Исследователи из Университета Макмастера и Университета Питтсбурга создали первый функционально полный логический элемент — элемент И-НЕ (NAND) — в мягком материале, используя только лучи видимого света. Открытие, опубликованное в Nature Communications, знаменует значительный прогресс в области материалов, которые вычисляют, в которых материалы сами обрабатывают информацию без традиционной электронной схемы.
Первый автор исследования Фариха Махмуд, начавшая изучать гели в качестве студента-исследователя в Университете Макмастера, а ныне занимающаяся постдокторской работой в Кембриджском университете, сказала: «Этот проект был частью моего научного пути более десяти лет. Видеть, как эти материалы не только реагируют на свет, но и выполняют логическую операцию, — это как наблюдать, как материал „думает“. Это открывает дверь к мягким системам, принимающим решения самостоятельно».
Махмуд работает вместе с авторами Анной С. Балажс, заслуженным профессором химического машиностроения и инженерии нефти, и Виктором В. Яшиным, научным сотрудником исследовательской школы Суонсона в области инженерии Питтсбургского университета; и соответствующим автором Калайчельви Сараванамутту, профессором химии и химической биологии в Университете Макмастера.
Группа продемонстрировала, что три самозахваченных световых луча, проникающих в специально сконструированный гидрогель, могут выполнить логическую операцию И-НЕ, один из самых фундаментальных строительных блоков вычислений. Поскольку все остальные цифровые логические элементы могут быть построены из И-НЕ, это достижение устанавливает мягкие, фоточувствительные материалы в качестве реалистичной платформы для автономных систем, способных к вычислениям.
Новый свет на динамику реакций слабосвязанных ядер
В новом исследовании, опубликованном в Nature Physics, учёные продемонстрировали, что квантовый свет, особенно яркий сжатый вакуум (БСВ), может стимулировать сильную полевую фотоэмиссию на кончиках металлических игл.
В аттосекундной науке — изучении поведения электронов в масштабе времени 10⁻¹⁸ секунд — традиционно используются интенсивные лазерные импульсы, соответствующие «когерентным состояниям» света. Они функционируют как классические электромагнитные волны с предсказуемыми, колеблющимися электрическими полями, которые разгоняют электроны до высоких энергий.
Когда электроны рассеиваются от поверхностей при таком интенсивном освещении, они создают характерные сигнатуры: плато в их энергетическом спектре, за которым следует резкий обрыв. Эти особенности стали ключевыми для исследования материи с аттосекундной точностью.
Новое исследование исследует, может ли действительно квантовый свет с принципиально другими свойствами, чем классические лазерные импульсы, стимулировать те же самые сильные полевые динамики.
Динамика реакций слабосвязанных ядер
Исследователи из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук сообщили о новых экспериментальных результатах, которые продвигают наше понимание динамики реакций и экзотических ядерных структур слабосвязанных ядер.
Находки опубликованы в Physics Letters B. Слабосвязанные ядра характеризуются чрезвычайно низкой энергией связи протонов и нейтронов. Исследование их механизмов реакции и экзотических структур представляет собой передовую область ядерной физики.
Среди слабосвязанных ядер особое внимание привлекли гало-ядро бериллия-11 с нейтронами и гало-ядро бора-8 с протонами. Из-за их исключительно низкой энергии связи и уникальной ядерной структуры они демонстрируют сильные эффекты связи в ядерных реакциях. Понимание этих эффектов имеет решающее значение для разгадки структуры и механизмов реакций атомных ядер.
Для изучения этих механизмов исследователи провели серию экспериментов на Линии радиоактивных ионных пучков в Ланьчжоу (RIBLL), части Тяжелоионной исследовательской установки в Ланьчжоу (HIRFL). Они бомбардировали мишень из никеля-58 вторичными пучками бериллия-7, -10, -11 и бора-8 и измерили угловые распределения упругого рассеяния при энергиях, примерно в шесть раз превышающих кулоновский барьер.
Анализируя измерения с помощью теоретических расчётов, исследователи обнаружили, что угловое распределение упругого рассеяния бериллия-11 демонстрирует значительное подавление пика кулоново-ядерного взаимодействия из-за эффекта связи, что указывает на сильные эффекты связи, вызванные его гало-структурой с нейтронами.