Maj 2020

Naukowcy stworzyli tranzystor jednoatomowy

Naukowcy stworzyli tranzystor jednoatomowy. Takie urządzenia umożliwi stworzenie nowej generacji komputerów o niespotykanej dotąd mocy obliczeniowej i wielkości pamięci.

 

Możliwości jednoatomowego tranzystora zostały opisane przez naukowców z National Institute of Standards and Technology (NIST) w USA, których prace zostały opublikowane w czasopiśmie Advanced Functional Materials. Specjalistom udało się stworzyć urządzenia wielkości jednego atomu, a następnie wyprodukować serię jednoelektronowych tranzystorów z atomową kontrolą skali geometrii urządzenia.

 

W swoich badaniach naukowcy wykazali, że potrafią precyzyjnie kontrolować prędkość, z jaką poszczególne elektrony przepływają przez fizyczną szczelinę lub barierę elektryczną w tranzystorze - nawet jeśli fizyka klasyczna zabrania tego elektronom - ponieważ brakuje im energii. To ściśle kwantowe zjawisko, znane jako tunelowanie kwantowe, staje się możliwe tylko wtedy, gdy przerwy są bardzo małe - na przykład w takich miniaturowych tranzystorach.

 

Kontrola prędkości elektronów jest kluczową właściwością atomowych tranzystorów, ponieważ wpływa na ich zdolność do tworzenia splątania kwantowego. Do produkcji tranzystorów monatomowych, naukowcy zastosowali technikę, w której chip krzemowy jest pokryty warstwą atomów wodoru, które łatwo wiążą się z krzemem. Za pomocą cienkiej końcówki skaningowego mikroskopu tunelowego badacze usunęli atomy wodoru w wybranych miejscach. Pozostały wodór działał jako bariera.

 

Ponieważ tunelowanie kwantowe ma fundamentalne znaczenie dla każdego urządzenia kwantowego, w tym budowy kubitów, zdolność kontrolowania przepływu jednego elektronu na raz jest znaczącym osiągnięciem. Nowa metoda warstwowania zapewnia bardziej stabilne i dokładne urządzenia w skali atomowej.

loading...

Trzęsienia ziemi i tsunami wpływają na jonosferę znacznie bardziej, niż rozbłyski słoneczne klasy X

Naukowcy od dziesięcioleci wiedzą, że trzęsienia ziemi i tsunami wysyłają fale ciśnienia atmosferycznego docierające na sam szczyt ziemskiej atmosfery. Tam, w jonosferze, fale te zakłócają sygnał GPS i komunikację radiową, w podobny sposób jak rozbłyski słoneczne. Okazuje się, że trzęsienia ziemi mogą emulować skutki burzy magnetycznej.

 

Nowy artykuł opublikowany w czasopiśmie badawczym Space Weather pokazuje, że trzęsienia ziemi i tsunami mogą realnie oddziaływać na jonosferę. Dzieje się to na o wiele większą skalę sądzono niż wcześniej. Od wielu lat wiedziano na przykład o tym że na chwilę przed wystąpieniem wstrząsów sejsmicznych dochodzi do niezwykłego miejscowego podgrzewania się jonosfery. Planowano nawet stworzenie specjalnego systemu satelitarnego, który prowadziłby analizy takich anomalii temperaturowych, w celu predykcji zjawisk sejsmicznych.

 

Jako przedmiot analiz wybrano jedno z większych trzęsień ziemi w XXI wieku, do którego doszło 11 marca 2011 roku. Wystąpił wtedy bardzo silny wstrząs o magnitudzie 9 stopni w skali Richtera, który potem wywołał szereg niszczących fal tsunami, docierających do wschodniego wybrzeża wyspy Honsiu w Japonii. Autorzy badania kierowani przez profesora Min-Young Chow z Atmospheric University Corporation. Badania (UCAR) w Boulder, Kolorado.

 

Korzystając z satelitów i naziemnych odbiorników GPS, Chow i jego koledzy dokładnie przestudiowali, co stało się z jonosferą nad Japonią po trzęsieniu ziemi. Zgodnie z oczekiwaniami była ona bardzo wzburzona. Niespodziewanie jednak zakłócenia jonosferyczne nie ustały po trzęsieniu ziemi i tsunami tylko trwały przez wiele godzin. Powodem mogły być interferencje fal tsunami. Odbijające się fale tsunami rozchodzące się po całym basenie Oceanu Spokojnego, utrzymywały zakłócenia jonosfery nad Japonią aż przez 46 godzin.

Kiedyś uważano, że tylko Słońce może tak poważnie zakłócić jonosferę. Rozbłyski słoneczne zwykle bombardują tą część naszej atmosfery promieniowaniem ultrafioletowym i rentgenowskim, wysyłając fale jonizacyjne pulsujące w całej jonosferze. Trzęsienia ziemi i tsunami mają ten sam efekt. Zdaniem autorów badania, zaburzenia w jonosferze nad Japonią były podobne do tych jakie powstałyby po serii silnych rozbłysków słonecznych klasy X skierowanych w Ziemię.

 

W pewnym sensie taki wpływ jest jeszcze gorszy od słonecznego, bo zaburzenia utrzymują się nawet przez kilka dni i mogą być bardzo złożone z powodu rozmaitych interferencji fal tsunami. Odbite fale w pobliżu Japonii w 2011 r. spowodowały chaotyczne nocne „migotanie” sygnałów satelitarnych GPS. Wystarczyło to, aby niektóre urządzenia GPS całkowicie straciły orientację.

loading...

Badania potwierdzają, że życie może przetrwać na innych planetach

Wygląda na to, że warunki panujące na pozostałych planetach skalistych Układu Słonecznego wcale nie są aż tak niekorzystne dla przetrwania życia. Rezultaty najnowszych eksperymentów wskazują, że promieniowanie i drastyczne skoki temperatur wcale nie stoją na przeszkodzie dla jego przetrwania i rozwoju.

 

Naukowcy z Rosyjskiego Instytutu Badań Kosmicznych przy Rosyjskiej Akademii Nauk przeprowadzili symulację na podstawie wieloletnich teorii naukowych, według których mikroorgranizmy związane z cząsteczkami mineralnymi mogą znajdować się w górnych warstwach atmosfery planety Wenus. Z dotychczasowych badań wynika, że w tej części atmosfery mogą panować warunki zbliżone do tych, obecnych przy powierzchni Ziemi.

 

Symulacja wykazała, że mikroskopijne grzyby potrafią przetrwać i rozwijać się w bardzo niekorzystnych warunkach atmosferycznych przy wysokim poziomie promieniowania i nagłych skokach temperatury. Co więcej, wysokie dawki promieniowania jonizującego nie uśmiercają grzybów.

 

Badania uwzględniały również mikroorganizmy, które zostały znalezione w Arktyce. Naukowcy wykorzystali je do symulacji warunków na powierzchni Marsa. Mikroorganizmy zostały poddane promieniowaniu i temperaturom sięgającym -50 stopni Celsjusza. Okazało się, że takie warunki wcale nie były niekorzystne dla ich przetrwania – mikroorganizmy łatwo się do nich przystosowały.

Następnie rosyjski zespół przebadał bakterie glebowe, obecne na amerykańskiej pustyni Mojave, którą bardzo często wykorzystuje się do symulowania warunków, panujących na Czerwonej Planecie. Naukowcy wykazali, że obecne tam mikroorganizmy są wysoce odporne na szereg czynników stresowych, w tym na temperatury, poziomy pH oraz obecność soli i silnych utleniaczy.

 

Na koniec, naukowcy próbowali określić, czy mikroorganizmy mogą przetrwać warunki, panujące na Europie – księżycu Jowisza, który posiada lodową skorupę. Podczas symulacji, bakterie zostały osadzone w lodzie, poddane promieniowaniu i temperaturze -130 stopni Celsjusza. Okazało się, że bakterie nie tylko przetrwały te warunki, ale były też zdolne do dalszego rozwijania się.

 

Eksperymenty mogą zatem potwierdzać istnienie bakterii na innych planetach Układu Słonecznego, a nawet na księżycach Jowisza. Jedyne co pozostało, to zorganizować misję kosmiczną, aby odkryć te bakterie i ostatecznie potwierdzić, że życie jest możliwe również poza Ziemią.

 

loading...