Выявление трехмерного расположения полярной топологии в наночастицах

Исследовательская группа впервые экспериментально прояснила трехмерное вихревое распределение поляризации внутри сегнетоэлектрических наночастиц посредством международных совместных исследований с POSTECH, SNU, KBSI, LBNL. и Университет Арканзаса. Работа была опубликована в журнале Nature Communications под названием «Выявление трехмерного расположения полярной топологии в наночастицах». Около 20 лет назад учёные теоретически предсказали, что внутри сегнетоэлектрических наноточек может возникать уникальная форма распределения поляризации, имеющая тороидальную вихревую форму, и при должном управлении распределением вихрей можно более чем в 10 000 раз повысить плотность устройств памяти. Метод атомно-электронной томографии успешно решил задачу 20-ти летней давности. Он работает путем получения изображений наноматериалов с просвечивающим электронным микроскопом с атомным разрешением под разными углами наклона, а затем реконструирует их обратно в трехмерные структуры с использованием передовых алгоритмов реконструкции.

Разработан новый тип голограмм, способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех

Исследователи разработали новый тип голограмм, известный как «метаголограммы», способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех. Этот прорыв открывает путь к технологиям следующего поколения, включая дисплеи виртуальной/дополненной реальности (AR/VR), хранение информации и шифрование изображений. Работа опубликована в журнале eLight. Предлагаемая метаголограмма использует метод геометрического фазового кодирования и состоит из миллионов поликремниевых наностолбиков субволнового масштаба, каждый размером примерно 100 нм, идентичных по размеру, но с пространственно изменяющимися углами вращения. Устройство также включает в себя плоский стеклянный волновод для передачи падающего света и использует такие свойства, как поляризация и угол, для переключения проекции до шести уникальных изображений высокой четкости без перекрестных помех. Кроме того, исследователи создали двухканальную полноцветную метаголограмму и даже восемнадцатиканальную метаголограмму, используя комбинацию различных методов мультиплексирования.

Сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, использующий спектрально-пространственно-временное картирование

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группой ученых был разработан сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, который использует спектрально-пространственно-временное картирование. Благодаря объединению характеристик спекл-структуры многомодовых волокон с возможностями выборки многожильных волокон этот новый метод обеспечивает скорость спектральных измерений 100 МГц при сохранении высокого разрешения 14,7 мкм и без ущерба для точности.

Физикам удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления

Исследователям из Ланкастерского университета и Радбаудского университета в Неймегене удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления. Их открытие, опубликованное в журнале Nature, может проложить путь к развитию квантовых информационных технологий без диссипации. Поскольку спиновые волны не используют электрические токи, эти чипы будут свободны от связанных с ними потерь энергии. Учёные использовали тот факт, что максимально возможные частоты вращения спинов можно обнаружить в материалах, в которых соседние спины наклонены друг относительно друга. Чтобы возбудить столь быструю спиновую динамику, они использовали очень короткий импульс света, длительность которого короче периода спиновой волны, т.е. менее триллионной доли секунды. Секрет генерации сверхбыстрой спиновой волны на наноуровне заключается в энергии фотонов светового импульса.

Первое обнаружение магнитных массивных звезд за пределами нашей галактики

Впервые магнитные поля были обнаружены у трех массивных горячих звезд в соседних с нами галактиках — Большом и Малом Магеллановом Облаке. Хотя массивные магнитные звезды уже обнаружены в нашей галактике, открытие магнетизма в Магеллановых облаках особенно важно, поскольку в этих галактиках имеется большое количество молодых массивных звезд. Это дает уникальную возможность изучить активно формирующиеся звезды и верхний предел массы, которую звезда может иметь и оставаться стабильной. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Новое устройство точно контролирует излучение фотонов для более эффективных портативных экранов

Недавно группа химиков, математиков, физиков и наноинженеров из Университета Твенте в Нидерландах разработала устройство, позволяющее контролировать излучение фотонов с беспрецедентной точностью. Эта технология может привести к созданию более эффективных миниатюрных источников света, чувствительных датчиков и стабильных квантовых битов для квантовых вычислений. Используя полимерные щётки (крошечные химические цепочки, способные удерживать источники фотонов в определенном месте) и добавив нанофотонные инструменты, эксперимент показал, что возбужденные источники света подавляются почти в 50 раз. В этой ситуации источник света остается возбужденным в 50 раз дольше, чем обычно. Спектр очень хорошо соответствует теоретическому, рассчитанному с помощью современных математических инструментов.

Томские физики-теоретики объяснили механизм электрического пробоя в вакууме

Научные сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) объяснили электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя. Разработанная теория позволяет не только упорядочить полученные ранее экспериментальные данные, но и решить проблему вакуумной изоляции космических аппаратов и промышленной сильноточной электроники. Катодная плазма, образующаяся за счет взрыва микроскопических неровностей катода или лазерного инициирования, расширяется с огромными скоростями, при этом аномальный характер носит само ускорение ионов. До недавнего времени это явление связывалось с формированием фазовых переходов, локализованных в областях электромагнитных и гидродинамических разрывов, или с опосредованным влиянием на ионы различной зарядности электрон-ионных и ион-ионных упругих рассеивающих столкновений. В ходе работы над проектом с помощью методов математического моделирования томские ученые смогли доказать, что на аномальное ускорение ионов на начальной стадии вакуумного пробоя главным образом влияют электрические поля, а другие факторы второстепенны и существенного воздействия на этот процесс не оказывают. Результатом нескольких лет работы физиков-теоретиков стало создание замкнутой согласованной кинетической теории, объясняющей природу разлета многокомпонентной плазмы в вакуумном разряде.

Точное измерении нуклеации переохлажденных жидкостей

Используя интенсивные вспышки рентгеновского лазера на свободных электронах европейского XFEL, учёные поставили эксперимент по измерению нуклеации переохлажденных жидкостей. Эксперименты проводились в вакууме, чтобы рентгеновские лучи не взаимодействовали с молекулами воздуха. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. В работе использовали аргон и криптон в жидкой форме. Была подробно исследована скорость зарождения кристаллов J(T). Физики бомбардировали жидкие струи рентгеновскими импульсами с энергией 9,7 килоэлектронвольт (кэВ). Каждый рентгеновский импульс длился менее 25 фемтосекунд. Экспериментаторы направили интенсивный рентгеновский свет на струю жидкости толщиной всего 3,5 микрометра, сфокусировав ее на поверхности диаметром менее одного микрометра, и записали несколько миллионов дифракционных изображений. Согласно их результатам, скорости зарождения кристаллов намного меньше, чем предсказанные на основе моделирования и классической теории.

Новый подход к определению среднеквадратичного радиуса протона из реакций изменения заряда богатых нейтронами ядер и зависимости реакции от мишени

В исследовании, проведенном в Центре исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца GSI в Германии, систематически измерялось сечение реакции изменения заряда 24 легких ядер на углеродных и водородных мишенях. Команда пришла к выводу, что измерение реакции изменения заряда должно включать дополнительный вклад процесса испарения протонов, помимо процесса прямого удаления протона, который можно описать в рамках модели Глаубера. Полученные результаты объясняют проблему в исследованиях реакций изменения заряда, где экспериментально измеренные сечения всегда выше, чем ожидалось из теоретических моделей. Обнаружена надежная корреляция между вкладом в измерение процесса испарения протонов сразу после процесса удаления нейтрона и энергией отделения нуклона, свойственной самому ядру. Это позволило исследователям впервые в той же системе извлечь точечные радиусы распределения протонов ядер из данных реакций изменения заряда на различных мишенях реакции, особенно для экзотических ядер, которые были трудно доступны с использованием других экспериментальных подходов.

Визуализация структуры поверхности и предварительного плавления льда Ih с атомным разрешением

Команда физиков, связанных с несколькими институтами в Китае, раскрыла причину скользкости льда. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа использовала атомно-силовую микроскопию, чтобы поближе рассмотреть поверхность льда при разных температурах. Исследователи начали с охлаждения льда внутри камеры микроскопа до -150°C, а затем использовали микроскоп для изучения его атомной структуры . Они могли видеть, что внутренний лед (известный как лед Ih) и лед на поверхности были разными. Лед Ih, как и ожидалось, был уложен в виде шестиугольников. Лед на поверхности, напротив, был лишь частично шестиугольным. Затем исследователи слегка повысили температуру в камере, что привело к еще большему беспорядку, поскольку различия в форме стали более выраженными. Затем команда создала симуляцию, показывающую, как такой беспорядок повлияет на поверхность в целом: она показала, что беспорядок распространяется по всей поверхности, придавая льду вид жидкости, который будет скользким, если наступить на него.