Электричество ведет себя как вода

20.11.2022

Исследователи из Массачусетского технологического института впервые наблюдали "электронные водовороты". Странное поведение возникает, когда электричество течет в виде жидкости, что может сделать электронику более эффективной. Как и вода, электричество состоит из дискретных частиц, так что можно ожидать, что они обе текут одинаково. Но в то время как молекулы воды достаточно велики, чтобы толкать друг друга и течь вместе, электроны намного меньше, то есть на них больше влияет окружение, чем друг на друга.

Однако было предусмотрено, что при идеальных условиях - при температурах, близких к абсолютному нулю, и в чистых, бездефектных материалах - квантовые эффекты должны взять на себя контроль над их движением и разрешить им течь в виде электронной жидкости с вязкостью меда. Если бы ученые смогли это использовать, это могло бы создать более эффективные электронные устройства, где электричество течет с меньшим сопротивлением.

В новом исследовании команда Массачусетского технологического института наблюдала четкие признаки электронной жидкости - водовороты. Это обычные структуры в потоках жидкости, но не то что обычно могут производить электроны, и поэтому их никогда раньше не наблюдали. Исследователи заметили электронные водовороты в кристаллах дителлурида вольфрама.

Команда вытравила узкий канал с круглой камерой по обе стороны, затем пропустила через него ток и измерила поток электронов. В стандартных материалах, таких как золото, электроны всегда будут двигаться в том же общем направлении, даже если они распространятся в камеры, а затем возвращаются в центральный канал. Но в дителуриде вольфрама электроны вращались через круглые камеры, меняя направление и создавая водовороты.

"Теоретически электронные вихри предсказуемы, но прямых доказательств не было, а увидеть - значит поверить", - сказал Левитов. "Теперь мы это увидели, и это четкий признак пребывания в новом режиме, где электроны ведут себя как жидкость, а не как отдельные частицы". Команда говорит, что подтверждение давних прогнозов может помочь ученым разработать более эффективную электронику.

<< Назад: Сверхнизкие звуки заставляют людей танцевать 21.11.2022

>> Вперед: Сладкое делает муравьев более веселыми 20.11.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Революция полимерных диодов приближается 22.10.2006 Американские химики получили лист гибких полимерных диодов. Твердая кремниевая подложка, на которую наносят микросхемы, давно мешает инженерам-электронщикам, которые мечтают создать небывалые устройства вроде самосветящейся футболки или зонтика, способного превращать солнечный свет в электричество для питания походного телевизора. А выход - в создании микросхем из гибких полимеров. Ученые из Корнеллского университета (США) создали очередной прототип для такой микросхемы. Главное отличие от других подобных работ использование ионов с разными зарядами. Устройство состоит из двух скрепленных друг с другом полимерных пленок, в одной из них имеются положительные, а в другой - отрицательные ионы. В месте контакта они покидают родную пленку и перемещаются в соседнюю до достижения равновесия. Возникающее электрическое поле вызывает перемещение электронов. А снаружи приделаны еще две пленки из электропроводящих полимеров, один из которых к тому же прозрачен. Это катод и анод. При подаче на них разности потенциалов через всю конструкцию будет течь электрический ток: электроны пойдут в одну сторону, а дырки - в другую. Встретившись, они должны рекомбинировать, однако миграция ионов оказывает влияние на этот процесс. В результате удается возбудить молекулы полимера, и те сбрасывают возбуждение, излучая свет. Для того чтобы его пропустить, один электрод сделан прозрачным. Возможен и обратный процесс: возбуждение молекул внешним источником света и получение электрического тока.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026