Летающие скирмионы

09.11.2021

Топологическая оптика и топологическая фотоника стали "горячими" областями науки с 1980-х годов после того, как были открыты сингулярности в магнитных полях. А относительно недавняя Нобелевская премия, выданная за открытие и изучение топологических особенностей в физике конденсированного вещества, еще больше подстегнула интерес научного сообщества, ведь все это открывает перспективы для реализации нетривиальных видов взаимодействий электромагнитных волн с материей. Это же, в свою очередь, можно будет использовать в ряде новых технологий передачи информации и энергии на большие расстояния.

Группа ученых-физиков из Великобритании и Сингапура сообщила об открытии новой "семьи" электромагнитных импульсов с тороидальной топологией. Эти импульсы являются идеальными физическими воплощениями решений уравнений Максвелла, что позволяет реализовать управление их топологической сложностью и получить так называемую супертороидальную топологию. Электромагнитные поля таких супертороидальных импульсов формируют структуры, практически полностью совпадающие со структурой скирмионов, являющихся в обычных условиях "завихрениями" магнитных полей в среде некоторых магнитных материалов. Только вот скирмионы супертороидальных импульсов летают в пространстве практически со скоростью света.

Скирмионы, сложные топологические квазичастицы, были открыты Тони Скирмом (Tony Skyrme) в 1962 году в попытках создать объединенную модель нуклона. Как уже упоминалось выше, скирмионы представляют собой наноразмерные магнитные вихри с упорядоченными структурами. Эти квазичастицы уже достаточно хорошо изучены во многих системах конденсированного вещества, включая и экзотику, наподобие конденсата Бозе-Эйнштейна, хиральных магнитов, сверхпроводников и жидких кристаллов. Но если скирмионы смогут летать, это откроет бесконечный ряд новых возможностей для информационных устройств следующих поколений.

Супертороидальный импульс, названный учеными "летающим пончиком", включает в себя рекурсивные тороидальные топологические структуры, благодаря чему конфигурация его электромагнитного поля напоминает матрешку. И топологической сложностью такого импульса можно достаточно просто управлять, увеличивать или уменьшать количество вложенных в него тороидальных импульсов, регулировать направление закручивания магнитного вихря и т.п.

Топологические особенности супертороидальных импульсов обеспечивают дополнительные "степени свободы", которые можно использовать в качестве носителей информации для систем оптического кодирования-декодирования, измерительных систем различного рода, систем отображения информации с сверхвысокой разрешающей способностью и, конечно, систем беспроводной передачи информации и энергии на большие расстояния.

<< Назад: Электрический грузовик Farizon Auto Homtruck 10.11.2021

>> Вперед: Очистка рек пузырьками и волосами 09.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Новый текстиль превратит тепло тела в электричество 01.11.2024 Представьте, что ваш свитер или спортивный костюм способны не только защищать от холода, но и питать электронные устройства, такие как фитнес-трекеры или смартфоны. Именно такую задачу взяли на себя шведские ученые, которые сделали значительный шаг вперед в разработке "умной" одежды, способной преобразовывать тепло человеческого тела в электричество. Исследователи создали уникальную шелковую нить, покрытую специальным полимером, которая может генерировать электрический ток за счет разности температур между кожей человека и окружающей средой. Это открытие открывает путь к созданию новых видов одежды, которые смогут питать небольшие электронные устройства, делая их полностью автономными. Ключевую роль в этой разработке сыграл новый проводящий полимер. Он обладает высокой гибкостью, хорошо проводит электрический ток и абсолютно безопасен для человеческой кожи. Такой материал может быть с легкостью интегрирован в обычную ткань, что делает его идеальным для текстильной промышленности. "Мы нашли недостающий элемент в головоломке - тип полимера, который недавно был открыт. Он демонстрирует высокую стабильность при контакте с воздухом и, одновременно, отличные проводящие свойства", - объясняет Мариявиттория Крейгеро, одна из ведущих авторов исследования. Технология была протестирована в реальных условиях: ученые изготовили небольшие термоэлектрические генераторы в форме пуговиц и кусков ткани, которые могли производить электричество за счет разницы температур. Такие устройства можно легко вшить в повседневную одежду, и они будут работать без дополнительных источников энергии. Представьте себе свитер, который во время пробежки заряжает ваш смартфон или отслеживает биометрические данные, помогая контролировать состояние здоровья. Перспективы этого открытия впечатляют. В будущем можно ожидать появления множества новых видов "умной" одежды, которая не только будет функциональной, но и экологичной, так как позволит отказаться от использования батарей в носимой электронике. Это особенно важно в контексте растущего спроса на автономные устройства, такие как фитнес-браслеты и медицинские датчики. Данная технология может найти применение не только в повседневной жизни, но и в профессиональных областях. Одежда, способная генерировать электричество, может использоваться в экстремальных условиях, например, на полярных станциях или в космосе, где автономные источники питания крайне необходимы. Разработка шведских ученых открывает новые горизонты в области носимой электроники и текстиля. Одежда будущего будет не только стильной и комфортной, но и высокотехнологичной, способной сделать нашу жизнь удобнее и безопаснее. В ближайшие годы можно ожидать появления широкого ассортимента "умных" вещей, которые смогут не просто следить за состоянием здоровья, но и питать различные устройства, помогая нам быть всегда на связи.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026