Рекордная подвижность электронов в новой кристаллической пленке

Физики из Массачусетского технологического института, Армейской исследовательской лаборатории и других организаций достигли рекордного уровня подвижности электронов в тонкой пленке тройного тетрадимита — класса минералов, который естественным образом встречается в глубоких гидротермальных месторождениях золота и кварца. Команда смогла оценить подвижность электронов материала, обнаружив квантовые колебания при прохождении через него электрического тока. Исследователи обнаружили особый ритм колебаний, характерный для высокой подвижности электронов — выше, чем у любых тройных тонких пленок этого класса на сегодняшний день. Результаты, опубликованные в журнале Materials Today Physics, указывают на тонкие пленки тройного тетрадимита как на многообещающий материал для будущей электроники, например, для носимых термоэлектрических устройств, которые эффективно преобразуют отходящее тепло в электричество.

Генерирующее электроэнергию устройство на основе гелевого электрета для носимых датчиков

Группа исследователей из NIMS (Национального института материаловедения), Университета Хоккайдо и Фармацевтического университета Мэйдзи разработала гелевый электрет, способный стабильно удерживать большой электростатический заряд. Чтобы создать датчик, способный воспринимать низкочастотные вибрации (например, вибрации, создаваемые движением человека) и преобразовывать их в сигналы выходного напряжения, учёные объединили этот гель с очень гибкими электродами. Полученное устройство может быть использовано в качестве портативного медицинского датчика. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition. NIMS возглавляет усилия по разработке низколетучей жидкости алкил-π при комнатной температуре, состоящей из π-сопряженного красителя и гибких, но разветвленных алкильных цепей (тип углеводородного соединения). Жидкости алкил-π демонстрируют превосходные свойства сохранения заряда, могут наноситься на другие материалы (например, посредством окраски и пропитки) и легко поддаются формованию. Разработчикам удалось создать гель алкил-π, добавив небольшое количество низкомолекулярного гелеобразователя в жидкость алкил-π. Было обнаружено, что модуль упругости этого геля в 40 миллионов раз превышает модуль упругости его жидкого аналога, и его можно упростить путем фиксации и герметизации. Гель-электрет, полученный путем зарядки этого геля, достиг 24% увеличения удержания заряда по сравнению с основным материалом.

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.

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.

Джозефсоновский вихрь в переходе сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник можно использовать как носитель информации

Ученые МФТИ, МГУ, МИСИС и ВНИИА имени Духова совместно с коллегами из Франции реализовали новый вид ячейки памяти. Проведенные эксперименты и теоретическая модель подтвердили, что джозефсоновский вихрь в переходе «сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник» можно использовать как носитель информации. Принцип работы, заложенный в устройстве, позволит превзойти имеющиеся разработки по скорости и энергоэффективности. Результаты опубликованы в журнале Communications Physics. Для реализации ячейки памяти российские ученые с коллегами из Франции создали структуру, состоящую из двух сверхпроводящих электродов, разделенных слоем нормального металла. При приложении магнитного поля в этой структуре возникают вихри Джозефсона. В такой системе информация кодируется присутствием или отсутствием вихрей Джозефсона. «Сердцем» служит сверхпроводящий переход, соединенный с микроволновым резонатором. Считывание информации происходит путем измерения реакции резонатора на микроволновый сигнал. Этот метод не только не влияет на деликатное состояние вихрей Джозефсона, но и обеспечивает рекордную энергоэффективность.

Быстрое движение скирмионов, индуцированное током, в синтетических антиферромагнетиках

Международная исследовательская группа под руководством ученых из CNRS обнаружила, что магнитные нанопузырьки, известные как скирмионы, могут перемещаться с помощью электрических токов, достигая рекордных скоростей до 900 м/с. До сих пор эти нанопузыри двигались со скоростью не более 100 м/с, что слишком медленно для вычислительных приложений. Однако благодаря использованию антиферромагнитного материала в качестве среды ученым удалось заставить скирмионы двигаться в 10 раз быстрее, чем наблюдалось ранее. Эти результаты, опубликованные в журнале Science 19 марта, открывают новые перспективы для разработки более производительных и менее энергоемких вычислительных устройств.

Влияние внутреннего магнитного порядка на электрохимическое расщепление воды

Магнитный порядок молекул играет решающую роль в производстве водорода. В эксперименте физики выровняли магнитные «спины» атомов катализатора во время реакции. Для этого учёные снизили температуру во время реакции. Сравнивая изменения скорости реакции во время этого снижения для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, было обнаружено, что активность действительно увеличивается за счет этого так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без применения магнитного поля, ранее был неясен. Также обнаружено, что при внешнем магнитном поле катализатор стал еще лучше выполнять свою работу. Направление этого магнитного поля имело значение. Оно должно было точно соответствовать магнитным свойствам материала.

В "Росатоме" открыли набор стажеров для работы над научными проектами

В рамках программы научных стажировок госкорпорация «Росатом» запустила новую волну отбора стажеров. К исследованиям по изучению новых материалов, разработок в области медицины, энергетики, лазерных и плазменных технологий, а также других направлений могут присоединиться любые желающие студенты технических вузов России. Госкорпорация «Росатом» объявила стажировку для студентов технических вузов России. К научному дивизиону компании смогут присоединиться около ста человек. Научные центры, в которых будут работать студенты, находятся в Москве, Санкт-Петербурге, Московской, Калужской и Свердловской областях.

Локальное нарушение электронейтральности электролитов внутри нанопор различного сечения

Получена система уравнений, которая описывает как локальный электрический заряд в электролитах изменяется в каналах переменного сечения. Результат может помочь предсказать пути прохождения заряженных частиц в биологических и технологических системах. По теории, когда раствор электролита находится между двумя пластинами, то общий электрический заряд жидкости должен соответствовать заряду пластин. Однако наблюдения показывают, что, когда расстояние между пластинами составляет менее 10 нанометров, баланс зарядов нарушается. Более того, появляется новая динамика для электролитов, движущихся через асимметричные поры или каналы различного диаметра. В эксперименте использовались гофрированные платины. Установлено, что локальный заряд разрушался всякий раз, когда изменялось поперечное сечение канала.

Гистерезис напряжения, скрытый в асимметричном пути реакции

Обнаружено, что гистерезис напряжения в литий-ионных аккумуляторах — катодном материале перезаряжаемой батареи с высокой плотностью энергии — во время процессов зарядки и разрядки вызван различиями в образовавшихся промежуточных кристаллических фазах. Исследование опубликовано в Energy Storage Materials. Результаты выявили механизм возникновения гистерезиса напряжения, несовместимый с традиционной теорией.