技术

一种革命性的OLED（有机发光二极管）设计有潜力用轻便、经济实惠的眼镜取代沉重的夜视护目镜。密歇根大学的研究人员表示，这一创新使得在较长时间内使用眼镜变得更加容易。 这种先进的OLED技术还利用了一种记忆效应，这可能使计算机视觉系统能够同时检测和解释incoming光线和图像。 当前的夜视设备依赖于图像增强器，将入射的近红外光转化为电子。这些电子随后被推动通过真空，朝着包含众多微小通道的薄盘移动。当电子在这些通道中穿行并与通道墙壁发生碰撞时，它们会产生数千个额外的电子，然后这些电子撞击荧光屏，将其转化为可见光。这个过程将入射光放大了10,000倍，使用户能够在黑暗中看见东西。 新创建的OLED设备也将近红外光转化为可见光，使其强度提高超过100倍，但没有传统图像增强器相关的额外重量、高电压要求和笨重真空层。研究人员认为，通过进一步的设计优化，可以实现更大的放大。 密歇根大学电气与计算机工程及物理教授兼《自然光子学》期刊的最近发表研究的首席作者克里斯·吉宾克解释道：“这种新方法最吸引人的地方之一是它能够在厚度不足一微米的薄膜堆叠中放大光，显著薄于一根大约50微米的发丝。”…

最近的一篇文章讨论了一种小型机器，大小约为指甲，能够根据需要扭转薄材料，从而消除了单独制造扭曲设备的需求。六年前，凝聚态物理学领域出现了一项突破性发现：当超薄碳层以轻微倾斜的方式堆叠时，它们可以成为超导体，而调整扭转角度则会改变它们的电学特性。2018年引入“魔角石墨烯超晶格”的关键研究催生了一个名为“扭曲电子学”的新学科，该学科由当时的MIT研究生、现任哈佛大学初级研究员的曹渊领导。 曹与哈佛大学的物理学家阿米尔·雅科比、埃里克·马祖尔等人共同扩展了这一初步研究，为扭曲电子学的进一步发展铺平了道路，开发了更简单的方法来扭转和分析各种材料。 最近发表于《自然》期刊的一篇文章详细描述了他们创造的一种指甲大小的设备，可以根据需要扭转薄材料，从而消除了单独制造多个扭曲设备的必要性。这些薄的二维材料可以被轻松操控和研究，具有极大的潜力，可以增强晶体管、创建光电设备如太阳能电池板，以及推进量子计算等应用。 雅科比，哈佛大学物理学与应用物理学教授表示：“这一创新让我们以控制二维材料电子密度的同样简单方式来扭转材料。历史上，控制密度一直是发现低维系统中新物质相的主要方法，而现在我们可以操控密度和扭转角度，这为发现开辟了无限可能。” 曹在MIT的巴布罗·哈里略-赫雷罗实验室学习时首次创造了扭曲的双层石墨烯。尽管充满兴奋，但在复制扭转过程时遇到了挑战。…

一个令科学家困惑了半个世纪的化学反应现在已被乌梅å大学的研究人员澄清。通过快速的结构快照，他们揭示了石墨如何在电化学氧化过程中转变为氧化石墨，发现了随时间波动的中间结构。研究者将这一现象描述为一种新型的振荡反应。 振荡化学反应不仅引人入胜，也是理解化学和自然中复杂系统行为的关键。传统的视觉演示展现了溶液中颜色的变化，这些颜色在不同状态间来回交替，最终在每个周期后形成最终产品。 乌梅å的研究人员最近在科学期刊《应用化学》上发布了研究成果，介绍了一种在石墨电化学氧化过程中观察到的独特新型振荡反应。 “在过去的50年中，已经认识到当施加电荷于浸没在硫酸溶液中的石墨电极时，某些电压振荡会自发发生。这一反应的结果是氧化石墨，一种由氧化石墨烯层组成的物质。然而，反应过程中每个振荡周期内发生的结构变化仍完全未知，”乌梅å大学物理系教授亚历山大·塔利津（Alexandr Talyzin）解释道。…

的过程，这些过程以前是无法接触的，”理查德·威尔赫姆教授断言。这项技术可以与现有的超快电子显微镜技术结合，提供关于与表面相关的物理和化学的多维见解。 为了拍摄快速移动的物体，必须使用具有非常短的曝光时间的相机。这一原则在物理学中普遍适用；例如，极短的激光脉冲用于可视化原子过程。 此外，离子脉冲在解锁物理学中未解决的问题方面至关重要：一种新方法成功产生了高度强烈、极其短暂的带电粒子的脉冲，未来将能够以极为精确的控制指向一个表面。这将允许对发生在该表面上的快速过程进行检查，使得化学反应的实时分析成为可能。 通常只有结果是可见的 “离子束已经使用多年——用于研究材料以及清洁或改变材料表面，”维也纳工业大学应用物理学院的理查德·威尔赫姆教授强调。“在通常的方法中，我们通常只看到最终产品：离子撞击一个表面，然后我们研究材料是如何在之后被改变的。之前的主要问题是生成能够跟踪冲击时间线的异常短离子脉冲。”…

由于纳米尺度设备的尺寸可与人类细胞相媲美，科学家们在材料特性方面取得了巨大的进展，结果是电子设备变得更小、更快、能效更高。然而，为了充分利用纳米技术的潜力，管理噪声仍然至关重要。来自瑞典查尔默斯理工大学的研究团队在理解噪声的基本限制方面取得了显著进展，这将极大地有利于未来的纳米电子学。 纳米技术正在迅速发展，受到通信和能源生产等多个领域的关注。在仅仅一百万分之一毫米的纳米尺度上，粒子根据量子力学原理运作。通过利用这些特性，可以设计材料以实现更高的导电性、磁性和能效。 “今天，我们正在见证纳米技术的实际效果；纳米尺度设备贡献了更快的技术，而纳米结构提高了能源生产材料的效率。”查尔默斯应用量子物理学教授雅尼娜·斯普莱特斯托瑟表示。 小于人类细胞的设备解锁创新的电子和热电特性 为了在单个电子级别控制电荷和能量流，研究人员利用比人类细胞更小的纳米尺度设备。这些纳米电子系统可以充当“微型发动机”，通过利用量子机械特性执行特定功能。…

参与CMS实验的物理学家最近发布了对一种长期以来一直难以研究但引起物理学界关注的粒子进行了广泛的测量。 今天，在大型强子对撞机（LHC）上进行紧凑型μ子电磁测量仪（CMS）实验的研究人员揭示了W玻色子的质量的新测量。这是在2022年费米实验室（CDF）实验意外发现之后的结果。这是CMS团队首次对W玻色子进行质量测量，并引入了一种新颖的技术，使其成为迄今为止对W玻色子质量的最全面分析。在近十年的工作之后，CMS已经确定W玻色子的质量与理论预测相符，最终澄清了一个长期以来的谜团。您可以查看已发布的论文。 最后的分析利用了来自2016年LHC运行的3亿条记录事件的数据集，以及40亿条模拟事件。团队从超过1亿个W玻色子中重建并测量出质量，得出值为80,360.2 ± 9.9…

在一项最新研究中，物理学家提出，仔细监测合并的黑洞对可能会导致对新粒子的发现。阿姆斯特丹和哥本哈根的研究人员在本周发表在《物理评论快报》上的研究中认为，详细观察黑洞合并可能揭示有关潜在新粒子的见解。这项研究整合了阿姆斯特丹大学（UvA）科学家在过去六年中的多项新发现。 当两个黑洞合并时产生的引力波发出关于它们轨道结构和运动的重要信息。阿姆斯特丹大学的物理学家乔瓦尼·玛丽亚·托马塞利和詹弗朗哥·贝尔托内，以及前阿姆斯特丹大学硕士生托马斯·斯比克斯玛（目前在哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所工作）进行的一项最新研究提议，彻底分析这些波可能揭示自然界中未发现粒子的存在。 超辐射 检测新粒子的能力依赖于一种现象，称为黑洞超辐射。如果黑洞旋转得足够快，它可以将其一部分质量释放到其周围的'粒子云'中。这个黑洞及其粒子云被比作'引力原子'，类似于围绕质子的电子云。由于超辐射在粒子显著轻于当前已知的粒子时尤其有效，这为调查超轻玻色子的存在提供了独特的机会——这种新粒子可能有助于解决天体物理学、宇宙学和粒子物理学中的若干谜团。 在过去六年中，阿姆斯特丹大学的研究人员研究了在超轻玻色子云的存在下，双黑洞如何演化，并发表了有影响力的发现。他们识别出的一种显著现象是共振跃迁，其中粒子云可以在状态之间'跳跃'，就像电子在传统原子中发生轨道之间的变化一样。另一个发现也是类似于原子的行为，即电离，其中部分云被排出。这两种现象在发出的引力波中产生独特的信号，但其细节依赖于粒子云尚未知的配置。为了澄清这些不确定性，这项新研究汇编了所有先前的结果，并追踪了系统从双黑洞形成到最终合并的过程。…

了解泥土塑性的相互作用与土压力之间的关系，对于确保隧道稳定性和预测在土压力平衡（EPB）盾构隧道施工期间的地面行为至关重要，这是地下开挖的一种常见方法。来自芝浦工业大学的研究团队开发了一种小型实验模型，结合了基于运动粒子模拟的计算机辅助工程分析。这种方法有效地预测了土壤的塑性及其相关因素，同时避免了野外研究所带来的费用和时间。 掌握泥土塑性与土压力之间的联系对于维护隧道的完整性和预测在土压力平衡（EPB）盾构隧道施工期间的地面行为是必不可少的，这是一种常用的地下开挖技术。芝浦工业大学的研究人员创建了集成了基于运动粒子模拟的计算机辅助工程分析的小型实验模型，该模型能够可靠地预测土壤的塑性及其相关因素，而不需承担直接野外分析的高成本和时间延误。 基础设施常常面临显著损坏，这既包括自然地质灾害，如洪水和地震，也包括人类引发的问题，如地下施工和开挖。土木工程和灾害风险管理领域对减轻这些风险进行了深入探索，并继续寻找更有效的方法来防止伴随这些灾害的大规模变形。随着计算机辅助模拟的引入，研究人员现在利用基于粒子的技术，如运动粒子模拟（MPS），这为大范围的独立变形分析提供了有价值的资源。尽管这种方法最近获得了关注，但在设计或施工阶段预测地面行为的应用仍不广泛。 通过将小型实验模型与基于运动粒子模拟（MPS）的计算机辅助工程（CAE）分析相结合，芝浦工业大学的研究团队在教授稻住信也的带领下，深入探讨了围绕土压力平衡（EPB）盾构隧道的各种奥秘，相关研究已于2024年8月21日发表在《隧道与地下空间技术》上。 EPB是一种广泛采用的隧道建设技术，它利用挖掘出的泥土为隧道面提供支撑。该过程涉及使用泡沫、浆液或其他添加剂使挖掘材料塑化，以确保其不透水并易于运输。…

铀-229 (229Th) 同位素的低能激发态最近引起了重大兴趣，因为它可能成为超高精度核钟的优秀候选者。构建高精度钟表需要对核激发和去激发过程有深入的理解。在这种背景下，研究人员开发了掺铀-229的真空紫外光 (VUV) 透明…

探测暗物质通过观察火星轨道的变化可能是一种创新的方法，研究人员如是说。麻省理工学院的物理学家最近的一项研究提出，如果宇宙中大部分的暗物质由微小的原始黑洞组成—这一想法源于1970年代—这些微小的引力实体大约每十年就应该通过我们的太阳系。根据研究人员的说法，这种事件将使用当前技术在火星的轨道上产生可检测的摆动。 成功检测到这种摆动可能会加强原始黑洞是宇宙中暗物质的重要来源的假设。 “多年来，科学家们测量地球与火星之间的距离，精度约为10厘米，”研究作者、麻省理工学院物理学教授暨科学史的Germeshausen教授大卫·凯泽解释道。“我们正在利用这个精确测量的空间区域来寻找微小的效应。发现这样的效应将提供一个引人注目的理由，以进一步研究暗物质由在大爆炸后不久就形成的黑洞组成，并在宇宙中旅行了140亿年的迷人概念。” 凯泽和他的团队今天在期刊《物理评论D》中分享他们的发现。共同作者包括首席作者唐·陈 '24，目前是斯坦福大学的研究生；莎拉·盖勒…

梵高在《星夜》中的技巧激发了天空运动的强烈感，使研究人员探索其与真实大气物理的比较。海洋科学和流体动力学的专家们研究了这幅画，以揭示他们所称之为作品中潜在湍流的东西。他们分析了笔触，以理解通常不可检测的大气特质的形状、能量和比例，利用不同亮度的油漆颜色作为与实际运动相关的动能的代理。 文森特·梵高的艺术作品《星夜》描绘了一个充满亮黄色月亮和闪烁星星的动态蓝天。天空色彩斑斓，形状各异，每颗星星似乎都在闪烁，被涟漪般的黄色包裹，令人联想起水面的倒影。 梵高的笔触创造出如此逼真的天空运动印象，以至于大气科学家考虑到它们在多大程度上反映了真实天空的物理特性。虽然他们无法量化艺术作品中的大气运动，但他们可以测量笔触。 在本周AIP出版的《流体物理》上发表的一篇论文中，中国和法国的研究团队专门从事海洋科学和流体动力学，研究了梵高的作品，以揭示他们认为艺术家天空描绘中的潜在湍流。 “油漆笔触的尺度是关键，”作者黄永祥表示。“通过利用高分辨率数字图像，我们能够准确测量笔触的大小，并将其与湍流理论预测的尺度进行比较。”…

在美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜的协助下，全球科学家团队发现了比之前已识别的数量更多的早期宇宙中的黑洞。这个重要发现可能帮助研究人员理解超大质量黑洞的形成。 利用NASA的哈勃太空望远镜，由斯德哥尔摩大学天文学系的研究人员领导的国际团队发现在早期宇宙中发现的黑洞数量超过了以前的认识。这一新发现可能对超大质量黑洞的起源提供了新的见解。 目前，科学家们对于大爆炸后不久第一批黑洞是如何出现的仍然缺乏全面理解。证据表明，在大爆炸后不到十亿年的时间里，超大质量黑洞（质量可以超过十亿个太阳）已在一些银河系的中心存在。 斯德哥尔摩大学的博士生兼该研究《天体物理学杂志快报》共同作者艾丽斯·杨解释说：“许多这些天体的质量似乎比我们最初认为的在如此早期的时代可能的要大——要么它们以巨大的质量形成，要么经历了快速增长。” 黑洞在银河系的生命周期中至关重要；然而，对于银河系演化仍存在显著的知识空白。为了更清晰地了解银河系演化与黑洞之间的关系，研究人员利用哈勃分析了一组暗淡银河系中发现的黑洞数量，在这一时期宇宙仅处于其当前年龄的几个百分点。…