Ahşaptan yapılmış bir transistör
Modifiye edilmiş ahşap: Linköping Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’ndeki meslektaşlarıyla birlikte, dünyanın ilk ahşap elektrik transistörünü geliştirdi. (Görsel: Thor Balkhed)
Yeni malzemelerin yapay zeka kullanılarak tasarlandığı bir dönemde, ahşapla ilgili artan bir ilgi döneminde olduğumuzu bilmek güzel. Şüphesiz ki insanlar tarafından kullanılan en eski malzemelerden biri ve bugün dünya genelinde araştırmacılar bu yenilenebilir kaynağı kullanarak heyecan verici malzemeler yaratma yollarını araştırıyorlar. Şimdi, Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı’ndan Isak Engquist ve İsveç’teki meslektaşları, tahtadan bir transistör yapmayı başardı. Bunun için, malzemenin tamamına elektrik iletken polimerleri kullanarak yüzeyde iyonik iletken elektrolitleri oluşturmayı başardılar. Yeni üretim tekniği, ahşabın bir dizi elektronik bileşenle kullanılmasını mümkün kılıyor, ancak ekip ahşap transistörlerin geleneksel cihazların performansına hiçbir şekilde yaklaşamayacağını da kabul ediyor. Muhtemel bir uygulama, bu yöntemin canlı bitkilerde kullanılması olabilir. Ancak ahşap transistörlerin pratik kullanımları az olsa da, yine de hoş bir buluş.
Saf formda kübik buz gözlemlendi
Ahşap gibi, su olağanüstü özelliklere sahip yaygın bir malzemedir. Diğer maddelerin aksine, katı su, sıvı suya göre daha yoğun olmadığından düzenli olarak 0°C’nin altına düşen geniş bölgelerde sualtı yaşamını mümkün kılar. Buzun en az 20 farklı kristal yapısına sahip olduğu bilinmektedir. Şimdi, Çin’deki araştırmacılar, Lifen Wang ve Xuedong Bai liderliğindeki ekip, su moleküllerinin bir elmas-kübik yapıya sahip olan kübik buzun varlığını keşfeden ilk kişiler oldular. Bu buzun, Scheiner’ın halkası olarak bilinen ve Güneş’in etrafında 28° civarında bir ışık halkası oluşturan son derece nadir bir optik etkiden sorumlu olduğuna inanılıyor. Bu altıgen buz kristalleri üzerinden kırılma nedeniyle oluşan tipik 22°’lik halkadan farklıdır. Ekip, kübik buzun oluşumunu monokatman grafenden yapılmış bir donma levhası üzerinde oluşturdu ve oluşumunu kriyojenik iletim elektron mikroskopisi kullanarak izledi. Bu teknik, tüm buz türlerinin yüzeylerde nasıl oluştuğunu incelemek için kullanışlı bir yöntem.
Süperiletkenlerde ilk defa spin-korelasyon ölçümü yapılabildiği iddia ediliyor
Antiparalel spin filtrelerinin bir Cooper çiftini nasıl spin-yukarı elektronu ve spin-aşağı elektronuna ayırmak için kullanıldığını gösteren resim. (Görsel: Fizik Bölümü/Basel Üniversitesi/Scixel)
Yüzyıl fizik biliminin zaferlerinden biri olan süperiletkenlik BCS teorisidir ve bu 1950’lerde bazı malzemelerin çok düşük sıcaklıklarda elektrik direncinin sıfır olduğunu açıklamak için geliştirilmiştir. Temel fikir, bu süperiletkenlerdeki elektronların bosonlar oluşturmak için çiftler halinde çiftleşmesidir. Bu “Cooper çiftleri” daha sonra dirençsiz akış yapabilen bir süperakış oluşturmak için yoğunlaşabilirler. Cooper çiftlerinin varlığına dair dolaylı kanıtlar olsa da, fizikçiler henüz bir çiftin içindeki elektronların spinleri arasında negatif bir korelasyonu ölçememişlerdi. Ki böyle bir durum Cooper çiftin varlığına dair doğrudan bir kanıt. Şimdi, İsviçre ve İtalya’daki fizikçiler, Basel Üniversitesi’ndeki Arunav Bordoloi liderliğinde, bir süperiletkenin küçük bir parçasından iki kuantum nokta kullanarak Cooper çiftlerini çıkardılar. Ardından çiftleri böldüler ve spin polarizasyonlarını ölçtüler, genellikle BCS teorisi tarafından öngörüldüğü gibi genellikle zıt yönlü olduklarını gözlemlediler.
Spin buzlarında yeni tip fraktal ortaya çıkıyor
Onlarca yıl önce, fraktalların popüler olduğu bir dönemdi. Bu Benoit Mandelbrot tarafından oluşturulan yüksek kaliteli görselleştirmelerin bir kısmından kaynaklanıyordu. Bu nedenle, günümüzde araştırmalarda ortaya çıktığında her zaman ilgi çekici olmuştur. Şubat ayında, Cambridge Üniversitesi’nden Claudio Castelnovo ve İngiltere, Almanya, ABD ve Arjantin’deki meslektaşları, bir spin buzunda yeni bir fraktal tipinin gizlendiğini gösterdi. Spin buzları, düşük sıcaklıklarda periyodik bir yapıya yerleşemeyen manyetik anlara sahip malzemelerdir. Bu buzlar, su buzundaki gibi benzer bir düzensizlik derecesiyle donarlar. 2009’da fizikçiler bazı spin buzlarında uyarılmış durumların manyetik monopoller gibi davrandığını iddia etti. Şimdi, Castelnovo ve meslektaşları, bu monopollerin 3D’de serbestçe hareket etmek yerine her geçen an daha fazla dallanan yapılara sahip olduğunu gösterdi. Cambridge ve Dresden’de bulunan takım üyesi Jonathan Nilsson Hallén, spin buzlarında monopollerin incelenmesinin bir dizi uygulama için önemli olabileceğini söylüyor. “Spin buzları, topolojik mıknatısların en erişilebilir örneklerinden biridir ve spin buzlarındaki manyetik monopoller, fraksiyonlaşmış uyarılmış durumların en iyi anlaşılan örneklerinden biridir,” diyor.
Kutup ayısı kürkü solar-termal tekstillerine ilham veriyor
Kutup ayısının beyaz kürkü, karlı Arktik manzarasında kamuflaj sağlar. Ancak beyaz bir palto güneşte ayıları ısıtmada kötü bir iş çıkaracağını düşünebilirsiniz. Bu doğru değil çünkü kutup ayısı kürkü, güneş ışığını ayının koyu derisine iletmek üzere tasarlanmıştır ve burada verimli bir şekilde emilir. Dahası kürk, ayının derisinin yaydığı ısıyı yakalamada çok iyidir (esasen bir sera etkisi yaratır). Şimdi, Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden Trisha Andrew ve meslektaşları, kutup ayılarından esinlenilmiş, güneş enerjisini ve iç mekan aydınlatmasını emen ve ısıyı koruyan yeni bir çift katmanlı kumaş oluşturdu. 130 W/m2 ışık yoğunluğuna maruz kaldığında, pamuklu kıyafete göre; %30 daha hafif ve ortam sıcaklığı 10 °C daha düşük olduğunda aynı etkiyi yaratıyor. “Kutup ayısı kumaşımız, büyük miktarda enerji tüketen iç mekan ısıtmasını daha enerji verimli bir şekilde yönetmek için kullanılabilecek,” diyor Andrew.
Quasipartikül Demonu, İlk Kez Önerildikten 67 Yıl Sonra Tespit Edildi
On yıllardır bilim adamları, gizemli Pines demonunu, bir metalden oluşan elektron koleksiyonunu, kütleli bir dalga gibi davranan bir miktar parçacık olarak keşfettiler. Bu, bir sanatçının izlenimi olarak gösterilmiştir. (Görsel: The Grainger College of Engineering/University of Illinois Urbana-Champaign)
İlk kez 1952’de David Pines ve David Bohm tarafından öngörülen bu quasipartikül, bir plazmadaki kuantize edilmiş elektron yoğunluğu dalgalanmasıdır. Quasipartikül, bir metalin farklı bantlarındaki elektronların birbirinden farklı bir fazda hareket ettiğinde oluşur, bu da genel yükü sabit tutar. Aslında bir demon, nötr quasipartiküllerin kolektif hareketidir ve bir demon aynı zamanda kütlesizdir ve ışıkla etkileşime geçemez. Tüm bunlar, quasipartiküllerin tespitini çok zor hale getirir. Şimdi, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden Peter Abbamonte ve meslektaşları, bir teknik olan elektron enerji kaybı spektroskopisi kullanarak strontium ruthenate tek kristallerinde Pines demonu ile ilişkilendirilmiş bir uyarılma belirlediler.
Çimento Tabanlı Süperkapasitör; Yeni Bir Enerji Depolama Sistemi Öngörülüyor
İnsanlar, betonla aşk-nefret ilişkisine sahip gibi görünüyorlar. Malzemenin pratikliği, inşaatın çoğunu oluştururken, bazen onun acımasız görünüşünü ve üretimi sırasında salınan büyük miktarda karbon dioksitten de hoşlanmayız. Şimdi, MIT’den Franz-Josef Ulm, Admir Masic ve Yang-Shao Horn liderliğindeki bir ekip, enerji depolamak için süperkapasitörler oluşturmak için kullanılabilecek bir çimento türü geliştirdi. Üretim, karbon siyahı ve çimentodan oluşan kuru bir karışımla başlıyor, buna su ve süperplastikleştiriciler ekleniyor. Malzeme katılaştıkça, malzemeyi çok büyük bir yüzey alanına sahip bir iletken yapmak için fractal benzeri gözenek ağı oluşuyor. Bu, kondansatörün elektrotları için istediğiniz şeydir, çünkü yüzey alanı ne kadar büyükse, kapasite o kadar büyük olur. Ekibe göre, 3.55 m küp büyüklüğünde bir beton kondansatörü yaklaşık 10 kWh enerji depolayabilir. Bu kondansatörleri içeren temeli olan bir ev, örneğin güneş panelleri tarafından üretilen bir gün boyunca enerjiyi depolayabilir ve ihtiyaç duyulduğunda serbest bırakabilir. Malzeme aynı zamanda rüzgar türbini tabanında kullanılabilir, burada fazla enerjiyi depolayabilir ve ihtiyaç duyulduğunda kullanabilir. Teknoloji ayrıca enerjiyi araçlara indüksiyon yoluyla transfer edilebilecek yollar gibi altyapıda depolamak için de kullanılabilir.
physicsworld adresinden derlemedir.