Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stworzyli najmniejszą żarówkę na świecie. Jej drucik żarowy stanowi pojedyncza nanorurka o długości 100 atomów. Gołym okiem nie można go zobaczyć. Dopiero po zapaleniu żarówki zauważymy miniaturowe źródło światła.

Miniaturowe urządzenie nie powstało jednak dla zabawy. Profesor Chris Regan i jego zespół stworzyli je, by zbadać zjawiska zachodzące na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej. Żarówka ma umożliwić przestudiowanie prawa Plancka, które opisuje emisję światła przez ciało doskonale czarne. Odnosi się ono do emisji z wielu obiektów, a naukowców szczególnie interesuje mikrofalowe promieniowanie tła, czyli pozostałość po Wielkim Wybuchu, również opisywane przez prawo Plancka.

Żarnik miniaturowej żarówki składa się z mniej niż 20 milionów atomów. To wystarczająco dużo, by wyciągnąć istotne statystycznie wnioski na temat zachodzących zjawisk, a jednocześnie na tyle mało, że żarnik można uznać za urządzenie molekularne, a więc podlegające prawom mechaniki kwantowej.

Naszym celem jest zbadanie, jak prawo Plancka ma się do miniaturowych obiektów. Te dwa tematy - emisja z ciała doskonale czarnego oraz skala nano - mieszczą się na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej, uważamy więc, że nasze urządzenie jest bardzo interesującym systemem do badania - stwierdził profesor Regan.

Jako ciekawostkę można dodać, że żarnik miniaturowej żarówki jest bardzo podobny do tego, który znajdował się w żarówce Edisona. I tam żarnik składał się z węgla. Współczesny żarnik ma jednak objętość bilion razy mniejszą niż żarnik Edisona.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stworzyli najmniejszą żarówkę na świecie.

Hmm, to wcześniej nie było najmniejszej żarówki na świecie? :^)

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
      Naukowcy odkryli chmury pierwotnego gazu, które powstały w ciągu kilku minut po Wielkim Wybuchu. Skład chmur odpowiada teoretycznym przewidywaniom dotyczącym ich budowy.
      W Wielkim Wybuchu powstały tylko najlżejsze elementy, w zdecydowanej większości były to wodór i hel. Po kilkuset milionach lat zaczęły w nich powstawać gwiazdy, w których wytworzyły się cięższe pierwiastki, nazywane przez astronomów „metalami".
      Dotychczas we wszystkich chmurach gazu odkrywano dużą zawartość metali.
      Po raz pierwszy udało się zaobserwować pierwotny gaz, którego nie zanieczyściły metale pochodzące z gwiazd - mówi profesor Xavier Prochaska z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz.
      Brak metali wskazuje, że mamy do czynienia z pierwotnym gazem. To ekscytujące, gdyż jest to pierwszy gaz, który w pełni odpowiada teoretycznym przewidywaniem co do jego składu, zawartym w teorii Wielkiego Wybuchu - stwierdził Michele Fumagalli, student z UC Santa Cruz i główny autor badań.
      Obie chmury pierwotnego gazu zostały odkryte dzięki analizie światła odległych kwazarów dokonanej za pomocą spektrometru HIRES współpracującego z teleskopem Keck I. Dzięki zbadaniu pełnego spektrum możliwe było zaobserwowanie, które długości fali zostały pochłonięte przez materię, znajdującą się pomiędzy kwazarem a teleskopem. Widzimy linie absorpcji tam, gdzie światło pochłonął gaz i możemy dzięki temu zbadać skład tego gazu - dodaje Fumagalli.
      Prochaska wyjaśnia, że zastosowany instrument nie pozwala co prawda wykryć helu, ale najprawdopodobniej znajduje się on w chmurach. Zanotowano wodór oraz deuter. HIRES jest bardzo czuły na węgiel, tlen i krzem, ale żadnego z tych elementów nie odnotowano.
      Dotychczas najmniejsza zarejestrowana zawartość metali wynosiła 1/1000 ilości znajdującej się w Słońcu. Sądzono, że jest to wartość graniczna, że nic nie może zawierać mniej metali niż 1/1000 zawartości Słońca, gdyż metale są rozpowszechnione w całym wszechświecie. Tak więc nasze odkrycie było niespodziewane. To rzuca nowe światło na sposób rozprzestrzeniania się metali z gwiazd, które je tworzą - mówi Fumagalli.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Odkrycie dokonane przez uczonych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB) daje nadzieję na wykorzystanie węgliku krzemu - materiału powszechnie używanego w elektronice - do stworzenia urządzeń obliczeniowych opierających się na mechanice kwantowej.
      Grupa pracująca pod kierunkiem Davida Awschaloma odkryła, że niedoskonałości w sieci krystalicznej węglika krzemu mogą być kontrolowane na poziomie kwantowym. Zwykle defekty w sieci krystalicznej są postrzegane jako niepożądane. W tradycyjnej elektronice takie niedoskonałości powodują spowolnienie pracy układu, gdyż elektrony zostają przez nie uwięzione.
      Naukowcy z UCSB odkryli, że sposób, w jaki elektrony zostały uwięzione pozwala na zainicjalizowanie stanów kwantowych, ich precyzyjną manipulację oraz pomiar. Operacje takie można przeprowadzić za pomocą światła i mikrofal. Zatem każdy z defektów spełnia wymogi stawiane przed qubitem.
      Szukamy piękna i możliwości wykorzystania niedoskonałości, zamiast starać się osiągnąć doskonałość. Używamy tych niedoskonałości jako podstawy dla przyszłej technologii kwantowej - powiedział Awschalom.
      Uczony wyjaśnia, że większość niedoskonałości w sieci krystalicznej nie posiada tak pożądanych cech, jakie odkryto w węgliku krzemu. Dotychczas znano tylko jeden typ takich niedoskonałości - występujący w diamencie ubytek dwóch atomów węgla i zastąpienia ich jednym atomem azotu. Miejsce po drugim atomie węgla pozostaje puste i ma ono takie właściwości, które pozwala wykorzystać je do zapisu kwantowych informacji w temperaturze pokojowej. Diament jest jednak materiałem, który trudno jest pozyskać i zintegrować z elektroniką.
      Tymczasem węglik krzemu jest materiałem dobrze znanym w przemyśle elektronicznym, a badania Awschaloma i jego zespoły wykazały, że dwa spośród licznych typów niedoskonałości pozwalają na uzyskanie efektów kwantowych w temperaturze pokojowej.
      Nie można wykluczyć, że podobnymi właściwościami charakteryzują się też inne materiały. Dotychczas bowiem nie zajęto się dokładnym zbadaniem niedoskonałości wielu z nich.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przechowywanie energii słonecznej w postaci chemicznej ma tę przewagę nad przechowywaniem jej w elektrycznych akumulatorach, że energię taką można zachować na długi czas. Niestety, taki sposób ma też i wady - związki chemiczne przydatne do przechowywania energii ulegają degradacji po zaledwie kilku cyklach ładowania/rozładowywania. Te, które nie degradują, zawierają ruten - rzadki i drogi pierwiastek. W 1996 roku udało się znaleźć molekułę - fulwalen dirutenu - która pod wpływem światła słonecznego przełącza się w jeden stan i umożliwia kontrolowane przełączanie do stanu pierwotnego połączone z uwalnianiem energii.
      W ubiegłym roku profesor Jeffrey Grossman wraz ze swoim zespołem z MIT-u odkryli szczegóły działania fulwalenu dirutenu, co dawało nadzieję na znalezienie zastępnika dla tej drogiej molekuły.
      Teraz doktor Alexie Kolpak we współpracy z Grossmanem znaleźli odpowiednią strukturę. Połączyli oni węglowe nanorurki z azobenzenem. W efekcie uzyskali molekułę, której właściwości nie są obecne w obu jej związkach składowych.
      Jest ona nie tylko tańsza od fulwalenu dirutenu, ale charakteryzuje się również około 10 000 razy większą gęstością energetyczną. Jej zdolność do przechowywania energii jest porównywalna z możliwościami baterii litowo-jonowych.
      Doktor Kolpak mówi, że proces wytwarzania nowych molekuł pozwala kontrolować zachodzące interakcje, zwiększać ich gęstość energetyczną, wydłużać czas przechowywania energi i - co najważniejsze - wszystkie te elementy można kontrolować niezależnie od siebie.
      Grossman zauważa, że olbrzymią zaletą termochemicznej metody przechowywania energii jest fakt, że to samo medium wyłapuje energię i ją przechowuje. Cały mechanizm jest zatem prosty, tani, wydajny i wytrzymały. Ma on też wady. W takiej prostej formie nadaje się tylko do przechowywania energii cieplnej. Jeśli potrzebujemy energii elektrycznej, musimy ją wytworzyć z tego ciepła.
      Profesor Grossman zauważa też, że koncepcja, na podstawie której stworzono funkcjonalne nanorurki z azobenzenem jest ogólnym pomysłem, który może zostać wykorzystany także w przypadku innych materiałów.
      Podstawowe cechy, jakimi musi charakteryzować się materiał używany do termochemicznego przechowywania energii to możliwość przełączania się w stabilne stany pod wpływem ciepła oraz istnienie odkrytego przez Grossmana w ubiegłym roku etapu przejściowego, rodzaju bariery energetycznej pomiędzy oboma stabilnymi stanami. Bariera musi być też odpowiednia do potrzeb. Jeśli będzie zbyt słaba, molekuła może samodzielnie przełączać się pomiędzy stanami, uwalniając energię wtedy, gdy nie będzie ona potrzebna. Zbyt mocna bariera spowoduje zaś, że pozyskanie energii na żądanie będzie trudne.
      Zespół Grossmana i Kolpak szuka teraz kolejnych materiałów, z których można będzie tworzyć molekuły służące do termochemicznego przechowywania energii.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Czy liczba wymiarów, w których żyjemy, zawsze była taka sama? Fizyk Dejan Stojkovic wraz z kolegami z uniwersytetu w Buffalo zaproponowali nową, ciekawą wizję młodego wszechświata.
      Naukowcy zasugerowali że w pierwszych chwilach trwania wszechświat posiadał tylko jeden wymiar - istniał jako linia ciągła. Dopiero podczas dalszej ekspansji pojawiały się kolejne wymiary - linia przekształciła się w płaszczyznę, dalej w trójwymiarową przestrzeń i ostatecznie w czasoprzestrzeń. Co ciekawe, jest możliwe, że w przyszłości w wyniku ekspansji nasz wszechświat uzyska kolejne, dodatkowe wymiary.
      Okazuje się, że proponowana hipoteza wyjaśniłaby kilka ważnych kwestii związanych z fizyką cząstek elementarnych z którymi naukowcy nie potrafili sobie poradzić. Wśród nich są: niezgodności pomiędzy mechaniką kwantową a ogólną teorią względności, obserwowalne przyspieszanie rozszerzania wszechświata oraz konieczności zawyżenia masy hipotetycznego bozonu Higgsa. Wszystkie te niejasności znikają kiedy zredukujemy liczbę wymiarów w młodym wszechświecie.
      W nowym wydaniu Physical Review Letters Stojkovic i Jonas Mureika przedstawiają doświadczenie które mogłoby potwierdzić wysunięta przez Stojkovica hipotezę "znikających wymiarów". Fale grawitacyjne, podobnie jak światło, potrzebują czasu aby dotrzeć do Ziemi. Obserwując te fale de facto oglądamy historię wszechświata. Im dalej spoglądamy tym starszą widzimy jego historię. Ponieważ fale grawitacyjne nie mogą istnieć w jedno- ani dwuwymiarowej przestrzeni, obserwacje najbardziej odległych rejonów wszechświata powinny udowodnić ich nieobecność w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu.
      Szansą na potwierdzenie tej hipotezy jest uruchomienie projektu LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Niestety rozpoczęcie obserwacji planowane jest nie wcześniej niż w roku 2018
      Jednak już teraz przeprowadzono pewne eksperymenty wskazujące na istnienie przestrzeni o mniejszej ilości wymiarów. Naukowcy zaobserwowali że strumienie promieniowania kosmicznego o energii przekraczającej 1 TeV (wartości porównywalnej do wartości energii w początkowym wszechświecie) ulegają rozproszeniu jakby znajdowały się w płaszczyźnie dwuwymiarowej.
      Również prace fizyków z Wielkiego Zderzacza Hadronów (Large Hadron Collider), poszukujących bozonu Higgsa mogą przyczynić się do potwierdzenia hipotezy "znikających wymiarów". W zderzeniach obserwuje się tam cząstki biegnące w przeciwnych kierunkach. To zagadkowe zjawisko nie zostało do tej pory wyjaśnione. Pisaliśmy o tym wcześniej.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie filtry w papierosach produkuje się z octanu celulozy, który absorbuje nikotynę, substancje smoliste i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Chińczycy odkryli jednak, że dodatek nanomateriałów z tlenku tytanu(IV) może zatrzymać jeszcze więcej szkodliwych związków (Chemical Communications).
      Naukowcy już wcześniej próbowali wykorzystywać w filtrach nanomateriały. Nanorurki węglowe i mezoporowate nanostruktury krzemionkowe sprawdzały się dobrze w tej nowej roli, jednak w dużej mierze dyskwalifikowała je wysoka cena. Poza tym wspominano o możliwych zagrożeniach dla zdrowia.
      Mingdeng Wei z Uniwersytetu w Fuzhou nawiązał współpracę ze specjalistami z Fujian Tobacco Industrial Corporation. Naukowcy ustalili, że nanorurki i nanopłachty dobrze przefiltrowują dym papierosowy, są stosunkowo tanie i co najważniejsze, TiO2 stosuje się już w przemyśle kosmetycznym i spożywczym, wiadomo więc, że jest bezpieczny dla zdrowia.
      Zespół z Państwa Środka porównywał papierosy z nanorurkami i nanopłachtami z tlenku tytanu(IV). Wykorzystano maszynę do palenia papierosów, a następnie wysokosprawną chromatografię cieczową (ang. high performance liquid chromatography, HPLC) oraz chromatografię jonową. Dzięki tym metodom oceniono ilość wychwyconych substancji, w tym cyjanowodoru czy amoniaku. Okazało się, że nanorurki są 2-krotnie wydajniejsze od nanopłacht.
      Wydaje się, że warto by było też porównać papierosy z filtrem dopełnionym nanorurkami z TiO2 z popularnymi ostatnio e-papierosami. Lekarze podkreślają jednak, że i tak najskuteczniejszą metodą ograniczenia ilości szkodliwych substancji nadal pozostaje rzucenie palenia.
×
×
  • Create New...