ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Наносимметрия по правилу золотого сечения / 21.02.2010

Источник: Strf.ru

Учёным из Центра материалов и энергии Гельмгольца в Берлине (Helmholtz-Zentrum Berlin fur Materialien und Energie, HZB, Германия) в сотрудничестве с коллегами из Оксфордского и Бристольского университетов, а также лаборатории Резерфорда и Эпплтона (Великобритания), впервые удалось наблюдать наносимметрию, скрытую в твердом состоянии материи. Они измерили характерные черты симметрии, показав ее характерное сходство с золотым сечением, известным по живописи и архитектуре.

Частицы в атомном масштабе ведут себя иначе, чем привычные нам объекты в макроатомном мире. Новые свойства вытекают из такого эффекта, как принцип неопределенности Гейзенберга. Ради изучения этих наноскопических квантовых эффектов ученые обратили внимание на такое обладающее магнитными свойствами вещество, как ниобат кобальта. Его атомы объединяются в намагниченные цепочки наподобие стержневых магнитов толщиной всего в один атом, служа весьма полезной моделью для описания ферромагнетизма в твердой материи и в наномасштабе.

Приложив под определенным углом магнитное поле к выстроенным спинам, можно добиться перехода магнитной цепочки в новое состояние — так называемое квантовое критическое. Профессор Алан Теннант (Alan Tennant), руководитель берлинской группы, объясняет: «Система достигает квантовой неопределенности — состояния кота Шредингера. Вот этого мы добиваемся в наших экспериментах с ниобатом кобальта. Мы подстраиваем систему так, чтобы ввести ее в квантовое критическое состояние».

Искусственно вызвав состояние квантовой неопределенности, ученые смогли наблюдать, что цепочка атомов ведет себя подобно наноскопической гитарной струне. Доктор Раду Колди (Radu Coldea) из Оксфордского университета, являющийся ведущим автором работы и руководивший международным проектом от его старта десять лет назад до настоящего дня, говорит: «Натяжение появляется благодаря взаимодействию между спинами, приводящему к магнитному резонансу. Для этих взаимодействий мы нашли серии („гаммы“) резонансных тонов. Первые два тона находятся в прекрасном соотношении друг с другом. Их частоты (или „высоты“) находятся в соотношении 1,618... — это и есть золотое сечение, известное по живописи и архитектуре». Раду Колди убежден, что это не совпадение. «Оно отражает чудесное свойство квантовых систем — скрытую симметрию. На самом деле, математики уже давно подобрали подходящую симметрию — так называемую группу Ли E8 — и это первое ее наблюдение в веществе», пишет он.

Наблюдаемые резонансные состояния в ниобате кобальта представляют собой замечательную проявление того, как математические теории, разработанные изначально для физики частиц, находят себе применение в нанонауке и, в конечном счете, в технологиях будущего. Профессор Теннант особо подчеркивает важность открытия совершенной гармонии в квантовой неопределенности — вместо хаоса. «Подобные открытия подводят ученых к мысли о том, что мир в квантовых масштабах тоже может подчиняться какому-то лежащему в основе всего порядку. И другие подобные открытия могут ждать ученых при исследовании веществ в квантовом критическом состоянии».

Ученым удалось добиться таких результатов, используя особый метод наблюдения — посредством рассеяния нейтронов. Он позволяет ученым наблюдать колебания системы в атомном масштабе. Доктор Элайза Уилер (Elisa Wheeler), работавшая над проектом и в Оксфордском университете, и в берлинском центре, подчеркивает: «использование рассеяния нейтронов дает нам ни с чем не сравнимую возможность увидеть, как квантовый мир отличается от нашей повседневности». В работе использовался источник нейтронов ISIS лаборатории Резерфорда и Эпплтона; исследования полученных в лаборатории результатов проводились в берлинском центре. Авторы работы подчеркивают, что им удалось добиться успеха в «столь сложных экспериментах и при экстремальных условиях», подключив к исследованию мировых лидеров в этой области науки. 


Другие новости по теме:
27.01.21 - Из пшеничной соломы создали пластик
21.01.21 - Ученые создали аэрогель, создающий воду из воздуха
15.01.21 - Британские ученые разработали материал, способен хранить солнечную энергию в течение нескольких месяцев
30.12.20 - Российские ученые создадут новую огнестойкую сталь
26.12.20 - Российские ученые создали прочный материал из мусора для покрытия дорог
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

854
2

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

174
3

Лунный камень стал источником кислорода

Исследователи из Кембриджа создали небольшой химический реактор, способный проводить процессы окисления и производство кислорода из лунного камня. В основе работы реактора лежит просто электромеханиче

170
4

Ученые ФТИ им.Иоффе разработали метод "сухой" литографии

В применении к нанолитографии слова мокрая и грязная – это скорее не эпитеты, а термины. Впрочем, уже в самое ближайшее время она, возможно, будет сухой, а главное - и чистой. Способ придумали п

165
5

Роснано заинтересовалась британскими пластиковыми чипами

Госкорпорация "Роснано" ведет переговоры о покупке доли компании Plastic Logic, британского производителя чипов и электроники на полимерной основе. Сделка уже одобрена наблюдательным советом.

157

Анонсы событий