Физика

Черные дыры выбрасывают в окружающее пространство релятивистские струи плазмы, которые дают сильное радиоизлучение, а также эмитируют рентгеновское излучение. Американские астрофизики проанализировали архивные данные космической обсерватории Чандра и собрали статистику всех джетов, которые обсерватория наблюдала несколько раз. Обработка данных однозначно показала, что рентгеновское излучение от 30 до 100% джетов переменно и неоднородно вдоль длины джета. Ученые обсуждают две главные и принципиально разные модели явления, но не могут сделать однозначный выбор.

Физики Университета Констанца создали прибор, позволяющий увидеть экстремально быстрые процессы в оптоэлектронных приборах, лазерах, светодиодах, солнечных батареях и пр. Ученые модифицировали просвечивающий электронный микроскоп так, что он с аттосекундным разрешением фиксирует взаимодействие между светом и веществом в метаматериалах и материалах для нанофотоники. Физики провели эксперименты на наноостриях, диэлектрических резонаторах и наноантеннах, а об электромагнитных процессах в волноводных материалах сняли целый фильм. Приложения нового микроскопа широки и не ограничены фундаментальными исследованиями.

Пористый монтмориллонит Na_x(Al, Mg)_2-3Si₄O₁₀(OH)₂∙nH₂O способен сильно увеличивать свой объем и поглощать органические и неорганические соединения. Эту глину можно применять для доставки лекарств, очищения крови и желудочно-кишечного тракта от вредных веществ, выведения аллергенов, бактерий и вирусов из организма, поглощения тяжелых металлов и пр. Ученые из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН выяснили, как изменяются свойства синтетических монтмориллонитов в зависимости от условий их получения. Оказалось, их токсичность можно значительно снизить, если оптимизировать условия синтеза и правильно подобрать исходные вещества. Уже такие синтетические глины можно использовать в медицине.

Ученые МИФИ давно изучают гиперкубан (C₄₀H₂₄), которая имеет две оболочки, вложенные одна в другую. Форма молекулы похожа на проекцию четырехмерного куба на трехмерное пространство. Физики решили теоретически проверить, сможет ли молекула гиперкубана образовать кристаллы. Они провели квантово-механическое моделирование, построили структурные модели кристаллов и рассчитали их оптические свойства. Результаты превзошли все ожидания — две формы молекулы оказались полупроводниками, третья — проводником. Сейчас авторы работы оценивают возможности применения гиперкубанов в литий-ионных аккумуляторах.

Пекинские физики научились покрывать листовые материалы жидкими легкоплавкими соединения галлия, индия, висмута и олова. Избранный ими способ оказался неожиданно простым. Проводящая электрический ток бумага сохраняет механические свойства и легко складывается в разные объемные фигуры. Она имеет память формы, поэтому из нее можно изготовить разные электронные приборы, например приемные и передающие антенны. Сейчас инженеры заняты разработкой оборудования для массового производства.

С оксидом кремния дела на Земле обстоят неплохо — больше половины земной коры именно из него. И применяется он тоже весьма широко — в любом компьютере, в любом радиоприемнике и радиопередатчике, а в новом веке — в детекторах гравитационных волн. За какие заслуги и благодаря каким свойствам?

Обычная ультразвуковая диагностика не видит разницы между изначально жестким и механически напряженным объектом. Английские ученые придали УЗИ новое качество. Они создали метод определения напряжений в мягких объектах, в том числе во внутренних органах человека. Для этого передатчик посылает две поперечные звуковые волны в перпендикулярных направлениях, а датчики измеряют их скорости с помощью продольной волны, распространяющейся на три порядка быстрее. Метод облегчит диагностику внутренних органов, так как механические напряжения являются индикатором функциональных нарушений в них.

Американский химик и космолог выполнили и опубликовали в журнале Physical Review X пионерскую работу по применению в астрофизике галактик методов статистической механики сплошных сред. Для характеристики широкого диапазона микроструктур эта теория предлагает большой набор математических подходов, расчетных схем и вычислительных методов. В работе авторы вводят новые величины, характеризующие разномасштабное строение галактик. Статистика Вселенной дает коррелированный беспорядок, определенно не случайную структуру. Работа ставит новые вопросы и сужает требования к теории образования галактик.

Фосфорен, открытый девять лет назад, это голубой слой черного фосфора, толщиной в несколько атомных слоев. Немецкие физики построили теорию и разработали принципиально новый полевой транзистор на фосфорене, полупроводниковый монослой которого действует как токовый канал. Он помещен между двойными слоями металлического фосфорена, работающими как исток и сток. Характеристики транзистора превосходят приборы на других двумерных материалах, например монослое дисульфида молибдена.

Увеличить скорость получения изображений в оптическом микроскопе удалось китайским ученым. Их новейший метод представляет собой комбинацию двух ранее известных. Это микроскопия временного сжатия, которая позволяет повышать скорость записи изображений, и восстановление картинки с улучшенным пространственным разрешением с помощью искусственного интеллекта. При скорости съемки 1200 кадров в секунду физики достигали разрешения в 100 нанометров. Объектами служили флуоресцирующие капли размером в 100 мкм, взвешенные в дистиллированной воде.

Ученые давно научились захватывать мельчайшие частички вещества оптическим пинцетом. Недавно корейским физикам впервые удалось с его помощью кинуть и поймать отдельный атом рубидия. Со скоростью в десятки сантиметров в секунду он пролетал микронные расстояния, на порядки превышающие его собственные размеры. Экспериментаторы даже научились выстраивать атомы в ряды. При этом они достигали успеха в 94 случаях из 100. Исследование стало частью большого проекта, посвященного разработке кубитов для квантовых компьютеров.

В «Химии и жизни» было опубликовано несколько статей о проблеме перспективных школьных учебников по различным предметам. В части этих статей высказывалась мысль, что учебных курсов должно быть два — для всех, обязательный, и для интересующихся, курс по выбору.  Понятно желание включить в обязательный курс кусочек курса для интересующихся. Однако как это сделать? Как отворить калитку и показать немного науки? Речь пойдет о школьной физике. Но этот подход можно расширить на химию и биологию.

В Швейцарии впервые испытан лазерный навигатор для молнии.

Световые волны атомов стронция или иттербия позволяют точнее отмерять временные интервалы, чем микроволновое излучение цезия, которое пока служит стандартом для измерения времени. К 2030 году при переходе на световой стандарт времени человечеству придется найти способы синхронизировать часы по всей Земле и в ближайшем космосе. Очередной шаг к дальней сверке часов сделали китайские физики. С помощью переданного по воздуху лазерного излучения они смогли синхронизировать двое часов на расстоянии в 113 километров, что в семь раз больше предыдущего рекорда.

Вопрос о том, почему медведи непринужденно передвигаются по заснеженному льду, решила прояснить мультидисциплинарная команда исследователей. В сканирующем электронном микроскопе они изучали медвежьи лапы и их реплики. На подушечках лап есть кожные выросты в форме сосков размерами от миллиметра до его долей. Ученые построили характеристики шероховатости кожи в интервале от долей микрона до миллиметров. У белых медведей по сравнению с близкими родственниками соски в 1,2–1,5 раза длиннее. Модели подушечек с разной шероховатостью отпечатали на полимерах и протестировали их сцепление с заснеженным льдом.

Графен знаменит своими приложениями, однако этот двумерный слой атомов графита легко разрушить. Австралийские ученые предложили пассивировать графен очень тонкой пленкой оксида галлия со структурой стекла. При температуре чуть выше комнатной пленками в сотню атомных слоев удавалось покрывать около квадратного сантиметра графена. Простота процесса пассивации дает возможность встроить его в современные технологии производства электронных приборов. Интересно, что оксид галлия не только защищает пленку графена, но и улучшает ее электронные характеристики, поскольку обладает хорошими диэлектрическими свойствами.