Новый тип странных квазкристаллов

17.01.2019

Ученые-физики и химики из университета Брауна впервые создали самособирающуются квазикристаллическую решетку, состоящую из квантовых точек строго определенной формы. Подобные квазикристаллические решетки уже не раз были описаны математически и рассчитаны в ходе сложного компьютерного моделирования, но никому ранее не удавалось продемонстрировать их создание, как говорится, вживую.

Напомним нашим читателям, что кристаллы - это структуры, состоящие из однородных компонентов и обладающих симметрией по одной или более пространственным координатам. Другими словами, если взять какой-либо участок кристалла и сместить его на определенное расстояние по оси симметрии, то структура смещенного участка полностью совпадет со структурой "несмещенного" участка. Квазикристаллы не обладают подобной симметрией, их компоненты располагаются в пространстве упорядоченным образом, но структура квазикристалла, при этом, не повторяется.

Математическое описание квазикристаллов создается достаточно легко, но, как считалось ранее, создание в реальности апериодических кристаллических структур является невозможным. Некоторое время назад ученые уже наблюдали признаки существования квазикристаллов в алюминиевых сплавах, прошедших через сложный процесс из синтеза и термообработки и этот факт стал первым подтверждением возможности их существования. В настоящее время факт существования квазикристаллов считается уже доказанным, и они считаются новым потенциально полезным типом материалов.

Так вернемся же к материалу, созданному в университете Брауна. Интересно то, что ученые изначально даже и не думали о квазикристаллах, их задачей являлся поиск новых методов строительства макроструктур из наноразмерных компонентов. В качестве одного из видов компонентов выступала квантовая точка пирамидальной формы, четырехгранная частица, размером около одного нанометра. Предварительные расчеты показали, что такая форма позволит "упаковать" в определенном объеме пространства большее количество таких частиц, чем частиц традиционной сферической формы.

У четырехгранных частиц была замечена еще одна особенность, они вели себя и взаимодействовали с соседними частицами по-разному, в зависимости от их текущей пространственной ориентации. И в результате этого через некоторое время все частицы самопроизвольно упорядочились, создав сложную структуру, которая известна как квазипрозрачная сверхрешетка.

Исследования этой структуры при помощи электронного микроскопа показали, что частицы формируют десятиугольные образы, объединенные симметрией такого вида, который никогда не встречается в традиционных кристаллах. Единственным исключением являются границы материала, где, для оптимального заполнения пространства, частицы объединяются в образы с меньшим количеством углов.

<< Назад: Мировой океан спасает нашу планету 18.01.2019

>> Вперед: Все самые дорогие компании мира - из сферы ИТ 17.01.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Создана упругая форма углерода 04.07.2017 Объединенная исследовательская группа из института Карнеги, Вашингтон, США, и университета Яньшаня, Китай, синтезировала материал, представляющий собой углерод в новой форме. Этот материал очень и очень прочен, но самым интересным является то, что он обладает упругими свойствами, подобно резине. Более того, новая форма углерода способна проводить через себя свет и электрический ток, что позволит использовать все это в очень широком круге областей применения, начиная от космической и военной техники и заканчивая бытовыми приборами. Новая форма углерода была получена при помощи воздействия давления и высокой температуры на одну из аморфных форм углерода, не имеющего упорядоченной структуры, которая называется стеклоуглеродом (glassy carbon). Этот исходный материал был помещен под давление в 250 тысяч раз превосходящее атмосферное давление и нагрет до температуры порядка тысячи градусов Цельсия. При таких условиях атомы углерода формируют цепочки, соединяющиеся друг с другом различными способами. И в результате возникает форма углерода, одновременно имеющая свойства графита и алмаза. Получение новой формы углерода стало результатом целого ряда экспериментов. В одних экспериментах ученые подвергали стеклоуглерод воздействию высокого давления при комнатной температуре, а в других - просто нагревали углерод до сверхвысоких температур. Получившийся в результате первых опытов материал абсолютно не имел упругости и не был способен восстанавливать свою форму даже после незначительной деформации. А во втором случае внутри углерода начинали образовываться алмазные нанокристаллы. И в результате одного из промежуточных экспериментов, в котором использовался нагрев до умеренно высокой температуры, ученые получили новый углеродный материал, способный сжиматься более чем в два раза сильнее, нежели другие углеродные керамические материалы. Более того, новый упругий углерод способен полностью восстанавливать свою изначальную форму в месте достаточно сильных локальных деформаций. "Легкие материалы, обладающие высокой прочностью и эластичностью, требуются в самых различных областях. В некоторых случаях эти материалы применяются на практике, несмотря на их высокую стоимость, на первый план здесь выходит малый вес и другие уникальные свойства таких материалов" - рассказывает Жишенг Жао (Zhisheng Zhao), профессор из университета Яньшаня.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025