Две сверхпроводимости в одном графене. Пенопласт как корм. Температура мозга. Новости QWERTY №219
Из этого ролика вы узнаете, какой материал имеет сразу два типа сверхпроводимости, кого можно кормить пенопластом, когда все же начали использовать огонь, нормально ли иметь горячую голову и почему жабы разучились прыгать.
Музыка.
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир.
В один прекрасный день жабы из рода браке saw a luz — это вот реальное животное, а не игрушка из киндера — решили, что быть крупными накладно. Это были седла носа и жабы, обитающие в некоторых лесах Бразилии. В их разлагающемся листве стали они миниатюризированы, и дошел этот процесс до того, что в длину, в среднем, стали достигать всего-то одного сантиметра.
Представьте себе майского хруща — насекомое, которое в три раза больше, чем позвоночное. Но дело, конечно же, не в размерах, хотя и в них тоже, а в том, что в процессе миниатюризации эти животные утратили способность нормально прыгать. Представляешь себе лягушку или жабу, и в голове сразу образ хорошей прыгуньи. Но вот седла носа и жабы, хотя и отталкиваются вполне себе, но дальше дело плохо — приземляться они просто не умеют.
Жалкое зрелище: никакого контроля за организмом — могут и набок, и мордой в землю, и перевернуться. Учитывая миниатюрные размеры, думаю, что им не больно, но сильно переживают за то, как быстро не могут сопротивляться и усыпаются по тесноте пушки, пока их хищник не увозит. Но это, конечно, вряд ли, потому что их очень яркая окраска намекает на то, что они достаточно ядовиты.
А я намекаю на то, что мы плавно въезжаем в самые интересные новости науки за предыдущую неделю. И как обычно, все ссылки на источники и подробности будут в описании.
Так что же там, собственно, с жабами? С ними сыграла злую шутку физика. Вестибулярный аппарат во внутреннем ухе, который выглядит как три полукружных канала с жидкостью внутри, съежился вместе с размерами тела земноводных. Из-за миниатюрных размеров жидкость не может полноценно разгуляться и как следует надавить на чувствительные волоски при изменении положения тела. То есть аппарат есть, но он неполноценен. А отсюда и все проблемы с координацией.
Вот что делает эволюция. Это бессердечно.
В мире немного таких замечательных материалов, как пенопласт. Пенополистирол — классный теплоизолятор, легкий, прочный, биологически инертный, то есть нетоксичный и подходит для контакта с пищей, не подвержен воздействию микроорганизмов. И в общем-то, именно из-за своей биологической инертности он настолько неудобен для утилизации и переработки.
Но всё меняется, когда приходят зофобусы, а точнее их личинки. Они тоже очень замечательные, настолько, что уже давно этих неприхотливых жуков разводят ради личинок на корм для домашней птицы, для рептилий, всяких там пауков, для рыбоводства. В Чехии, например, есть даже спиртовая настойка на зофобусах. Ну, хотя чехам, конечно же, китайцев страну не переплюнуть.
Так вот, зофобусы едят пенопласт. Как-то феноменально. Хорошо, еще хоть керосином не забивают.
В экспериментах кормили личинок только пенопластом на протяжении трех недель — те ели его вполне с аппетитом и даже прибавили в весе. А затем перешли в стадию куколки, из которой вышли нормальными, здоровыми. И я вряд ли бы личинки окукливались, если бы им не хватало каких-либо веществ, в том числе органики. Некоторые прошлые работы указывали на то, что способность переваривать пенопласт была дарована зофобусам некоторыми бактериями, проживающими в их пищеварительной системе. В их геноме были найдены участки, способные справляться с пенополистиролом.
Так-то пенопласт могут поглощать и другие насекомые, например, мучной хрущ, тоже, кстати, семейства чернотелок. Но его не в пример сложнее выращивать в промышленных масштабах. Поэтому лучше, наверное, все-таки имеющиеся фермы зофобусов переоборудовать под пенопластовые кормушки и ресайклинг, вы и заводы.
А еще можно попробовать поработать с биореакторами, в которых будут ферменты из тех самых бактерий, которые находятся в животах зофобусов.
Какая самая горячая часть компьютера? Правильно, это процессор. А какая самая горячая часть у человека? И если вы ответили, что мозг, то вы правы только наполовину. Печень тоже очень горячая, но мы сейчас поговорим о мозге.
Раньше считалось, что мозг становится горячим только у людей с травмами головы, но это оказалось не так. При помощи магнитно-резонансной спектроскопии удалось выяснить, что в глубине мозга температура у самых обычных, здоровых людей составляет около 38,5 градусов, почти на два градуса выше обычной температуры тела, а иногда она поднимается и до 40. У женщин в среднем температура чуть выше, чем у мужчин, примерно на 0,4 градуса, но и это для их температуры тела тоже характерно.
А ночью, когда мозг работает как бы фоновом режиме, температура ниже, чем днем, примерно на градус. Вот так выглядит распределение температуры в различных участках головного мозга днем: женщины слева, мужчины справа. Но вот если мозг травмирован, то колебания становятся более сильными и неупорядоченными — от 33 до 42 градусов.
Собственно говоря, учитывая то количество энергии, которое потребляет наш мозг — практически пятую часть от всех поступлений — неудивительно, что он нагревается чуть сильнее остального нашего тела. Ну и в конце концов мы теперь знаем, что это норма.
Этот товарищ, сенатор подвид человека прямоходящего, использовал огонь примерно 700 тысяч лет назад. Определять, использовал ли кто-то из первобытных людей огонь, сложно. И не потому, что мы им там свечку не держали, а потому что достаточно трудно бывает определить, была ли воздействие огня на предметы, найденные на таких стоянках, естественным примером, как лесные пожары, или все же искусственным.
Но в любом случае считается, что 700-800 тысяч лет назад человек впервые освоил огонь. Вообще поголовно его стали использовать 400 тысяч лет назад. Но вопрос, кто и где начал его использовать первым, остается открытым. Может быть, огонь сначала начали разводить, чтобы отпугнуть назойливых насекомых, а потом перешли к копчению, к жарке, стали делать факелы и обжигать горшки.
Но есть вероятность, что огонь вошел в наши пещеры всё-таки несколько чуточку раньше, чем было принято думать. Раскопки, говорящие об этом, проводились в Израиле. Так что постарался явно не про метель образцы, добытые на территории памятников истории Еурона.
А еще в 70-х годах исследовали заново. Это были фрагменты костей животных и каменные орудия труда. Их просветили при помощи современных методов и потом использовали на этих результатах метод глубокого обучения. Тогда, в семидесятых, археологи не нашли следов нагрева на этих предметах, но сейчас оказалось, что все совсем не так.
Новые исследования показали, что 26 камней и 87 осколков костей все же подвергались нагреву, но он был неравномерным. Получается, что ситуация, когда на месте стоянки разбушевался пожар и прожарил все одинаково, скорее всего, исключается. И действительно, часть артефактов нагревали до 600 градусов — это были осколки древнего бивня, а часть до 400.
Логично, что это означает обработку огнем разной степени интенсивности. Возраст этой стоянки оценивается от 800 тысяч до миллиона лет, и оно пополняет перечень памятников этой возрастной категории, в которых потенциально был использован огонь человеком.
Графен — конечно, удивительный материал, который принесет и принесет еще очень много сюрпризов. Один такой сюрприз обнаружили в 2018 году, когда оказалось, что если взять два одномерных листа графена, положить их друг на друга с метровым зазором и повернуть на определенный угол, то в этой структуре возникает особая сверхпроводимость.
Эти углы стали называть магическими. Есть мнение, что когда-нибудь они помогут нам добраться до высокотемпературной сверхпроводимости. Вообще, дело в том, что поворачивая листы каждый раз на новый угол, мы получаем все новые и новые структуры, которые могут обладать новыми характеристиками и свойствами.
Но почему мы должны совмещать только два листа? В 2021 году определили, что трехслойный графен тоже может обладать сверхпроводящими свойствами. Но причины и особенности их возникновения были недостаточно изучены.
Недавно вышла статья, чуть более подробно распространяющаяся на эту тему. Трехслойный графен, закрученный на магический угол, исследовали при помощи сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии высокого разрешения. Магическим углом для такого графена был угол в полтора градуса.
Если сдвинуть средний слой сэндвича на этот угол, то формируются как будто бы два двухслойных графена, каждая со своей муаровой решеткой. А в общем, с муаровой сверх решеткой как накладываешь друг на друга два сетчатых узора. Ячейки этой решетки могут вмещать в себя некоторое количество носителей заряда — до 4, и это количество можно настраивать при помощи электрического поля.
Различные варианты таких настроек совместили в одну общую картину, и это карта дифференциальной проводимости. В ней есть две области, в которых решетка переходит в режим коррелированной во изолятора. Первая область возникала, если настройка предполагала около двух отрицательных зарядов в ячейках, а вторая, если их было от 2,2 до трех. В обоих случаях получали пики сверхпроводимости.
В первом случае — несимметричные, во втором — симметричные. Графики режима сверхпроводимости тоже отличались. Вверху график для первого случая, а внизу для второго — видно, что их профили отличаются. Ученые подумали и поняли, что во втором случае режим сверхпроводимости соответствует, так сказать, обычному классическому режиму, который характерен для обычных металлов, которые охлаждают до определенной температуры.
А в первом случае это механизм Бозе-Эйнштейновской конденсации Куперовских пар. То есть это режим, характерный именно для диэлектриков и полупроводников, который вот так вот послойно упорядочили и охладили. Получается, что трехслойный графен, в зависимости от поданного на него напряжения, повел себя либо как обычный металл, либо как слоёный полупроводник, выбираясь сверхпроводимость, как говорится, на любой вкус в зависимости от условий и ситуации. Всего-то нужно задать определенное количество носителей заряда.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёным удалось объединить два временных кристалла, составленных из квазичастиц магнонов, в один кубик. В лучших традициях квантового мира этот кубик мог находиться более чем в одном состоянии в каждый отдельный момент времени, ну, по крайней мере, пока на него не обращал внимание наблюдатель.
И хотя временные кристаллы, по идее, вообще не должны существовать, совмещение парочки таких кристаллов работает великолепно.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Как обычно, вы можете проголосовать за самую интересную новость выпусков в нашем Telegram-канале. Поставьте лайк этому видео, если оно вам понравилось, и поделитесь им со своими друзьями.
Ну а новости науки отправляются на небольшие каникулы, и мы встретимся с вами буквально через две недели. Так что до скорых встреч! Пока!
Музыка.