— К какому классу сверхпроводников относятся ленты диборида магния, в чем их достоинства?

— Точная классификация диборида магния пока затруднительна. Есть некоторые работы, где его относят к «сверхпроводнику полуторного рода» в отличие от сверхпроводников первого и второго рода. С точки зрения критической температуры, его иногда называют промежуточным сверхпроводником (Тс=39К). Одним словом, пока его место не вполне понятно: от низкотемпературной сверхпроводимости он ушел, а к высокотемпературной — еще не пришел. Можно сказать, это отдельный класс.

Диборид магния обладает рядом достоинств, это и обусловило его выбор для использования в гибридной магистрали.

Во-первых, MgB₂ — это простое двухкомпонентное соединение из достаточно доступных материалов, сравнительно легко синтезируемое и давно известное. Только вот не догадывались раньше его проверить на сверхпроводимость... А Юун Акимицу (Япония) в 2001 г. снял с полки порошок и проверил — оказалось, сверхпроводник!

Во-вторых, диборид магния существенно дешевле по сравнению с высокотемпературными сверхпроводниками и сопоставим по стоимости с наиболее распространенным низкотемпературным сверхпроводником NbTi.

— В чем преимущества и недостатки жидкого водорода в качестве хладагента?

— Основное преимущество в том, что это хороший криоген, количество тепла на 1 кг, необходимое для его испарения, в два раза больше, чем у азота и в 20 раз больше чем у жидкого гелия. При кипении жидкий водород снимает в 10 раз больше тепла, чем жидкий гелий.

Соперником водороду в роли хладагента для MgB₂ может быть разве что жидкий неон, но он не является топливом и не годится для гибридных линий. Кроме того, неон имеет очень узкий диапазон рабочих температур (24,5–27 К), что многовато для диборида магния, чтобы получить хорошие параметры.

К недостаткам водорода можно отнести то, что он имеет самый маленький размер молекулы и потому весьма проникающий. А смесь водорода с воздухом пусть и два раза менее взрывоопасная, чем природный газ или пары бензина, но все-таки теоретически может взорваться. Поэтому очень важна высокая вакуумная культура устройств и герметичность. При соблюдении правил обращения с водородом он не представляет опасности.

— Какая температура поддерживается в гибридной линии для обеспечения явления сверхпроводимости? Есть ли планы по повышению этой температуры или в этом нет необходимости?

— В гибридной линии для передачи химической энергии (топлива) используется жидкий водород, который, в зависимости от давления, может иметь температуру 20–25 К (от -253°С до -248°С). Этого более чем достаточно для диборида магния и всех ВТСП, но недостаточно для НТСП. Следовательно, повышать температуру необходимости нет.

Когда-то обсуждалась (в том числе покойным Н.А. Черноплековым из Курчатовского института, «руководителем» всей сверхпроводимости в СССР и России) возможность гибридных линий для передачи энергии с использованием сжиженного природного газа (порядка 169 К). Но пока у нас таких сверхпроводников нет и не предвидится, увы...

Было определено, что всего 1% от общего количества используемого водорода достаточно, чтобы поддерживать постоянную температуру главного водородного канала криогенной линии 220 м в длину при скорости потока 400 г/с.

В итоге с помощью второго прототипа гибридной линии нам удалось передать порядка 50–60 МВт мощности, заключенной в энергии химических связей, и 50–75 МВт электроэнергии. В общей сложности это 100–130 МВт.

Для понимания эту цифру можно сравнить с пропускной способностью «Северного потока». Здесь природный газ транспортируется со скоростью 870 м³ в секунду. При эффективности топлива 40 МДж/м³ мы имеем 3,5·10^10 Вт. Стандартный диаметр газовой трубы 150 см. Таким образом, мы видим, что одна гибридная линия куда более скромного размера может обеспечить поток энергии, сопоставимый с крупнейшим газопроводом.

Сечение кабеля и фотография модели второго образца сверхпроводящего кабеля на основе диборида магния: 1- внутренний сверхпроводящий токонесущий слой; 2 - внешний сверхпроводящий токонесущий слой; 3 - несущая спираль; 4 - скрутки из медных проволок; 5 - высоковольтная изоляция; 6 - проставки из плоскоскомпанованного медного материала.

Большая команда исследователей из России, Германии, Швеции, США, Нидерландов и Франции провела исследования поведения кристаллической структуры осмия при сверхвысоком давлении. При этом был установлен мировой рекорд давления в 770 ГПа (7,7 млн. атмосфер). Предыдущий рекорд был «всего» 400 Гпа. Для объяснения экспериментальных данных использовалось численное моделирование на суперкомпьютерах. Результаты исследований опубликованы в Nature, одном из самых авторитетных научных журналов мира.

Целью эксперимента было изучение изменений кристаллической структуры вещества под воздействием сверхвысокого давления. При этом из-за уменьшения расстояний между атомами внешние подвижные валентные электроны, определяющие свойства материала, взаимодействуют друг с другом и свойства материала могут кардинально изменяться. Так под высоким давлением блестящий электропроводящий металл натрий становится прозрачным диэлектриком, а газ кислород затвердевает и проводит электричество, и даже может стать сверхпроводником.

В данном эксперименте в качестве опытного материала был выбран металлический осмий, обладающий уникальными свойствами: наивысшей плотностью при нормальном давлении, одной из самых высоких энергий связи и температурой плавления, а также очень низкой сжимаемостью, почти как у алмаза.

Проведенное исследование выявило беспрецедентную устойчивость осмия – при огромных давлениях структура его кристаллической решетки в целом остается той же, что и при атмосферном давлении. Но, очень точные измерения методом рентгеновской дифракции показали, что под давлением в ней проявляются особенности в межатомных расстояниях, еще не описанные в теории.

Выяснилось, что при сверхвысоком давлении в осмии начинается взаимодействие между внутренними электронами, тогда как обычно свойства материалов под давлением меняются из-за изменения валентных (внешних) электронов. Возможность влиять на внутренние электроны с помощью давления открывает многообещающие перспективы поиска новых состояний вещества.

Группа ученых из Мичиганского университета разработала материал, который при помощи реактивной жидкости способен восстанавливаться после раны в самом себе, пишет New Scientist.

Сообщается, что процесс восстановления происходит при помощи химического вещества под названием трибутилборан (tributylborane), расположенного между двумя полимерными листами. Это вещество способно вступать в реакцию с кислородом и затвердевать, что приводит к затягиванию отверстий всего за несколько секунд.

Специалисты также предоставляют видеодоказательства, на которых запечатлено, как разработанный материал после попадания в него пули затягивается меньше чем за минуту.

Как отмечает журнал, такое изобретение напоминает материал из фильма «Терминатор-2», где один из героев был сделан из жидкого металла.

В Массачусетском технологическом институте была создана камера, которая может снимать один триллион кадров в секунду, что почти в 42 миллиона раз быстрее, чем обычная кинокамера, скорость которой — 24 кадра в секунду.

На видео показана экспериментальная съемка движения фотонов в воде со скоростью 966 миллионов км/ч. В реальном времени это длилось наносекунду. Для сравнения: наносекунда соотносится к секунде также, как секунда — к 31,7 годам. Человеческий глаз не может заметить движения объекта с такой скоростью, поэтому камера замедлила съемку до 20 секунд. «Если бы таким же способом был снят полет пули, то полученное в результате видео длилось бы три года», — объясняет Джон Маркофф (John Markoff) из New York Times.

В 2014 году ученые из Токийского университета и Университета Кейо создали камеру, которая работает со скоростью 4,4 триллиона кадров в секунду.

В четверг, 31 декабря, правительство Японии объявило, что национальный Институт естественных наук (RIKEN) официально признан первооткрывателем 113-го элемента таблицы Менделеева, сообщает ТАСС. Таким образом, институт заслужил право дать имя этому элементу, сообщило Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий страны.

Как уточняет РИА "Новости", японские ученые синтезировали 113-й элемент в сентябре 2004 года, разогнав на ускорителе и столкнув цинк-30 и висмут-83. В результате им удалось зафиксировать три цепочки распада, соответствующие событию рождения 113-го элемента в 2004, 2005 и 2012 годах.

Российские и американские ученые объявили о создании 113-го элемента в процессе синтеза 115-го элемента в Дубне в феврале 2004 года и предложили назвать его беккерелием. Однако IUPAC посчитал недостаточными доказательства того, что был создан именно 113-й элемент. В течение десяти лет международные организации изучали представленные обеими сторонами данные исследований по синтезу 113-го элемента.

Название новому элементу пока официально не присвоено. Однако наиболее вероятно, что его назовут японий

Китайские и британские физики заявили об открытии нового агрегатного состояния водорода, сжатого до 3,2 миллиона атмосфер, которое по своим свойствам напоминает предсказанный в теории металлический водород – высокотемпературный сверхпроводник, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Немецкие ученые открыли необычное вещество, которое способно поглощать инфракрасное излучение и тепло и превращать его в обычный белый свет, идентичный по спектру и другим характеристикам галогеновым лампам, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Стефани Денен (Stefanie Dehnen) из Марбургского университета (Германия) и ее коллеги добавили к их числу вещество, способное превращать тепловое излучение в обычный свет, изучая различные молекулы, обладающие нелинейными оптическими свойствами. Подобные вещества, как объясняют ученые, могут менять длину волны и другие свойства излучения благодаря тому, как их электроны взаимодействуют друг с другом и с фотонами видимого света, инфракрасного излучения, рентгена и других видов электромагнитных волн.
Необычное соединение открытое Денен и ее коллегами, представляет собой "пирамиду" из атомов олова, окруженную "решеткой" из атомов серы. Эта структура нестабильна по своей природе, поэтому ученым пришлось окружить ее "лесом" из органических молекул, соединенных хвостами с "пирамидой" из серы и олова.
Каждый компонент играет свою роль в генерации света – электроны в "хвостах" органики поглощают энергию ИК-излучения, а олово и сера излучают ее в виде волн видимого света.

В нормальном состоянии данное вещество представляет собой белый порошок, который остается стабильным и химически нейтральным до очень высоких температур, превышающих 300 градусов Цельсия. Его можно растворить в органическом стекле и получить окна, которые будут светить ярким белым светом при облучении инфракрасным лазером.

Подобный "порошок", по словам физиков, фактически идентичен по характеристикам своего излучения обычным галогенным лампам с "теплым" светом, однако у него есть два преимущества – подобные молекулы вырабатывают более направленный поток света, похожий на луч лазера, а также они в разы эффективнее обычных ламп с точки зрения энергопотребления. Кроме того, у данного вещества более естественный и приятный глазу спектр, чем у светодиодов.

Китайские химики разработали эффективный метод по преобразованию полиэтилена в жидкое топливо. В случае если новый процесс получится запустить в промышленных масштабах, люди смогут радикально сократить объемы пластмассового мусора на планете. Об открытии сообщается в журнале Science Advances, а коротко о нем рассказал Gizmodo.

Полиэтилен является самой распространенной пластмассой: ежегодно производится более ста миллионов тонн этого вещества. Из-за высокой инертности полиэтилен почти не реагирует с другими материалами, что увеличивает сроки его разложения в природе до сотен лет. Ученые давно пытаются найти чистый способ уничтожения пластмассы, так как сжигание приводит к выбросу опасных веществ, а транспортировка в мировой океан уничтожает биосферу.

Чжэн Хуан (Zheng Huang) из Китайской академии наук и его коллеги представили итог четырех лет работы. Они создали метод разложения при температуре всего 150 градусов с добавлением дешевого органометаллического катализатора — например, петролейного эфира с иридием. Катализатор ослабляет связи между атомами углерода и водорода в пластмассе, ускоряя разложение. Кроме того, образующееся на выходе вещество пригодно к использованию в качестве жидкого дизельного топлива.

Ученым удалось разложить несколько пакетов и бутылок. Однако для использования в промышленных масштабах новый метод еще не годится: соотношение пластмассы к катализатору пока составляет тридцать частей к одной, а для коммерческого запуска оно должно дойти до десяти тысяч или миллиона к одному. Также, нужно будет заменить иридий (редкий и дорогой металл платиновой группы) на что-то более дешевое.

а чем запааах колышет?

Vantablack представляет собой субстанцию из вертикальных массивов углеродных нанотрубок. Он является самым чёрным из всех известных человеку веществ, поглощая 99,965% падающего на него излучения: видимого света, микроволн и даже радиоволн. Интересна реакция человеческого глаза на Vantablack: благодаря почти полному отсутствию отражённого света, человек воспринимает его не как чёрный предмет, а как некую чёрную дыру. Например, сделанная из него сфера кажется глазу таинственной двухмерной чернотой.

Состоит неординарный материал из вертикально расположенных углеродных трубок на алюминиевой фольге. Фотоны, попадая на Vantablack, теряются между нанотрубками и почти не отражаются обратно, превращаясь в тепло и рассеиваясь. Если посветить на вещество лазерной указкой, пятно просто исчезает, словно в чёрной дыре: недаром материал внесён в Книгу рекордов Гиннесса как самая чёрная субстанция, когда-либо изготовленная человеком!

Теперь британцы усовершенствовали материал, однако измерить его характеристики пока не удалось: сверхчёрный Vantablack 2 просто не поддаётся измерению ни одним спектрометром! Не видны на сверхчёрном веществе и никакие складки, если материал попытаться скомкать, как фольгу — он останется такой же чёрной дырой для глаз.

Алмазные наношарики получили, сжимая стеклоуглерод при температуре в 2000 градусов и давлении 177 тысяч атмосфер. Не все получившиеся шарики оказались прозрачными: extyst отобрали прозрачные шарики и продолжили их сжатие, доведя давление до 2,2 миллионов атмосфер.

Сжимать шарики дальше было невозможно — шарики стали прочнее монокристаллических алмазов, из которых был сделан пресс. Согласно расчетам, упорядоченный таким образом углерод способен выдержать давление до 10 миллионов атмосфер.

Ученые из МФТИ и ряда зарубежных и отечественных вузов впервые смогли «заточить» молекулы воды внутри кристаллов берилла, упорядочив ее молекулы на заданном расстоянии, придав воде сегнетоэлектрические свойства. Результаты эксперимента опубликованы в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Горшунов и его коллеги сделали большой шаг к раскрытию одной из главных тайн воды: при каких условиях она начинает приобретать сегнетоэлектрическиесвойства, благодаря которым в ней спонтанно возникает электрическое поле.

Сегнетоэлектрики широко применяются при разработке электронных приборов и служат основой для устройств энергонезависимой оперативной памяти FERAM. За последние годы физики открыли десятки видов сегнетоэлектриков, главной отличительной чертой которых является большой дипольный момент.

Ученые Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского (ННГУ) разработали керамику, которая способна защитить космические аппараты от воздействия высоких температур и радиации, что позволит им совершать межпланетные полеты. Разработка получила грант Российского научного фонда (РНФ), рассказали корреспонденту ТАСС разработчики изделия.
«Речь идет о создании нескольких керамических высокопрочных материалов разного состава, один из которых обладает высокой радиационной стойкостью, другой — температурной.

«Данные керамики на 20% легче и прочнее традиционных материалов, которые используются при создании защиты для спутников и других космических аппаратов. Соответственно, они позволят удешевить запуск аппаратов на орбиту и увеличат их ресурс», — отметил собеседник агентства.
По словам руководителя проекта, профессора кафедры химии твердого тела ННГУ Альбины Орловой, такая керамическая защита, установленная на космических аппаратах, позволит им выдерживать экстремальные условия космоса. «К примеру, подложка микросхемы из такого материала сможет выдерживать, помимо традиционных нагрузок, и тепловые экстремальные перегрузки, что существенно повышает уровень безопасности и эффективности работы космического оборудования», — отметила она.
С таким же успехом, по словам ученых, защита выдержит повышенное радиационное излучение, что «поможет освоению дальнего космоса». В настоящее время университет уже ведет переговоры с ведущими российскими предприятиями космической отрасли по возможности применения этих материалов.

Также, по словам ученых, высокопрочная керамика может использоваться при захоронении ядерных отходов. «При синтезе к данной керамике добавляется ядерное топливо, затем состав запекается, и уже после этого радиоактивные элементы никуда из этого куска не денутся — он готов к захоронению», — отметил Болдин.

14-летняя британка, умершая от рака, как сообщал Лайф, добилась права на криогенную заморозку своего тела. Девочке пришлось обращаться в суд, потому что её родители не могли прийти к согласию, что делать с её останками после смерти. Новость вызвала общественный резонанс не только в Британии, но и в России. Между тем в нашей стране уже более пяти десятков людей были заморожены — без шума в прессе. Они подписали договоры в надежде, что медицина достигнет когда-нибудь такого уровня, что их оживят и вылечат.

Группа американских физиков провела теоретические расчеты, которые позволили найти альтернативу графену. Двумерный слой олова (стален) может показать еще больший уровень подвижности зарядов, причем эти свойства проявляются при комнатной температуре. Подробности со ссылкой на статью в Physical Review Letters приводит Стэнфордская национальная ускорительная лаборатория.

Ученые из Стэнфордского университета вместе с коллегами из Германии (Институт физической химии твердого тела общества Макса Планка) и Китая (университет Цинхуа) провели расчеты Ab initio. Это особый класс расчетов, в котором результаты получаются вычислениями (обычно, довольно сложными и громоздкими) напрямую из принципов квантовой механики.

Моделирование двумерного слоя из атомов олова позволило установить, что в таком материале должен наблюдаться спиновый эффект Холла и, кроме того, плоское олово должно быть топологическим изолятором. Сочетание этих свойств делает стален, как назвали теоретически предсказанную форму олова ученые, перспективным для применения в микроэлектронике материалом.

Топологическими изоляторами называются материалы, которые проводят ток только в тонком приповерхностном слое. Это явление принципиально отличается от скин-эффекта (переменный ток течет преимущественно вблизи поверхности проводника) и может наблюдаться в изоляторах. В случае с плоским оловом физики говорят, что ток через сталеновую пленку будет проходить только вдоль ее краев.

Эффект Холла заключается в том, что при протекании тока через плоский проводник в магнитном поле (линии магнитной индукции перпендикулярны плоскости) в проводнике возникнет разность потенциалов. Этот эффект можно описать как отклонение зарядов в сторону магнитным полем и его широко используют в технике: например, для измерения силы тока или определения магнитного поля. Кроме того, у эффекта Холла есть еще несколько разновидностей.

В случае квантового эффекта Холла к смещению зарядов добавляется изменение сопротивления проводника, причем оно меняется не непрерывно, а дискретно. Кроме того, отдельно выделяется спиновый эффект Холла: когда на движение носителей заряда влияет не только величина заряда и напряженность поля, но и их спин. Спиновый эффект Холла состоит в том, что электроны со спином «вверх» (направление условно) сдвигаются к одному краю проводника, а со спином «вниз» к другому.

В новой работе ученые обнаружили квантовый спиновый эффект Холла: электроны не просто разделяются по направлению спина вдоль разных сторон сталеновой полосы, но еще и перемещаются с нулевым сопротивлением. При этом речь не идет о сверхпроводимости, поскольку нулевое сопротивление встречают только носители заряда с определенной ориентацией спина.

Применить стален, по мнению предсказавших его ученых, можно для создания микроэлектронных устройств. В частности, высокая подвижность зарядов позволит снизить энергопотребление микросхем, а квантовый спиновый эффект Холла можно применить в спинтронике: вычислительных системах, которые оперируют не только зарядовыми, но и спиновыми токами.

Ученые из Гарвардского университета (США) впервые, по их словам, могли наблюдать фазовый переход Вигнера-Хантингтона, свидетельствующий об образовании металлического водорода. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает EurekAlert!

«Это святой Грааль физики высоких давлений, — сказал соавтор работы Исаак Сильвера. — Это первый образец металлического водорода на Земле, потому, когда вы смотрите на него, вы наблюдаете то, что никогда не существовало прежде».

Ученым, по их словам, удалось обеспечить переход жидкой фазы атомарного водорода в твердую. Это произошло, когда материя была помещена в крайне экстремальные условия одновременно высоких давлений (465-495 гигапаскалей) и низких температур (5,5 кельвина).

Спектроскопический анализ показал, что водород находится в атомарном состоянии, а имеющееся теоретическое обоснование — то, что материя при этом находится в твердой, а не жидкой, фазе. Между тем, прямого экспериментального свидетельства пребывания материи в качестве именно металлического, а не жидкого, водорода ученые пока не получили.

Считается, что газовые гиганты Юпитер и Сатурн между своими ядром и атмосферой содержат толстый слой металлического водорода. Эпизодические сообщения о получении необычного вещества возникали, начиная с 1996 года, однако корректность представляемых учеными данных часто вызывала сомнения их коллег.