Пикосекундное расширение в LaAlO₂, резонансно управляемое инфракрасно-активными фононами

Облучая синтетическую тонкую пленку (алюминат лантана) сверхбыстрыми импульсами низкочастотного инфракрасного света, учёные заставили ее атомарно расширяться и сжиматься миллиарды раз в секунду — это "дыхание", вызванное деформацией, можно использовать для быстрого включения и выключения электронных, магнитных или оптических свойств материала. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Растяжение и сжатие материала для создания деформации является распространенным методом управления его свойствами, однако использование света для этой цели изучено меньше.

Трикритическая направленная перколяция управляет ламинарно-турбулентным переходом в трубах с объёмными силами

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего Гуру К. Джаясингх и Найджел Голденфельд предсказали, что при достаточной кривизне трубы переход из ламинарного режима течения в турбулентный может стать прерывистым, при этом турбулентная фракция претерпевает скачок, превышающий критическую скорость потока. Этот скачок математически аналогичен тому, как вода может внезапно и прерывисто превращаться в лёд при охлаждении ниже точки замерзания. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Наблюдение состояний Флоке в графене

Учёные впервые напрямую наблюдали эффект Флоке в графене. Это разрешает давний спор: метод Флоке — когда свойства материала очень точно изменяются с помощью световых импульсов — применим также к металлическим и полуметаллическим квантовым материалам, таким как графен. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics. Для экспериментального исследования состояний Флоке в графене в работе была использована фемтосекундная импульсная микроскопия. В этом методе образцы сначала возбуждаются быстрыми вспышками света, а затем, чтобы отслеживать динамические процессы в материале, исследуются с помощью задержанного светового импульса. Измерения однозначно доказывают, что эффекты Флоке проявляются в спектре фотоэмиссии графена.

Холодная самосмазка скользящего льда

Новое исследование, проведенное в Саарландском университете, показывает, что причиной скольжения на льду является не давление или трение, а взаимодействие между молекулярными диполями во льду и диполями на контактирующей поверхности (подошве обуви). При температуре ниже нуля градусов Цельсия молекулы воды (H₂O) выстраиваются в высокоупорядоченную кристаллическую решётку, в которой все молекулы аккуратно выстроены друг относительно друга и создают прочную кристаллическую структуру. При контакте верхний слой молекул разрушается не под действием давления или трения обуви, а из-за ориентации диполей в подошве обуви, взаимодействующих с диполями во льду. Ранее упорядоченная структура внезапно становится беспорядочной. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Универсальность квантового критического потока заряда и тепла в ультрачистом графене

Оказывается, что электроны могут вести себя как идеальная жидкость без трения с электрическими свойствами, описываемыми универсальным квантовым числом. Исследователи из отделения физики Индийского института науки (IISc) совместно с коллегами из Национального института материаловедения Японии наконец-то обнаружили эту квантовую жидкость электронов в графене. Результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, открывают новое окно в квантовую сферу и представляют графен как уникальную настольную лабораторию для изучения ранее неизвестных квантовых явлений.

Сверхбыстрое разделение поляризации и деформации в сегнетоэлектрике BaTiO₃

Международная группа исследователей под руководством Ле Фыонг Хоанга и Джузеппе Меркурио из European XFEL открыла новый способ чрезвычайно быстрого и точного управления свойствами сегнетоэлектрических материалов с помощью света. Учёные продемонстрировали, что поляризация может изменяться независимо от искажения решётки, с которым она обычно тесно связана. До сих пор такое разделение существовало лишь в теории и никогда не наблюдалось экспериментально. Этот процесс стал возможен благодаря сверхкоротким высокоэнергетическим лазерным импульсам, возбуждающим электроны в материале. Это позволило учёным изменять поляризацию чрезвычайно быстро — менее чем за одну триллионную долю секунды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Управляемые антиферромагнитные туннельные переходы

Исследовательская группа под руководством профессора Шао Динфу из Института физики твердого тела Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук представила новый механизм достижения сильной спиновой поляризации с использованием антиферромагнитных металлических интерфейсов. Учёные предлагают третий прототип антиферромагнитного туннельного перехода (AFMTJ), открывающий путь к созданию более быстрых и плотных спинтронных устройств. Работа была опубликована в журнале Newton.

Звуковые моды, подобные сверхтвердым, в движущемся квантовом газе

В повседневной жизни вся материя существует в газообразном, жидком или твёрдом состоянии. Однако в квантовой механике возможно одновременное существование двух различных состояний. Например, ультрахолодная квантовая система может проявлять свойства как жидкости, так и твёрдого тела одновременно. Исследовательская группа «Синтетические квантовые системы» Гейдельбергского университета продемонстрировала это явление, используя новый экспериментальный подход, подавая небольшое количество энергии в сверхтекучую жидкость. Было показано, что в управляемой квантовой системе такого типа звуковые волны распространяются с двумя разными скоростями, что указывает на сосуществование жидкого и твердого состояний — отличительный признак сверхтвердости. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Подтверждено наличие стоячих ударных волн в аккреционных потоках чёрных дыр

Используя моделирование общей релятивистской магнитогидродинамики (GRMHD), учёные выявили явление стационарной ударной волны в аккреционных потоках вокруг чёрных дыр с низким угловым моментом. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Было обнаружено, что в режимах аккреции с низким угловым моментом ударная волна постоянно формируется вблизи центральной чёрной дыры и сохраняет стабильное положение на протяжении всего процесса аккреции, что дает прямые доказательства существования стоячих ударных волн.

Высокоэффективная векторная голография на основе сверхтонких метаповерхностей

Традиционные голографические системы требуют громоздких оптических установок и интерференционных экспериментов, что делает их непрактичными для компактных или интегрированных устройств. Вычислительные методы, такие как алгоритм Герхберга–Сакстона (GS), упростили проектирование голограмм, исключив необходимость в физических интерференционных картинах, но эти подходы позволяют получать скалярные голограммы с равномерной поляризацией, что ограничивает объём кодируемой информации. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи из Гонконгского университета науки и технологий, Университета Фудань и Гонконгского университета разработали универсальную стратегию векторной голографии — голограмм, кодирующих как интенсивность, так и поляризацию, с использованием сверхтонких метаповерхностей. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, этот метод работает при произвольной поляризации падающего света и позволяет генерировать сложные изображения с пространственно меняющимися состояниями поляризации, что значительно расширяет информационную емкость голограмм.