атомы не выстраиваются в идеальную решетку, как в алмазе, но и не хаотично разбросаны, как в оконном стекле. При этом они следуют определенным правилам, создавая упорядоченные, но неповторяющиеся узоры. Ученые десятилетиями ломали голову над тем, как эти странные структуры вообще существуют и не рассыпаются? Завесу тайны приоткрыла команда физиков и химиков из США.

Множество ученых по всему миру объединились, чтобы составить и опубликовать всеобъемлющую дорожную карту разработки межатомных потенциалов машинного обучения в области материаловедения и инженерии. Они подробно описали, как машинное обучение должно привести к революции в нашем понимании в проектировании и открытии новых материалов, позволяя проводить компьютерное моделирование атомов.

Физики из Института спектроскопии РАН и НИУ ВШЭ смогли удержать атомы рубидия-87 в ловушке более четырех секунд. Использование их метода удержания повысит точность квантовых сенсоров, в работе которых важны как количество, так и время удержания атомов. Такие квантовые системы используют для исследований темной материи, улучшения навигационных систем и поиска полезных ископаемых.

Китайские исследователи удерживали изотоп иттербия-173 в состоянии «кота Шредингера» более 20 минут. Эта работа приблизила точность измерений фазового сдвига квантовой системы к теоретически возможному пределу.

Команда астрофизиков из Института Нильса Бора (Дания) впервые измерила температуру вещества в свечении, возникшем после слияния двух нейтронных звезд, и наблюдала образование атомов из ядер атомов и электронов. Открытие позволило определить физические свойства этого экстремального события и объяснить происхождение элементов тяжелее железа.

Динамику возникновения таких загадочных явлений, как квантовая запутанность, можно вычислить и потенциально измерить в будущем экспериментальным путем на аттосекундных масштабах времени (одна аттосекунда равна миллиардной части миллиардной доли секунды). К этому выводу пришла международная команда физиков, разработавшая теоретические модели и применившая методы компьютерного моделирования.

Ученые из ИОХ РАН, МФТИ и ИНЭОС РАН синтезировали новые соединения — краун-гидроксиламины и их устойчивые комплексы с переходными металлами. Они также изучили их структуру, физические и химические свойства, выяснив, что новые координационные соединения при комнатной температуре могут активировать содержащийся в воздухе кислород и ускорять реакции окисления органического сырья. Это позволит повысить уровень экологической безопасности процессов нефтепереработки.

Ученые из Массачусетского технологического института впервые зафиксировали пограничное состояние ультрахолодных атомов натрия, которые ведут себя как электроны в магнитном поле, то есть движутся свободно, без трения. Результаты нового исследования прокладывают путь к сверхэффективной передаче данных и энергии без потерь. 

Нанороботы — это микроскопические устройства, которые человек использует для управления отдельными атомами, молекулами. Ученые уже научили таких ботов находить раковые клетки и уничтожать их, бороться с кариесом, доставлять лекарства, распространять кислород по телу, очищать воду от зловредных бактерий и микропластика. В перспективе нанотехнологии позволят создавать совершенные материалы, составлять цепочки ДНК и клонировать их, проводить точнейшие хирургические операции на труднодоступных органах — головном мозге и сердце. Игорь Безукладников, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ, поделился интересными фактами о нанороботах, объяснил, как они устроены, каким образом могут передвигаться по организму человека и представляют ли опасность для здоровья.

Исследователи из Сколтеха, Уральского федерального университета и Института физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН представили фундаментальное теоретическое описание важных свойств химической связи в материалах, предложив способ определения атомных зарядов и выделения ионной и ковалентной составляющих в энергии химической связи. Выводы ученых служат убедительным обоснованием традиционных представлений о химической связи, основанных на понятии электроотрицательности. Однако в ходе исследования выявлен и противоречащий химической интуиции аномальный случай в виде полупроводникового соединения — фосфида бора.

Перовскиты — редкие минералы, имеющие различные свойства из-за разнообразия атомов в своей кристаллической структуре. В последние годы активно исследуются высокоэнтропийные перовскиты, где в подрешетках находится много разных атомов, что делает их структуру стабильной и интересной для применения в различных областях, таких как хранение энергии и фотокатализ. Ученые ЮФУ провели исследования и поняли, какие условия приводят к упорядочению атомов в структуре перовскита, и как это можно контролировать. Их работа поможет улучшить процесс синтеза материалов с желаемыми свойствами.

Ученые из НИУ ВШЭ и МФТИ разработали суперкомпьютерный метод моделирования жидкости на атомных масштабах, позволяющий описывать возникновение турбулентных режимов течения. Исследователи рассчитали на суперкомпьютерах HARISMa и «Десмос» течение жидкости, состоящей из нескольких сотен миллионов атомов. Метод уже применяется для моделирования течения жидкометаллического свинцового теплоносителя в ядерном реакторе.

Участники мероприятия узнают, почему образуются кристаллы и как они растут.

Ученые из МФТИ вместе с французскими коллегами обнаружили материал, намагниченность которого может быть надежно зафиксирована на нескольких промежуточных значениях. Это открывает дорогу к созданию энергонезависимой памяти для жестких дисков со сверхвысокой плотностью хранения информации.

Физики из МФТИ совместно с коллегами из Франции экспериментально показали, что атомы примесей в полупроводниках могут формировать долгоживущие устойчивые квантовые состояния. Значит, эти атомы можно использовать в качестве кубитов в квантовом компьютере.

Ученые смогли рассмотреть индивидуальные атомы железа и тербия в рентгеновских лучах. Такой метод позволяет узнать больше об их свойствах и химическом состоянии, предоставляя возможность изучать молекулы и материалы с атомарным разрешением.

Участники мероприятия узнают об аттосекундных методах измерений, которые позволяют осуществить сверхбыстрый контроль квантовых систем.

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Института ядерной физики СО РАН имени Будкера проводят исследование взаимодействия нуклонов — частиц, из которых состоит атомное ядро. Задача ученых — объяснить природу сил, удерживающих их вместе. Предварительные результаты в области, где нуклоны взаимодействуют на близком расстоянии, говорят о том, что разница между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными достигает 250 процентов. Возможно, это свидетельствует о серьезном недостатке нашего понимания механизмов взаимодействия нуклонов.

Сотрудники Института астрономии РАН показали, что фуллерены могут эффективно формироваться вблизи массивных звезд, являющихся мощными источниками ультрафиолетового излучения, за счет протекания процесса изомеризации полициклических ароматических углеводородов.

Ученые НИЯУ МИФИ придумали, как стабилизировать пористые материалы на основе гетероструктур из графена и борофена. По их мнению, новые материалы смогут найти применение в качестве анодов и катодов в батареях, а изготовленные из них мембраны станут основой высокопроизводительных эффективных фильтров.

Один из важнейших параметров вещества — его плотность. Понять, что это такое, очень просто: при одном и том же объеме более плотное вещество имеет большую массу, чем менее плотное. Но вот от чего эта плотность зависит, пока не совсем ясно. Ведущий научный сотрудник Геологического института Кольского научного центра Феликс Горбацевич проанализировал отношения между параметрами атомов различных химических элементов и их плотностью.

Физики Уральского федерального университета с коллегами из Института электрофизики УрО РАН и Института ионно-плазменных и лазерных технологий Академии наук Республики Узбекистан разработали технологию роста несферических наночастиц, которые синтезируются в процессе ионной имплантации. С помощью новой методики можно выращивать наночастицы разной формы и таким образом получать необходимые свойства, управлять ими. Технология применима для различных металлов, как благородных — золота, серебра, платины, так и «обычных», уверяют ученые.

Сегнетоэлектрики используются в огромном количестве устройств современной электронной техники от конденсаторов, медицинских и промышленных ультразвуковых излучателей до энергонезависимой оперативной памяти, которая имеет особое значение для космических аппаратов за счет своей повышенной радиационной стойкости. В новом исследовании ученый НИИ физики ЮФУ Михаил Таланов обнаружил, что многие свойства сегнетоэлектриков, традиционно связываемые с композиционным беспорядком, могут наблюдаться в упорядоченных системах, что расширяет возможности создания новых материалов.

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент рассматривает клеточные процессы на самом глубоком уровне — не только на уровне веществ и генов, но и на уровне атомов. Это облегчает интерпретацию результатов. Сервис будет полезен для решения задач в биологии и медицине — например, он может помочь в разработке лекарств против аутоиммунных заболеваний и рака.

Ученые ННГУ имени Лобачевского с помощью суперкомпьютерных вычислений установили 543 устойчивых атомных кластера магния. Эти уникальные пространственные структуры могут стать основой новых наноматериалов для катализа, квантовых вычислений, микро- и наноэлектроники.

Исследователи из Сколтеха, Института Карнеги, Университета Говарда, Чикагского университета и Института физики твердого тела Китайской АН впервые получили экзотическое соединение калия и азота K2N6 — оно содержит шестиатомные азотные кольца, таящие в себе взрывную энергию. Хотя синтез вещества потребовал в разы более высокого давления, чем достигается в промышленных условиях, — это шаг на пути к новому пригодному в качестве взрывчатки или ракетного топлива соединению азота.

Профессор Сколтеха и его китайские коллеги пересмотрели ключевое понятие химии — электроотрицательность — и определили эту величину для всех элементов при различных давлениях. В рамках обновленной концепции электроотрицательности получили теоретическое обоснование многочисленные аномалии химии высоких давлений.

Китайские химики узнали, как на атомном уровне сделать стекло подобным алмазу и даже тверже.

Международная команда ученых усовершенствовала метод птихографии, что позволило подобраться к физическим ограничениям его разрешающей способности. В полученной ими картинке видны отдельные атомы, а немногие искажения вызваны их тепловыми колебаниями.

Российские ученые из МФТИ, МИФИ и ФИАН, работающие в составе международной коллаборации CMS (Compact Muon Solenoid) на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, объявили об обнаружении новой элементарной частицы. Впервые открыто орбитальное возбуждение (резонанс) Ξb(6100)– прелестно-странного бариона. Оно распадается на основное состояние Ξb– («кси бэ минус барион») и два пи-мезона противоположных зарядов.

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» выяснил, что если в двухслойном графене искусственно создать «отверстие», например, выжечь его лазером, то атомы углерода на границах перераспределятся и образуют соединения между слоями, формируя непрерывную поверхность. Так, несмотря на дефект, электронные свойства материала не только не становятся хуже, но и в ряде случаев улучшаются.

Зеркало состоит всего из 200 атомов и в тысячу раз тоньше человеческого волоса, тем не менее отражение в нем обладает отличным качеством и его можно увидеть невооруженным глазом.

Современные методы квантовой химии не позволяли полностью и точно описывать характеристики межмолекулярных взаимодействий, что затрудняло эффективность тех или иных разработок — например, в лекарственной терапии. Но ученые из Университета ИТМО и их коллеги из РАН предложили новый метод статистического анализа силы этих взаимодействий и размеров атомов.

Неуловимый гидрид гелия ранее удавалось синтезировать только в лабораторных условиях, однако теперь его обнаружили в Млечном Пути, не так далеко от Солнечной системы.

Ученые из ЦЕРН разработали новый способ получения долгоживущих атомов позитрония — так, чтобы на процесс не влияли электрические и магнитные поля.

Порой кажется странным, почему атомы и молекулы ведут себя определенным образом. Например, почему мы не можем проходить сквозь стены, но инфракрасное излучение через них проходит. Все может объяснить один принцип — принцип исключения Паули.

Физики уже давно изучают процессы атомных масштабов, управляющих химическими реакциями, но никогда прежде им не удавалось наблюдать движения электрона в реальном времени.

Физики, работающие в Национальном институте стандартов и технологий США, создали рекордно точные атомные часы на основе атомов иттербия, захваченных в оптических решетках. Тем самым они надеются изучить некоторые самые таинственные феномены во Вселенной.

Энергия ионизации этих атомов ниже, чем у щелочных металлов.

Исследователи выяснили, что человек на 97% состоит из вещества, созданного в недрах звезд. Выводы были получены на основе анализа 150 тыс. светил.

Исследователи из Дельфтского технического университета (Нидерланды) разработали новую технологию хранения данных, которая обеспечивает достижение конечного физического предела уменьшения подобных систем.

Ученые научились собирать из 44 атомов серебра «суператомы», обладающие уникальной химической стабильностью.   Два независимых коллектива химиков создали серебряные наночастицы, которые имеют одинаковое внутреннее строение и отличаются внешним видом оболочек.   Центральная часть – икосаэдр из 12 атомов серебра, вложенный в додекаэдр из 29 атомов серебра. Остальные 12 атомов Ag связаны с органическими молекулами, образующими...