Home > Pers > Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren

Eendimensionale kwantumrooster-vloeistoffen. CREDIT I. Morera et al. Phys. Rev. Lett

Abstract:
Vloeistoffen zijn alomtegenwoordig in de natuur: van het water dat we dagelijks consumeren tot superfluïde helium, een kwantumvloeistof die verschijnt bij temperaturen zo laag als slechts enkele graden boven het absolute nulpunt. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze enorm verschillende vloeistoffen is dat ze zichzelf in de vrije ruimte binden in de vorm van druppeltjes. Vanuit een microscopisch perspectief begrijpen hoe een vloeistof wordt gevormd door deeltjes een voor een toe te voegen, is een grote uitdaging.

Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren

Barcelona, ​​Spanje | Geplaatst op 15 januari 2021

Onlangs is een nieuw type kwantumdruppeltjes experimenteel waargenomen in ultrakoude atomaire systemen. Deze zijn gemaakt van alkalische atomen die worden afgekoeld tot extreem lage temperaturen in de orde van nanokelvin. De belangrijkste bijzonderheid van deze systemen is dat het de meest verdunde vloeistoffen zijn die ooit experimenteel zijn waargenomen. Een buitengewone experimentele controle over het systeem opent de mogelijkheid om het mechanisme dat leidt tot de vorming van kwantumdruppeltjes te ontrafelen.

In een recent artikel gepubliceerd in Physical Review Letters, onderzoekers van het Institute of Cosmos Sciences van de Universiteit van Barcelona (ICCUB) Ivan Morera en wijlen Prof. Artur Polls onder leiding van Prof.Bruno Juliá-Díaz, in samenwerking met Prof. Grigori Astrakharchik van UPC, presenteer een microscopische theorie van roosterquantumdruppeltjes die hun vorming verklaart.

Het team van onderzoekers heeft aangetoond dat de vorming van de kwantumdruppel kan worden verklaard in termen van effectieve interacties tussen dimeren (gebonden toestanden van twee deeltjes). Bovendien hebben ze door het oplossen van het vierlichamenprobleem aangetoond dat tetrameren (gebonden toestanden van vier deeltjes) kunnen voorkomen en kunnen worden geïnterpreteerd als eenvoudige gebonden toestanden van twee dimeren.

De eigenschappen van deze tetrameren vallen al samen met die van grote kwantumdruppels, wat aangeeft dat veel van de kenmerkende eigenschappen van de veel-lichaamsvloeistof in het tetrameer aanwezig zijn. Ze bespraken ook de mogelijkheid om deze sterk gecorreleerde druppeltjes in dipolaire bosonen of bosonische mengsels in optische roosters waar te nemen.

####

Voor meer informatie, klik Hier kan je daar alles over lezen.

Contacten:
Bibiana Bonmati
0093-403-5544

Copyright © Universiteit van Barcelona

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:

Gerelateerde Links

GERELATEERD JOURNAAL ARTIKEL:

Gerelateerd nieuws Pers

Chemie

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Chemici beschrijven een nieuwe vorm van ijs December 25th, 2020

Nieuws en informatie

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Kwantumfysica

Onderzoekers realiseren een efficiënte generatie van hoog-dimensionale kwantumteleportatie Januari 14th, 2021

Kwantumgolf in heliumdimeer voor het eerst gefilmd: samenwerking tussen Goethe University en de University of Oklahoma December 30th, 2020

Perfecte transmissie door barrière met behulp van geluid: nieuwe studie heeft voor het eerst experimenteel aangetoond dat een eeuwenoude kwantumtheorie dat relativistische deeltjes een barrière kunnen passeren met 100% transmissie December 29th, 2020

Quantumchemie

CCNY en partners in de doorbraak van kwantumalgoritmen November 13th, 2020

Kleiner dan ooit - Onderzoek naar de ongebruikelijke eigenschappen van materialen van kwantumformaat November 13th, 2020

Een nieuw kandidaat-materiaal voor kwantumspinvloeistoffen November 12th, 2020

Nieuwe ontwerpprincipes voor op spin gebaseerde kwantummaterialen: criteria voor het ontwerpen van gerichte kwantummaterialen kunnen Internet of Things-apparaten en andere resource-intensieve technologieën ondersteunen September 20, 2020

Mogelijke toekomsten

De ontdekking van wetenschappers maakt de weg vrij voor nieuwe ultrasnelle kwantumcomputers Januari 15th, 2021

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021

ontdekkingen

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021

Mededelingen

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Quantum nanowetenschap

Microfabricated elastische diamanten verbeteren de elektronische eigenschappen van het materiaal Januari 1st, 2021

Kwantumgolf in heliumdimeer voor het eerst gefilmd: samenwerking tussen Goethe University en de University of Oklahoma December 30th, 2020

Theorie beschrijft kwantumfenomenen in nanomaterialen: wetenschappers van Osaka City University hebben wiskundige formules ontwikkeld om de stroom en fluctuaties van sterk gecorreleerde elektronen in kwantumstippen te beschrijven. Hun theoretische voorspellingen zouden binnenkort experimenteel kunnen worden getest December 25th, 2020

Stevens creëert 100 keer efficiënter verstrengelde fotonen dan voorheen mogelijk was: Ultraheldere fotonenbron brengt schaalbare kwantumfotonica binnen handbereik December 17th, 2020

Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56524

Home > Pers > De ontdekking van wetenschappers maakt de weg vrij voor nieuwe ultrasnelle kwantumcomputers

Onderzoekers toonden aan dat microkristallen, gesynthetiseerd op basis van gemengde optische fluoridekristalmatrices gedoteerd met erbium, praseodymium en enkele andere ionen van zeldzame aardelementen, kunnen werken als qubits die ultrasnelle optische kwantumcomputers mogelijk maken. CREDIT Wikipedia.org

Abstract:
Wetenschappers van het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu hebben een manier gevonden om optische kwantumcomputers van een nieuw type te ontwikkelen. Centraal bij de ontdekking staan ​​zeldzame aardionen die bepaalde kenmerken hebben en als kwantumbits kunnen werken. Deze zouden kwantumcomputers een ultrasnelle rekensnelheid en een betere betrouwbaarheid geven in vergelijking met eerdere oplossingen. De onderzoekers Vladimir Hizhnyakov, Vadim Boltrushko, Helle Kaasik en Yurii Orlovskii van de Universiteit van Tartu publiceerden de resultaten van hun onderzoek in het wetenschappelijke tijdschrift Optics Communications.

De ontdekking van wetenschappers maakt de weg vrij voor nieuwe ultrasnelle kwantumcomputers

Tartu, Estland | Geplaatst op 15 januari 2021

Terwijl in gewone computers de informatie-eenheden binaire cijfers of bits zijn, zijn de eenheden in kwantumcomputers kwantumbits of qubits. In een gewone computer wordt informatie meestal door elektriciteit vervoerd in geheugenopslagcellen die bestaan ​​uit veldeffecttransistors, maar in een kwantumcomputer zijn de informatiedragers, afhankelijk van het type computer, veel kleinere deeltjes, bijvoorbeeld ionen, fotonen en elektronen. . De qubit-informatie kan worden gedragen door een bepaald kenmerk van dit deeltje (bijvoorbeeld spin van elektron of polarisatie van foton), dat twee toestanden kan hebben. Hoewel de waarden van een gewoon bit 0 of 1 zijn, zijn ook tussenliggende varianten van deze waarden mogelijk in het kwantumbit. De tussenliggende toestand wordt de superpositie genoemd. Deze eigenschap geeft kwantumcomputers de mogelijkheid om taken op te lossen die gewone computers niet binnen een redelijke tijd kunnen uitvoeren.

Qubits van gemengde ionenkristallen

Onderzoekers van het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu toonden aan dat microkristallen, gesynthetiseerd op basis van gemengde optische fluoridekristalmatrices gedoteerd met erbium, praseodymium en enkele andere ionen van zeldzame aardelementen, kunnen werken als qubits die ultrasnelle optische kwantumcomputers mogelijk maken.

Professor Vladimir Hizhnyakov, lid van de Estonian Academy of Sciences, zegt dat bij het selecteren van de ionen hun elektronische toestanden met zeer verschillende eigenschappen van het grootste belang zijn. “Ze moeten minstens twee toestanden hebben waarin de ioneninteractie erg zwak is. Deze toestanden zijn geschikt voor elementaire kwantumlogica-bewerkingen op enkele kwantumbits. Bovendien zijn een of meer toestanden nodig waarin de ioneninteractie sterk is - deze toestanden maken kwantumlogica-bewerkingen met twee of meer qubits mogelijk. Al deze toestanden moeten een lange levensduur (milli- of microseconde) hebben en optische overgangen tussen deze toestanden moeten worden toegestaan ​​”, legt Hizhnyakov uit.

Hij zegt dat het vinden van dergelijke elektronische toestanden van zeldzame aardionen tot nu toe niet mogelijk werd geacht, en dat is de reden waarom wetenschappers niet hebben gezocht naar dergelijke toestanden die geschikt zijn voor qubits onder hen. “Tot dusver zijn vooral de spintoestanden van atoomkernen bestudeerd voor de rol van qubits. Hun frequentie is echter een miljoen keer lager dan de frequentie van onze kwantumbits. Dit is de reden waarom ook kwantumcomputers die op basis van deze qubits zijn gemaakt aanzienlijk langzamer zouden zijn dan computers met onze op elektronische toestanden gebaseerde kwantumbits, ”legde hij uit.

Hogere snelheid en minder fouten

Een ultrasnelle werkcyclus zou het volgens Hizhnyakov mogelijk maken om een ​​van de grootste obstakels bij het maken van kwantumcomputers te overwinnen. Qubits zijn namelijk erg gevoelig voor hun omgeving, waardoor eventuele omgevingsinvloeden kunnen leiden tot fouten in kwantumberekeningen. “De coherentietijd van qubits, de duur van de zuivere kwantumtoestand, is erg kort. Hoe sneller de berekeningscyclus, hoe minder interferentie wordt veroorzaakt door de omgeving bij het werk van qubits, ”legt Hizhnyakov uit.

Er is vastgesteld dat de spectrale methode voor het branden van gaten, die eerder is ontwikkeld aan het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu, kan worden gebruikt voor het selecteren van een reeks qubits in een microkristal die als computerinstantie fungeert. Volgens Hizhnyakov is dit momenteel een van de krachtigste methoden van optische spectroscopie, die het mogelijk maakt om die ionen in een microkristal te vinden die het meest geschikt zijn voor gebruik als computer-qubits.

Hoewel het nog een lange weg vol obstakels is voor een echt werkende kwantumcomputer, zijn onderzoekers van het laserspectroscopielaboratorium van de Universiteit van Tartu begonnen met het bouwen van een pilot-prototype van een kwantumcomputer op basis van de nieuwe methode. Volgens de onderzoekers staan ​​ze op de drempel om het werk van de basiselementen van het nieuwe type kwantumcomputer te presenteren.

De voltooide onderzoeksstudie maakt deel uit van het gezamenlijke project "Spectroscopy of verstrengelde toestanden van clusters van zeldzame-aarde-onzuiverheidsionen voor kwantumcomputers", uitgevoerd door het Laboratorium voor Laserspectroscopie en het Laboratorium voor Vaste Stoftheorie aan het Universiteit van Tartu.

####

Voor meer informatie, klik Hier kan je daar alles over lezen.

Contacten:
Vladimir Hizhnyakov
372-737-4759

Copyright © Estonian Research Council

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Mogelijke toekomsten

Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren Januari 15th, 2021

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021

Chiptechnologie

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021

Ingenieurs ontdekken dat antioxidanten de visualisatie van polymeren op nanoschaal verbeteren Januari 8th, 2021

Diamant uitrekken voor micro-elektronica van de volgende generatie Januari 5th, 2021

Quantum Computing

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

Diamant uitrekken voor micro-elektronica van de volgende generatie Januari 5th, 2021

Microfabricated elastische diamanten verbeteren de elektronische eigenschappen van het materiaal Januari 1st, 2021

Theorie beschrijft kwantumfenomenen in nanomaterialen: wetenschappers van Osaka City University hebben wiskundige formules ontwikkeld om de stroom en fluctuaties van sterk gecorreleerde elektronen in kwantumstippen te beschrijven. Hun theoretische voorspellingen zouden binnenkort experimenteel kunnen worden getest December 25th, 2020

ontdekkingen

Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Mededelingen

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

Geleidende aard in kristalstructuren onthuld met een vergroting van 10 miljoen keer: studie van de Universiteit van Minnesota opent mogelijkheden voor nieuwe transparante materialen die elektriciteit geleiden Januari 15th, 2021

Kwantumcomputers om de werking van de moleculen van het leven te bestuderen: een team van theoretisch fysici van de Universiteit van Trento heeft aangetoond dat het mogelijk is om kwantumcomputers te gebruiken om processen van groot biologisch belang te simuleren, zoals veranderingen in de vorm van eiwitten. Januari 15th, 2021

De kosten van supergeleidende magneten laag houden met behulp van echografie: wetenschappers tonen aan dat ultrasone trillingen een kosteneffectieve benadering zijn om de eigenschappen van magnesiumdiboride-supergeleiders te verbeteren Januari 15th, 2021

Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56525

15 jan 2021 (Nanowerk Nieuws) Bij baanbrekend materiaalonderzoek heeft een team onder leiding van professor K. Andre Mkhoyan van de Universiteit van Minnesota een ontdekking gedaan die het beste van twee gewilde eigenschappen voor touchscreens en slimme vensters combineert: transparantie en geleidbaarheid. De onderzoekers zijn de eersten die metalen lijnen waarnemen in een perovskietkristal. Perovskieten zijn overvloedig aanwezig in het centrum van de aarde, en bariumstannaat (BaSnO3) is zo'n kristal. Het is echter niet uitgebreid bestudeerd voor metallische eigenschappen vanwege de prevalentie van meer geleidende materialen op de planeet zoals metalen of halfgeleiders. De bevinding werd gedaan met behulp van geavanceerde transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), een techniek die beelden kan vormen met vergrotingen tot 10 miljoen. Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap Advances (“Metalen lijn defect in breedbandige transparante perovskiet BaSnO3"). Met behulp van geavanceerde analytische scanning transmissie-elektronenmicroscopie (STEM) met een vergroting van 10 miljoen keer, waren onderzoekers van de Universiteit van Minnesota in staat om de structuur en samenstelling van het metalen lijndefect in een perovskietkristal BaSnO te isoleren en in beeld te brengen.3. Deze afbeelding toont de atomaire rangschikking van beide BaSnO3 kristal (aan de linkerkant) en het defecte metalen lijn. (Afbeelding: Mkhoyan Group, University of Minnesota) "De geleidende aard en voorkeursrichting van deze metalen lijndefecten betekenen dat we een materiaal kunnen maken dat transparant is als glas en tegelijkertijd heel mooi directioneel geleidend is zoals een metaal", aldus Mkhoyan, een TEM-expert en de Ray D. en Mary T. Johnson / Mayon Plastics-leerstoel in de afdeling Chemische Technologie en Materiaalwetenschappen aan het College of Science and Engineering van de University of Minnesota. “Dit geeft ons het beste van twee werelden. Wij kunnen ramen of nieuwe typen touchscreens transparant en tegelijkertijd geleidend maken. Dit is erg spannend. " Defecten of imperfecties komen vaak voor in kristallen - en lijndefecten (de meest voorkomende is de dislocatie) zijn een rij atomen die afwijken van de normale volgorde. Omdat dislocaties dezelfde samenstelling van elementen hebben als het gastheerkristal, zijn de veranderingen in de elektronische bandstructuur bij de dislocatiekern, als gevolg van symmetrie-reductie en rek, vaak maar een klein beetje anders dan die van de gastheer. De onderzoekers moesten buiten de dislocaties kijken om het metalen lijndefect te vinden, waar de defectenamenstelling en de resulterende atomaire structuur enorm verschillen. “We zagen deze lijndefecten gemakkelijk in de hoge resolutie scanning transmissie-elektronenmicroscopiebeelden van deze BaSnO3 dunne films vanwege hun unieke atoomconfiguratie en we zagen ze alleen in het bovenaanzicht ”, zegt Hwanhui Yun, een afgestudeerde student bij de afdeling Chemische Technologie en Materiaalkunde en een hoofdauteur van de studie. Voor deze studie heeft BaSnO3 films werden gekweekt met moleculaire bundelepitaxie (MBE) - een techniek om hoogwaardige kristallen te vervaardigen - in een laboratorium aan de Universiteit van Minnesota Twin Cities. Metallische lijndefecten waargenomen in deze BaSnO3 films planten zich voort langs de groeirichting van de film, wat betekent dat onderzoekers mogelijk kunnen bepalen hoe en waar lijndefecten verschijnen - en deze mogelijk naar behoefte kunnen engineeren in touchscreens, slimme vensters en andere toekomstige technologieën die een combinatie van transparantie en geleidbaarheid vereisen. “We moesten creatief zijn om BaSnO van hoge kwaliteit te laten groeien3 dunne films met behulp van MBE. Het was spannend toen deze nieuwe lijndefecten in de microscoop aan het licht kwamen, ”zegt Bharat Jalan, universitair hoofddocent en Shell Chair bij de afdeling Chemical Engineering and Materials Science, die het lab leidt dat een verscheidenheid aan perovskietoxidefilms van MBE kweekt. . Perovskietkristallen (ABX3) bevatten drie elementen in de eenheidscel. Dit geeft het de vrijheid voor structurele wijzigingen zoals samenstelling en kristalsymmetrie, en het vermogen om een ​​verscheidenheid aan defecten te herbergen. Vanwege verschillende coördinatie- en bindingshoeken van de atomen in de lijndefectkern, worden nieuwe elektronische toestanden geïntroduceerd en wordt de elektronische bandstructuur lokaal op zo'n dramatische manier gewijzigd dat het lijndefect in metaal verandert. "Het was fascinerend hoe theorie en experiment hier met elkaar overeenkwamen", zegt Turan Birol, universitair docent bij de afdeling Chemische Technologie en Materiaalkunde en een expert in dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). "We zouden de experimentele waarnemingen van de atomaire structuur en elektronische eigenschappen van dit lijndefect kunnen verifiëren met eerste principes DFT-berekeningen."

Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57034.php

15 jan 2021 (Nanowerk Nieuws) Wetenschappers hebben minuscule diamanten, of nanodiamanten, gebruikt om de warmteoverdracht in levende cellen te meten, wat mogelijk heeft geleid tot nieuwe diagnostische hulpmiddelen en therapieën voor kanker (Wetenschap Advances, "In situ metingen van intracellulaire thermische geleidbaarheid met behulp van verwarming-thermometer hybride diamant nanosensoren"). Universitair hoofddocent Taras Plakhotnik, van de School of Mathematics and Physics van de University of Queensland, in samenwerking met Osaka University en National University of Singapore, faciliteerde de metingen met een onconventionele benadering. "We hebben de nanodiamanten gecoat met een warmte-vrijgevend polymeer," zei Dr. Plakhotnik. “Wanneer ze worden bestraald met licht van een laser, kunnen dergelijke deeltjes zowel als verwarmers als thermometers werken, waardoor de thermische geleidbaarheid van het inwendige van de cel kan worden berekend. “Dit is een belangrijke doorbraak, want hoewel de cel de fundamentele eenheid is van alle levende organismen, zijn sommige van zijn fysische eigenschappen moeilijk te bestuderen gebleven. “De thermische geleidbaarheid van een cel - de snelheid waarmee warmte door een object kan stromen als de ene kant warm is en de andere kant koud - is mysterieus gebleven. “Maar nu kunnen we de thermische geleidbaarheid in levende cellen bepalen met een ruimtelijke resolutie van ongeveer 200 nanometer, wat ongelooflijk nauwkeurig is. “Dit resolutieniveau maakte metingen op verschillende locaties in cellen mogelijk. "Het dichten van deze kloof in onze kennis is belangrijk voor toepassingen zoals het ontwikkelen van thermische therapieën gericht op kankercellen en bacteriën, en voor het beantwoorden van fundamentele vragen over celwerking." Dr. Plakhotnik zei dat de uitvinding van het team al enkele fascinerende resultaten had opgeleverd: "We ontdekten dat de snelheid van warmtediffusie in cellen, zoals gemeten in onze experimenten, verschillende keren langzamer was dan in bijvoorbeeld zuiver water." Madoka Suzuki, universitair hoofddocent van Osaka University, zei dat de toepassingen van de nieuwe technologie opwindend waren en hoop konden bieden op een aantal medische aandoeningen. "Dit onderzoek toont aan dat onze deeltjes niet giftig zijn en kunnen worden gebruikt in levende cellen", zei Dr. Suzuki. “Naast het verbeteren van op warmte gebaseerde behandelingen voor kanker, denken we dat mogelijke toepassingen voor dit werk zullen resulteren in een beter begrip van stofwisselingsstoornissen, zoals obesitas. “Deze tool kan ook gebruikt worden voor fundamenteel celonderzoek, bijvoorbeeld om biochemische reacties in real time te volgen. "Er staan ​​mogelijk verschillende effectieve behandelingen op stapel, dus we kijken ernaar uit om deze technologie in actie te zien."

Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57033.php