22:38 В паутине нашли гиперзвуковую фононную запрещенную зону |
|
Международная группа физиков из Германии, Сингапура, США и Греции обнаружила, что волокна паутины обладают запрещенной фононной зоной, соответствующей гиперзвуковым частотам. Это свойство подобно запрещенной зоне в полупроводниках, запрещающей электронам материала обладать энергией в некотором диапазоне. Применительно к волокнам паутины фононная запрещенная зона не позволяет распространяться в материале колебаниям определенной частоты. Это первый биоматериал, в котором обнаружено подобное свойство. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Райса. Авторы использовали в эксперименте паутинные волокна паука Nephila edulis из рода кругопрядов-нефил. Физики исследовали рассеяние луча лазера на тепловых фононах — квантах колебаний материи в волокнах. В эксперименте лазер использовался как для возбуждения фононов, так и для их анализа. Особый интерес ученые уделили гигагерцовой области частот колебаний — гиперзвуку. Ей соответствует длина волны колебаний, сопоставимая с размерами неоднородностей в структуре паутины — порядка 300 нанометров. Оказалось, что на частоте 14,8 гигагерца существует запрещенная зона шириной 5,2 гигагерца. Причем ее ширина менялась при сжатии и растяжении материала. Вместе с тем авторы обнаружили необычную область с отрицательной групповой скоростью фононов. В ней, несмотря на то, что фононы двигались вперед, их групповая скорость была направлена назад. Это явление родственно с отрицательным коэффициентом преломления и может позволить фокусировать гиперзвуковые фононы. Ученые надеются, что обнаруженные свойства позволят создавать искусственные материалы с новыми свойствами. Так, фононы отвечают за передачу тепла в теле — контроль за запрещенной фононной зоной может улучшить теплоизоляционные свойства материала. Аналогичным образом фононы меньших частот передают звуковые колебания. Паутина — сложный композитный материал. Каждая видимая нить паутины состоит из нескольких отдельных микрометровых нитей. Внутри этих нитей есть жесткие белковые кристаллы размером в несколько нанометров. Они соединены между собой эластичными белковыми связками. Из-за такой сложной структуры и дополнительных «хитростей», применяемых пауками, паутина обладает необычными механическими свойствами. Например, она способна поддерживать натяжение даже при попытке сблизить концы нитей — капли жидкости позволяют ей эффективно сворачиваться в клубок поддерживая структуру и не запутываясь. Как именно фононная запрещенная зона может помогать паукам в использовании паутины неизвестно. Фононные устройства — аналоги полупроводниковых и фотонных технологий. Например, с помощью фононных кристаллов можно создать акустический диод, пропускающий звуковые колебания лишь в одном направлении. Подобно электромагнитным волнам, различают несколько диапазонов частот фононных колебаний: инфразвук (ниже 15 герц), звук (от 15 до 20 000 герц), ультразвук (от 20 килогерц до 100 мегагерц), гиперзвук (от 100 мегагерц до 100 гигагерц) и тепловые колебания. Владимир Королёв  |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |
По этой теме смотрите:
ВСЕ НОВОСТИ:
| Астрология, пророчества [1066] | Астрономия и космос [1457] | Безумный мир [2063] |
| Войны и конфликты [2310] | Гипотезы и версии [3874] | Дом,сад,кулинария [3945] |
| Животные и растения [2669] | Здоровье,психология [4748] | История и археология [4652] |
| Мир вокруг нас [2167] | Мировые новости [7583] | Наука и технологии [890] |
| Непознанное [4196] | НЛО,уфология [1263] | Общество [7795] |
| Прогнозы ученых,исследования [798] | Происшествия,чп,аварии [1302] | Российские новости [5860] |
| Стихия,экология,климат [2739] | Феномены и аномалии [945] | Фильмы и видео [6336] |
| Частное мнение [4911] | Это интересно! [3311] | Юмор,афоризмы,притчи [2394] |
АРХИВ САЙТА:
| Астрология и пророчества [825] | Гипотезы и прогнозы [4629] | Дом,сад,кулинария [223] |
| Животные и растения [2796] | Здоровье и красота [5708] | Интересности и юмор [3758] |
| История и археология [4696] | Космос, астрономия [2263] | Мир вокруг нас [1982] |
| Наука и технологии [2422] | Непознанное [3983] | НЛО,уфология [1747] |
| Общество, в мире, новости [11574] | Психология и отношения [84] | Стихия, климат, экология [421] |
| Фильмы и видео [367] | Частное мнения [111] | Эзотерика и феномены [2031] |
