Разработана физическая теория о том, как молекулярные моторы организуют трехмерную структуру генома ДНК

Ученые из Сколтеха и Потсдамского университета разработали физическую теорию, которая проливает свет на то, как молекулярные моторы организуют трехмерную структуру генома. Используя теоретическую физику полимеров и компьютерное моделирование, впервые был рассчитан универсальный параметр этой организации — плотность петель, образующихся в результате активного выталкивания когезиновыми моторами в каждой живой клетке. Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , показывают, что от 60% до 70% всей ДНК в клетке находится внутри петель, каждая из которых образована ровно одним молекулярным мотором. Это означает, что экструзия петель является ключевым механизмом для компактизации двухметровых хромосом внутри живой клетки.

Напечатанные сети мемристорных нанолистов MoS₂ для импульсных нейронов с многоуровневой сложностью

Учёные из Северо-Западного университета разработали гибкие, недорогие устройства, генерирующие электрические сигналы — искусственные нейроны, которые не просто имитируют мозг, но взаимодействуют с ним. При тестировании на срезах ткани мозга мышей искусственные нейроны успешно вызывали реакцию реальных нейронов, демонстрируя новый уровень биосовместимости. Основой этого прогресса является серия электронных чернил, созданных из наноразмерных хлопьев дисульфида молибдена (MoS₂), который действует как полупроводник, и графена, который служит электрическим проводником. В работе была использована аэрозольная струйная печать. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Исследование динамики сверхбыстрого нагрева и ионизации в плазме твердого тела с помощью времяразрешенного резонансного рентгеновского поглощения и излучения

Выбивание электронов лазерными вспышками приводит к образованию чрезвычайно горячей плазмы, состоящей из заряженных частиц. Исследователи из HZDR объединили два самых современных лазера: рентгеновский на свободных электронах и высокоинтенсивный оптический ReLaX на экспериментальной станции HED-HiBEF Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах в Шенефельде, недалеко от Гамбурга. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, дают фундаментальное представление о взаимодействии высокоэнергетических лазеров и вещества в экстремальных условиях.

Сверхпроводимость типа Изинга, индуцированная орбитальной гибридизацией, в ограниченном слое галлия

Большинство сверхпроводников теряют свои сверхпроводящие свойства в сильных магнитных полях. В отличие от них, класс сверхпроводников, содержащих тяжелые элементы, способен поддерживать необычный тип сверхпроводимости. Новые исследования показали, что это ограничение можно преодолеть, поместив атомарно тонкие пленки легкого элемента галлия между двумя другими материалами. Таким образом создаются квантовые взаимодействия на границах раздела слоев. Работа, опубликованная в журнале Nature Materials, показала, что при нанесении всего трех атомных слоев галлия между графеном и подложкой из карбида кремния, полученная структура сохраняет сверхпроводимость в магнитных полях, параллельных поверхности материала, или расположенных в плоскости, значительно превышающих ожидаемый предел.

Точная спектроскопия переходов 2S-nS в атомарном водороде — определение радиуса заряда протона

Простота структуры атома водорода делает его идеальной моделью для изучения атомной структуры и взаимодействий. Однако, определение радиуса заряда протона — меры пространственного распределения электрического заряда протона — связано с большими трудностями. Некоторые учёные проводят эксперименты с обычными атомами водорода, а другие — с мюонным водородом — это экзотический атом водорода, состоящий из отрицательно заряженного мюона, связанного с протоном (вместо электрона, связанного с протоном). Теоретически, протоны как в обычном, так и в мюонном водороде должны иметь одинаковый радиус заряда. Но некоторые экспериментальные результаты показали расхождения в точных измерениях радиуса заряда мюонного водорода (дали меньшее значение). Это расхождение называется "загадкой радиуса протона" и мучает физиков с 2010 года. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, описывает метод измерения, который помогает разрешить некоторые прошлые несоответствия.

Высокоточное измерение массы W-бозона с помощью эксперимента CMS

Сложность эксперимента заключается в том, что W-бозон существует ничтожно малое мгновение, примерно от 10⁻⁶ до 10⁻²⁴ секунд. После он распадается на нейтрино, которое невозможно измерить напрямую, и мюон, который требует максимально точного измерения. В статье, опубликованной в журнале Nature, международная группа ученых, в которую входят физики из Массачусетского технологического института, сообщает о новом сверхточном измерении массы W-бозона. В итоге было определено, что масса W-бозона составляет 80360,2 ± 9,9 мегаэлектронвольт (МэВ). Новая масса соответствует предсказаниям Стандартной модели.

Неожиданное твердоподобное разрушение в простых жидкостях

В исследовании, которое может изменить наше базовое понимание механики жидкостей, ученые из Университета Дрекселя сообщили, что при определенных условиях можно заставить простую жидкость разрушиться, как твердый объект. Недавно опубликованное в журнале Physical Review Letters исследование показывает, как вязкие жидкости могут внезапно разрушиться, если их растянуть с достаточной силой. Характер разрушения указывает на то, что вязкость — сопротивление жидкости течению — может играть более важную роль в ее механических свойствах, чем считалось ранее. Это также открывает новые возможности для манипулирования жидкостями в самых разных областях, от гидравлики до 3D-принтеров и кровеносных сосудов.

Созданная в лабораторных условиях мини-атмосфера позволяет увидеть, как турбулентность изменяется в разных масштабах

В ходе нового лабораторного эксперимента исследователи из Великобритании и Франции воссоздали характерные каскады энергии и углового момента, лежащие в основе ключевых особенностей атмосферы Земли. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, группа учёных под руководством Питера Рида из Оксфордского университета получила новые данные о том, как колебания энергии в турбулентных потоках связаны с их размером, а также выявила закономерности, которые существующие атмосферные модели пока не могут объяснить.

Используя синтетическое магнитное поле, физики создали лазерный торнадо в миниатюрных структурах

Может ли свет вести себя как вихрь? Оказывается, может — и такие "оптические торнадо" были созданы в чрезвычайно малой структуре учеными с физического факультета Варшавского университета, Военно-технического университета и Института Паскаля CNRS при Университете Клермон-Овернь. Это открытие даёт перспективный путь для создания миниатюрных источников света со сложными структурами, потенциально позволяя в будущем разрабатывать более простые и масштабируемые фотонные устройства для таких применений, как оптическая связь и квантовые технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Методом полевой микроскопии обнаружено фемтосекундное оптическое переключение в нанокристаллах оксида индия-олова размером 15 нм

Подобно тому, как антенна взаимодействует с радиоволнами, свет взаимодействует с металлическими наноструктурами. Поэтому понимание того, как структура влияет на колебания поля, дает ценные сведения о физических свойствах самой структуры. Международная исследовательская группа, в которую входят ученые из Института науки о свете им. Макса Планка (MPL), изучает изменения колебаний поля, происходящие при взаимодействии света с нанокристаллами оксида индия-олова (ITO). В рамках совместного исследовательского проекта с участием MPL и Политехнического университета Турина ученые использовали метод разрешения поля впервые для изучения взаимодействия света (в виде коротких лазерных импульсов) с нанокристаллами ITO. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.