Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zobrazować skyrmiony, bardzo rzadki rodzaj momentu magnetycznego. Osiągnięcie jest dziełem zespołu z japońskiego Instytutu Zaawansowanej Nauki RIKEN, pracującego pod kierunkiem Yoshinoriego Tokury.

W tradycyjnych ferromagnesach momenty magnetyczne poszczególnych atomów układają się równolegle do siebie, w tym samym kierunku.

Jednak w niektórych magnesach oddziaływanie pomiędzy elektronami powoduje, że powstaje skyrmion czyli podobne do wiru ułożenie momentów magnetycznych. Współczesna fizyka do końca nie wie, czym są skyrmiony. Są one zwykle utożsamiane z barionami lub szerzej z solitonami.

Japończycy wykorzystali elektronowy mikroskop transmisyjny (TEM), który pozwala na obrazowanie struktur magnetycznych w wysokich rozdzielczościach. Dotychczas sądzono, że w ten sposób nie uda się zobrazować skyrmionów, gdyż do ich ujrzenia konieczne jest przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego. A to, jak uważano, zakłóci obraz. Uczeni z RIKEN zauważyli jednak, że zakłócenia nie występują, jeśli zewnętrzne pole zostaje przyłożone prostopadle do soczewek mikroskopu.

Naukowcy zaobserwowali ułożenie skyrmionów, byli też w stanie oglądać pojedynczy skyrmion i stwierdzić, że są one stabilne. To z kolei umożliwi manipulowanie skyrmionami, co może w przyszłości pozwolić na zbudowanie nowego rodzaju pamięci magnetycznych czy urządzeń elektronicznych.

Na razie jednak są to tylko rozważania dotyczące dalekiej przyszłości. Obecnie skrymiony można obserwować w temperaturze około 40 kelwinów (ok. -233 C).

W przyszłości będziemy musieli nie tylko znaleźć materiały, w których skyrmiony są stabilne w temperaturze pokojowej, ale również nauczyć się manipulowania ich ruchem za pomocą zjawisk elektromagnetycznych - stwierdził Tokura.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Straszne zamieszanie z tymi nazwami, ale skyrmion to raczej osobliwość punktowa - typu ładunku - wszystkie strzałki skierowane w punkt w 3D.

Osobliwość z obrazka z physorg jest 2D: typu spinu, jak kwanty pola magnetycznego w nadprzewodnikach ('fluxony' ) - w stylu tornada: na każdej płaszczyźnie prostopadłej do krzywej, robiąc pętlę dookoła osobliwości, pole robi pewną całkowitą/ułamkową ilość 'obrotów':

http://demonstrations.wolfram.com/SeparationOfTopologicalSingularities/

Ogólnie w fizyce tego typu struktury nazywamy solitonami - zlokalizowane, mające pewną energię spoczynkową (masę), którą mogą uwolnić anihilując z odpowiednim antysolitonem.

W matematyce tego typu zachowanie pola nazywamy osobliwością topologiczną i naturalnie na poziomie topologii dostajemy różne prawa zachowania: jak ilość obrotów pola wzdłuż zamkniętej krzywej odpowiada ilości osobliwości wewnątrz (linii pola magnetycznego), ilość pola wychodzącego z zamkniętej powierzchni odpowiada ilość punktowych osobliwości wewnątrz (prawo Gaussa) ...

 

Podobieństw z cząstkami jest znacznie więcej - wracając do skyrmionów, modelują one dobrze pojedyncze cząstki, więc może należy próbować solitonami modelować wszystkie? ... niestety z pewnych socjalnych powodów taka filozofia zlokalizowanych cząstek jest sprzeczna z ogólnie obowiązującym ortodoksyjnym spojrzeniem na mechanikę kwantową, które wręcz zakazuje wyobrażanie sobie jakiejś dynamiki za funkcją falową i kolapsem ... podczas gdy na takich makroskopowych fluxonach w nadprzewodniku już planuje się komputery kwantowe: http://www.rle.mit.edu/media/pr150/44.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jarek, ale Ty na pewno nie trollujesz?  :-\ 

Ja widzę tu 2 nowe męskie imiona: Skimion i Solton.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Chciałem sprostować i się rozpisałem, bo z jednej strony co chwilę jest o solitonach nius, a z drugiej takie 'klasyczne' obiekty topologiczne to jest temat dalej dość egzotyczny ... sory

Artykuł mówi o prostych osobliwościach, a skyrmiony w normalnej nomenklaturze to obiekty dość skomplikowane: http://en.wikipedia.org/wiki/Skyrmion

Share this post


Link to post
Share on other sites

Właśnie dlatego próbowałem dość ogólnie napisać, co to jest. Bo w kilku źródłach pisali dość niekonkretnie, przyznając, że nie bardzo wiadomo, co to ten skyrmion.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Znów nowość kwantowa.I znów "tylko" w mikroskali.A znalazłem ogólne info,że są doniesienia fizyków o obserwacji efektów kwantowych w makroskalach!Chętnie przeczytałbym w dziale technologie właśnie o takich odkryciach.Może świat dzięki nim nie byłby w kółko taki sam.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Forschungszentrum Jülich oraz uniwersytetów w Hamburgu i Kilonii jako pierwsi odkryli skyrmiony - spiralne magnetyczne struktury - na powierzchni, a nie w głębi materiałów. W przyszłości obecność skyrmionów może posłużyć do budowy nośników danych.
      Istnienie skyrmionów postulowano od ponad 20 lat. Po raz pierwszy zauważono je w roku 2009, a przed rokiem pisaliśmy o pierwszej bezpośredniej obserwacji skyrmionów.
      Teraz niemieccy uczeni zauważyli je na powierzchni jednoatomowej grubości warstwy żelaza nałożonej na iryd. Skyrmiony te zostały utworzone przez nie więcej niż 15 atomów, a ich średnica nie przekracza kilku atomów, co oznacza, że są o co najmniej jeden rząd wielkości mniejsze niż skyrmiony dotychczas obserwowane.
      Magnetycznie stabile byty, które odkryliśmy, zachowują się jak cząsteczki i układają się na dwuwymiarowej siatce w strukturę podobną do atomów. To odkrycie oznacza dla nas, że sny się ziściły - mówi profesor Stefan Blügel.
      Już przed czterema laty ten sam zespół naukowców odkrył nowy porządek magnetyczny w cienkiej warstwie manganu pokrywającego wolfram i udowodnił, że do jego powstania przyczyniło się oddziaływanie Działoszyńskiego-Moriya. To samo zjawisko jest konieczne do powstania spiralnych skyrmionów.
      Obliczenia wykonane za pomocą superkomputerów wykazały, że do odpowiedniego ułożenia spinów i powstania skyrmionów przyczyniły się oddziaływanie Działoszyńskiego-Moriya, konwencjonalne oddziaływania pomiędzy spinami oraz nielinearne oddziaływanie pomiędzy czterema spinami.
      Teraz chcemy zbadać wpływ elektryczności na skyrmiony. W jaki sposób spiny elektronów będą oddziaływały na magnetyczne spirale, jak wpłynie to na same spirale i na oporność - mówi profesor Blügel.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Model antymaterii, w tym jej anihilacji ze „zwykłą" materią wydawał się prosty i zrozumiały, przecież samą antymaterię wytwarza się już rutynowo. Tak było do czasu eksperymentów, jakie w genewskim CERNie przeprowadził międzynarodowy zespół uczonych z Danii, Węgier, Wielkiej Brytanii i Japonii bombardując cząsteczkowy wodór wolnymi antyprotonami.
      Odmienność doświadczenia polegała na bombardowaniu nie pojedynczych atomów, lecz cząsteczek, na początek wybrano najprostsze: wodór, a dokładniej gazowy deuter (ciężki izotop wodoru z neutronem w jądrze). Za pociski posłużyły antyprotony, które spowolniono do jednej setnej prędkości światła. Ujemnie naładowane antyprotony nie przyciągają również posiadających ujemny ładunek elektronów, a niewielka prędkość pozwala na pominięcie skomplikowanych poprawek relatywistycznych.
      Eksperyment, którym kierował Japończyk z instytutu RIKEN, Yasunori Yamazaki, wykazał, że prawdopodobieństwo jonizacji cząsteczek deuteru zależy liniowo od prędkości antyprotonów, co stoi w sprzeczności z oczekiwaniami i dotychczasowym modelem dla atomowego wodoru. Nie jest znany mechanizm tego zachowania. Poszukując teoretycznego wyjaśnienia członkowie zespołu spekulują, że cząsteczkowy cel posiada mechanizm hamujący jonizację - podczas zbliżania się antyprotonu do protonu w jednym jądrze cząsteczki obecność protonu w drugim jądrze powoduje przemieszczenie orbitującej chmury elektronów. Im wolniejszy antyproton, tym więcej czasu pozostaje cząsteczce na dopasowanie się, stąd mniejsze prawdopodobieństwo jonizacji.
      To wielka niespodzianka, to zmienia nasze rozumienie dynamiki kolizji atomowych, która okazuje się, nawet na poziomie jakościowym, jeszcze w powijakach - mówi Yamazaki. Najbliższe eksperymenty mają sprawdzić, czy prawdopodobieństwo jonizacji zależy od odległości od celu oraz położenia w momencie kolizji.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Alergie pokarmowe to zmora znacznej części populacji. Te poważniejsze, jeśli nie są rozpoznane i leczone, mogą prowadzić nawet do wyniszczenia organizmu i śmierci. Niektóre, jak alergia na orzeszki ziemne, są wyjątkowo zdradliwe, wystarczy bowiem śladowa ilość, by zagrozić poważnym wstrząsem anafilaktycznym. Jednak nawet te drobne obniżają jakość życia, trudno bowiem dociec, że ciągłe dolegliwości są wywoływane przez nietolerowane przez nasz organizm cytrusy, czy herbatę.
      Problem w tym, że z pożywieniem dostarczamy organizmowi niezliczoną ilość różnorodnych substancji, zarówno nieodzownych i pożytecznych, jak i neutralnych albo szkodliwych. Wraz z jedzeniem wchłaniamy bakterie i wirusy. Nasz system odpornościowy musi się w tym „rozeznać", pozostawić w spokoju to, co dobre, a zlikwidować zagrożenia. Niestety, często się przy tym myli, powodując przy tym właśnie choroby autoimmunologiczne.
      Szansa na zrozumienie i ręczne opanowanie błędnej pracy naszego systemu immunologicznego pojawia się dzięki pracy japońskich biologów molekularnych z RIKEN, którym udało się rozgryźć sposób, w jaki nasz organizm decyduje, które elementy pożywienia się dobre, a które należy „zaatakować".
      Domniemywano wcześniej dwie zasady, które mogły kierować systemem obronnym: zmniejszanie ilości efektorowych limfocytów T, lub hamowanie ich aktywności przez limfocyty T regulatorowe. Japońscy naukowcy odkryli, że kluczową rolę w przełączaniu aktywności odgrywają dendrytyczne komórki prezentujące antygen (antigen presenting cell - APC), a dokładniej dwie konkretne proteiny obecne na ich powierzchni.
      Właśnie te dwie proteiny wywołują aktywność limfocytów efektorowych T, podczas kiedy APC oznaczają obce substancje dostarczane z pożywieniem, wraz ze współpobudzającymi białkami rodziny B7, które regulują odpowiedź immunologiczną. Dla podjęcia akcji systemu odpornościowego potrzebne są zarówno jedne, jak i drugie.
      Katsuaki Sato i jego współpracownicy z RIKEN Research Center for Allergy and Immunology w Jokohamie przeprowadzili eksperymenty na myszach z niedoborem współpobudzających protein B7. Jak się okazało, ich niedostatek wzmacnia reakcję odpornościową. Białka B7 pobudzają bowiem wytwarzanie raczej limfocytów regulatorowych, niż efektorowych, sprzyjając w ten sposób tolerancji pokarmowej. Jednak obecność stanu zapalnego ich działanie zostaje wyhamowane.
      To przełomowe odkrycie, choć zarazem dopiero początek badań nad dokładnym poznaniem funkcjonowania naszego systemu odpornościowego. Japoński zespół, wraz z naukowcami ze Stanów Zjednoczonych i Francji planuje kontynuować badania laboratoryjne, na ich końcu bowiem może pojawić się nadzieja dla cierpiących alergików.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nanotechnologia i nanomateriały to z pewnością jedne z najpopularniejszych haseł w nauce XXI wieku. Najczęściej i najwięcej mówi się o węglowych nanorurkach, które obiecują przełom w wielu dziedzinach technologii. Ale operowanie w nanoskali to także inne materiały i technologie. Chociażby kontrolowanie pojedynczej molekuły... wody i kontrolowanie wyników jej dysocjacji w cienkich błonach.
      Osiągnięciem takim mogą się pochwalić pracownicy RIKEN - czołowego japońskiego instytutu naukowo-technologicznego. Przy pomocy mikroskopu tunelowego udało im się selektywnie kontrolować dysocjację molekuły wody w cienkiej błonie tlenku magnezu (MgO) o grubości zaledwie kilku atomów (ilustracja 1). W bardzo niskiej temperaturze mikroskop tunelowy pozwolił im wstrzykiwać tunelowane elektrony do molekuł wody na powierzchni błony (ilustracja 2) oraz wybierać jeden ze sposobów dysocjacji. Poprzez wzbudzanie wibracji molekuły do odpowiednio wysokiego stanu wywoływano dysocjację do grupy hydroksylowej (H + OH) (ilustracja 3a i 3b), zaś poprzez wzbudzanie wysokiego stanu elektrycznego wywoływano dysocjację do tlenu atomowego (O) (ilustracja 3c i 3d).
      Taka kontrola nad dysocjacją molekuł wody i wpływ na różne jej przebiegi, choć brzmi bardzo abstrakcyjnie, stwarza wyjątkowe praktyczne możliwości budowy nowych rodzajów katalizatorów. Szczególnie mocno oczekiwane są katalizatory pozwalające na łatwiejsze i tańsze wytwarzanie wodoru, potencjalnego źródła energii czystej ekologicznie. Zrozumienie dynamiki zachowania molekuł wody pozwoli być może na konstruowanie bardziej zaawansowanych i skomplikowanych katalizatorów na błonach z tlenków metali - te bowiem ujawniają coraz więcej ciekawych i użytecznych właściwości podczas badań w nanoskali.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z japońskiego Instytutu Badań Fizycznych i Chemicznych RIKEN sklonowali martwą mysz laboratoryjną, której zwłoki trzymali przez 16 lat w zamrażalniku. Truchło przechowywano w temperaturze -20°C, co przypomina warunki panujące w wiecznej zmarzlinie.
      Niska temperatura i czas poważnie uszkodziły komórki, a jednak eksperyment się udał. Dzięki nowej metodzie klonowania członkowie zespołu genetyka Teruhiko Wakayamy mają nadzieję odtworzyć wymarłe gatunki, w tym mamuty.
      Badacze z RIKEN "rozczłonkowali" neurony mózgu myszy i wyekstrahowali z nich jądra komórkowe, zawierające DNA. Uzyskany materiał przeniesiono do niezapłodnionych komórek jajowych, które pozbawiono uprzednio własnych jąder komórkowych. Ostatnim etapem eksperymentu było umieszczenie powstałego zarodka w ciele matki zastępczej.
      Transfer materiału genetycznego umożliwił wyhodowanie nowego osobnika, identycznego pod względem genetycznym z okazem przechowywanym w zamrażarce. Badaczom udało się uzyskać embriony, a następnie, dzięki izolacji pojedynczych komórek z powstającego zarodka, linie płodowych komórek macierzystych. Z tak przygotowanej hodowli komórkowej można było następnie izolować pojedyncze komórki i hodować z nich całe nowe organizmy.
      Aby potwierdzić skuteczność metody oraz brak zaburzeń w fizjologii uzyskanych organizmów, skrzyżowano je z "normalnymi" myszami. Procedura zaszła bez większych komplikacji, a w jej efekcie narodziło się zdrowe potomstwo.
      Zdolność klonów do rozmnażania jest bardzo ważna, ale i tak na drodze do ożywienia mamuta napotykamy wiele przeszkód natury technicznej – twierdzi Wakayama.
      Profesor Akira Iritani, biolog z Kinki University i jeden z ważniejszych członków Projektu Kreacji Mamuta, ocenia, że na świecie czeka na sklonowanie aż 10.000 zamrożonych okazów kopalnego słonia. Dla wielu rzeczywistość Parku Jurajskiego Stevena Spielberga nie jest li tylko fikcją literacko-hollywoodzką. Iritani jest bowiem koordynatorem projektu Park Plejstoceński. Jego pomysłodawcy planują stworzyć na terenie północnej Syberii lodową wersję safari, zamieszkiwaną przez wskrzeszone mamuty i inne gatunki zwierząt sprzed 20 tys. lat, w tym tygrysy syberyjskie, włochate nosorożce, przodków syberyjskich koni, wielkie jelenie, prehistoryczne lisy i lwy stepowe. Park zajmowałby obszar o powierzchni dwukrotnie większej od Japonii.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...