Нанотехнологии

Ученые из Российского квантового центра, ВШЭ и МФТИ сделали новое теоретическое исследование незатухающих токов в мезоскопических одномерных системах с парными перескоками фермионов. Работа была опубликована в Physical Review Journals.    Это исследование является важным шагом в понимании влияния парных перескоков на амплитуду незатухающих токов. 25 лет назад физики-экспериментаторы успешно продемонстрировали, что мощные постоянные токи без потерь могут течь в несверхпроводящих металлических кольцах, но не было теории, которая правильно объясняла бы величину или направление неожиданно больших токов. 

Коллектив российских ученых впервые в мире провел экспериментальную демонстрацию генерации импульсов терагерцового излучения с энергией до 5 пДж при разрядке вакуумного фотодиода фемтосекундными лазерными импульсами. Работа опубликована в журнале Frontiers of Optoelectronics. В исследовании было успешно сгенерировано терагерцовое излучение с помощью вакуумного фотодиода, измерены и исследованы характеристики терагерцовых импульсов, построены полуаналитическая модель и модель в COMSOL Multiphysics. 

Ученые из Российского квантового центра, ВШЭ и МФТИ изучили  фазовый переход в одномерных системах с беспорядком в присутствии коррелированного перескока частиц. Работа опубликована в Physical Review Journals. Она открывает новые возможности для создания устойчивых одномерных атомных ловушек, квантовых нитей и кристаллов с одномерной проводимостью. 

Международный коллектив ученых из Швейцарии, России и Дании улучшил экспериментальную технику спектроскопии высших гармоник органических молекул и провел новые теоретические и экспериментальные исследования молекул бензола и 1,3-циклогексадиена. В опытах подтвердились эффекты, связанные с перемещением заряда внутри молекул на аттосекундных масштабах времени. Исследование опубликовано в журнале Structural Dynamics.  

Данная работа демонстрирует новые возможности в изучении строения вещества, которые открывает аттосекундная физика.

Коллектив ученых проанализировал эффект выделения тепла в проводнике под воздействием электрического тока для углеродных нанотрубок и пришел к выводу, что обычная теория плохо применима. Оказалось, что формула Мотта не работает, но применима формула Кельвина. Работа опубликована в журнале Physical Review B. 

Несмотря на то, что углеродные нанотрубки были открыты почти 20 лет назад, изучение этой формы углерода продолжает оставаться актуальной темой как в экспериментальной, так и в теоретической науке. Разнообразные исследования показали, что углеродные нанотрубки обладают уникальными физическими свойствами, которые могут быть применены в различных сферах человеческой деятельности, таких как микроэлектроника, биомедицина, конструирование прочных структур и создание нанодвигателей. В связи с этим интерес представляет изучение всех классических физических эффектов для нанотрубок.

Ученые из МФТИ и Университета Сучжоу (Китай) провели исследование нелинейности и квантовых эффектов наночастиц, обернутых в графен, при воздействии на них импульсами высокочастотного лазера большой интенсивности. Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Она открывает новые возможности для управления сверхкороткими импульсами для нанофотоники.

Для создания определенных устройств требуются определенные материалы, выбор которых зависит от их физических и химических свойств. Однако с развитием науки и технологий многие «классические» материалы оказались не столь эффективными, а потому появилась необходимость в поиске альтернатив. И порой такие альтернативы находятся в самых неожиданных местах. Ученые из Штутгартского университета (Штутгарт, Германия) разработали новую систему муаровых сверхрешеток нанометрового масштаба, используя ДНК и их способность к самоорганизации. Как именно была создана эта структура, как себя проявляют ДНК в ней, и где может использоваться данная разработка? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Кремний правит IT-миром уже полвека, но сегодня даже самые продвинутые чипы всё чаще сталкиваются с пределами: тепловые ловушки, токи утечки и борьба за каждый дополнительный гигагерц превращается в разработку на грани фола на грани физики. Частотная гонка больше не спасает — теперь в фокусе многоядерные архитектуры, вертикальная упаковка и поиски замены кремнию.

Почему классические технологии больше не тянут, как новые подходы формируют будущее вычислений — и что это значит для разработчиков? Детали внутри.

Перед тем, как мы перейдем к главному предмету, позвольте я немного отойду в сторону к ранее обсуждаемому измерителю толщины мононити, на который меня вдохновил и помог с составлением аппаратной базы @nikolz . Ключевым элементом которого является ПЗС TCD1304 (краткие ТТХ: ширина матрицы 29,2 мм., количество пикселей 3948, расположены линейно, размер пикселя 8х200 мкм., 16 бит, диапазон длин волн 330-100 нм.). Мы много обсуждали варианты таких устройств. В текущей момент в продаже, укажу всем известный Aliexpress, существует множество вариантов дорогих лазерных измерителей ,что по определенным причинам не подходит. Конструирование движется и, в ближайшей перспективе, я представлю готовое к свободному копированию устройство, но речь сейчас пойдет о способах увеличении точности. Исходя из текущего разрешения матрицы, напрашивается прямое решение "в лоб" - подсчет засвеченных и не засвеченных пикселей, при этом точность составит 8 мкм. (~ 0,008 мм.), но используя программно субпиксельную обработку (методы интерполяции по краям объекта: поиск точки пересечения сигнала с порогом, аппроксимация линейного участка фронта сигнала) позволит увеличить точность до 1-2 мкм.

Пример: Устанавливаем порог (например, уровень АЦП = 1500), и если сигнал выше — считаем пиксель "засвеченным" - это решение "в лоб" или второй вариант (для объекта диаметром ~1.0 мм.):

AI меняет не только процессы, но и профессии. Полгода назад для того, чтобы запустить MVP продукта, нужен был не только product owner, но и команда разработчиков. Сегодня прототип может сделать один человек без команды, используя только AI. Вы все еще относитесь к этому со скепсисом, но это уже так.

Меня зовут Сергей Спиренков, я евангелист в KODE и CEO собственных проектов. Последние месяцы я провел внутри этой трансформации — собирая продукты в одиночку, без строчек кода руками, с помощью AI и нового подхода к разработке. В статье поделюсь мнением, как изменится профессия product owner и что ждет разработчиков. И главное: расскажу про AI-инструменты, с помощью которых сам делаю MVP продуктов.

Молекулярные моторы: как химия создаёт нанороботов будущего
(И почему Нобелевская премия 2016 года изменила правила игры)

Введение: От молекул к машинам

В 1827 году ботаник Роберт Броун наблюдал, как частицы пыльцы беспорядочно двигаются в воде. Сегодня мы не просто объяснили это явление — мы научились проектировать молекулы, которые движутся целенаправленно. Речь о молекулярных моторах — синтетических структурах, способных преобразовывать энергию в механическую работу. Это не фантастика: такие «наномашины» уже доставляют лекарства в клетки, сортируют молекулы и даже генерируют механическую силу.

Что такое молекулярный мотор?

В этой части «Наноматериалов и …» рассматриваются УНТ на фоне глобальных вызовов тех, что названы в долгосрочном прогнозе научно-технологического развития РФ до 2030.
– Повышение экологических требований к производству
– Глобальный дефицит энергоресурсов и сырья для производства новых материалов
– Угроза негативного воздействия нанопродуктов на здоровье и безопасность человека
– Распространение новых загрязняющих веществ (в том числе наночастиц) в окружающей среде. Угроза неконтролируемого распространения продуктов, производимых с использованием нанотехнологий

В статье, как и в предшествующих статьях этого цикла, рассматривается многообразие структур и основ устройства, свойств, синтеза, классификация, и области применения углеродных нанотрубок (УНТ) (англ. carbon nanotube сокр., CNT; SWNT; MWNT) открывающих возможности создания материалов и устройств с новыми замечательными свойствами.

Оптическая электроника направлена на интеграцию оптических и электронных систем на невероятно высоких скоростях с использованием сверхбыстрых колебаний световых полей.

Представьте себе, как работает телефонный звонок: ваш голос преобразуется в электронные сигналы, смещается на более высокие частоты, передаётся на большие расстояния, а затем снова смещается вниз, чтобы его было ясно слышно на другом конце. Процесс, обеспечивающий такое смещение частот сигнала, называется смешением частот, и он необходим для таких коммуникационных технологий, как радио и Wi-Fi. Смесители частот являются жизненно важными компонентами во многих электронных устройствах и обычно работают с использованием частот, которые колеблются от миллиардов (ГГц, гигагерц) до триллионов (ТГц, терагерц) раз в секунду.

Научные и прикладные исследования в сфере нано- материалов и технологий ( НМ и НТ), области вычислительной техники проводятся широким фронтом во всем мире и РФ не является исключением. Известный закон Мура показывает, что люди практически исчерпали возможности полупроводниковых материалов, и носителей информации на которых базируется электронная техника. Рост быстродействия вычислений за счет уменьшения элементов и увеличения их количества на единице площади подошел к своему физическому пределу.
Специалисты это понимают и предпринимают определенные попытки для сохранения темпов развития цивилизации. Разыскивают и создают новые материалы, физические принципы, разрабатывают теории, позволяющие находить выход из приближающегося кризиса. Но их мало и возможности их ограничены. Дело не только в финансах и отсутствии новых перспективных теорий. Огромное значение приобретает этическая сторона, что мы уже видим в биологических исследованиях, в искусственном интеллекте и других направлениях. (Кодекс этики ИИ и всеобщая декларация о биоэтике и правах человека и др.)
Оказалось, что эта сфера очень слабо разработана и предпринимаемые меры оказываются без четкого обоснования, а часто сильно запаздывающими.   
В предлагаемой публикации автор касается всего лишь одной сферы деятельности людей, связанной с вычислениями и вычислительными средствами.  (см. здесь).

Химики Санкт-Петербургского государственного университета создали наномаркеры, с помощью которых можно наносить невидимые метки на товары и различные металлические предметы. Эта разработка поможет защитить ценные изделия от незаконного копирования и помешать появлению контрафакта на рынке металлов. Нанометки были разработаны под руководством постдока СПбГУ Дарьи Мамоновой в рамках гранта Российского научного фонда. О том, как работают наномаркеры, рассказала один из авторов разработки, доктор химических наук, профессор СПбГУ (кафедра лазерной химии и лазерного материаловедения) Алина Маньшина.

Одна из самых причин смерти – это проблема с сердечно-сосудистой системой. Но задолго до момента смерти проблема с кровотоком значительно отравляет жизнь, снижая когнитивные способности и подтачивая общую выносливость организма. Новые наночастицы призваны улучшить состояние организма.

• Смерть массивной звезды от чёрной дыры стала крупнейшим и ярчайшим событием своего рода

• НАСА впервые продемонстрировало в космосе «ультрахолодный» квантовый датчик

• Учёные создали материал, способный измерять температуру наноразмерных объектов

• Данио-рерио используют удивительную стратегию для восстановления спинного мозга

• Учёные-любители заметили объект, движущийся со скоростью 1,5 миллиона км/ч