Созданы высокоэффективные наноразмерные светодиоды, которые могут обеспечить высокоскоростную передачу информации в пределах и между чипами

Ученые из Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали структуру нового наноразмерного светодиодного источника света, характеристики которого позволят создать на его основе высокоэффективные и высокоскоростные оптические коммуникационные каналы. Малые габариты самого светодиода и требующейся ему электронной обвязки позволят связать этими каналами отдельные функциональные участки одного чипа или несколько чипов в единую сеть.

В настоящее время металлические проводники, обеспечивающие передачу сигналов между блоками одного чипа или несколькими разными чипами, все чаще и чаще становятся узким местом, ограничивающим быстродействие создаваемых электронных устройств. Одним из наиболее перспективных видов решения данной проблемы является замена электрических проводников оптическими или фотонными коммуникационными каналами. Но препятствием к использованию оптических каналов на кристалле чипа до последнего времени являлось отсутствие малогабаритного и высокоэффективного источника света, который может без труда быть интегрирован в структуру полупроводникового кристалла.

Новый светодиодный источник света, созданный голландскими учеными, в тысячу раз более эффективен, нежели любые его предшественники. Более того, его быстродействие столь велико, что он способен обеспечить гигабитные скорости передачи информации, которых вполне достаточно для удовлетворения всех нынешних и будущих потребностей. Еще одним из ключевых новшеств является то, что структура светодиода уже объединена со световым каналом и световодом, позволяющими передавать оптический сигнал строго в необходимом направлении.

Структура нового нано-светодиода создается на кремниевом основании, покрытом тонким слоем фосфида индия. Кремний представляет собой основной вид полупроводникового материала, из которого изготавливаются кристаллы почти всех чипов, но его некоторые электронные и оптические свойства не позволяют изготавливать из него эффективные источники света. Идеальным вариантом для создания источника света является фосфид индия, из которого изготовлены собственно светоизлучающие элементы светодиода.

Малые габариты светоизлучающих элементов светодиода обеспечивают их малую инерционность и высокую тактовую частоту работы. Даже опытные образцы новых светодиодов уже могут преобразовывать электрические сигналы в оптические со скоростью в несколько гигабит в секунду. А технология массового производства новых светодиодов, которая будет разработана немного позже, позволит получать партии таких устройств, разброс параметров которых будет находиться в допустимых пределах.

TLDR
В 2020-х мы станем свидетелями бума оптических компьютеров

#физика #технология #электроника #оптика
https://phys.org/news/2017-02-efficient-nano-led-door-faster-microchips.html

Нейтринная обсерватория IceCube, находящаяся на Южном полюсе, впервые зафиксировала сразу три нейтрино, предположительно пришедших от одного источника. По словам физиков, случайно такое событие можно ожидать примерно раз в 13,7 лет. Пространственная и временная близость вызвала интерес ученых и спустя сутки после события была организована кампания по поиску электромагнитной компоненты сигнала. Однако обнаружить источник не удалось.

Впервые внегалактические нейтрино были зарегистрированы в 1987 году — при вспышке сверхновой в Большом Магеллановом Облаке. Три года назад об уверенной регистрации потока астрофизических нейтрино сообщила коллаборация IceCube. Детектор эксперимента представляет собой 86 гирлянд с фотодатчиками, расположенных внутри кубического километра льда, на глубине от 1,5 до 2,5 километра. Когда высокоэнергетическое нейтрино попадает в детектор, с некоторой вероятностью оно взаимодействует с ядром молекулы воды. Это приводит к рождению огромного числа частиц и вспышке, фиксируемой детекторами. По яркости этой вспышки физики оценивают энергию нейтрино.

Событие, описанное в новой работе, оказалось почти достаточным для того, чтобы запустить автоматические наблюдения. Система зарегистрировала 17 февраля 2016 года две пары нейтрино с разницей менее 100 секунд, причем нейтрино первой пары оказалось учтено и во второй паре. Разброс предполагаемых координат источников трех нейтрино оказался лишь на одну десятую градуса больше, чем требуется системе (3,6 градуса вместо 3,5).

#физика #космос #нейтрино #астрономия #телескоп #обсерватория
https://telegra.ph/IceCube-vpervye-pojmal-srazu-tri-nejtrino-03-05

Исследователи из Берлинского технического университета разработали и испытали новую версию плазменного двигателя, способного, в отличие от других прототипов, работать при нормальном, а не низком, атмосферном давлении. Работа ученых опубликована в Journal of Physics: Conference Series, а краткое ее изложение приводит New Scientist. Новая силовая установка относится к типу магнитоплазмодинамических двигателей, которые потенциально могут быть использованы на самых разных классах летательных аппаратов.

Как утверждают разработчики, их магнитоплазмодинамический двигатель по своей тяге значительно превосходит существовавшие до сих пор прототипы. Испытанный их прототип, будучи масштабированным до размеров обычного авиационного двигателя, как утверждается, сможет развивать тягу от 50 до 150 килоньютонов в зависимости от подаваемого напряжения.
#физика #двигатель #космос #технология
https://telegra.ph/Nemcy-ispytali-vysokochastotnyj-plazmennyj-dvigatel-05-18

Больше токамаков богу токамаков!

Путей решения проблемы управляемого термоядерного синтеза существует несколько, наиболее перспективным сейчас считается использование магнитного поля для удержания высокотемпературной плазмы в ограниченном объеме. Например, в виде тора, что используется в установках типа токамак.

В начале марта на сайте Массачусетского технологического института появилась новость о выделении финансирования на создание новой термоядерной установки — сверхпроводящего токамака SPARC (Soonest Possible Affordable Robust Compact). Проект получил 50 миллионов долларов от итальянского энергетического гиганта ENI, из которых 30 миллионов будут потрачены в ближайшие три года, и продолжает искать новых инвесторов. В масштабах работ по управляемому термоядерному синтезу это неплохие деньги — для сравнения годовой взнос США в международный проект установки ITER в 2018 году составляет около 65 миллионов долларов.

#физика #энергетика #синтез #ITER
https://nplus1.ru/blog/2018/03/23/more-fusion-for-god-of-fusion

Тут попалась новость, которую захотелось прокомментировать отдельно: свежеизмеренное значение энергии диссоциации (распада) молекулы H₂ разошлось с теоретически предсказанным. Несовпадение практики с теорией – это обычное дело, но всё-таки хотелось бы прояснить, почему это важно. Ведь первое, что многим людям приходит в голову, когда они слышат о подобных новостях, это мысль навроде «Какая-то туфта эта ваша научная методология, зачем она вообще нужна, если выдаёт ошибочные результаты».

Самое забавное тут следующее: теория расходится с реальным миром не иногда, а всегда. Это единственное, что можно сказать о любой теории или гипотезе. У большинства научных теорий есть известные границы применимости, а для тех теорий, для которых эти границы не известны, их предстоит открыть.
Всё, что требуется от хорошей теории – выдавать предсказания, верные в заранее оговоренных условиях, и не противоречить предыдущим попыткам объяснить окружающую Вселенную.

Постойте, но если теория X не противоречит теории Y, то в чём смысл создавать новую теорию? Ведь и старая справляется, казалось бы, неплохо. Давайте рассмотрим пример: законы Ньютона и законы релятивисткой механики. Мы знаем совершенно точно, что законы Ньютона и базирующаяся на их основе классическая механика ошибочны, когда речь идёт о больших массах (например, орбита Меркурия поворачивается примерно на 570° за сто лет, что необъяснимо в рамках классической механики), очень малых массах (сумма масс атомов водорода в молекуле H₂ меньше, чем масса самой молекулы) или околосветовых скоростях (вам потребуется прикладывать всё больше силы, чтобы ещё чуть-чуть ускорить гирьку по мере роста её скорости относительно вас). Так почему законы Ньютона продолжают преподавать в школах и ВУЗах? Почему их до сих пор используют инженеры?

Чисто из меркантильных соображений: да, законы Ньютоны ошибочны, но вносимая ошибка очень мала в большинстве практических случаев. Нам просто нет смысла использовать сложный и громоздкий математический аппарат специальной и общей теории относительности для расчёта прочности моста.

Значит ли это, что релятивистская механика полностью описывает наш мир? Ведь самые точные эксперименты не нашли отклонений больших, чем погрешности измерительных приборов. Разумеется, нет. Просто пока ещё не найдено условий, в которых СТО и ОТО нарушаются.

И учёные тщательно ищут, так как единственный способ найти новый закон природы – это найти место, время и обстоятельства, в которых «старые» законы больше не работают. Именно поэтому результаты открытия бозона Хиггса оказались немного разочаровающими: он настолько хорошо вписался в существующие модели, что дорогостоящий и сложный эксперимент почти не добавил ничего нового к нашему знанию. Поэтому то, что энергия распада водорода отличается от предсказанной – это большая радость как для экспериментаторов, так и для теоретиков: суть работы первых состоит в попытках сломать теорию, а вторых – разработать новую и отдать на растерзание практикам.

#телега #болтовня #физика #философия

Ну и в догонку, тут подвезли свежую и очень красивую фотографию окрестностей чёрной дыры нашего Млечного Пути

#физика #астрономия #фотографии #чёрные_дыры #галактика #млечный_путь
https://naked-science.ru/article/sci/novyy-teleskop-poluchil-unikalnyy

Спасибо @Epikur за ссылку

Quartz: физика объясняет, почему с возрастом время летит быстрее

В детстве каждый год был наполнен для нас огромным количеством впечатлений, а лето и вовсе казалось маленькой жизнью. Чем старше мы становимся, тем больше замечаем, что годы проносятся мимо с неимоверной скоростью, времени в нашем распоряжении всё меньше. По мнению физика из Университета Дьюка Адриана Беджана, у данного явления есть вполне научное объяснение: с возрастом мы на физическом уровне медленнее обрабатываем информацию, дольше "фиксируем" её глазами. Более того, на наше восприятие времени оказывает заметное влияние общая усталость и количество сна, поэтому иногда "притормозить" скоростной поток бесконечно уходящих дней можно просто хорошенько выспавшись и отдохнув.

"По словам Беджана, который изучал предыдущие исследования в ряде областей, касающихся времени, зрения, мышления и умственной обработки, чтобы прийти к своему выводу, время, которое мы переживаем, представляет собой ощутимые изменения в психических стимулах. Это связано с тем, что мы видим. В него входят как физическое время обработки мысленных образов и скорость смены изображений, которые мы воспринимаем, так и наше восприятие времени. И в некотором смысле, у каждого из нас есть свое «умственное время», не связанное с часами, днями и годами в часах и календарях, на которое влияет количество получаемого нами отдыха и другие факторы. Беджан - первый человек, который смотрит на ход времени сквозь эту призму, но его выводы основаны на выводах других ученых".

https://theidealist.ru/mindtime/

#Quartz #наука #человек #физика #время #старость #мозг #мышление

Скользи

Почему лёд скользкий? Многим этот вопрос покажется слишком простым, так как давно известно, что природа скользкости льда кроется в тонком слое жидкой воды, который создаётся трением. Именно эта жидкая плёнка позволяет фигуристам кататься по льду. Однако, свойства этого тонкого слоя воды практически не изучены. Например, его толщина точно неизвестна. Особенно странно то, что этот слой такой скользкий, учитывая, что жидкая вода плохая смазка. Как же тогда эта плёнка воды может уменьшить трение и сделать лёд скользким?

Ответами на эти вопросы и занялись французские учёные. Для этого им понадобился специальный атомно-силовой микроскоп с миллиметровым шариком из боросиликатного стекла в виде зонда. Возя из стороны в сторону этот шарик, исследователи смогли зарегистрировать силы, действующие при скольжении по льду в нанометровом масштабе.

Благодаря такому уникальному устройству ученые смогли четко продемонстрировать, что трение действительно создает плёнку жидкой воды. Кто бы мог подумать?! Однако, эта плёнка преподнесла пару сюрпризов. Она оказалась намного тоньше, чем считалось – от нескольких сотен нанометров до микрона. Еще более неожиданно, что эта пленка вовсе не «простая вода», а состоит из воды, которая является такой же вязкой, как масло, то есть обладает сложными вязкоупругими свойствами. А значит, что поверхностный лед не полностью превращается в жидкую воду, а представляет собой смесь ледяной воды и измельчённого льда. Поэтому тайна скольжения на льду связана с вязкой природой плёнки воды.

Полученные результаты могут помочь лучше понять скольжение по льду, например, в зимних видах спорта, а также в разработке способов увеличения трения для избежания заносов на обледенелых дорогах.

Так что помни, французы уже начали подготовку к Зимней олимпиаде 2022 года в Пекине и нацелились на целую россыпь серебряных медалей. Почему серебряных? Потому что выиграть в Пекине у китайских конькобежцев, фигуристов, лыжников и, не побоюсь этого слова, бобслеистов, вряд ли кому удастся. Хоть с наукой о трении, хоть без неё.
Инфа отсюда.
#физика

К новым рекордам!

Эх, прав был Великий комбинатор, когда говорил, что «овёс нынче дорог». Действительно, всё должно чем-то кормиться и что-то потреблять. Например, нашим гаджетам и компьютерам нужно электричество, чтобы мы могли читать наш Зоопарк. И хотелось бы немного сэкономить…

Вот учёные из Технического университета Вены в погоне за дешёвой электроэнергией вспомнили про термоэлектрические материалы, которые могут преобразовывать тепло в электричество. Да не просто вспомнили, а создали новый материал с небывалой до сих пор эффективностью.

Генерация электричества в термоэлектриках возможна благодаря эффекту Зеебека: если между двумя концами такого материала существует разница температур, то в нём может возникнуть электрическое напряжение, а следовательно, и электрический ток.

Хороший термоэлектрический материал должен хорошо проводить электричество, но плохо передавать тепло. Это сложная задача, поскольку электропроводность и теплопроводность обычно тесно связаны.

Новый термоэлектрик от австрийцев представляет собой тонкий слой из железа, ванадия, вольфрама и алюминия, нанесённый на кремний. Когда тонкий слой металлов наносится на кремний, происходит нечто удивительное: в кристаллической решётке распределение атомов разных элементов становится совершенно случайным. Два атома железа могут находиться рядом друг с другом, а рядом с ними могут быть ванадий или алюминий. Всё перемешалось.

Эта смесь регулярности и нерегулярности расположения атомов металлов мало влияет на электропроводность, но принципиально меняет теплопроводность. Неравномерности распределения атомов в кристаллической структуре препятствуют переносу тепла из области материала с высокой температурой в области с низкой, что приводит к уменьшению теплопроводности. Это важно, так как электрическая энергия генерируется из-за разности температур.

Количество электрической энергии, которая может генерироваться при данной разности температур, определяется добротностью: чем выше добротность материала, тем лучше его термоэлектрические свойства. Лучшие термоэлектрики на сегодняшний день имеют добротность от 2,5 до 2,8. А термоэлектрик австрийских ученых имеет добротность от 5 до 6! Вот не зря так радуется на фотке один из авторов исследования. Хотя, может он счастлив, что попал в наш Зоопарк?

Так что помни, новый материал настолько эффективен, что его можно использовать для обеспечения энергией датчиков или даже небольших компьютерных процессоров, которые могли бы генерировать свое собственное электричество из-за разницы температур.
Инфа отсюда.
#нано #физика #химия

Не в бровь, а в глаз

Что только не использовали для лечения рака – и наночастицы, и вирусы, и молитвы. А вот учёные из Калтеха предложили бороться с раком с помощью звука. Но не просто звука, а ультразвука.

Обычно в ультразвуковой терапии используют или излучение высокой интенсивности, что приводит к нагреву и разрушению клеток, или специальные контрастные вещества, которые вводятся перед ультразвуком, что может разрушить близлежащие клетки. При лечении рака таким образом тепло может нанести вред не только раковым клеткам, но и здоровым, а контрастные вещества действуют только на небольшую часть опухоли.

Но американские учёные разработала методику онкотрипсии, основанную на идее, что клетки уязвимы для ультразвука на определенных частотах. Команда из Калтеха обнаружила, что импульсы ультразвука низкой интенсивности (с частотой 0,5–0,67 МГц и длительностью импульса > 20 мс) вызывали разрушение клеточного скелета раковых клеток, в то время как соседние здоровые клетки не пострадали. Эксперименты показали, что образование акустических стоячих волн и появление кавитации приводят к разрушению цитоскелета и гибели раковых клеток.

Исследователи надеются, что однажды их метод можно будет использовать наряду с химиотерапией, иммунотерапией, облучением и хирургией.

Так что помни, правильная настройка частоты или тембра звука позволит вам не только сообщить миру о том, что вы ударились мизинцем об угол кровати, но возможно, и уничтожить раковые клетки, оставив здоровые невредимыми.
Инфа отсюда.
Статья в свободном доступе тут.
#биология #медицина #физика

Горячий, как кубит

Как быстро летит время. Только что пределом мечтаний были дискеты на 1,2 мегабайта и Windows 95, а сегодня никого не удивить ни терабайтным диском, ни тем более 10-й Виндой. И некоторые – самые продвинутые – мечтают уже о прекрасных временах квантовых компьютеров, когда любые игры будут летать на ультрах, ИИ найдёт лекарство от всех вирусов, студенты вернутся в университеты на занятия, а онлайн обучение продолжит окучивать свою любимую аудиторию – домохозяек и школьников, которым хочется по-быстрому стать сертифицированными специалистами в физике высоких энергий и карательной психиатрии за 9 занятий и 786 минут видеоуроков.

Квантовые компьютеры – штука очень крутая. А всё благодаря квантовым битам или кубитам, которые в отличие от обычных битов могут принимать значения не только «0» и «1», а быть и в обоих этих значениях в так называемой «суперпозиции».

Но для функционирования квантовых компьютеров эти кубиты нужно охлаждать. Очень сильно охлаждать. Работать такие компьютеры могут только при температуре всего на доли градуса выше абсолютного нуля (около 0,1 Кельвина). Это требует сложнейшего лазерного охлаждения стоимостью в миллионы долларов.

Но теперь кубитологи из Университета Нового Южного Уэльса, что в Австралии, решили эту проблему. Учёные разработали квантовый процессор на кремниевом чипе и квантовых точках, который работает при температуре 1,5 Кельвина. А это в 15 раз горячее, чем современные технологии от Google, IBM и других компаний, использующих сверхпроводящие кубиты. На картинке авторы разработки и холодильник для охлаждения кубитов.

Так что помни, 1,5 Кельвина – это -271,65 по Цельсию и адски холодно. Казалось бы, чертовски малый прирост температуры. Но крутость этой технологии в том, что такую температуру можно достичь с помощью охлаждения всего за несколько тысяч долларов, а не миллионы долларов, необходимых для охлаждения квантовых чипов до 0,1 Кельвина.
Инфа отсюда.
#физика #техно