Анонс научных статей, информация о которых пришла к нам в последние две недели. Читайте более подробно о моделях образования углеродных наночастиц, исследовании квантовых точек и столкновениях тяжелых ядер. А также о деагломерации углеродных нанотрубок, алгоритмах слежения, движении газов в геологических слоях и работе сердечного стимулятора.
В МФТИ определили лучшие модели для моделирования образования углеродных наночастиц
Молекулярная динамика с реактивными межатомными потенциалами – единственный возможный подход для моделирования на атомном уровне образования углеродных наночастиц из разреженной газоплазменной фазы. Число моделей реакционных межатомных потенциалов каждый год увеличивается, однако имеется очень мало данных по сопоставлению их точности и предсказательной силы для решения конкретных задач. Сотрудники лаборатории суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ рассмотрели достаточно общий случай процесса образования углеродных наночастиц при охлаждении разреженной фазы чистого углерода и сравнили различные реакционные молекулярно-динамические модели. Авторы выявили основные проблемы хорошо известных реакционных потенциалов и на основе проведенного анализа выбрали три модели, обеспечивающие наилучшее согласие с экспериментальными данными и с результатами расчетов из первых принципов. Результаты опубликованы в журнале Carbon.
Физтехи исследовали квантовые точки на зеркале из алюминия
Последние достижения в области нанотехнологий и оптики открыли путь для новых плазмонных устройств. Одним из них стали простые и в то же время эффективные антенны для локализации электромагнитного поля в масштабе менее 10 нм. Они могут использоваться в фотонных интегральных схемах в качестве эффективных источников одиночных фотонов. Сотрудники лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур МФТИ исследовали характеристики субмонослоя коллоидных квантовых точек. Для обнаружения плазмонных наночастиц на стеклянных или металлических поверхностях авторы разработали новую технику с использованием настраиваемого лазера и конфокального микроскопа. Ученые провели сравнительное исследование факторов усиления люминесценции квантовых точек при нерезонансном возбуждении. В экспериментах было получено уменьшение времени спонтанного излучения в 60 раз, а также увеличение интенсивности излучения в 330 раз при приближении к резонансной частоте. Результаты работы опубликованы в журнале Nanotechnology.
Ученые из МФТИ рассчитали ультрапериферические столкновения тяжелых ядер
Сотрудники кафедры фундаментальных взаимодействий и космологии МФТИ теоретически исследовали ультрапериферические столкновения ядер золота на коллайдере в Объединенном институте ядерных исследований. Также авторы рассчитали столкновения ксенона и свинца с такими же ядрами в БАК. В исследовании ученые использовали модель Глаубера — Монте-Карло, связанную с моделями девозбуждения ядер. Оказалось, что при столкновениях ксенона образуются ядра теллура и йода, а свинца — золото, ртуть и таллий. В результате ультрапериферических столкновений золота образуются в основном его изотопы. Результаты опубликованы в «Вестнике Российской академии наук: Физика».
Изучено поведение углеродных нанотрубок при быстром расширении жидкостей
Одним из наиболее перспективных направлений применения углеродных нанотрубок считается их использование в качестве армирующих наполнителей различных матриц, в том числе полимерных. Масштабное производство дает нанотрубки в виде агломератов, перепутанных между собой. В то же время высокие показатели композиционных материалов, наполненных углеродными нанотрубками, могут быть получены при условии равномерного их распределения в полимерной матрице. Сотрудники Центра испытаний функциональных материалов МФТИ совместно с учеными из Института общей и неорганической химии им Н. С. Курнакова РАН изучили эффективность деагломерации углеродных нанотрубок путем быстрого расширения сверхкритических суспензий в азотных и углекислотных жидкостях. Для этих двух систем были предложены два различных механизма деагломерации при различных условиях температуры и давления. Для определения среднего диаметра и соотношения сторон нанотрубок использовали спектроскопию затухания ультразвука. Данные хорошо согласуются с показаниями атомно-силовой микроскопии. Результаты опубликованы в журнале Molecules.
Ученые разработали новый алгоритм для систем слежения
Отслеживание движения объектов в видеопоследовательностях — важная проблема компьютерного зрения, имеющая широкий спектр приложений. Ключевыми проблемами в системах слежения являются обнаружение объекта и, если он обнаруживается повторно, его повторная идентификация. Аспирант кафедры интеллектуальных систем МФТИ совместно с коллегой из Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» разработали быструю, точно работающую систему слежения, использующую несколько камер. Система включает обнаружение и сегментацию объектов на изображениях, построение дескрипторов их внешнего вида, сравнение каждого нового объекта с ранее собранными и принятие решения об их повторной идентификации. Вычислительный эксперимент показал преимущества новой системы перед ныне используемыми. Результаты опубликованы в журнале Journal of Computer and Systems Sciences International.
Ученые МФТИ смоделировали движение газов в геологических слоях
Неглубокий газ в геологических слоях грунтовых вод представляет большую опасность для буровых установок в случае аварийного вскрытия газовых залежей. Газ может подниматься к поверхности воды, а его выброс в атмосферу может угрожать окружающей среде. Сотрудники кафедры вычислительной физики и лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ совместно с ученым из Института системного анализа РАН с помощью численного моделирования исследовали распространение сейсмических волн к поверхности воды в моделях с отложениями газа в слоистом грунте для трехмерного случая. При моделировании ученые брали временной промежуток 4 года для пластов, находящихся на глубине 1000 м от морского дна. Результаты расчетов показывают, что газ может приближаться к поверхности воды на четвертом году расчетов. Данные для трехмерной задачи согласуются с результатами для двумерной задачи, полученными авторами ранее. Результаты опубликованы в журнале Numerical Analysis and Applications.
Исследователи сравнили работу вспомогательного сердечного стимулятора с нормальной работой сердца
Вспомогательные устройства для левого желудочка обеспечивают поддержку кровообращения у пациентов с сердечной недостаточностью в терминальной стадии. Стандартные условия эксплуатации насоса подразумевают ограничения по скорости вращения ротора. Сотрудники лаборатории физиологии человека МФТИ совместно с коллегами из МГУ и Первого московского государственного университета им. Сеченова проверили работу модели для трех насосов (Спутник 1, Спутник 2 и Спутник-Д). Авторы пользовались одномерной моделью гемодинамики в аорте и сосредоточенной моделью левого сердца с динамикой клапанов. Моделирование дилатационной кардиомиопатии левого желудочка показывает, что ни один из насосов не способен воспроизводить нормальный ударный объем в своих рабочих диапазонах при соблюдении всех критериев нормальной работы. Оказалось, что детский насос Спутник-Д может работать в условиях кровообращения взрослых с такой же эффективностью, как и LVAD для взрослых. Результаты опубликованы в журнале Mathematics.
Ученые МФТИ исследовали поведение ультрахолодной плазмы
Сотрудники лаборатории физики активных сред и систем МФТИ рассмотрели явления, наблюдаемые в ультрахолодной многомодальной пылевой плазме, генерируемой в тлеющем разряде, охлаждаемом сверхтекучим гелием. Оказалось, что интенсивное распыление за счет сфокусированных пучков электронов и ионов низкой энергии создает общий поток распыленных материалов около 100 нг/с при температуре 2 К. Впервые оценены скорости синтеза нанокластеров (около 10 нг/с) и филаментов (примерно 1 нг/с). Концентрация нанокластеров оценивалась от 1012 до 1013на кубический метр. Временные вариации концентрации нанокластеров вызывали изменение расстояния между частицами в плазменной пылевой структуре, состоящей из частиц оксида церия. Также было обнаружено, что частицы, захваченные в структуре, имели средний размер около 2 мкм и гораздо более узкое распределение по размерам по сравнению с очень широким начальным распределением. Результаты опубликованы в журнале Plasma Sources Science and Technology.
В МФТИ теоретически изучили обмен энергиями между разнородными частицами в системе с парным взаимодействием
Сотрудники кафедры физики высоких плотностей энергии МФТИ изучили процессы энергообмена в системах взаимодействующих частиц разных размеров, масс и зарядов с пространственно-неоднородным распределением источников кинетической энергии. Авторы вывели аналитические соотношения, описывающие перераспределение стохастической кинетической энергии между двумя заряженными частицами. Также был проведен численный анализ процесса перераспределения кинетической энергии в двумерных ансамблях с разделенными фракциями частиц с разными размерами и температурами. Результаты работы могут быть применены к системам с любым типом парного взаимодействия. Их также можно использовать для анализа процессов энергообмена в неоднородных системах, представляющих интерес для физики плазмы, а также для физики полимеров и коллоидных систем. Статья опубликована в журнале Plasma Physics Reports.
Ваше мнение о дайджесте, а также информацию о своих статьях, выступлениях и проектах для публикации в последующих выпусках можно присылать на почту nebolsina@phystech.edu. Дайджест выходит раз в две недели. Следующий — 12 октября.
