Вопрос по физике, подскажите
Кто может обьяснить, если температура плавления кислорода -217,
Кто может обьяснить, если температура плавления кислорода -217,
Магнитные топологические изоляторы представляют собой экзотический класс материалов, которые проводят электроны без какого-либо сопротивления и поэтому считаются многообещающим прорывом в материаловедении. Теперь немецкие исследователи достигли важной вехи в разработке энергоэффективных квантовых технологий, разработав ферромагнитный топологический изолятор MnBi₆Te₁₀ из семейства теллуридов марганца и висмута.
Самое удивительное в новом квантовом материале — его ферромагнитные свойства проявляются только тогда, когда некоторые атомы меняются местами, внося беспорядок. Подробности о разработке опубликованы в журнале Advanced Science.
Топологический изолятор с ферромагнитными свойствами создали на основе другого материала. В 2019 году международная исследовательская группа под руководством химика-материаловеда Анны Исаевой, в то время младшего профессора ct.qmat (Complexity and Topology in Quantum Matter), произвела фурор, изготовив первый в мире антиферромагнитный топологический изолятор — теллурид марганца-висмута (MnBi₂Te₄).
Этот материал обладает собственным внутренним магнитным полем, прокладывая путь для новых видов электронных компонентов. Они смогут хранить информацию с помощью магнитов и передавать ее по поверхности без какого-либо сопротивления. Это произведет революцию в компьютерах, сделав их более устойчивыми и энергоэффективными. С тех пор как физики открыли MnBi₂Te₄, исследователи по всему миру активно изучают различные аспекты этого многообещающего квантового материала, стремясь полностью раскрыть его потенциал.
В ферромагнитном материале MnBi₆Te₁₀ отдельные атомы марганца выровнены параллельно, а это означает, что все их магнитные моменты направлены в одном направлении. Напротив, в его антиферромагнитном предшественнике, MnBi₂Te₄, только магнитные моменты в пределах одного слоя материала выровнены таким образом.
Ситуацию изменило небольшое изменение химического состава кристалла. В итоге, топологический изолятор MnBi₆Te₁₀ отличается более сильным и надежным магнитным полем, чем его антиферромагнитный предшественник.
«Нам удалось изготовить квантовый материал MnBi₆Te₁₀ таким образом, что он становится ферромагнитным при температуре 12 Кельвинов. Хотя эта температура –261 °C все еще слишком низка для компьютерных компонентов, это первый шаг», — объясняет профессор Владимир Хиньков из Вюрцбурга. Именно его группа обнаружила, что поверхность материала обладает ферромагнитными свойствами, что позволяет ему проводить ток без каких-либо потерь. Примечательно, что в то время его внутренняя часть не обладает этой характеристикой.
Не только исследовательская группа ct.qmat пыталась создать ферромагнитный топологический изолятор в лаборатории. «После успеха MnBi₂Te₄ исследователи по всему миру начали поиск новых кандидатов на роль магнитных топологических изоляторов. В 2019 году четыре разные группы синтезировали MnBi₆Te₁₀, но только в нашей лаборатории этот необычный материал проявил ферромагнитные свойства», — объясняет Исаева, ныне профессор экспериментальной физики Амстердамского университета.
Когда химики-материаловеды из Дрездена под руководством Исаевой выяснили, как производить кристаллический материал, они сделали удивительное открытие. Оказалось, что некоторые атомы нужно было переместить из их первоначального атомного слоя. Иными словами, им надо было поменять естественное расположение в кристалле.
«Распределение атомов марганца по всем слоям кристалла заставляет окружающие атомы менять магнитный момент в том же направлении. Магнитный порядок становится заразным», — объясняет Исаева. «Атомный беспорядок, который мы наблюдаем в кристалле, обычно считается разрушительным в химии и физике. Упорядоченные атомные структуры легче рассчитать и лучше понять, но они не всегда дают желаемый результат», — добавляет Хинков. «Именно этот беспорядок является тем критическим механизмом, благодаря которому MnBi6Te10 становится ферромагнитным», — подчеркивает Исаева.
Ученые ct.qmat из двух университетов TU Dresden и JMU Würzburg, а также из Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) в Дрездене вместе работали над новаторским исследованием. Кристаллы приготовили химики-материаловеды под руководством Исаевой (TU Dresden). Впоследствии объемный ферромагнетизм образцов обнаружили в IFW, где доктор Хорхе И. Фасио разработал всеобъемлющую теорию, объясняющую, как ферромагнетизм MnBi6Te10, характеризующийся беспорядком, так и его антиферромагнитные аналоги. Команда Хинкова из JMU Würzburg провела измерения жизненно важных поверхностей.
В настоящее время исследователи работают над достижением ферромагнетизма при значительно более высоких температурах. Они уже добились начального прогресса, достигнув около 70 Кельвинов (-203,15 °C). Также перед учеными стоит задача увеличить сверхнизкие температуры, при которых проявляются экзотические квантовые эффекты, поскольку проводимость тока без потерь начинается только при температуре от 1 до 2 Кельвинов (от −272,15 °C до −271.15 °C).
Анастасия Никифорова
Сэр Эрнест Резерфорд, президент Королевской Академии и лауреат Нобелевской премии по физике, рассказывал следующую историю, служащую великолепным примером того, что не всегда просто дать единственно правильный ответ на вопрос.
Некоторое время назад коллега обратился ко мне за помошью. Он собирался поставить самую низкую оценку по физике одному из своих студентов, в то время как этот студент утверждал, что заслуживает высшего балла. Оба, преподаватель и студент согласились положиться на суждение третьего лица, незаинтересованного арбитра; выбор пал на меня.
Экзаменационный вопрос гласил: «Объясните, каким образом можно измерить высоту здания с помощью барометра». Ответ студента был таким: «Нужно подняться с барометром на крышу здания, спустить барометр вниз на длинной веревке, а затем втянуть его обратно и измерить длину веревки, которая и покажет точную высоту здания».
Случай был и впрямь сложный, так как ответ был абсолютно полным и верным! С другой стороны, экзамен был по физике, а ответ имел мало общего с применением знаний в этой области.
Я предложил студенту попытаться ответить еще раз. Дав ему шесть минут на подготовку, я предупредил его, что ответ должен демонстрировать знание физических законов. По истечении пяти минут он так и не написал ничего в экзаменационном листе. Я спросил его, сдается ли он, но он заявил, что у него есть несколько решений проблемы, и он просто выбирает лучшее.
Заинтересовавшись, я попросил молодого человека приступить к ответу, не дожидаясь истечения отведенного срока. Новый ответ на вопрос гласил: «Поднимитесь с барометром на крышу и бросьте его вниз, замеряя время падения. Затем, используя формулу L = (a*t^2)/2, вычислите высоту здания».
Тут я спросил моего коллегу, преподавателя, доволен ли он этим ответом. Тот, наконец, сдался, признав ответ удовлетворительным. Однако студент упоминал, что знает несколько ответов, и я попросил его открыть их нам.
«Есть несколько способов измерить высоту здания с помощью барометра», начал студент. «Например, можно выйти на улицу в солнечный день и измерить высоту барометра и его тени, а также измерить длину тени здания. Затем, решив несложную пропорцию, определить высоту самого здания.»
«Неплохо», сказал я. «Есть и другие способы?»
«Да. Есть очень простой способ, который, уверен, вам понравится. Вы берете барометр в руки и поднимаетесь по лестнице, прикладывая барометр к стене и делая отметки. Сосчитав количество этих отметок и умножив его на размер барометра, вы получите высоту здания. Вполне очевидный метод.»
«Если вы хотите более сложный способ», продолжал он, «то привяжите к барометру шнурок и, раскачивая его, как маятник, определите величину гравитации у основания здания и на его крыше. Из разницы между этими величинами, в принципе, можно вычислить высоту здания. В этом же случае, привязав к барометру шнурок, вы можете подняться в вашим маятником на крышу и, раскачивая его, вычислить высоту здания по периоду прецессии.»
«Наконец», заключил он, «среди множества прочих способов решения проблемы лучшим, пожалуй, является такой: возьмите барометр с собой, найдите управляющего зданием и скажите ему: «Господин управляющий, у меня есть замечательный барометр. Он ваш, если вы скажете мне высоту этого здания».
Тут я спросил студента — неужели он действительно не знал общепринятого решения этой задачи. Он признался, что знал, но сказал при этом, что сыт по горло школой и колледжем, где учителя навязывают ученикам свой способ мышления.
Студентом этим был Нильс Бор (1885–1962), датский физик, лауреат Нобелевской премии 1922 г.
Фото 1 октября 2017 года. Отопление еще не дали, пользовался вместо обогревателя своей любимой здоровенной лава-лампой. Грела знатно. Купить лампочку 150 Вт для неё уже тогда было невозможно, так как лампочки особенные, выпускаются специально для таких светильнов, но 150 Вт в продаже уже не было, а лампочки меньшей мощности не давали ожидаемого эффекта. Ну и пришло решение заменить стандартную лампочку, обычной лампой накаливания 220 Вт. В итоге вот какая красота получилась:
Линолеум получил ожог, фиг знает какой степени, но не поплавился, не обгорел, а просто загорел как негр, и попытки отмыть его хоть чем то результатов не давали!
При этом с дном лампы ничего не произошло, даже этикетки целы, а поверхность дна, похожая на ковролин, без изменений.
Думал хана линолеуму. Но не тут то было, товарищи! С каждым годом пятно становилось тускнее и тускнее, что давало надежду на его необъяснимое выздоровление. С годами он стал выглядеть так!
Цвет почти вернулся и рисунок не пострадал. Если приглядеться, видно как лампа оставила вдавленный след своего днища. Линолеум возвращает свой первоначальный облик, а ведь прошло всего лишь каких-то шесть лет, товарищи!)
Думаю мой линолеум снова станет прежним и мы выпьем с ним ни один литр пива, такого же светлого-нефильтрованного как он.
А вот собственно, недостающая часть моей, всё так же любимой, лава-лампы, которую уже не найти, 150 Вт. Все еще ищу. После стольких лет, всегда.
1) Получение электричества из овощей и фруктов
Набор для получения энергии из овощей и фруктов, таких как: помидоры, апельсины, картошка, лимон и тд. Стоит такой набор около 100 руб. ссылка на источник.
2) Силовой поезд
Научный эксперимент со спиралью и батарейкой (своей). Стоит около 1 100 руб. ссылка
3) Ручной генератор электроэнергии
Получение электричества с помощью вращающегося генератора (двигателя), стоит такой около 200 руб. без учёта доставки. ссылка на источник
4) Электромагнитный генератор
Наглядный макет генератора электроэнергии, демонстрирующий появление электричества с помощью магнитов и вращающейся обмотки. Стоит такой около 500 руб. без учёта доставки. ссылка
5) Дисперсия света
С помощью данной призмы можно увидеть из каких цветов состоит обычный белый свет... Стоит такая около 240 руб. ссылка
6) Отражение
Эксперимент с отражением лазера от зеркал. Стоит такой около 340 руб. ссылка на источник
7) Цветные фильтры
С помощью данного набора фильтров можно увидеть как меняются цвета при прохождении света через фильтры разных цветов. Такой же эффект получается и при смешивании красок разных цветов. Стоит такой набор 240 руб. ссылка
8) Отражение изображения через зеркала
Прибор перископ. Стоит такой около 650 р. ссылка на источник
9) Рефракция
Набор для оптических экспериментов. Стоит такой около 1100 руб. ссылка
10) Левитация
Набор для самостоятельной сборки и пайки устройства магнитной левитации. Стоит такой набор около 3 300 р. ссылка на источник
Увлечение природой, наукой и тайнами космоса вдохновило фотографа из Алабамы на серию Dark Matter, в которой он превращает магниты и металлические частицы в фантастические и неземные формы.
Как следует из названия, работы вдохновлены темной материей - формой материи, которая, как считается, изобилует во Вселенной, является неотъемлемой частью ее структуры, но все же ее трудно обнаружить.