Тема 1 Познание материи

Первая тема Познание материи посвящена различным методам исследований, начиная со световой микроскопии — методики, используемой для исследования, в том числе, и относительно крупных структур, например,

деформации материалов. Направление темы можно обозначить, приведя цитату Эрнста Руски. Изобретя электронный микроскоп, он открыл «вторые ворота в микрокосмос» (Нобелевская премия 1986 года, бывший директор Института им. Фрица Хабера Общества им. Макса Планка). Современная наука работает над тем, чтобы открыть «третьи ворота», и похоже, что первые шаги через них уже сделаны.

Примерные темы для обсуждения

Анализ материала на примере стали

МУ (мобильное устройство): В поисках «умной» стали

Материалы будущего должны совмещать в себе много различных свойств. Объясним это на примере стали. Сталь должна быть легкой, устойчивой к коррозии, очень прочной и крайне эластичной. В Институте исследований железа им. Макса Планка используется множество методов анализа материалов. Команда ученых занимается созданием различных металлических сплавов с последующим испытанием их свойств. С помощью атомного зонда исследователи могут фиксировать данные, касающиеся каждого отдельно взятого атома в составе того или иного материала. Затем высокопроизводительные вычислительные машины сводят данные о 100 млн. атомов в единую трехмерную структуру. С ее помощью ученые могут установить прямую зависимость между атомарным строением материала и его свойствами, что делает возможным целенаправленную разработку новых материалов.

Дополнительный материал: «Умная» сталь для производства автомобилей будущего

QR-код: трехмерное изображение стального сплава

Исследование электронов в квантовой оптике

МУ: Фотографии из квантового мира

Каждый, кто хоть немного имел дело с фотографией, знает, что при использовании длинной выдержки изображения движущихся объектов на фото получаются размытыми. Чем быстрее движется объект съемки, тем короче должна быть выдержка. Чтобы заснять движение электронов, необходима камера с очень малой выдержкой. Профессору Института квантовой оптики им. Макса Планка Ференцу Краузу удалось создать устройство, длительность вспышки которого составила всего 80 аттосекунд, и с его помощью исследовать электроны. Достижение профессора Ференца Крауза было внесено в Книгу рекордов Гиннеса как самая короткая вспышка в мире.

Дополнительный материал:

• Фильм «Папарацци квантового мира»

• Экспонат Чирпированные зеркала (chirped mirrors)

Список тем для обсуждения графических схем:

2.1.1 1) Солнечные батареи на органических полимерах (Модуль Энергия, тема: Повышение энергоэффективности)

(Видеомонитор: интервью с проф. Мюлленом)

2.1.3 2) Кристаллизации расплава кремния в индукционной печи с холодным тиглем

2.2.1 Контактная микроскопия с квантовыми точками

2.2.2 В поисках «умной» стали

2.2.3 Фотографии из квантового мира