Дайджест\Наука - Казанский (Приволжский) федеральный университет
  • Портал КФУ \ Образование \ Институт физики
  • Портал КФУ \ Образование \ Институт физики
  • Институт физики
Дайджест

Сентябрь 2022

Ученые создают скирмионы с помощью лазерного излучения

Исследователи из Лундского университета в Швеции открыли новый способ создания наноразмерных магнитных частиц с помощью сверхбыстрых импульсов лазерного излучения. Открытие может проложить путь к новым и более энергоэффективным техническим компонентам и стать полезными в квантовых компьютерах будущего.

Исследование было опубликовано в Computational Materials (https://www.nature.com/articles/s41524-022-00735-5 ).

https://ab-news.ru/skirmiony-i-lazer/


Химики смогли синтезировать молекулу в форме ленты Мёбиуса, каркас которой состоит только из атомов углерода

 

Атомы химических элементов, как конструктор — из них можно собрать самые замысловатые и кажущиеся невозможными молекулы. Так что если какой-нибудь выпускник химфака не наигрался в детстве в кубики, он сейчас вполне может наверстать упущенное в химической лаборатории. Тем более что современные методы моделирования и химического синтеза позволяют проектировать и создавать самые замысловатые молекулярные структуры. У химического «конструктора» появился даже свой термин — молекулярный дизайн. Так что нет ничего удивительного, что «химикам-дизайнерам» из Нагойского университета, Университета Хоккайдо и ещё нескольких научных центров Японии захотелось синтезировать молекулу в форме ленты Мёбиуса. А статья в Nature Synthesis ( https://www.nature.com/articles/s44160-022-00075-8 ) свидетельствует о том, что свои желания им удалось воплотить в реальности.

https://m.nkj.ru/news/43938/


Нелинейность волновода с квантовой точкой помогла запутать фотоны

Европейские физики подробно исследовали взаимодействие одиночных фотонов в фотоннокристаллическом волноводе, содержащем квантовую точку. Они показали, что, варьируя длительности импульсов и их задержку, можно добиться различной степени нелинейности, а также управлять степенью скоррелированности световых квантов. Исследование опубликовано в Nature Physics.

https://www.nature.com/articles/s41567-022-01720-x

https://nplus1.ru/news/2022/09/05/photonphoton-interaction


Ученые создали рекордное давление — более одного терапаскаля

Исследовательская группа из Байройтского университета вместе с международными партнерами раздвинула границы исследований высоких давлений и высоких температур до космических измерений. Им впервые удалось создать и одновременно проанализировать материалы при давлении сжатия более одного терапаскаля (1000 гигапаскалей).

Исследование было опубликовано в журнале Nature ( https://www.nature.com/articles/s41586-022-04550-2 ).

Источник: https://ab-news.ru/rekordnoe-davlenie/


Физики получили атомы в 3 млрд раз холоднее, чем космическое пространство 


Японские физики из Университета в Киото под руководством Такахаси Йосиро использовала лазеры для охлаждения фермионов, атомов иттербия, до одной миллиардной градуса абсолютного ноля, недостижимого предела, при котором останавливается всякое движение. Это 3 млрд. раз холоднее, чем температура в межзвездном и межгалактическом пространстве, которое все еще согревает реликтовое излучение от Большого взрыва.

https://arxiv.org/abs/2010.07730


В Аргонне придумали «идеальный» кубит

 

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории и Университета штата Флорида создали кубит на основе одиночного электрона на поверхности замороженного при низкой температуре неона. Для записи и считывания информации с кубита ученые использовали сверхпроводящий резонатор размером с микросхему.

Показатели быстродействия и когерентности нового кубита оказались не хуже, чем у традиционных типов кубитов даже без какой-либо оптимизации, а простота и дешевизна новой платформы делают ее крайне привлекательной

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04539-x


«Каталитический конденсатор» позволяет дешевым металлам вести себя как редкие и дорогие

 

Многие важные химические реакции требуют редких и дорогих металлов в качестве катализаторов. Теперь ученые разработали устройство, которое активно настраивает обычный «старый добрый» алюминий, чтобы он вел себя как другие металлы.

Платина, палладий, родий и другие металлы являются ключевыми движущими силами реакций, используемых для производства материалов и химикатов во многих отраслях промышленности.

Проблема, конечно, в том, что эти металлы трудно достать, и поэтому они могут быть очень дорогими, что увеличивает стоимость производственного оборудования и процессов, а также конечных продуктов.

Новое исследование, проведенное Университетом Миннесоты, показало, что, добавляя или удаляя электроны, обычные дешевые материалы можно настроить так, чтобы они обладали некоторыми полезными поверхностными свойствами дорогих каталитических металлов.

Новое устройство, называемое каталитическим конденсатором, может сделать именно это.

Исследование было опубликовано в журнале JACS Au ( https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00114 ).

Источник: https://ab-news.ru/kataliticheskij-kondensator/


Август 2022

Новый прорыв в области кубитов может изменить квантовые вычисления

 

Ученые всего мира спешат разработать компьютер нового типа, основанный на использовании квантовых битов, или кубитов, которые могут одновременно быть 0 и 1 и когда-нибудь сможет решать сложные задачи, недоступные любым классическим суперкомпьютерам.

Теперь группа исследователей объявила о создании новой кубитной платформы, которая открывает большие перспективы для превращения в будущие квантовые компьютеры.

Ученые создали свой кубит, заморозив газообразный неон в твердое тело при очень низких температурах, распылив электроны из лампочки на твердое тело и захватив там один электрон.

Результаты работы были опубликованы в Nature ( https://www.nature.com/articles/s41586-022-04539-x ).

Источник: https://ab-news.ru/novaya-platforma-kubitov/


Физики смогли телепортировать кубиты между разделёнными узлами квантовой сети.

 

До сих пор телепортация квантовых состояний была доступна лишь для узлов, непосредственно соединённых между собой оптически или по воздуху. Исследователи нидерландской QuTech и Дельфтского технологического университета впервые создали запутанность между различными узлами квантовой сети, используя промежуточный узел, состоящий из «передающего кубита» на основе NV-центра в алмазе, и кубита памяти на основе ядерного спина углерода. Телепортация квантового состояния проведена с использованием протокола, аналогичного используемому в квантовых повторителях и с эффективностью передачи близкой к единице. Разработанная архитектура предложена для будущих систем распределенного квантового интернета

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04697-y

https://vk.com/ruquantumcenter


Нoвые уникальные двумерные материалы

Ученые Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами из других вузов и научных институтов изучили оптические свойства двумерных соединений серы с платиной и оловом. Исследованные материалы имеют высокий показатель преломления, который позволяет создавать на их основе ультратонкие линзы, биосенсоры, транзисторы, фотодетекторы и сверхчувствительные приемники, а гигантская анизотропия соединений платины — преодолеть дифракционный предел. Работы опубликованы в журнале Nanomaterials (https://www.mdpi.com/2079-4991/11/12/3269/htm и https://www.mdpi.com/2079-4991/12/1/141).


Оптоэлектрический логический вентиль работает с частотой миллион гигагерц

Исследователи продемонстрировали первый логический вентиль (элементарный вычислительный модуль), который работает в фемтосекундных масштабах времени. Технология описана в журнале Nature ( https://www.nature.com/articles/s41586-022-04565-9 ).


Российские ученые получили новый сверхжесткий материал

Российские ученые впервые синтезировали сверхжесткий материал на основе углеродных наноструктур со скандием. Полученный материал состоял из соединённых между собой молекул фуллеренов с атомами скандия и углерода внутри. Результаты исследования могут лечь в основу методов получения новых сверхтвердых материалов, которые в будущем могут найти применение в фотовольтаике и оптических приборах, наноэлектронике, биомедицине и других областях. Исследование было опубликовано в журнале Carbon

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622321011994?via%3Dihub


Создан сверхпроводящий квантово-интерференционный бесконтактный транзистор

Сверхпроводники — это материалы, которые могут достичь состояния, известного как сверхпроводимость, в котором материя не имеет электрического сопротивления и не допускает проникновения магнитных полей. Известно, что при низких температурах эти материалы являются высокоэффективными теплоизоляторами и благодаря так называемому эффекту близости могут также влиять на плотность состояний близлежащих металлических или сверхпроводящих проводов.

 

Исследователи из Istituto Nanoscienze (CNR) и Scuola Normale Superiore в Италии недавно разработали транзистор, в котором используются преимущества этого специфического качества сверхпроводников.

Их транзистор, получивший название теплового сверхпроводящего квантово-интерференционного бесконтактного транзистора (T-SQUIPT), был представлен в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics ( https://www.nature.com/articles/s41567-022-01578-z ).

https://ab-news.ru/sverhprovodyashhij-tranzistor/


Физики создали крупнейшие поляритоны при помощи древнего драгоценного камня

Международная группа физиков использовала древний драгоценный камень из Намибии для создания поляритона Ридберга. Исследование открывает дорогу к разработке квантовых компьютеров на основе света. Работа опубликована в журнале Nature Materials ( https://www.nature.com/articles/s41563-022-01230-4 ).

Авторы исследования использовали драгоценный камень из оксида меди, добытый в Намибии, для создания крупнейших гибридных частиц света и материи. Физики сделали из кристалла тонкую пластину, которая была отполирована до толщины в 30 мкм (почти в три раза тоньше человеческого волоса).

Ученые использовали микрорезонатор Фабри-Перо, систему из двух параллельных зеркал, для захвата света и формирования резонансной оптической волны. Исследователи поместили готовую пластину между зеркалами. В закиси меди наблюдались гигантские экситоны с главным квантовым числом до 25 и диаметром до 1 мкм.

https://hightech.fm/2022/04/17/rydberg-polaritons


Создан первый в своем роде твердотельный оптический нанодвигатель

Большинство нановигателей, особенно тех, что приводятся в действие светом, способны работать только в жидкой среде, что значительно сужает область их практического применения.

Но недавно, исследователи из Техасского университета в Остине продемонстрировали созданный ими первый в своем роде твердотельный оптический нанодвигатель, который может быть встроен в любое устройство и даже на кристалл электронного чипа.

Этот новый крошечный двигатель имеет ширину менее 100 нанометров. Он представляет собой подложку из специального энергоемкого материала, меняющего свое фазовое состояние (от твердого до квазижидкого) под воздействием света, и одной или двух металлических наночастиц, которые выполняют роль ротора, двигаясь по кругу в области фазового перехода материала подложки.

https://scitechdaily.com/tiny-motors-take-a-big-step-forward-first-ever-solid-state-optical-nanomotor/

https://dailytechinfo.org/nanotech/11612-sozdan-pervyj-v-svoem-rode-tverdotelnyj-opticheskij-nanodvigatel.html


Предложена концепция магнитоэлектрического транзистора — идеального для организации оперативной памяти

Группа американских учёных предложила и испытала концепцию транзистора, состояния которого переключаются под воздействием элементарной намагниченности. К затворам таких транзисторов не нужно прикладывать напряжение, что ведёт в итоге к значительным расходам энергии. Вся схема работает на управляемой ориентации спинов атомов вещества в подложке транзистора. Это снизит потребление, а также позволит создавать сверхкомпактные ячейки памяти. Результаты исследований были опубликованы в журнале Advanced material (

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105023

https://3dnews.ru/1064127/predlogena-kontseptsiya-magnitoelektricheskogo-tranzistora-idealnogo-dlya-organizatsii-operativnoy-pamyati


Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера

Физикам удалось превратить скрученный бислой из дихалькогенидов переходных металлов в ферромагнетик, облучая его лазерным светом. Теория показала, что эффект может быть объяснен с помощью блуждающих экситонов, которые выступают посредниками между спинами, локализованными в ячейках муаровой решетки. Исследование опубликовано в Nature.

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04472-z

https://nplus1.dev/news/2022/04/22/Light-induced-ferromagnetism


Физики открыли новый тип «странного металла»

Группа физиков из США и Китая обнаружила неожиданные признаки странной металличности в материале, в котором электрический заряд переносится не электронами, а более «волнообразными» объектами, называемыми куперовскими парами. Результаты опубликованы в журнале Nature https://www.nature.com/articles/s41586-021-04239-y


Физики получили поляритоны из волн материи

Американские физики изучили поведение поляритонов на основе волн материи. Они создавали такие квазичастицы, смешивая два уровня холодных атомов в оптической решетке, один из которых соответствовал запертому атому, а другой — свободному. Ученые увидели фазовый переход поляритонного конденсата из состояния моттовского изолятора в сверхтекучее состояние. Исследование опубликовано в Nature Physics ( https://www.nature.com/articles/s41567-022-01565-4 ).