Znajdź zawartość

Uczeni z University of Manchester i Australian National University (ANU) stworzyli magnes składający się z pojedynczej molekuły, który przechowuje zapisane w nim informacje w najwyższej temperaturze ze wszystkich tego rodzajów pamięci. Tego typu molekuły charakteryzuje niezwykle duża pojemność zapisu, nawet 100-krotnie większa niż limit współczesnych technologii. W przyszłości tego typu molekuły mogą zostać wykorzystane do zbudowania pamięci kwantowych czy w spintronice. Nowa molekuła zachowuje zapisane w niej dane w temperaturze 100 kelwinów, czyli -173 stopni Celsjusza. Jej stworzenie to znaczący krok naprzód w porównaniu z wcześniejszymi „molekularnymi magnesami”, które przechowywały dane w temperaturze 80 kelwinów (-193 stopnie Celsjusza). Oczywiście temperatura potrzebna do pracy wspomnianej molekuły jest znacznie niższa od temperatury pokojowej czy temperatur możliwych do uzyskania za pomocą standardowych urządzeń chłodniczych. Jednak, na co warto zwrócić uwagę, jest to temperatura znacząco wyższa od temperatury ciekłego azotu (77 kelwinów, -196 stopni Celsjusza). Ciekły azot jest łatwo dostępnym chłodziwem, więc dla koncernów wykorzystujących olbrzymie bazy danych, jak Google, Microsofot, Meta czy Amazon, jego użycie nie powinno stanowić problemu. Natomiast korzyści z zastosowania wspomnianej molekuły mogą być olbrzymie. Dość wspomnieć, że teoretycznie pozwala ona przechować ponad 3TB na powierzchni 1 cm2. To na przykład pół miliona filmików z TikToka czy 3600 płyt CD z muzyką zapisanych na dysku twardym wielkości znaczka pocztowego. Pamięci magnetyczne są wykorzystywane od dziesięcioleci. Obecnie używane dyski twarde przechowują dane poprzez namagnesowanie niewielkich regionów składających się z wielu atomów, które współdziałają w podtrzymaniu zapisanych danych. Chemiczne molekuły magnetyczne nie potrzebują pomocy sąsiadów, by zachować zapisane w nich dane. To stwarza okazję do zbudowania z nich układów pamięci o olbrzymiej gęstości zapisu. Jednak problemem jest tutaj fakt, że do przechowania tego zapisu wymagają one bardzo niskich temperatur. Badacze z Manchesteru zaprezentowali molekułę, której można zapewnić odpowiednie warunki za pomocą tak powszechnie dostępnego chłodziwa jak ciekły azot. Kluczem do sukcesu jest tutaj unikatowa struktura złożona z atomu dysprozu umieszczonego między dwoma atomami azotu. Te trzy atomu układają się niemal w linii prostej. Taka architektura zwiększa zdolność materiału do generowania i utrzymania pola magnetycznego. O tym wiadomo było nie od dzisiaj. Dopiero teraz jednak udało się to zrealizować w praktyce. Zwykle gdy dysproz jest związany jedynie z 2 atomami azotu, powstaje molekuła o zagiętym, nieregularnym kształcie. Uczeni z Manchesteru dodali do całości alken, który łączy się z atomem dysprozu, utrzymując pożądany kształt całości. Naukowcy z ANU są twórcami analizy numerycznej i nowego modelu opisującego zachowanie się tego typu molekuł. Na ich podstawie uczeni z Manchesteru będą teraz pracowali nad jeszcze lepszymi magnesami molekularnymi. Źródło: Soft magnetic hysteresis in a dysprosium amide–alkene complex up to 100 kelvin, https://www.nature.com/articles/s41586-025-09138-0 « powrót do artykułu

To kolizja, w wyniku której powstał Księżyc, dostarczyła na Ziemię składniki niezbędne do powstania życia, uważają naukowcy z Rice University. Ponad 4,4 miliarda lat temu Ziemia zderzyła się z inną planetą, a skutkiem tej kolizji było powstanie Księżyca. Amerykańscy uczeni twierdzą, że nie był to jej jedyny efekt. Ich zdaniem podczas zderzenia nasza planeta zyskała większość obecnego na niej węgla i azotu. Z badań nad prymitywnymi meteorytami wiemy, że Ziemia i inne wewnętrzne planety Układu Słonecznego są ubogie w lotne pierwiastki. Czas i sposób ich pojawienia się na Ziemi jest przedmiotem debaty naukowej. Nasza teoria jest pierwszą, która wyjaśnia, zgodnie ze wszystkimi dowodami geochemicznymi, czas i sposób pojawienia się tych pierwiastków na naszej planecie, mówi współautor badań Rajdeep Dasgupta. Prowadzone przez Dasguptę laboratorium specjalizuje się w badaniu reakcji geochemicznych zachodzących w głębi planety w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. Podczas serii eksperymentów Dasgupta i jego student Damanveer Grewal postanowili przetestować hipotezę, że lotne związki chemiczne trafiły na Ziemię wskutek zderzenia z protoplanetą, której jądro było bogate w siarkę. Zawartość siarki jest tutaj istotna, gdyż dysponujemy licznymi dowodami eksperymentalnymi wskazującymi, że węgiel, siarka i azot są obecne w każdej części Ziemi, z wyjątkiem jej jądra. Jądro nie wchodzi w interakcje z resztą Ziemi, ale wszystko ponad nim, płaszcz, skorupa, hydrosfera i atmosfera są ze sobą połączone i wymieniają się materiałem, mówi Grewal. Od dawna istnieje teoria mówiąca, że Ziemia zyskała lotne pierwiastki z bogatych w nie meteorytów, które bombardowały planetę już po uformowaniu się jądra. Co prawda sygnatury izotopowe tych pierwiastków są zgodne z sygnaturami izotopowymi pierwiastków znajdowanych obecnie na prymitywnych meteorytach zwanych chondrytami węglowymi, to stosunek węgla do azotu jest różny. Na Ziemi wynosi on około 40:1, tymczasem w chondrytach węglowych jest to 20:1. Podczas swoich eksperymentów, w czasie których symulowano ciśnienie i temperatury podczas formowania się jądra ziemi, Grewal i jego zespół testowali hipotezę, zgodnie z którą mamy bogate w siarkę jądro, ale brakuje w nim azotu i węgla, przez co poza jądrem stosunek tych pierwiastków jest inny niż powinien. Podczas serii testów z uwzględnieniem różnych temperatur i ciśnienia Grewal obliczał, jak dużo węgla i azotu może dostać się do jądra przy trzech różnych scenariuszach: gdy nie ma w nim siarki, gdy jest 10% siarki i gdy siarka stanowi 25% jądra. Na azot niemal nie miało to wpływu. Pozostawał on rozpuszczalny w stopach powiązanych z krzemianami. Jedynie przy założeniu najwyższej koncentracji siarki obserwowaliśmy, że rozpoczynało się jego usuwanie z jądra. Węgiel zaś zachowywał się zupełnie inaczej. Znacznie gorzej rozpuszczał się w stopach z obecnością siarki i było go w nich około 10-krotnie mniej pod względem wagowym niż w stopach bez siarki. Po uzyskaniu takich wyników naukowcy, znając koncentrację i stosunek pierwiastków zarówno na Ziemi jak i na meteorytach, stworzyli symulację komputerową, której celem było opracowanie najbardziej prawdopodobnego scenariusza, wedle którego mamy na Ziemi takie a nie inny rozkład lotnych pierwiastków. Uzyskanie odpowiedzi wymagało sprawdzenia około miliarda(!) różnych scenariuszy i porównania uzyskanych w każdym z nich wyników z warunkami, jakie obecnie panują w Układzie Słonecznym. Okazało się, że wszystkie dostępne dowody – sygnatury izotopów, stosunek węgla do azotu oraz całkowita ilość węgla, azotu i siarki na Ziemi z wyjątkiem jej jądra – wskazują na to, że pierwiastki te trafiły na naszą planetę wskutek kolizji z planetą wielkości Marsa o bogatym w siarkę jądrze, w wyniku której powstał Księżyc, mówi Grewal. Nasze badania sugerują, że skaliste podobne do Ziemi planety mają większą szansę na nabycie pierwiastków niezbędnych do powstania życia, jeśli doszło tam do zderzenia z inną planetą zbudowaną z innych pierwiastków, prawdopodobnie pochodzącą z innej części dysku protoplanetarnego, mówi Dasgupta, który jest też głównym badaczem w finansowanym przez NASA programie CLEVER Planets. Celem tego programu jest badanie, jak niezbędne do życia pierwiastki mogły trafić na Ziemię i inne skaliste planety. Zdaniem Dasgupty jest mało prawdopodobne, by Ziemia zyskała wspomniane pierwiastki samodzielnie, w czasie swojego formowania się. To zaś oznacza, że możemy rozszerzyć obszar poszukiwań sposobu, w jaki pierwiastki lotne trafiają na jedną planetę i tworzą życie w znanej nam formie, dodaje Dasgupta. « powrót do artykułu