Край Будущего

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, команда объясняет, как они создали чрезвычайно тонкую, гибкую мембрану из стронция титаната и растянули ее, в результате чего активировалось так называемое ферроэлектрическое состояние. В этом состоянии материал генерирует собственное электрическое поле, что-то похожее на то, как постоянный магнит создает свое магнитное поле.

«Мы применили напряжение, чтобы настраивать мембрану в ферроэлектрическое или неферроэлектрическое состояние обратимо и многократно», — отметил Вэй-Шенг Ли, ведущий ученый в Национальной лаборатории SLAC Министерства энергетики и главный исследователь в Стэнфордском институте материалов и энергетических наук (SIMES), совместном институте SLAC и Стэнфорда. «Это позволило количественно охарактеризовать этот переход в стронции титанате с беспрецедентной детализацией».

Растяжение материала изменяет расстояния между его атомами, что может повлиять на его физические свойства, включая электрические. В квантовом материале стронция титаната это приводит к разделению отрицательно заряженных ионов кислорода и положительно заряженных ионов титана, создавая электрическое поле и переводя материал в ферроэлектрическое состояние.

Способность активировать ферроэлектричность в этом материале, а также сверхпроводимость при добавлении примесей и его широкое применение в квантовых гетероструктурах делают стронций титанат многообещающим для применения в вычислениях следующего поколения, хранения данных и сверхпроводящих устройствах.

Тем не менее, природа этого ферроэлектрического перехода до конца не изучена, поэтому команда использовала рентгеновские лучи для отслеживания расположения ионов и электрического поля в стронции титанате в процессе его растяжения до ферроэлектрического состояния. Однако они столкнулись с трудностью: стронций титанат является хрупким кристаллом при комнатной температуре — одной из причин, по которой он не подошел в качестве замены алмаза. В предыдущих исследованиях образцы стронция титаната могли выдерживать лишь ограниченное количество растяжения, прежде чем ломались, что затрудняло их изучение.

К счастью, метод, разработанный в лаборатории Гарольда Хванга, директора SIMES и профессора Стэнфорда и SLAC, позволяет получать тонкие, гибкие мембраны из квантовых материалов. Эти мембраны, толщиной всего несколько нанометров, могут быть отделены от поверхности, на которой они изначально были выращены, и растянуты без разрушения. Исследовательская группа воспользовалась этой техникой для создания растяжимой мембраны из стронция титаната.

«Наша цель заключалась в том, чтобы попробовать внедрить эти мембраны в рентгеновскую установку и применить напряжение», — сказал Ёнхун Ли, аспирант Стэнфорда. Ли и постдокторский исследователь SLAC Цзярюй Ли разработали экспериментальный протокол для переноса этих мембран на гибкие пластиковые листы и их крепления к устройствам, используемым для применения и измерения напряжения в Источнике прогрессивных фотонов (APS) в Национальной лаборатории Аргонн. Рентгеновские лучи из APS показали, как изменялась электронная структура мембраны по мере ее растяжения при различных температурах.

Бетельгейзе, красный сверхгигант в созвездии Ориона, известен своей возможностью взорваться в сверхновую. Недавние исследования предполагают, что у нее может быть компаньон, который не является белым карликом или нейтронной звездой, а, возможно, протозвездой.

После значительного потемнения Бетельгейзе в конце 2019 года, когда она стала на треть тусклее, астрономы заметили колебания яркости, повторяющиеся каждые 5,7 года, и изменения в движении звезды относительно Земли. Эти наблюдения привели к гипотезе о том, что Бетельгейзе может быть двойной звездой, вращающейся вокруг общего центра масс с компаньоном, который влияет на ее яркость и движение.

Астрономы пытались обнаружить предполагаемую звезду-компаньона, но яркий свет Бетельгейзе затрудняет это. По расчетам, компаньон находится на расстоянии, аналогичном расстоянию от Солнца до Сатурна, и имеет массу от половины до двух солнечных масс.

Исследования с помощью рентгеновского космического телескопа Chandra не выявили значимого рентгеновского излучения, что исключает наличие нейтронной звезды или белого карлика, но не опровергает возможность существования менее активной протозвезды. Это открытие поднимает вопросы о взаимодействии «умирающей» звезды и «едва родившейся» звезды, что является уникальным в астрономии.

Публикация взята с сайта: https://arxiv.org/abs/2505.18376

Federal Aviation Administration (FAA) требует провести расследование инцидента, связанного с неконтролируемым полетом космического корабля Starship, который произошел на этой неделе в компании SpaceX.

Испытательный полет во вторник из Техаса продолжался дольше, чем две предыдущие неудачные демонстрации самой большой и мощной ракеты в мире, которые закончились пожаром над Атлантикой. Новейший космический аппарат пролетел полмира и достиг Индийского океана, но перед этим вошел в штопор и развалился на части.

Первая ступень ракеты—носителя, восстановленная после предыдущего полета, также развалилась на части при снижении над Мексиканским заливом. Но это было результатом преднамеренно экстремальных испытаний, заранее одобренных FAA.

Согласно FAA, все обломки обеих секций 123-метровой ракеты упали в пределах обозначенных опасных зон.

FAA будет контролировать расследование SpaceX, которое необходимо для запуска другого космического корабля Starship.

Генеральный директор компании Илон Маск заявил, что хочет ускорить испытательные полеты Starship с конечной целью - запустить их на Марс.

Исследовательская группа, возглавляемая Университетом Южного Методиста (SMU), разработала более экономичный и энергоэффективный материал, известный как нановолокна с высоким энтропийным оксидом (HEO), которые превосходят существующие материалы по стойкости к нагреву, коррозии и другим жестким условиям.

Эти нановолокна HEO, представленные в журнале Science, могут оказаться особенно полезными в таких областях, как аэрокосмическая индустрия, энергетика и электроника, где материалы должны демонстрировать высокую производительность в экстремальных условиях.

В отличие от высокоэнтропийных материалов, созданных ранее, нановолокно, разработанные Амином Салехи-Ходжином и его командой из SMU, могут быть 3D-печатаны или распыляться при комнатной температуре для производства компонентов или покрытия поверхностей. Это делает их более энергоэффективными и экономичными по сравнению с традиционными высокоэнтропийными материалами, которые обычно существуют в виде массивных структур и требуют высокотемпературного литья.

Что такое нановолокно с высоким энтропийным оксидом (HEO)?

Нановолокна представляют собой чрезвычайно тонкие, узкие полоски материала, обычно всего лишь несколько нанометров (одна миллиардная метра) в толщину и шириной от десятков до сотен нанометров.

Нановолокна HEO относятся к особому типу этих лентовидных полосок, называемому высокоэнтропийными материалами или сплавами, которые обладают высокой степенью беспорядка в своей атомной структуре.

Представьте себе приготовление фруктового салата. Вместо того чтобы в основном использовать виноград с несколькими бананами или яблоками, вы берете равные количества яблок, бананов, винограда, апельсинов и ягод — создавая более разнообразный и сбалансированный фруктовый салат.

Высокоэнтропийные материалы следуют тому же принципу.

"Большинство материалов состоит преимущественно из одного или двух элементов, но высокоэнтропийные материалы объединяют пять или более элементов в примерно равных пропорциях," — объяснил Салехи-Ходжин. "Это равномерное распределение приводит к высокому беспорядку в атомной структуре — то, что ученые называют 'высокой энтропией', — что может повысить прочность материала, его стойкость к нагреву и способность противостоять стрессу или коррозии."

Материалы будущего.

То, что Салехи-Ходжин при поддержке исследователей из Университета Иллинойс в Чикаго, Стокгольмского университета и Университета Вашингтона смог сделать впервые, заключается в разработке методов производства низкоразмерных высокоэнтропийных материалов для экономически эффективного и энергоэффективного производства.

Соавтор исследования в журнале Science Ильяс Папайлиас, являющийся доцентом кафедры механической инженерии SMU Lyle, отметил, что была разработана новая методика синтеза, позволяющая точно контролировать морфологию высокоэнтропийных материалов.

"Сначала элемент серы использовался для травления образцов в двумерные (2D) структуры, за которым следовал процесс окисления, преобразующий эти двумерные структуры в одномерные (1D)," — пояснил Папайлиас.

"Эта техника обеспечивает контроль более чем на два порядка величины по ширине и размеру нановолокон, получаемых данным методом," — добавил он. "Было установлено, что в процессе окисления происходит нуклеация одномерных лент, которые в конечном итоге превращаются в полноценные одномерные системы при длительном окислении, что было подтверждено широким спектром ин-ситу экспериментов."

Исследование, опубликованное в Science, показало, что нановолокна, созданные Салехи-Ходжиным и названные 1D-HEO, сохраняли свою структуру при исключительно высоких температурах (до 1000 °C). То же самое было подтверждено и при повышенном давлении (до 12 гигапаскалей), а также при длительном воздействии агрессивных кислотных и щелочных химических сред (pH = 2,3 и 13 на протяжении 7 дней).

Хотя для практического использования этого материала требуется провести дополнительные испытания, Салехи-Ходжин отметил, что твердость и стойкость 1D-HEO делают его идеальным кандидатом для применения в условиях, требующих термостойкости, устойчивости к давлению и долговечности при высоких механических нагрузках.

"Этот новый метод может произвести революцию в области материаловедения, представив новые структуры энтропии," — заявил Салехи-Ходжин, который начал исследования этих нановолокон в UIC.

В четверг Китай запустил космический зонд в рамках первой миссии по сбору образцов с астероида и их возвращению на Землю для исследования, сообщает государственное информационное агентство Синьхуа.

В последние годы Пекин вложил миллиарды долларов в свою космическую программу, стремясь достичь того, что президент Си Цзиньпин называет "космической мечтой" страны.

Китай построил космическую станцию, которая вращается вокруг Земли, и планирует запустить пилотируемую миссию на Луну в этом десятилетии, прежде чем создать там постоянную базу.

Ракета Long March-3B с зондом Tianwen-2 на борту стартовала с космодрома Сичан в юго-западной провинции Сычуань в 1:31 ночи (17:31 по Гринвичу).

Примерно через 18 минут зонд "Тяньвэнь-2" был выведен на переходную орбиту от Земли к астероиду 2016HO3, как сообщили в Китайской национальной космической администрации (CNSA), согласно данным Синьхуа.

"Космический аппарат успешно развернул солнечные панели, и CNSA объявила о успешном запуске," — сообщило агентство новостей.

Несмотря на долгий срок миссии и значительные риски, Шан "выразил надежду на получение революционных открытий и расширение знаний человечества о космосе", согласно информации Синьхуа.

Зонд "Тяньвэнь-2" должен собрать образцы с близкого к Земле астероида 2016HO3 и исследовать комету 311P, согласно данным космического агентства страны.

Астероид, открытый учеными на Гавайях в 2016 году, имеет диаметр примерно от 40 до 100 метров и вращается относительно близко к Земле.

Он представляет собой "живой ископаемый", состоящий из древних материалов, которые могут помочь ученым понять, как сформировалась ранняя солнечная система, сообщила Синьхуа на этой неделе.

Комета, в свою очередь, вращается между Марсом и Юпитером и привлекает внимание исследователей, поскольку обладает некоторыми характеристиками, более характерными для астероидов.

Миссия "Тяньвэнь-2" ожидается, что продлится около десяти лет.

Космическая программа Китая стала третьей, которая вывела людей на орбиту — после США и Советского Союза — и также успешно высадила роботизированные роверы на Марсе и Луне.

Его космическая станция "Тяньгун", название которой переводится как "небесный дворец" на китайском, является жемчужиной программы.

В прошлом месяце Китай отправил троих астронавтов на "Тяньгун" на шестимесячную миссию в рамках проекта "Шэньчжоу-20".