5 ago

Una nueva forma de carbono más ligero y resistente

El Carbón viene en una variedad de formas, o alótropos. Los más conocidos son el grafito, carbono amorfo, y el diamante, pero también hay grafeno, nanotubos de carbono, fullerenos, y formas previstos entonces la realidad impares de una sola dimensión sp-carbino, de dos dimensiones sp-sp2-graphyne, y tres científicos sp-sp3-yne-diamond.Now dimensionales pueden añadir otra forma prevista a la mezcla, una vez más, con algunas propiedades bastante impresionantes. La nueva forma, llamada T-carbono, tiene la estructura de diamante si se reemplaza cada átomo de carbono tipo diamante con un tetraedro de carbono.

Un grupo de científicos de la Universidad de Graduados de la Academia China de Ciencias haber predicho esta nueva forma de carbono deben existir en forma estable y han deducido muchas de sus propiedades mediante el uso de la simulación por ordenador. Para asegurarse de que las simulaciones son fiables, que utilizan el mismo código para replicar la existencia de los alótropos conocidos de carbono.

Los científicos se inspiraron para investigar esta forma de carbono por analogía con el metano y el tetrahedrane. Tetrahedrane tiene la misma estructura que el metano, pero con cada carbono metano sustituido por un tetraedro de carbono.

T-carbono es de aproximadamente un 30% menos duro que el diamante, pero casi tan duro como el nitruro de boro cúbico, otro material conocido por su dureza y con aplicación industrial. Mientras tanto es mucho menos densa que otros alótropos de carbono con una densidad de sólo el 50% más de agua. Además, T-carbono es un semiconductor. Con todas estas propiedades, se está empezando a sonar como que va a ser útil para algo. Pero espere, hay más!

La baja densidad de T-carbono proviene de los grandes espacios en la red de átomos de carbono. Los investigadores creían que esto podría ser un buen lugar para almacenar átomos de hidrógeno, y, de hecho, la estructura se mantiene estable cuando se llena con hidrógeno, en la medida en que puede llegar a ser 7,7% en peso de hidrógeno o almacenar 0,12 kg de H2 por litro de carbono.

Los autores describen el nuevo alótropo como “increíble” y ver que si se hace sería útil para la fotocatálisis, adsorción, almacenamiento de hidrógeno, y los materiales aeroespaciales.

30 jul

Eficacia del LED: Entendimiento sobre la “caída”

Cuando los LED funcionan a alta potencia su eficiencia cae-se llama caída eficiencia. La razón ha sido un tema de debate desde hace algún tiempo como las predicciones teóricas no han igualado las mediciones experimentales. Sin embargo, un nuevo estudio muestra que una causa normalmente ignorado de la pérdida de eficiencia es responsable de la caída.

El hallazgo aplicada a los LEDs de nitruro, de esas que parecen tener mayor potencial para aplicaciones de iluminación general. Si la inclinación se puede minimizar a continuación, toda la eficiencia sube lo que significa que cualquiera de los más brillantes o menos energía necesarios para ejecutarlos en los niveles de iluminación requeridos.

La clave para entender la eficiencia de caída se encuentra en un proceso llamado recombinación Auger. Por lo general, un LED genera luz cuando un electrón se encuentra con un agujero en el interior del mismo. La energía liberada por la recombinación de electrones y el agujero se emite en forma de luz. Sin embargo, una fracción del tiempo, la energía liberada no se desprende como la luz, pero se transfiere a un tercio de electrones. Eso significa que un fotón adicional que no se produce y un LED en consecuencia atenuador.

cálculo anterior mostró que la recombinación Auger no debería ser suficiente para dar cuenta de la caída eficiencia. Nuevos experimentos muestran que el proceso básico de Auger recombinación se acaba de describir de hecho no tiene en cuenta la inclinación pero una versión diferente del que lo hace. De ahí la confusión.

La variante se llama indirecta recombinación Auger y por lo general es insignificante en comparación con la recombinación Auger directa y por lo tanto a menudo se descuida. En los LED de nitruro, sin embargo indirecta recombinación Auger es la forma dominante de la ineficiencia. Funciona igual que la versión directa excepto que la recombinación electrón y el hueco es asistido ya sea por la dispersión de electrones de los iones en el metal o por desprendimiento de vibraciones en el metal. El proceso es más fuerte para los de color verde lo que explica su mayor caída eficiencia.

La recombinación Auger indirecta no se puede evitar por completo, pero que potencialmente puede ser mitigado y los físicos tienen algunas ideas sobre cómo hacerlo. La importancia de la obra es que el problema se entiende ahora y los esfuerzos se puede poner en la reducción de la caída y hacer más eficientes los LED para la iluminación.

28 jul

Nueva prueba de la dualidad onda-partícula

Los físicos están familiarizados con el experimento de la doble rendija de Young y sus variantes. Una variante clave consiste en tratar de ver cuál de las dos rendijas un fotón viaja a través y luego ver lo que el efecto de mirar tiene sobre el patrón de interferencia más allá de las rendijas. Cuanta más información acerca de la ruta que está disponible, menos hay franjas de interferencia.

Una manera de pensar acerca de esto es que si la luz está actuando como una ola a continuación, pasa a través de ambas rendijas y se obtiene un patrón de interferencia. Si la luz está actuando como una partícula entonces sólo puede pasar a través de una rendija a la vez y esperar ningún patrón de interferencia. También hay todas las etapas intermedias. Cuanto más luz actúa como una onda, más fuerte será el patrón de interferencia.

En un nuevo documento, Mayukh Lahiri muestra que esta dualidad onda-partícula aparece en la polarización de la luz en experimentos de interferencia también. Los detalles siguen las clases habituales de cálculo de este tipo de experimento, pero el resultado es interesante.

Cuantos más que la luz se comporta como una partícula, menos polarización está presente en la luz. Esto tiene sentido ya que un fotón como partícula no debe tener una propiedad de la polarización. Cuanto más luz actúa como una onda, mayor es la polarización. Esto funciona bien con el límite de no tener ninguna información sobre qué rendija la luz pasa a través y por lo tanto la luz es totalmente polarizado.

En realidad no es un resultado inesperado pero sirve para demostrar que hay más todavía el kilometraje obtener de un relativamente simple experimento de la doble rendija.

Fuente: APS

23 jul

Bacterias: Adelante y Hacia atrás no es inútil para el movimiento

Algunas bacterias se someten a una especie de extraño aspecto de movimiento donde se dirigen en una dirección y sentido entonces completamente inverso para volver al punto de partida. Este parece ser un ejercicio bastante inútil y como que no contribuiría al movimiento. Sin embargo, los físicos ahora han demostrado que este tipo de movimiento contribuye al movimiento mediante la mejora de la rapidez con que las bacterias se difunden a través de un líquido.

El nuevo papel en Physical Review Letters mira movimiento recíproco, una especie de movimiento que es exactamente igual a la inversa, ya que es hacia adelante. Hay un teorema fundamental que dice movimiento recíproco no puede hacer que se mueva de una manera continua, aparte de la pequeña de ida y vuelta. Para mover realmente necesita algún tipo de anisotropía en el movimiento y el medio ambiente. Esto puede venir de movimiento en múltiples dimensiones, mediante la interacción con el agua en algo así como un chorro, o por el estiramiento y la compresión. Estas son las técnicas usadas por las bacterias que tienen los cilios o flagelos.

Entonces, ¿por qué algunas bacterias se someten a movimiento alternativo si no puede impulsarse? Esto ha sido algo así como un misterio hasta ahora. Resulta que la gente cree que la única manera de que estas bacterias podrían moverse estaba siendo lavado en torno a las corrientes en el fluido, o se mueve por difusión a partir del movimiento browniano de las moléculas de agua chocan entre ellos y empujando ellos y los rotativos. Con el tiempo, un objeto de difusión se moverá una distancia considerable, pero bastante lentamente.

El nuevo documento describe cómo un objeto alternativo todavía está sujeto a la difusión, pero que el efecto de mover de ida y vuelta aumenta la velocidad a la que se difunde el objeto, por un factor considerable. Por ejemplo, los micrones de tamaño bacteria marina Shewanella putrefaciens (CN32) tiene una piscina promedio de 100 micrómetros / segundo y tiene una duración de aproximadamente 1 segundo en su movimiento alternativo. Este movimiento permite que se difunda más de 100 veces más rápido que si estuviera siendo golpeado por el movimiento browniano solo.

Por lo que el balanceándose de un lado a otro bacterias que probablemente testigos en la escuela a través de un microscopio no es inútil, ya que mucha gente cree, pero en realidad da lugar a que se muevan dentro de su entorno mucho más rápido que la deriva al azar dictaría.

18 jul

Radiación de Hawking, sin un agujero negro

Si has oído hablar de la radiación de Hawking, usted probablemente ha escuchado que se debe a las fluctuaciones cuánticas del vacío crean pares de partículas de materia o antimateria justo fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro debido.

Una partícula cae en el agujero negro y es atrapada, impidiendo aniquilarse rápidamente con su contraparte. El otro apenas se escapa y es, en principio, observable como un tipo de radiación que parece venir desde el agujero negro.

Una serie de estudios han demostrado que esta explicación de la radiación de Hawking no es del todo correcto ya que no necesita realmente el agujero negro para que aparezca la radiación de Hawking, sólo algunos campos gravitatorios intensos excesivamente grande de un cuerpo celeste en colapso.

Matt Visser y sus colegas muestran que los agujeros no del todo negros pueden ser la causa de una forma generalizada de la radiación de Hawking. Pero, ¿qué es un agujero no tan negro de todos modos?

Visser me dice:

Estábamos pensando en objetos hipotéticos como gravastars, agujeros cuasi-negro, ‘monstruos’ y similares – se trata de sistemas que son casi idénticos a los agujeros negros hasta unos pocos Longitud de Planck por encima de donde el horizonte de sucesos tendría se esperaba para formar.

En uno de sus trabajos, los investigadores indicaron el “por qué” necesitan para aclarar esta cuestión de tan sólo cuando se produce la radiación de Hawking.

Para llegar a sus conclusiones, todo lo que parece ser necesario es que el enorme cuerpo se derrumba en una escala de tiempo suficientemente lenta con el fin de no perturbar demasiado el espacio-tiempo como formas de radiación Hawking. La derivación se reduce a dar la forma tradicional de la radiación de Hawking, que se derivó de un espacio-tiempo estático, y trabaja todo el camino hasta la escala de unas pocas masas Planck todavía sin necesidad de la existencia de un horizonte de sucesos. Los agujeros negros que los pequeños se están evaporando rápidamente y por lo tanto son un tipo diferente de criatura que no dará el mismo espectro de Planck de la radiación de Hawking de los objetos más grandes.

Una consecuencia interesante de este trabajo es que los objetos de agujeros negros no podrían, en principio, se evapora con el tiempo, todo el camino hasta desaparecer por completo. Así que si hay gravastars u otros objetos exóticos, puede ser que tienen una vida útil limitada, lo cual podría tener un serio impacto en nosotros tratando de observarlas.

Fuente: Arxiv.org