Физики из США изучили проводимость на мезомасштабе в квази-двумерных системах, состоящих из соприкасающихся полупроводниковых наночастиц. Оказалось, что такие системы образуют динамические сети с довольно сложной структурой, которые могут в будущем стать основой для нейросетей. Исследование опубликовано в журнале .В квантовых точках — полупроводниковых частицах размером в несколько нанометров — носители заряда сильно ограничены в пространстве по сравнению с объемным полупроводником. Это приводит к увеличению роли квантовых эффектов в их свойствах. Благодаря этому, изменяя размер или форму квантовой точки, можно управлять ее проводимостью и люминесцентными свойствами. В последние годы удалось весьма детально изучить свойства отдельных квантовых точек. (1, 2, 3). При этом, потенциально крайне интересные системы, состоящие из массивов наночастиц, их токопроводящие и люминесцентные свойства на мезомасштабе (от 100 нм до 10 микрон), оставались почти неизученными.Возможный интерес в таких системах вызван двумя характерными эффектами: дальнодействующие туннельные взаимодействия и мигание тока. Дальнодействующие туннельные взаимодействия приводят к прыжковому механизму проводимости. В системе, составленной из квантовых точек, контактное сопротивление значительно больше квантового. Поэтому если к ней приложить напряжение, то носители заряда совершенно необязательно будут перемещаться на соседний нанокристалл, а могут перейти на любой в радиусе до 100 нанометров. Для аморфных и кристаллических полупроводников механизм прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка был описан еще в 1960 году. Эффект мигания тока заключается в том, что с течением времени отдельные наночастицы могут включаться или выключаться. Такую особенность для квантовых точек обнаружили довольно недавно. Ее связывают с эффектом мигания фотолюминесценции, но точный механизм этого явления пока до конца не изучен.В своей работе американские физики использовали полупроводниковые нанокристаллы оксида цинка размером около 5 нанометров. Их наносили на твердую подложку, формируя из них неупорядоченную квази-двумерную стурктуру. После этого ученые исследовали полученную систему с помощью токочувствительной атомной силовой микроскопии, которая позволяет одновременно получить топографию поверхности и карту проводимости. Таким образом появляется возможность сразу определить месторасположение частиц и построить схему резисторной цепи, которую они образуют. Ученые изучили зависимость сопротивления внутри каждой пары частиц, из которой состоит полупроводниковый слой, от расстояния между ними. Для таких распределений наблюдались один или несколько характерных максимумов, которые соответствовали расстоянию максимальной проводимости между частицами. При этом с увеличением температуры активизируется доля контактной проводимости, и максимум сдвигается в область более маленьких расстояний.Полученные данные физики попытались описать с помощью модели, которая учитывает прыжковую проводимость, но не учитывает мигание тока. Оказалось, что такая модель может с хорошей точностью описать основной пик проводимости, но не предсказывает появление дополнительных пиков для больших расстояний между частицами. Наличие таких пиков говорит об образовании дополнительных подсетей внутри общей резисторной сети. Кроме того, система оказалась динамической: за счет мигания тока карты сопротивления изменялись во времени, и некоторые элементы сети то включались, то исключались из нее.Проанализировав токопроводящие свойства таких квази-двумерных массивов квантовых точек, авторы предполагают, что такие системы смогут в дальнейшем использоваться в качестве эТелескоп ALMA нашел во Вселенной кислород возрастом 13,3 миллиарда лет Астрономы обнаружили галактику, в которой кислород появился спустя всего 500 миллионов лет после Большого взрыва, сообщается в журнале . Это самое раннее по шкале возраста Вселенной обнаружение кислорода. Кроме того, открытая учеными галактика стала и самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием. Модели показывают, что первые звезды в ней начали формироваться более 13,5 миллиардов лет назад. После Большого взрыва во Вселенной происходили сложные процессы — сначала рождались кварки, адроны и другие субатомные частицы, а вслед за ними появлялись первые атомы, которые вошли в состав первичного звездного вещества. Когда произошла рекомбинация водорода и Вселенная начала охлаждаться, она погрузилась в «темные века». Тогда еще не зажглись первые звезды и не родились квазары — активные ядра галактик со сверхмассивной черной дырой внутри. Эта эпоха завершилась «космическим рассветом» — возникновением древних галактик, которые мы регистрируем сегодня. Их поиск важен для того, чтобы определить, как происходила эволюция Вселенной и основных химических элементов. Международная группа астрономов под руководством Такуя Хашимото (Takuya Hashimoto) из Университета Саньо в Осаке наблюдала на телескопе ALMA удаленную галактику MACS1149-JD1 и обнаружила очень слабое свечение ионизованного кислорода. Вследствие расширения Вселенной длина волны изначально инфракрасного излучения за время его путешествия в пространстве увеличилась более, чем в десять раз. Красное смещение источника (z = 9,1) указало, что зарегистрированный учеными сигнал был испущен 13,3 миллиарда лет назад, или спустя всего 500 миллионов лет после Большого Взрыва. Это наибольшее расстояние, на котором когда-либо регистрировался кислород, и его присутствие показывает, что в этой галактике должны существовать и более ранние поколения звезд. Вдобавок к излучению кислорода, зарегистрированному на ALMA, исследователи заметили и более слабое излучение водорода с помощью телескопа VLT. Расстояние до галактики, определенное по этим наблюдениям, согласуется с тем, которое было получено по линии кислорода. Таким образом, MACS1149-JD1 оказывается самой далекой галактикой с надежно определенным расстоянием, и самой далекой галактикой, когда-либо наблюдавшейся на ALMA или VLT. «Мы видим эту галактику в эпоху, когда Вселенной было всего 500 миллионов лет — и оказывается, что в это время она уже была населена зрелыми звездами», — объясняет Николя Лапорт (Nicolas Laporte), второй автор статьи. «Поэтому мы можем использовать эту галактику для зондирования более раннего, полностью неизвестного периода космической истории». В течение некоторого времени после Большого Взрыва во Вселенной не было кислорода: он появился в результате процессов синтеза в недрах первых звезд, и потом, когда происходили вспышки сверхновых, рассеивался в пространстве. Регистрация кислорода в MACS1149-JD1 показывает, что всего через 500 миллионов лет после начала Вселенной эти ранние поколения звезд уже сформировались и успели произвести достаточно много кислорода. Чтобы выяснить, когда первые светила начали зарождаться, исследователи реконструировали раннюю историю MACS1149-JD1 по инфракрасным данным, полученным телескопами «Хаббл» и «Спитцер». Оказалось, что наблюдаемую яркость галактики хорошо объясняет модель, где начало звездообразования относится к эпохе спустя всего 250 миллионов лет после Большого взрыва. При этом сегодня считается, что «темные века» наступили через 377 тысяч лет после рождения Вселенной — то есть следует предполагать, что MACS1149-JD1 начала формироваться еще в это время. Таким образом, MACS1149-JD1 заставляет ученых задаться вопросом о том, когда возникли первые галактики. Возраст открытого ими объекта указывает на то, что они существовали задолго до той эпохи, на которой мы способны сейчас их регистрировать. В прошлом самый далекий кислород был обнаружен в галактике, которая родилась спустя 700 миллионов лет после Большого взрыва. Его количество, согласно оценкам исследователей, оказалось примерно в десять раз меньше наблюдаемого количества кислорода в Солнце. лементов сложных нейросетей, состоящих из очень большого числа элементов. Для проверки своего предположения, физики планируют изучить зависимость исходящего сигнала от входящего, а затем исследовать и возможность обучения такой системы.Если нейросети на основе неупорядоченных массивов квантовых точек удастся создать, такие платформы для нейросетей, тем не менее, не будут самыми необычными. Например, не так давно для предсказания погоды были использованы нейронные сети на основе мозга крыс.
