«Нанотрава» сделала стекло одновременно мутным и прозрачным

S. Haghanifar et al./ Optica, 2017

С помощью нанесения на поверхность стекла текстуры в виде «нанотравы» материаловедам удалось сделать его одновременно и мутным, и пропускающим свет в широком диапазоне длин волн. Мутность такого стекла можно переключать, пропитывая текстуру стекла водой. По утверждению авторов опубликованной в Opticaстатьи, такие стекла будут полезны для использования в солнечных батареях и светодиодах.

Чтобы повысить эффективность стеклянных элементов в оптоэлектронных в устройствах, ученые пытаются совместить два чуть ли не взаимоисключающих свойства: пропускание света (для увеличения степени преобразования энергии) и повышенной мутности (для увеличения количества рассеянного света и площади его поглощения на поверхности солнечной батареи). Как правило, рассеяние света из-за мутности стекла приводит к тому, что большая часть света просто отражается и не проходит сквозь стекло, поэтому задача сделать такой материал, в котором свет рассеивается, но все равно проходит сквозь него, до сих пор остается актуальной.

Группа материаловедов из Питтсбургского университета под руководством Пола Леу (Paul W. Leu) разаработала методику, позволяющую получать стекло, одновременно мутное и пропускающее свет. Для этого авторы работы с помощью травления покрыли поверхность кварцевого стекла «нанотравой» (nanograss) — массивом близкорасположенных цилиндрических наностержней. Диаметр отдельных нанотравинок составлял от 100 до 200 нанометров, а их длину химики варьировали от 0 до 8,5 микрон. Измерения коэффициента пропускания света и мутности были проведены для света длиной волны от 250 до 1200 нанометров, для всех основных экспериментов авторы работы использовали монохроматический пучок света длиной волны 550 нанометров — в середине видимого диапазона.

Микрофотографии поперечных сколов стекла с нанотравой различной длиныS. Haghanifar et al./ Optica, 2017

Ссылка на источник

Данные археологии и генетики свидетельствуют о многократных попытках африканских сапиенсов заселить Евразию

Предполагаемые пути миграций плейстоценовых Homo sapiens

Рис. 1. Предполагаемые пути миграций плейстоценовых Homo sapiensБелыми стрелками показаны древние миграции (120–60 тыс. лет назад), синими — более поздние (60–30 тыс. лет назад). Красными кружками отмечены возможные районы гибридизации сапиенсов с неандертальцами, сиреневыми треугольниками — места смешения сапиенсов и неандертальцев с денисовцами. Треугольник в северной Австралии не означает, что денисовцы добрались до Австралии; имеется в виду, что генетические следы данного эпизода гибридизации обнаружены в Австралии и Новой Гвинее, но не в материковой Азии. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Обобщив имеющиеся генетические и археологические данные, антропологи из Германии и США пришли к выводу, что идея об однократном выходе сапиенсов из Африки около 60 000 лет назад с последующим вытеснением всех прочих евразийских популяций более не может считаться валидной. В это время действительно началась мощная волна миграции африканских сапиенсов, вооруженных передовыми технологиями, которые позволили этим людям в относительно короткие сроки заселить обширные территории, включая такие холодные, как Европа и Сибирь. Однако отдельные группы африканских сапиенсов начали проникать в Азию еще 130–120 тысяч лет назад. Эти ранние мигранты добирались не только до Леванта, но и до Южной и Юго-Восточной Азии и даже до Австралии. Не все ранние миграции оказались «эволюционными тупиками»: некоторые из них оставили генетический след, пусть и небольшой, в современных человеческих популяциях. Как ранние, так и поздние мигранты неоднократно гибридизовались с евразийскими аборигенами — неандертальцами и денисовцами.

В последние годы объем данных по плейстоценовым миграциям Homo sapiens стремительно растет. Тем из нас, кто интересуется древней историей, несказанно повезло: ведь мы живем в эпоху, когда древнейшие страницы истории нашего вида, обреченные, казалось бы, навсегда остаться покрытыми мраком, вдруг становятся доступными для изучения. Происходит это в первую очередь благодаря успехам сравнительной геномики и палеогенетики, а также археологии, вооруженной новейшими методами датирования находок.

Читать далее «Данные археологии и генетики свидетельствуют о многократных попытках африканских сапиенсов заселить Евразию»

Мужской и женский мозг: различия

Мало что волнует людей так, как психологические различия между мужчинами и женщинами. Как думают, что чувствуют мужчины и женщины, могут ли они понять друг друга — споры об этом кипят веками, не утихая.

Очевидно, что межполовым различиям должны соответствовать особенности в строении и работе мозга. Современные нейронауки (нейробиология, нейропсихология и проч.) дают нам возможность получить знания о биологических причинах поведенческих и когнитивных отличий.

В целом есть существенная разница в функционировании мозга мужчин и женщин, что влияет на реакции, поведение, характер принятия решений и способности в тех или иных сферах деятельности. Однако ни один эксперимент не засвидетельствовал разницы между мужчинами и женщинами в общем уровне умственных способностей.

Многочисленные исследования показали, что биологический пол не обязательно жестко задает пол мозга. У женщины могут преобладать функции характерные для мужчин и наоборот, либо возможен баланс женских и мужских особенностей в функционировании мозга.

Итак, чем отличается мужской мозг от женского:

Читать далее «Мужской и женский мозг: различия»

Характер физических законов на пальцах™ — (1/3) — В поисках абсолюта

Давно обещанный разбор сути квантовой механики даже на пальцах™ оказался немалым трактатом, от чего было принято решение разбить его на три более–менее независимые части. Данный пост — первая из них, здесь лишь завязка и общие рассуждения, обязательные к прочтению только если вы «полный гуманитарий». В любом случае советую ознакомиться с ней каждому, ибо по большому счету разговор пойдет даже не о квантовой механике как таковой, а ровно о том, что вынесено в заголовок поста — очень хотелось бы разобраться, что же определяет характер физических законов нашего мира (привет всем узнавшим отсылку!), в чем фундаментальная сермяжная правда Вселенной и как, если это возможно, все–таки ухватить природу за хвост. Если вы со Вселенной на «Эй, ты!», можете переходить ковторой части, где происходит развитие темы и даются намеки на ее кульминацию, или даже сразу к третьей, крутым нырком в апогей и далее к морали. 

Но я все же рекомендую потерпеть, прочувствовать и пережить все повествование от начала до конца. Ведь логически и сюжетно все выстроено по порядку, да и вообще — не зря же старался… 

Читать далее «Характер физических законов на пальцах™ — (1/3) — В поисках абсолюта»

Характер физических законов на пальцах™ — (2/3) — От относительности к случайности

Вторая часть описания характера физических законов на пальцах™ полностью посвящена эпическому противостоянию двух гениальнейших ученых 20го века, каждый из которых в свое время открыл новый раздел фундаментальной науки, плодами которых мы (и вы) пользуемся сегодня каждую минуту, даже сейчас, читаючи эти строки. 

Но плоды в науке дело десятое. Спор плавно перешел в области умозрительного и затронул саму основу бытия, вернув физику к корням натуральной философии. «Что есть реальность?» и «Существует ли Луна, когда на неё никто не смотрит?» Парни не мелочились, полюбить — так королеву, обсуждать — так что–то действительно стоящее того, посвятить жизнь — так, в конечном итоге, на благо всего человечества. 

Сможет ли физика вернуть этих зарвавшихся выскочек на место, на грешную Землю в мир наблюдаемых величин и проверяемых экспериментов, или они так и продолжат витать в своих созерцательных философских облаках? У нас есть ответ. 

Пока не забыл, еще раз упомяну, что, конечно же, Бор тоже был не один, на его стороне выступили Планк, Гейзенберг, Борн, Дирак, Паули и много кто еще. Вот эти голубчики, физической наружности, практически все в одном месте, о них уже неоднократно писали на d3, или то же самое, но с подробностями. И сторонники, и противники, все собрались перед объективом. 

Читать далее «Характер физических законов на пальцах™ — (2/3) — От относительности к случайности»

Характер физических законов на пальцах™ — (3/3) — Проверяя непроверяемое

Мы добрались до заключительной части обсуждения характера физических законов на пальцах™, где читателя ждет самое интересное, самая вкуснота. Можно сказать, что две предыдущие части (первая и вторая) были лишь приготовлением, являлись очень растянутым лирическим вступлением к обсуждению основного научного вопроса, рассматриваемого на пальцах™ — что такое «неравенства Белла» и почему эти два слова являются не только разрешением векового спора гениальнейших ученых планеты, но и определяют истинное устройство Вселенной вокруг нас. 

Быстренько напомню, в чем заключалась суть спора. Нильс Бор и сотоварищи говорят нам — неопределенность есть истинное положение вещей в окружающем нас мире. У Вселенной и ее частей (частиц) вообще нет никаких определенных свойств до тех пор, как мы эту частицу не поймали и не измерили те самые свойства. А Луны не существует, покуда на нее никто не смотрит. 

Читать далее «Характер физических законов на пальцах™ — (3/3) — Проверяя непроверяемое»

36,6 и физика

Никто не задумывался почему температура человеческого тела 36,6 С? Почему не иная? Почему не равна дневной температуре окружающего пространства к примеру?
Но почему так произошло? Первая причина лежит от нас на временной оси в прошлом на расстоянии в несколько миллиардов лет. Именно тогда появилась жизнь. Я немного ниже расскажу про общность живого.

Грубо говоря первичные репликаторы огородились защитной оболочкой от остальной части океана — создав клетки. Клетки это замкнутые водные резервуары, в которых вся жизнедеятельность проходит в водной среде. И все сухопутные организмы концептуально это машины выживания репликаторов, мобильная (в случае с животными), благоприятная водная среда для репродукции, окруженная защитной оболочкой от внешнего мира.

Что интересно, все теплокровные функционируют в пределах той же области температур что и человек.
Например температура у лошадей 37,5 — 38,5; у коров 37,5 — 39,5; кур 40,5 — 42,5; свиней 39,0 — 40,0; кошек 38,0 — 39,5; обезьян 38,1; голубей 41,0 — 44,0.
Ответ лежит в области… нет, не биологии. А в области физики воды.

Собственно на графике всё нарисовано но я поясню. Дело в том, что теплоемкость воды нелинейно зависит от температуры. Теплоемкость это количество энергии, которое необходимо потратить для того что бы нагреть 1 кг вещества на 1 градус. При увеличении температуры она как бы пикирует как штурмовик, и возносится ввысь после прохождения нижней точки в 36,8 градусов Цельсия. В организме человека вода составляет около 65–70%, её теплоемкость огромна. 

Читать далее «36,6 и физика»

Учёные смогли напечатать импланты. Снова

Учёные создали 3D–биопринтер, способный печатать части человеческого тела. Принтеров таких полно, ничего вроде удивительного. Однако «продукты» этого принтера пригодны для трансплантации, в чём собственно и суть новости. Учёные опробовали свою технологию на примере кости челюсти, мышцы и хрящевых структур (ухо). Результаты действительно стоили такой кропотливой работы.

После десяти лет разработки руководитель исследовательской группы Энтони Атала из Университета регенеративной медицины Уэйк Фореста показал миру своё творение под названием ITOP, что переводится как система печати тканей органов. Исследования доказали, что ткани и органы, созданные в таком 3D–принтере, полностью безопасны для человека, приживаются на теле без последствий и в дальнейшем могут служить для пересадки кожи, заживления шрамов и ранений. Компьютерные технологии опять упрощают мир: тому же уху можно придать индивидуальные параметры и оно ничем не будет отличаться от «родного». Фактически, это и эстетикой попахивает, потому что будет сложно отличить, «родные» это органы или пересаженные. Те, кому это потребуется, будет приятно ощущать целостность тела, без каких–либо различий, которые не бросаются в глаза.

Читать далее «Учёные смогли напечатать импланты. Снова»

Новые аспекты глобального потепления

Нынешняя аномальная зима в Европе и России сделала тему климата и его динамики одной из самых актуальных. Всё чаще слышатся разговоры о том, что глобальное потепление уже давно перешло из области только научных дискуссий и отдаленных прогнозов в обыденную реальность.

Действительно, в последние годы среднеглобальная температура (составляющая в норме 15° С) повысилась примерно на полградуса, что уже приводит ко всё учащающимся наводнениям, засухам, пожарам, ураганам и цунами.

Климат – система чрезвычайно многокомпонентная и при этом уязвимая. Изменение даже в одном его элементе может запустить цепочку положительной обратной связи, способной в самом плохом случае полностью изменить облик нашей планеты.

В очень приближенном виде климат Земли определяется количеством солнечных лучей, достигающих её поверхности, способностью поверхности нагреваться и отдавать излучение в инфракрасном спектре, «парниковыми газами»[1], удерживающими тепловое излучение в атмосфере, температурой мирового океана, играющего роль буфера «парниковых» газов[2] и влияющего на переносы воздушных масс. Однако в действительности этими элементами климатическая система далеко не исчерпывается.

Сегодняшнее потепление глобального климата относят, как правило, за счет увеличения выбросов в атмосферу «парниковых» газов, прежде всего, углекислоты. Именно поэтому и был подписан Киотский протокол.

Однако причины увеличения объемов «парниковых» газов не столь однозначны, как обычно думают люди, далекие от экологии. Кроме промышленных выбросов в атмосферу, есть и другие серьезные факторы.

Читать далее «Новые аспекты глобального потепления»

Конец времен: Ничего не будет

Группа физиков выступила с неожиданной идеей о том, что спустя некоторое время оно (время) просто закончится. Мнение это встречено скептически.

Читать далее «Конец времен: Ничего не будет»