centernews360

Позначка: матеріали

  • Уявний час перестав бути лише математичною концепцією — нове відкриття фізиків

    Уявний час перестав бути лише математичною концепцією — нове відкриття фізиків

    Новий експеримент довів, що явище уявного часу, яке раніше вважалося чисто математичною концепцією, можна виміряти фізично. Це відкриття має потенціал покращити сучасні технології.

    Уявний час — це складна і незвична для розуміння концепція теоретичної фізики, особливо в квантовій механіці та космології. Він відрізняється від звичного нам часу, який рухається від минулого до майбутнього. Уявний час можна уявити як інший вимір, перпендикулярний до звичного часового виміру. У математиці він позначається множенням на уявне число i, що є квадратним коренем із -1.

    Довгий час фізики розглядали уявний час лише як корисний математичний інструмент. Однак нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, продемонструвало, як мікрохвильове випромінювання, проходячи через спеціальну експериментальну установку, взаємодіє із затримкою уявного часу. За допомогою коаксіальних кабелів, утворених у вигляді кільця, і найчутливіших осцилографів вчені змогли зафіксувати дуже невеликі фізичні зміни, які раніше вважалися лише абстрактними. Ці зміни виникають через невеликий зсув частоти мікрохвильового сигналу при проходженні через матеріал, що ілюструє затримку уявного часу. Хоча величина цих затримок надзвичайно мала, вона має величезне значення для розуміння взаємодії світла з матеріалами.

    Розуміння явища уявного часу допоможе покращити сенсорні пристрої та системи зберігання інформації, які працюють на основі світла. Наступним кроком для вчених стане вивчення того, як інформаційні імпульси, які використовуються в комунікаціях, спотворюються під час проходження через матеріали, і чи пов’язані ці спотворення із затримками уявного часу.

  • Вчені розробили матеріал, що може замінити пломби та імпланти

    Вчені розробили матеріал, що може замінити пломби та імпланти

    Вчені зробили важливий крок у напрямку вирощування зубів в лабораторії, що може стати революцією у стоматології. Створений новий матеріал дозволяє стовбуровим клітинам «спілкуватися» між собою так само, як це відбувається в організмі людини, що дає можливість відтворити процес формування зубів. Цей прорив може стати альтернативою традиційному лікуванню зубів за допомогою пломб та імплантів.

    Зазвичай людина вирощує два набори зубів протягом свого життя — молочні зуби, які з’являються у віці 6 місяців, та дорослі зуби, що з’являються з 6 років. Однак після прорізування останніх зубів в організмі людини зникають стовбурові клітини, що відповідають за їх постійну регенерацію, на відміну від деяких тварин, наприклад, акул чи крокодилів, у яких зуби відновлюються постійно. Наразі, коли зуби пошкоджуються, люди звертаються до стоматологів, які пропонують лікування за допомогою пломб або штучних імплантів. Однак ці методи мають певні обмеження: пломби з часом послаблюють структуру зуба і мають обмежений термін служби, а імплантація потребує інвазивної хірургії, що може призвести до ризику інфекцій та пошкодження навколишніх тканин. Вчені з Королівського коледжу Лондона вже кілька років працюють над ідеєю вирощування зубів у лабораторії, і їхні зусилля увінчалися успіхом. Вони розробили новий матеріал на основі гідрогелю, який дозволяє стовбуровим клітинам «спілкуватися» та взаємодіяти в такий спосіб, як це відбувається у природному середовищі організму. Гідрогель імітує тканинну матрицю, яка оточує клітини в організмі, що дозволяє клітинам розвиватися в зуби. Це відкриття може змінити підхід до лікування зубів у майбутньому. Вчені вважають, що зуби, вирощені в лабораторії, будуть більш міцними, довговічними і з меншою ймовірністю будуть відторгнуті організмом, ніж імплантати. Крім того, такі зуби зможуть природно відновлюватися, що робить їх дуже схожими на справжні зуби.

    Поки що вчені перебувають на початковому етапі досліджень і не можуть точно сказати, коли вирощені зуби зможуть бути використані людьми. Вони працюють над різними варіантами імплантації, включаючи можливість розміщення клітин зуба на місці відсутнього зуба безпосередньо в роті, щоб вони могли рости, або вирощування зуба в лабораторії з подальшим його встановленням. В будь-якому випадку, обидва варіанти вимагають дуже раннього етапу розвитку зуба.

    Якщо подальші дослідження виявляться успішними, то в майбутньому можна очікувати альтернативу традиційним методам лікування зубів, таким як пломби та імпланти.

  • Камера яка дозволила побачити атомний світ

    Камера яка дозволила побачити атомний світ

    У світі, де технології постійно розвиваються, фізики зробили крок до нової ери в науці. Нова камера з можливістю відкривати затвор за трильйонну частку секунди відкрила двері до атомного світу, дозволяючи фіксувати неймовірно швидкі процеси, які раніше були невидимими для науки.

    Камера нового покоління, створена фізиками, здатна зробити знімки з швидкістю, яка перевищує звичайні цифрові камери в 250 мільйонів разів. Затвор, що відкривається за одну трильйонну частку секунди, дозволяє спостерігати за рухом атомів, які перебувають у постійному русі через вібрації чи зміни температури. Це стало можливим завдяки новій технології, яка отримала назву vsPDF — функція розподілу атомних пар зі змінним затвором. Раніше, щоб побачити такі швидкі явища, фізики мусили використовувати спеціалізовані методи або обмежувати свої дослідження до значно повільніших процесів. Тепер, з нейтронною камерою, вчені отримали можливість фіксувати навіть найменші зміни в динамічному безладі атомів — феномені, який характеризується хаотичними рухами атомів у матеріалі. Це явище є важливим для розуміння, як матеріали реагують на зміни температури або механічного впливу. Технологія vsPDF використовує нейтрони замість звичних світлових часток для фіксації атомних структур. Це дозволяє отримати точні зображення рухомих атомів, оскільки нейтрони можуть проникати в матеріали і безпосередньо взаємодіяти з атомами. За допомогою цього методу вчені можуть вимірювати зміни в енергії та місці розташування атомів, спостерігаючи, як вони змінюються в часі під впливом різних зовнішніх факторів. Завдяки такій швидкості затвора камери фізики змогли розділити динамічний безлад, що відповідає за теплові та механічні властивості матеріалу, від статичного безладу — хаотичних рухів атомів у відсутності зовнішнього впливу. Це дає змогу досліджувати те, що відбувається з матеріалом на найглибшому рівні. Першими об’єктами для спостережень стали телуриди германію, матеріали, які мають особливі властивості для перетворення тепла в електрику або, навпаки, електрики в охолодження. Дослідження показали, що цей матеріал зберігає свою структуру навіть при високих температурах, але з підвищенням температури атоми починають демонструвати більше рухів, що приводить до зміни теплової енергії. Розуміння цих динамічних процесів має величезне значення для подальшого розвитку термоелектричних матеріалів. Вивчення таких структур дозволить створювати більш ефективні матеріали та обладнання, що використовують термоелектричні ефекти для покращення енергетичних технологій.

    Ця революційна камера надає науковцям нові можливості для дослідження швидкоплинних явищ на атомному рівні. Завдяки новій технології фізики можуть розкрити приховані ефекти в матеріалах, які до цього часу залишались поза увагою. Це відкриття не тільки поглиблює наше розуміння матеріалів, але й дає надію на створення нових, більш ефективних технологій у різних галузях науки та промисловості.