Интернет-Новости

АПРЕЛЬ 2017

МАЙ 2017

 

ИЮНЬ 2017

• Сверхъяркий лазер заставил электрон "нарушить" законы физики

• Ученые обнаружили форму "сверхтекучего" света, который огибает препятствия, не подвергаясь искажениям

• В США впервые испытали боевой вертолет с лазерным оружием

• Вредителей начнут отстреливать лазером

• Машины-монстры: ATLAS - самый большой на свете лазерный трехмерный принтер

• При помощи самого мощного в мире рентгеновского лазера была создана "молекулярная черная дыра"

• Новая фемтосекундная камера позволяет снимать биопроцессы, происходящие внутри живых клеток

• 10 способов, с помощью которых инопланетяне смогут с нами связаться

Сверхъяркий лазер заставил электрон "нарушить" законы физики https://ria.ru/

Назад к списку

Мощнейший лазер, яркость которого примерно в миллиард раз выше яркости Солнца, помог американским физикам увидеть, как один электрон сталкивается с тысячами частиц света, и раскрыть необычный характер их взаимодействия друг с другом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Когда мы имеем дело со сверхъяркими лазерами, рассеяние света — фундаментальный процесс, благодаря которому мы видим окружающий мир, — кардинальным образом меняется. Эти изменения можно представить как то, если бы форма предметов менялась при повышении или понижении яркости лампочки. Объект не просто будет становиться ярче или темнее — свет начнет отражаться под разными углами, с разными цветами при изменении яркости", — рассказывает Дональд Умштедтер (Donald Umstadter) из университета Небраски в Линкольне (США).
Как правило, столкновение фотона и электрона приводит к тому, что фотон отскакивает и начинает двигаться в противоположном направлении, не меняя своей частоты и других физических свойств. Работоспособность этого правила, которое физики называют томсоновским рассеянием, ученые многократно подтверждали, наблюдая за процессами в космосе и во время лабораторных опытов, где одиночные частицы света сталкивались с изолированными электронами.
Умштедтер и его коллеги решили проверить, что произойдет, если столкнуть один электрон с сотнями или тысячами частиц света, которые врежутся в него одновременно. Реализация этой задачи не так проста, как может показаться изначально: и фотон, и электрон являются сверхмалыми частицами, столкновение которых является крайне маловероятной ситуацией.
К примеру, при освещении комнаты лампочкой или в других нормальных условиях электрон сталкивается с частицей света лишь один раз в четыре часа, и фактически никогда не встречается с двумя и более фотонами одновременно.
Для решения этой проблемы ученые использовали сверхмощный лазер Diocles, способный вырабатывать импульсы мощностью в 100 тераватт. После первых экспериментов Умштедтеру и его коллегам пришлось начать использовать пучки разогнанных электронов, так как мощные импульсы лазера в буквальном смысле "сдували" частицы, стоящие на месте.
Опыты показали, что поведение и электронов, и фотонов резким образом меняется в таких условиях. Носители электрического заряда превращаются из точек в своеобразные "восьмерки" и "петли", а фотоны начинают "нарушать" законы физики и отражаться от электронов не так, как предсказывает теория Томсона. К примеру, угол отражения фотонов, их частота и некоторые другие параметры начинают зависеть от того, насколько ярким был импульс, содержавший их.
Более того, необычное поведение электронов в таких ситуациях позволяет использовать их для "склеивания" большого числа низкоэнергетических частиц света в один высокоэнергетический фотон. Для демонстрации ученые соединили 500 частиц света из инфракрасного диапазона в один рентгеновский фотон.
Используя этот эффект, физики получили четкие трехмерные фотографии чипов памяти из обычной USB-флешки, не задействуя при этом сверхмощные ускорители частиц, которые обычно применяются для подобных целей. Эту же технологию, как считает Умштедтер, можно применять и для медицинских экспериментов и наблюдений, а также для точного измерения мощности лазерных лучей.

Ученые обнаружили форму "сверхтекучего" света, который огибает препятствия, не подвергаясь искажениям http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

В течение долгого времени ученым было известно, что свет ведет себя подобно волнам, которые распространяются во все стороны от источника до тех пор, пока они не поглощаются или отражаются объектами и другими препятствиями. За последние годы ученые выяснили, что свет также, при определенных условиях может вести себя как жидкость, "обтекая" объекты и восстанавливая изначальный поток с другой стороны. Однако, такое явление ранее наблюдалось лишь при определенных чрезвычайных условиях, обычно в вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю.
Однако, результаты новых исследований, проведенных учеными из Италии, Канады, Великобритании и Финляндии, указали на то, что свет может существовать в еще одном весьма экзотическом "сверхтекучем" состоянии. В этом состоянии свет подобен сверхтекучей жидкости, имеющей нулевой коэффициент вязкости и способной огибать препятствия без трения и сопротивления. В таком случае сверхтекучий свет, огибающий предметы, абсолютно не подвергается искажениям. И что самое примечательное, данный эффект может наблюдаться при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении.
Физика этого явления еще не до конца изучена и понятна ученым. А получение сверхтекучей формы света происходит при помощи тонкого слоя органических молекул определенного вида, размещенного между двух зеркал, обладающих сверхвысокой отражательной способностью.
"Путем некоторых ухищрений нам удалось объединить основные свойства фотонов - их малую эффективную массу и высокую скорость движения с сильными взаимодействиями, которые возникают в молекулах из-за движения электронов" - пишут исследователи, - "Обычная жидкость во время движения немного колеблется и закручивается тогда, когда что-то вмешивается в ее поток. В потоке сверхтекучей жидкости в таком же случае не образуется никаких возмущений, поток такой жидкости всегда однороден".
Состояние сверхтекучести считается учеными в качестве пятой формы материи. Одним из ярких примеров такого состояния материи является конденсат Бозе-Эйнштейна, который, как это ни парадоксально, одновременно обладает признаками жидкости, твердого тела и облака газа.
Пока еще тяжело сказать, к каким практическим результатам может привести сделанное открытие. Но ученые считают, что подобные принципы воздействия на материю могут быть использованы для создания новых сверхпроводящих материалов, материалов, проводящих электрический ток без сопротивления при комнатной температуре. Помимо этого, явление сверхтекучести фотонов может быть использовано в фотоэлектрических приборах следующего поколения, таких, как лазеры, светодиоды, солнечные батареи и фотогальванические элементы других типов.

В США впервые испытали боевой вертолет с лазерным оружием http://www.bagnet.org/

Назад к списку

На ударном вертолете Apache успешно испытали лазерное оружие. С его помощью была атакована и уничтожена беспилотная цель. Об этом сообщает Business Insider.
Об испытаниях сообщил производитель оружия Raytheon. В компании рассказали, что это был первый случай, когда полностью интегрированная в вертолет лазерная система успешно атаковала цель в условиях меняющихся скорости, высоты и скорости ветра. Цель была поражена с расстояния в 1,5 км. Компания объединила мультиспектральную систему наведения, которая представляет собой инфракрасный оптический датчик, и сам лазер.
Преимуществом лазерного оружия является то, что враг не сможет увидеть или услышать его работу. При этом такое оружие обладает высокой точностью, потому что лучи бьют по прямой, а пули и артиллерийские снаряды летят по дуге. В компании считают, что в будущем лазеры могут стать более дешевой и эффективной альтернативой того, оружия, что сейчас используется на вертолетах Apache. Это 30 мм пулеметы и ракеты "Хеллфаер". Одна такая ракета сегодня стоит $115,000. При этом у лазеров не кончаются пули, говорят в компании.
Но есть еще много проблем, которые нужно решить. Лазерное оружие по-прежнему потребляет очень много энергии. При этом не очень хорошо работает в пыли, тумане и дыме. Но военные США заинтересованы в лазерном вооружении.
Ранее в ВВС США заявили, что планируют оснастить лазерным оружием боевой самолет AC-130J и бомбардировщик B-52. Ожидается, что их армия начнет массово пользоваться лазерным оружием уже к 2023.

Вредителей начнут отстреливать лазером https://www.popmech.ru/

Назад к списку

На смену ядовитым инсектицидам может прийти «Фотонный забор» — набор камер и лазеров, который распознаёт вредных насекомых и убивает их лазером.
В компании Intellectual Ventures Lab из Сиэтла собирают устройство под названием Photonic Fence — «фотонный забор». На самом деле настоящей фотоники в нём нет, а есть обычная оптика, алгоритм распознавания насекомых и лазер.
Камера снимает, например, грядку капусты и передаёт изображение на компьютер, где алгоритм распознаёт попавших в кадр насекомых по трём параметрам — форме, скорости, ускорению и частоте взмахов крылышек. Безвредных и полезных насекомых программа игнорирует, а виды из проскрипционного списка уничтожаются на месте лучом лазера, который поджаривает жучка или гусеницу за 25 миллисекунд. Скорость отстрела — до 20 насекомых в секунду, зона покрытия — до 30 метров при стрельбе параллельно земле и до 3 метров в высоту.
Идея устройства принадлежит бывшему главе отдела технологии Microsoft и одному из основателей Intellectual Ventures Натану Мирвольду. Изначально планировалось создать устройство, способное избавить Африку от насекомых-переносчиков опасных болезней, но за последние семь лет цель изменилась: сейчас главный враг и единственное насекомое в списке — мексиканская листоблошка, вредитель цитрусовых растений. Из-за этой маленькой моли урожаи апельсинов во Флориде упали на 70% за последние 15 лет.
Как сообщает Wired, первые испытания назначены на это лето; если они пройдут успешно, устройство может взять на вооружение американский Минсельхоз.

Машины-монстры: ATLAS - самый большой на свете лазерный трехмерный принтер http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Представители General Electric объявили о планах компании по созданию самого большого на свете лазерного порошкового трехмерного принтера. Это устройство будет разработано и изготовлено специалистами нового подразделения GE Additive, которое занимается технологиями аддитивного производства. Новый принтер, который получил кодовое название ATLAS, будет использовать порошки различных металлов, а объем его рабочей камеры составит один кубический метр.
Напомним нашим читателям, что технологии аддитивного производства, к которым относится и технология трехмерной печати, позволяют создавать практически любые предметы, к примеру, игрушки, узлы роботов, детали реактивных двигателей и даже здания целиком. Большинство из трехмерных принтеров работает, выдавливая расплавленную пластмассу или строительный раствор из сопла печатающей головки. Но принтеры, которые позволяют изготавливать изделия из металла, используют свет мощного лазера, который расплавляет металлический порошок и формирует деталь слой за слоем.
Технологии лазерно-порошковой трехмерной печати уже используются некоторое время для изготовления изделий, имеющих очень сложную форму. К примеру, специалисты НАСА при помощи трехмерных принтеров изготавливают детали для реактивных двигателей, которые затем успешно проходят испытания.
Конструкция нового трехмерного принтера базируется на конструкции принтера X LINE 2000R, разработанного компанией Concept Laser, которая была куплена компанией General Electric и стала частью отдела GE Additive. В качестве рабочего материала принтер ATLAS сможет использовать порошок титана, алюминия, железа и порошки, состоящие из смеси разных металлов. Первые опытные образцы новых принтеров будут способны создавать трехмерные объекты в камере, объемом в один кубический метр. Делать это они будут традиционным способом - путем последовательного наращивания слоев. Но тот принтер, который пойдет в массовое производство, будет отличаться от опытных образцов, у него появится еще одна степень свободы, что позволит увеличить скорость процесса печати.
Пока еще отсутствуют данные, касательно разрешающей способности нового принтера, но представители GE Additive вскользь упомянули, "что разрешающая способность нового принтера будет сопоставима или будет превосходить аналогичный параметр лучших из современных подобных принтеров".
Первые варианты принтеров ATLAS появятся уже к концу этого года и будут представлены общественности на выставке Formnext Show, которая будет проходить в ноябре этого года в Германии. А полностью рабочий окончательный вариант принтера появится на свет в 2018 году.

При помощи самого мощного в мире рентгеновского лазера была создана "молекулярная черная дыра" http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Самый мощный в мире рентгеновский лазер LCLS (Linac Coherent Light Source) давно используется учеными для проведения исследований микроскопического мира, явлений и процессов, происходящих на атомарном и молекулярном уровнях. В прошлом при помощи этого лазера ученым удалось создать минизвезду в лаборатории, а буквально недавно им удалось, сконцентрировав весь луч рентгена на единственном атоме, получить нечто кардинально противоположное, то, что можно охарактеризовать термином "молекулярная черная дыра".
Съемка, производимая при помощи лазера LCLS, позволяет получать снимки с высочайшей разрешающей способностью, "фигурантами" которых являются вирусы, бактерии, молекулы белков и других химических соединений. Эта система работает, освещая цель чрезвычайно ярким импульсом рентгена, длящимся всего несколько фемтосекунд (миллионной от миллиардной доли секунды). В данном случае ученые использовали дополнительное оборудование, которое позволило сфокусировать весь рентгеновский луч в точке, размером 100 нанометров, в 100 раз меньших размеров, чем обычно позволяет оборудование лазера. Целью этого мероприятия было изучение реакции отдельных атомов на воздействие полной энергии, которую способен выработать лазер LCLS. А созданная "молекулярная черная дыра" стала весьма интересным побочным эффектом проводимого эксперимента.
"Интенсивность полученного сфокусированного рентгеновского луча, для сравнения, в сто раз превышает интенсивность всего падающего на поверхность Земли солнечного света, сосредоточенного на площади, соответствующей площади небольшого фотоснимка" - рассказывает Себастьен Бутет (Sebastien Boutet), один из исследователей.
В эксперименте энергия импульса рентгеновского лазера воздействовала на атомы ксенона, вокруг ядра которого вращается 54 электрона, и атомы йода, в которых содержится 53 электрона. Ожидалось, что под воздействием рентгена из атома будут "изгнаны" самые близкие к ядру атома электроны, что приведет к возникновению так называемых "полых" атомов. Такие полые атомы существуют непродолжительное время, прежде чем электроны с внешних слоев, словно дождь, падают вниз к ядру, заполняя образовавшиеся промежутки. И следующий импульс рентгена снова "сносит" эти электроны, оставляя пустой промежуток.
Ученые получили ожидаемый эффект в случае с атомами ксенона, но в случае с атомами йода произошло нечто необычное. Атомы обоих типов являлись частями молекул более сложных соединений, и когда атомы йода попали под импульс рентгена, они превратились в аналог черной дыры, которая начала "высасывать" электроны из близлежащих атомов углерода и водорода. Эти электроны заполняли образовавшуюся пустоту и были "изгнаны" следующим импульсом лазера, что привело к полному разрушению "подопытной" молекулы.
Ученые ожидали, что из отдельно взятого атома йода при помощи рентгена можно "изгнать" 47 электронов. На самом же деле из этого атома было изгнано 54 электрона, часть из которых являлась электронами, "позаимствованными" у соседних атомов. "Мы подозреваем, что из атома йода было изгнано более 60 электронов" - рассказывает Артем Руденко (Artem Rudenko), ведущий исследователь, - "Но из каких именно атомов были позаимствованы лишние электроны, мы не знаем, ведь молекула развалилась прежде, чем мы смогли это выяснить. И это является одним из вопросов, ответ на который мы постараемся получить в ближайшее время".
Несмотря на то, что воздействие рентгена на атом йода привело к весьма необычным эффектам, все произошедшее пока укладывается в рамки существующих теоретических моделей. Другими словами, такой подход можно будет использовать и для изучения более сложных атомарных и молекулярных систем. Все преимущества данного подхода будут раскрыты после проведения процесса модернизации лазера LCLS. После этой модернизации лазер LCLS-II будет способен вырабатывать не 120 импульсов рентгена в секунду, а целый миллион импульсов за этот же промежуток времени.

Новая фемтосекундная камера позволяет снимать биопроцессы, происходящие внутри живых клеток http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Исследователи из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) создали новую установку, которая представляет собой фемтосекундную камеру, позволяющую с огромной скоростью снимать все происходящее внутри живых клеток. Эта камера работает за счет анализа искажений прошедшего сквозь исследуемый образец света импульсов фемтосекундного лазера, а на полученных снимках можно увидеть все мельчайшие подробности без необходимости использования специальных контрастных веществ-агентов.
Процессы жизнедеятельности живых клеток представляют собой сложные последовательности биохимических реакций и физических процессов, некоторые из которых проходят с достаточно высокой скоростью. Для изучения таких процессов обычно используются электронные микроскопы, но для этого требуется использование специальных красящих веществ, делающих снимки более контрастными. Помимо улучшения качества снимков, использование веществ-агентов может оказывать отрицательное влияние на метаболизм изучаемых клеток. Новые цифровые голографические микроскопы лишены упомянутого выше недостатка, но они обеспечивают получение снимков с низкой разрешающей способностью.
Новая камера, созданная учеными из ИТМО, позволяет регистрировать даже самые быстрые биохимические процессы, регулируя свою разрешающую способность. Единственным ее ограничением является то, что исследуемые образцы должны быть прозрачными. Устройство синтезирует изображения на основе данных анализа искажений импульса света фемтосекундного лазера, которые возникают при его похождении сквозь объект, а основным источником данных является смещение фазы света.
Исходный импульс лазерного света перед использованием расщепляется на три луча. В первом луче заключено 95 процентов от общего количества энергии импульса и этот луч используется для диагностических и калибровочных целей. Второй луч проходит через исследуемый образец, а третий направляется мимо образца при помощи системы зеркал. Второй луч, прошедший сквозь образец, и третий, выступающий в роли опорного, складываются, и в месте их наложения возникает голографическая картина, состоящая из череды максимумов и минимумов световых волн.
Изменяя положение зеркал, можно заставить опорный луч приходить к "месту встречи" с определенной задержкой. Другими словами, при помощи опорного луча производится сканирование луча, прошедшего через исследуемый образец. Каждый шаг такого сканирования порождает очередной голографический образ и череда этих образов превращается в изображение при помощи быстрого компьютерного алгоритма.
Ученые из ИТМО собираются продолжить работу по совершенствованию созданной ими камеры. Но и в том виде, в котором она существует на сегодняшний день, она уже представляет собой весьма мощный научный инструмент. Помимо того, что новая камера обгоняет все имеющиеся подобные инструменты по скорости работы и по разрешающей способности, ее конструкция гораздо более проста, нежели конструкция любого из мощных современных микроскопов.

10 способов, с помощью которых инопланетяне смогут с нами связаться https://hi-news.ru/

Назад к списку

Человечество до сих пор не встретило ни одной формы жизни за пределами нашей планеты. Если игнорировать сказки о «Зоне 51» и «встречах очевидцев с НЛО и их пилотами», мы до сих пор не получили никаких внеземных сигналов, хотя бы отдаленно пытающихся походить на попытку какой-нибудь разумной цивилизации наладить с нами межзвездное или межгалактическое общение. В общем, никаких эвоков и E.T.
Учитывая, какого удивительного уровня развития технологий мы достигли за последние 100 лет, можно было бы смело предположить, что любая другая высокоразвитая цивилизация, освоившая космические полеты и появившаяся даже на несколько сотен лет раньше нашей, в настоящий момент могла бы обладать еще более продвинутыми технологиями.
Человечество придумало множество способов передачи сообщений через космос. Некоторые используются уже сейчас, время для других еще придет. Если однажды суперпродвинутые инопланетяне захотят с нами пообщаться, то перед ними предстанет настоящий выбор.
Старые добрые радиоволны
Это то, что первым приходит на ум людям, когда они рассуждают на тему коммуникации с инопланетянами. Получение и передача сообщений с помощью этого способа стали объектом интереса множества научно-фантастических книг и таких фильмов, как «Контакт» и «День независимости». В конце концов мы работаем с радиоволнами вот уже почти добрую сотню лет и добились довольно неплохого уровня эффективности в их использовании. Множество серьезных ученых и организаций, таких как SETI, по-прежнему используют радиоволны в качестве основного инструмента для поиска внеземных цивилизаций.
С помощью тех же радиоволн в конце 70-х был обнаружен знаменитый «сигнал WOW!» — неожиданный и резкий выброс излучения из соседнего к нам звездного скопления, который долгие годы так никто толком и не мог объяснить. До недавнего времени. Хотя, согласно последней информации, некоторые астрономы по-прежнему сомневаются в том, что реальный источник этого сигнала был определен.
Как бы там ни было, метод радиообнаружения имеет несколько критических недостатков. И первый из них заключается в том, что чем дальше вы находитесь от источника радиоволн, тем они слабее. В таком случае радиоволны, отправленные нами в космос за последнюю сотню лет, фактически рассеются всего за несколько световых лет, став совершенно неуловимыми.
Решением этой проблемы может стать использование более крупных передающих радиотарелок, но в таком случае нам придется столкнуться со множеством сложных инженерных задач. Одна из них – потребуется строительство действительно гигантской тарелки, вплоть до размера самой Земли. Теоретически какая-нибудь сверхразвитая космическая цивилизация уже могла решить эту задачу за счет высокого уровня развития своих технологий, но почему-то хочется верить, что она смогла прийти к более эффективному и менее ресурсоемкому способу из списка ниже.
Лазеры
Там, где пасуют и становятся бесполезными радиоволны, лазеры могут стать более эффективным способом для коммуникации на дальних космических расстояниях. Их плюс в целостности и плотности. Отправленное лазерное сообщение из далекой-далекой галактики по прибытии к нам будет по-прежнему отчетливо.
Кроме того, играет на пользу направленность лазерных сообщений. В качестве цели доставки сообщения можно выбрать даже одиночную цель, тем самым повысив эффективность такого сообщения. В этом плане лазеры заметно выигрывают у радиоволн. Достаточно развитые цивилизации могли бы отправлять с помощью лазерной передачи сообщения в другие системы, находящиеся в сотнях световых лет. И одно из таких сообщений могло бы быть поймано и здесь, на Земле.
Однако есть вопрос: какой частоты использовать лазерный сигнал для передачи?
Если цивилизация окажется достаточно развитой, то она могла бы использовать для этого гамма-лучи. Подобный тип излучения можно передавать на действительно гигантские расстояния. Конечно же, это потребует колоссальных затрат энергии, но если предположить, что у развитой цивилизация нехватки в этих самых ресурсах наблюдаться не будет, то и проблем возникнуть не должно.
Для нас же потенциально более реалистичным в нынешних условиях вариантом является использование инфракрасных или микроволновых лазеров. Хотя бы просто потому, что они требуют меньших затрат энергии. И, к слову, этот метод передачи сообщений мы уже потихоньку начинаем адаптировать.
Звездный свет
Вы, возможно, слышали о телескопе «Кеплер» — космической обсерватории аэрокосмического агентства NASA, с помощью которой производится поиск экзопланет путем наблюдения за изменением звездной яркости, которая происходит вследствие транзитного прохода планеты мимо звезды.
А теперь давайте представим, что некая продвинутая космическая цивилизация нашла способ помещения на орбиту своей звезды искусственно созданного гигантского объекта прямоугольной или треугольной формы, а, может, и вообще какого-нибудь 1258-гона (объекта с 1258 сторонами). В этом случае нам всего лишь необходимо выяснить, как этот объект будет отображаться в данных телескопа, что в принципе будет выполнимо на практике, хоть и придется повозиться.
Что еще интереснее, так это то, что внеземной цивилизации даже не нужно быть сверхпродвинутой, чтобы иметь такую возможность. Даже мы через пару-тройку сотен лет будем способны на такую авантюру. Всего-то и нужно — сделать объект очень тонким, доставить в космос и собрать на орбите.
Сфера Дайсона
Способ будет очень похож на предыдущий, за тем лишь исключением, что на такое будет способна только действительно очень технологически развитая цивилизация. Да и основная цель не будет объясняться простым желанием контакта с нами. Скорее основной задачей здесь будет сбор энергии, которую производит звезда.
Идея вот в чем: зачем помещать на орбиту обычные куски железа, если можно вывести туда же миллиарды солнечных панелей для сбора звездной энергии? Звучит безумно, понимаем. Но учитывая наш нынешний технологический уровень, человечество сможет достичь такого уровня технологий уже через несколько сотен, а в менее оптимистичном случае – тысячу лет.
Имея возможность вручную изменять звездный свет, продвинутая цивилизация могла бы посылать нам разумно выглядящие сообщения. Да и нам было бы гораздо проще поймать и понять такие сообщения, нежели сидеть и расшифровывать эффекты, вызванные расположенным на орбите неким объектом сложной геометрической формы, как пунктом выше.
Собранную энергию звезды можно было бы также использовать для питания другого коммуникационного оборудования и технологий, описываемых в этой статье. Любая цивилизация, которая будет способна создать подобные сооружения, будет автоматически выше нас по развитию. И если мы каким-то образом первыми сможем обнаружить такую активность, то отправка ответа на такое сообщение для нас будет далеко не лучшей идеей.
Необычные явления
Если представить, что где-то там есть цивилизация, превосходящая нас на несколько миллионов лет в технологическом развитии, то почему бы также не представить, что такая цивилизация будет способна манипулировать движением космических объектов внутри хотя бы своей галактики?
Допустим, для привлечения нашего внимания она могла бы управлять поведением соседней звезды или других объектов. Скажем, сначала ускорять объекты до почти световой скорости, а затем замедлять. Делать это снова и снова. В конце концов, кто-нибудь да заметит.
Или же можно очень быстро изменять свойства звезды, например ее яркость, и таким образом отправлять зашифрованные сообщения, скажем, простые числа или цифры числа Пи. Разумеется, такие возможности определенно потребуют колоссальных затрат энергии, а сами технологии, позволяющие провернуть такое, сейчас можно представить разве что только в научной фантастике.
Тем не менее астрономы Земли каждую ночь продолжают вглядываться в глубину космоса в надежде найти что-то неординарное, что определенно могло бы привлечь наше внимание. Выше описанные особенности для нас, безусловно, казались бы богоподобными.
Гравитационные волны
Совсем недавно человечество подтвердило существование гравитационных волн (быстрых изменений кривизны пространства-времени). В 2015 году ученые из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) провели эксперимент и объявили о первом в истории реальном наблюдении ряби пространства-времени, которая была предсказана еще Эйнштейном.
Высокоразвитая цивилизация с помощью нейтронных звезд и черных дыр (основные источники гравитационных волн) могла бы посылать нам странные, но при этом явно разумные сигналы. Немного «похимичить» с частотой и амплитудой этих волн — и с помощью них можно передать закодированную информацию.
Все это, безусловно, потребует наличия технологического превосходства в развитии. Но хорошая новость заключается в том, что даже наши нынешние сенсоры способны улавливать гравитационные волны, запущенные с расстояния миллиардов световых лет. Поэтому любая цивилизация, которая решит использовать их в качестве средства передачи сообщений, сразу же «появится на нашем радаре».
На самом деле эти искажения пространства-времени настолько малы, что речь идет о расстояниях меньших, чем диаметр какого-нибудь протона. Но если пришельцы действительно захотят привлечь наше внимание, то они могли бы увеличить масштаб этих волн, чтобы мы смогли получить от них более четкое сообщение. Хотя вариант, при котором они могли бы использовать эти волны таким образом, что они будут способны убить все живое, в теории тоже возможен.
Бомбардировка высокозаряженными частицами
Земля подвергается колоссальному объему излучения каждый день. Но если инопланетяне знают способ, как еще сильнее изменять его объем, то, вероятнее всего, с помощью этого излучения они могут посылать и сигналы, которые мы сможем обнаружить. Всего-то и нужно – отправить повышенный всего на пару процентов от общего объем высокозаряженных частиц, и наши ученые это определенно заметят. А само изменение количества частиц можно использовать как кодировку для сообщений.
Конечно, можно придумать и более экологический способ. Но кто же среди высокоразвитых цивилизаций будет заботиться о какой-то там безопасности нескольких миллиардов прямоходящих обезьян?
В общем, нашей науке такой способ коммуникации пока неизвестен. Кроме того, неизвестно, как вообще с помощью этого метода можно передавать мало-мальски направленные сообщения. На самом деле, с нашей точки зрения, данный метод не выглядит самым подходящим и эффективным для межзвездного общения. Но если инопланетяне его уже освоили, то почему нет?
Уничтожение чего-то большого в космосе
Если цивилизация окажется достаточно технологически продвинутой, то такое действительно возможно. Уничтожение больших объектов способами, которые определенно привлекут наше внимание, а затем отправка сообщения другими методами – явно не останутся в стороне от наших глаз и ушей. Например, инопланетяне могут запустить огромный рой нанороботов, дезинтегрирующих большие объекты и превращающих их в элементарные частицы, или использовать черные дыры в качестве этакого межгалактического ластика, стирающего все на своем пути из реальности. Весело, правда?
Более разумным, конечно, было бы изменить скорость распада какого-нибудь космического объекта вроде красного карлика (звезды, способной гореть триллионы лет), быстро его «затушив». Наши ученые еще никогда не видели гибели красной карликовой звезды. Вероятно, потому, что сама Вселенная существует меньше, чем потенциально равен жизненный цикл таких звезд. Вот бы мы удивились!
Кротовые норы
На самом деле мы не знаем, действительно ли физически возможны такие объекты. Но если окажется, что кротовые норы — это не только наши гипотезы, но и вполне себе всамделишная реальность, то мы все равно не знаем, каким образом (естественным или искусственным) они могут создаваться.
Но как раз с этого момента начинается самое интересное. Возможно, инопланетяне уже нашли способ, как поместить кротовую нору недалеко от нас на манер «Интерстеллара» и использовать его в качестве своеобразного портала для передачи как физических объектов, так и радиосообщений.
Может быть, когда-нибудь рядом с нами откроется кротовая нора, и из нее появится целый флот кораблей, желающих совершить первый контакт. Или желающих собрать урожай…
Изменение законов физики
Когда мы смотрим в космос, то думаем, что законы физики действуют на всю Вселенную, они постоянны и никогда не меняются. Нам кажется, что все так на самом деле и есть, но что, если мы ошибаемся?
Что, если невероятно продвинутые в технологическом плане инопланетяне нашли способ манипулирования физикой таким образом, что это существенно упрощает использование тех методов, которые были описаны выше?
Когда вам подвластны законы физики – вы способны управлять всем. Если уж наши крошечные, хоть и развитые обезьяньи мозги пока не способны понять многие вещи, происходящие даже в тех частях Вселенной, до которых добрался наш взор, то что уж говорить о технологиях, способных не просто игнорировать, а фактически изменять под себя законы физики?
Просто представьте, что где-то могут быть технологии, способные не просто уничтожать большие объекты, а буквально выводить их за грань бытия. И вместо того, чтобы просто уничтожить нас в гиене огненной, эти технологии могут лишить нас как таковой возможности существования.

МАЙ 2017

• Органические лазеры могут стать основой цветных дисплеев и проекторов нового поколения

Органические лазеры могут стать основой цветных дисплеев и проекторов нового поколения http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Исследователи из Исследовательского центра органической фотоники и электроники (Center for Organic Photonics and Electronics Research, OPERA), университета Кюсю, Япония, разработали новый тип тонкопленочного органического лазера с оптической накачкой. И этот лазер, благодаря использованию ряда инновационных решений, способен излучать свет непрерывно в течение 30 миллисекунд, что в 100 раз дольше, чем это могли делать подобные устройства предыдущего поколения.
В отличие от твердотельных лазеров на основе неорганических материалов, используемых обычно в лазерных оптических приводах и лазерных указках, органические лазеры используют для усиления света тонкий слой, состоящий из органических молекул строго определенного типа вещества. Одним из главных преимуществ органических лазеров является то, что при их помощи достаточно получить свет любого цвета и оттенка, для этого достаточно лишь использовать молекулы определенного вещества с подходящими оптическими свойствами.
Ученые работают над созданием органических лазеров уже достаточно долгое время. Но их усилия пока еще не принесли значительных результатов из-за того, что органические вещества достаточно быстро деградируют, находясь в среде, через которую проходят значительные потоки энергии. Деградация молекул приводит к резкому увеличению потерь энергии и делает дальнейшую работу органического лазера практически невозможной.
Японским ученым удалось найти решение проблемы и увеличить время непрерывного излучения лазером когерентного света при помощи использования трех различных методов. Первой частью решения стал материал, из которого было изготовлено тело органического лазера, который эффективно поглощает свет с любой длиной волны, отличной от длины волны излучаемого света. Этот эффект придает лазеру высокую эффективность за счет образования троек эксионов, квазичастиц, состоящих из связанного друг с другом электрона и электронной дырки.
Тепловая деградация органического материала была снижена за счет создания всего устройства на прозрачной кремниевой подложке, а верхняя часть структуры лазера была приклеена при помощи специального полимера к основанию из сапфирового стекла. Кремний и сапфир являются достаточно хорошими проводниками тепла, что обеспечивает весьма хороший теплоотвод и эффективное охлаждение лазера во время работы.
И третьей частью решения стал слой материала, помещенный под слоем органического тела лазера, который обеспечил оптическую обратную связь, регулирующую соотношение количества поглощаемого ультрафиолетового света с количеством излучаемого света. Такая обратная связь позволяет уменьшить количество поглощаемой лазером энергии накачки, что снижает количество потерь и исключает возможность перегрева, ведущего к деградации органического материала.
Используя органические лазеры совместно с лазерами на базе неорганических материалов, можно будет достаточно легко получать цвета и оттенки света, которые невозможно или очень тяжело получить при помощи обычных лазеров. И такие гибридные лазерные устройства могут найти широкое применение в датчиках различных типов, в спектроскопии, в оптических коммуникациях и в технологиях отображения информации.
А в своей дальнейшей работе японские ученые будут искать дополнительные методы и решения, которые позволят им увеличить время непрерывной работы их органических тонкопленочных лазеров. Помимо этого, будет проведена работа, направленная на прямое использование электрического тока в качестве основного источника энергии для накачки органического лазера.

АПРЕЛЬ 2017

• Лазерная съёмка даёт высокое разрешение без телеобъектива

• Физики МГУ создали уникальный источник гамма-квантов

• Российские физики записали информацию в квазичастицах экситонах

• «Сплюснутые» квантовые точки найдут применение в лазерных проекторах

• Физики из России создадут точнейшие атомные часы

• В Норвегии с паразитами рыб борются при помощи подводных роботов с лазерами

• Химики ТПУ синтезировали наночастицы золота, демонстрирующие антибактериальные свойства под действием излучения лазера

• Зеленый лазер поможет искать повреждения в деталях техники и зданий

• Томские ученые создают новый лазерный монитор, позволяющий видеть сквозь пламя

• Произведенные лазером пузырьки превращают емкость с жидкостью в трехмерный дисплей

• Создан новый материал, позволяющий изменять его форму полностью контролируемым способом при помощи света

• Применение голографических технологий позволило улучшить качество работы нанофотонных схем

• Новые атомные часы на базе трехмерной оптической решетки будут обладать высочайшей точностью и стабильностью

• Создан композитный полимерный наноматериал, идеально подходящий для голографических устройств хранения информации

• Созданы ячейки новой магнитной памяти, способные переключаться с рекордно высокой скоростью при помощи импульсов света

• Ученые создали "наносэндвич", материал, обладающий суперпрочностью и превосходными оптическими свойствами

• Странное поведение частиц света бросает вызов существующей квантовой теории

• Сверхчистые кристаллы алмаза позволяют объединить в один мощный луч лучи нескольких лазеров

• Использование поляризованного света позволяет воспроизводить более высококачественные и стабильные голографические изображения

• Ученые создали надежные полупроводниковые источники абсолютно идентичных единичных "квантовых" фотонов

 

Лазерная съёмка даёт высокое разрешение без телеобъектива http://www.nanonewsnet.ru/

Назад к списку

Системе SAVI (Synthetic Apertures for long-range, subdiffraction-limited Visible Imaging), созданной совместно командами двух университетов — Северо-Западного (штат Иллинойс) и Райса (штат Техас) — для получения детализированного изображения удалённого объекта не требуется длиннофокусный объектив с большой апертурой.
Демонстрационный прототип регистрирует интерференционную картину спеклов, образующуюся при освещении неровной поверхности объекта когерентным излучением лазера. В испытаниях с помощью движущейся камеры делалось несколько снимков спекл-структуры под немного различающимися углами.
Спеклы в данном методе используются как опорные лучи, заменяя одни из двух лучей, применяемых при создании голограмм. Текстура бумаги или даже отпечатки пальцев на стекле имеют уровень неровностей, достаточный для образования нужной спекл-структуры.
Разрешение традиционной камеры прямо пропорционально физическому размеру апертуры, с ростом которой увеличиваются сложность, размеры, вес и цена объективов, необходимых для коррекции оптических искажений.
В новой системе с «синтетической апертурой» коррекция возложена на компьютер. Как результат, массив недорогих оптических сенсоров с пластиковыми линзами заменяет телеобъектив стоимостью более 100 тыс. долл.
«Мы сможет обеспечить в точности такое же качество, но при цене на порядки величины меньшей», — утверждает Джейсон Холлоуэй (Jason Holloway) из университета Райса
В её сегодняшнем виде технология, представленная в журнале Science Advances, работает только с когерентными источниками и неприменима для улучшения качества фотографий, полученных при солнечном освещении. Тем не менее, авторы не теряют надежды, что когда-нибудь, возможно через десяток лет, это станет осуществимо.

Физики МГУ создали уникальный источник гамма-квантов http://www.msu.ru/

Назад к списку

Сотрудники научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В.Ломоносова разработали источник моноэнергетических гамма-квантов — фотонов с высокой энергией. О своей работе ученые рассказали в статье, которая была опубликована в журнале Physics of Particles and Nuclei.
«Суть работы заключается в создании совершенно нового и обладающего уникальными характеристиками источника моноэнергетических гамма-квантов достаточно высоких энергий, обеспечении его новыми оригинальными детектирующими установками и разработке предложений по программе фотоядерных исследований, ориентированных на использование этих характеристик», — рассказал Владимир Варламов, автор статьи, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ.
Новый источник представляет собой устройство, использующее эффект обратного комптоновского рассеяния ускоренных до релятивистских энергий (0.3–0.7 ГэВ) электронов на пучке мощного 10 PW лазера. Образующиеся при взаимодействии электронов с пучком лазера гамма-кванты будут иметь беспрецедентно высокую интенсивность и очень хорошее энергетическое разрешение.
«Создание такого источника моноэнергетических гамма-квантов позволит на качественно новом уровне проводить исследования, которые до настоящего времени проводились на пучках тормозного гамма-излучения или квазимоноэнергетических фотонах, и решить целый ряд проблем систематических расхождений результатов разных экспериментов. Это весьма актуальная задача, поскольку расхождения достаточно велики, а фотоядерные данные широко востребованы и в фундаментальных исследованиях, и в разнообразных практических приложениях. Разработанной научной программой первоочередные исследования предполагаются по таким направлениям как ядерная спектроскопия, ядерная резонансная флуоресценция, многонуклонные фотоядерные реакции», — заключил ученый.
Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Национального института физики и ядерной технологии имени Х. Хулубея (Румыния), Токийского университета и Миланского университета.

Российские физики записали информацию в квазичастицах экситонах http://tass.ru/

Назад к списку

Российские физики совместно с европейскими коллегами научились, меняя параметры лазерного излучения, записывать информацию в квазичастицах экситонах - посредниках при переносе энергии между фотоном и электроном, сообщила пресс-служба ИТМО. Новый подход поможет в создании компактных оптоэлектронных устройств для хранения и быстрой обработки оптического сигнала.
"В новой работе ученые из Университета ИТМО, Лейпцигского университета в Германии и Технического университета Эйндховена в Нидерландах смогли, регулируя параметры лазерного излучения, не только сгенерировать экситоны при комнатной температуре, но еще и научились записывать с их помощью информацию. Это стало возможным благодаря использованию особого класса материалов, называемых металл-органическими каркасами", - говорится в пресс-релизе.
Что такое экситоны?
Экситоны - это квазичастицы, представляющие собой связанную пару электрона и дырки. Они могут появляться в материале под действием облучением фотонами и потому служат посредниками при переносе энергии между фотоном и электроном. Такое посредничество, по мнению ученых, со временем поможет создать принципиально новый класс энергоэффективной и компактной техники. Однако пока образцы устройств на экситонах либо работают только при низких температурах, либо сложны в изготовлении, что затрудняет их массовое внедрение.
Новый материал для записи оптической информации
Ученые использовали в своей работе металл-органический каркас (МОК) - слоистую структуру, совмещающую в себе как органические, так и неорганические компоненты, и синтезированную в университете ИТМО. Разные слои этой структуры притягиваются друг к другу за счет межмолекулярных сил, а во избежание произвольного сближения этих пластинок межслоевое пространство заполнено органической жидкостью.
Исследователи научились с помощью лазера возбуждать в МОК два вида экситонов: внутрислойные и межслойные. Первые образуются, когда поглощенный материалом фотон становится электрон-дырочной парой в пределах одного слоя, а вторые - когда электрон и дырка принадлежат соседним слоям. Спустя время и те, и другие квазичастицы распадаются, вновь излучая энергию в виде фотона.
Время жизни внутрислойных экситонов относительно мало, но их высокая плотность и подвижность позволяют использовать эти квазичастицы для генерации света, например, в светодиодах и тех же лазерах. Межслоевые экситоны более живучи, но малоподвижны, поэтому ученые предлагают применять их для записи информации на МОК.
"С помощью лазера мы локально подогревали кристалл, - сказал первый автор статьи, доцент кафедры нанофотоники и метаматериалов ИТМО, Валентин Миличко. - В месте облучения слои слипались, и свечение экситонов исчезало, тогда как весь остальной кристалл продолжал люминесцировать. Это могло означать, что мы записали 1 бит информации, причем запись, а именно темное пятно, хранилась много дней".
"Чтобы стереть данные, достаточно опустить МОК в ту же органическую жидкость, которая поддерживает слои. Сам кристалл при этом не пострадает, а записанная информация (темное пятно) исчезнет", - добавил он.

«Сплюснутые» квантовые точки найдут применение в лазерных проекторах http://www.nanonewsnet.ru/

Назад к списку

Итогом сотрудничества учёных Университета Торонто, Лос-Аламосской Национальной лаборатории, Университета Вандербильта и многих других стал новый метод создания эффективных и ярких лазеров непрерывного действия.
В отличие от большинства современных коммерческих лазеров, имеющих фиксированную частоту излучения, новые устройства обеспечивают возможность регулировать её в широких пределах путём изменения размеров используемых ими наночастиц — квантовых точек.
Эти мельчайшие частицы находятся на стыке классической и квантовой физики и хорошо известны как яркие источники света. Способность поглощать большое количество энергии и переизлучать её на определенной частоте делает их перспективной основной для лазеров.
Впервые лазерное излучение коллоидных квантовых точек было продемонстрировано в Лос-Аламосской Национальной лаборатории 15 лет назад, но высокие тепловые потери ограничивали период непрерывной работы такого лазера несколькими наносекундами. Решить эту проблему удалось только сейчас, изменив форму синтезируемой в растворе наночастицы на сплюснутый сфероид с шарообразным ядром.
Несоответствие геометрий ядра и оболочки создаёт напряжение, которое воздействует на электронные состояния квантовой точки, уменьшая количество энергии, необходимое для запуска лазера. Как отмечается в публикации Nature, это снимает проблему перегрева и позволяет квантовым точкам излучать в лазерном режиме непрерывно.
В продемонстрированном командой концептуальном прототипе нового лазера квантовые точки возбуждались светом, но для коммерческого варианта авторы рассчитывают обеспечить электронную накачку. Кроме того, они планируют поднять выходную мощность до уровня милливатт или даже ватт, что важно для таких приложений, как лазерные проекторы.

Физики из России создадут точнейшие атомные часы https://ria.ru/

Назад к списку

Ученые из Сибири разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf. Series.
"Мы стремимся к достижению относительной погрешности уровня 10 в минус 17 степени — 10 минус 18 степени, что соответствует лучшим мировым достижениям в этой области. Создание глобальной сети таких лазеров и часов на их основе позволит составить точную карту гравитационного поля Земли и даже "увидеть" прохождение волн загадочной темной материи через планету", — рассказал Алексей Тайченачев, директор Института лазерной физики СО РАН, чьи слова приводит Российский научный фонд.
Как правило, в атомных часах два иона находятся в электромагнитной "ловушке" на расстоянии нескольких микрометров друг от друга. Ученые "стреляют" по ионам из лазера, и взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния — условные ноль и единицу. Колебания между этими состояниями и есть отсчет времени. Подобные конструкции позволяют достичь невероятной точности измерения времени — современные атомные часы начинают отставать или спешить на секунду лишь через миллиарды лет.
Для их работы нужны достаточно точные "обычные" часы, а также сверхстабильный источник лазерного излучения. Они необходимы для того, чтобы испускать лазерные вспышки через четко отмеренные промежутки времени и определять момент, когда ион поглощает лазерный импульс, а затем повторно испускает его. Предел точности самых "продвинутых" атомных часов сегодня задается именно тем, что "чистоту" и качество лазерных импульсов крайне сложно повышать.
Российским ученым удалось улучшить качество лазерных пучков и точность его работы, привязав частоту импульсов лазера к так называемым "запрещенным переходам" – набору особых энергетических уровней в атомах, куда их электроны попадают крайне редко при поглощении или излучении ими энергии. Как обнаружили сибирские физики, атомы магния и ряда редкоземельных металлов можно заставить осуществлять такие переходы, если поместить их в источник слабого магнитного поля.
Так как эти переходы происходят при очень специфических условиях, частота излучения лазера, привязанная к ним, будет очень стабильной и предсказуемой при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. На текущий момент методика российских ученых позволяет достичь погрешности измерений в 10 в минус 16 степени, однако в будущем ее можно будет улучшить на два порядка, используя экспериментальные методики измерения спектра лазерных лучей.

В Норвегии с паразитами рыб борются при помощи подводных роботов с лазерами https://geektimes.ru/post/287572/

Назад к списку

В некоторых фьордах Норвегии и ряде водоемов Шотландии вечером и ночью в воде можно наблюдать странные зеленые вспышки. Эти вспышки довольно яркие, да и видеть их можно часто. Непосвященный человек подумает, что дело во внеземной жизни или это проявление деятельности потусторонних сил. Но на самом деле все намного проще и приземленнее. Эти вспышки — следы борьбы предпринимателей с паразитами рыб. А именно — вредителями, которые прикрепляются к коже лососей на лососевых фермах. Эти паразиты, если с ними ничего не делать, могут снизить популяцию рыб за относительно короткое время. Даже в природе они опасны, поскольку если на коже закрепится сразу несколько таких организмов, лосось постепенно теряет силы и может погибнуть.
Но в природе рыбы рассредоточены в водной среде. А вот на лососевых фермах они содержатся кучно, поэтому вред, наносимый паразитами, гораздо тяжелее того, что происходит в природе. Речь идет о подклассе ракообразных из класса Maxillopoda. Большинство групп копепод — эктопаразиты беспозвоночных и позвоночных животных. Два вида копепод, Lepeophtheirus salmonis и Caligus elongatus атакуют лососевых и некоторые другие виды рыб, закрепляясь на теле. Питаются эти паразиты кровью и тканями организма хозяина, поэтому превышение определенного количества паразитов на теле одной рыбы (как правило, критично количество в 10 организмов на одну рыбу среднего размера) грозит хозяину гибелью. Бороться с этими паразитами до определенного момента было практически невозможно. Но современные технологии помогли найти надежное решение.
Фермеры обычно держат в ограниченном объеме воды (специальные «садки» посреди открытого водоема) от 50 000 до 150 000 рыб. Если появляются паразиты, они очень быстро заражают подавляющее большинство представителей популяции. Лососи начинают болеть, медленно растут и в особо тяжелых случаях гибнут. Фермеры, соответственно, получают значительные убытки.
Но, как уже говорилось выше, выход из этой тяжелой ситуации найден. Это подводные роботы с лазерным оружием. Казалось бы, фантастика, но нет — это вполне реальный метод, который используется на многих рыбных фермах Норвегии и Шотландии. Решение появилось не сразу, его искали несколько лет. В конце концов, проблему удалось решить норвежской компании Beck Engineering из Осло. Она разработала подводного робота с двумя стереокамерами, лазером и системой движения.
Робот с цилиндрическим корпусом подвешен за буй. Устройство оснащено видеокамерами, которые позволяют системе анализировать внешний вид проплывающих мимо лососей. Если обнаружен паразит, его тут же поражает луч зеленого лазера. Импульс мощный и краткосрочный: он убивает паразита, но не причиняет вред рыбе. По словам разработчиков, всего одно устройство может уничтожить несколько десятков тысяч морских вшей за день. Рыба в фермах живет довольно плотно, поэтому мимо робота за день проплывает большая часть обитателей «садка».
Лазер, который используется для борьбы с паразитами, не совсем обычный. Это диодный лазер, который используется в таких сферах медицины, как удаление волос, офтальмология, стоматология. Робот управляется специальным компьютером, ПО которого способно анализировать получаемые от камер изображения в режиме реального времени. Питание дрона осуществляется от внешнего источника, напряжение — 220 вольт.
Принцип распознавания изображений схож с принципом, заложенным в программную платформу по распознаванию лица владельца в современных смартфонах и ноутбуках. Но работает все это несколько быстрее, поскольку цель отнюдь не статичная. Софт анализирует видеопоток, передаваемый камерами дрона, и если компьютер получает сигнал, начинает работать уже лазерная установка, которая излучает зеленый луч с длиной волны в 530 нм. Паразит погибает при «выстреле» с расстояния в 2 метра и ближе.
При анализе ситуации на ферме идет оценка температуры воды, концентрации кислорода и некоторых других факторов. Без этого лазерная установка не сможет точно поразить цель. Сейчас этой технологией пользуются крупнейшие игроки рынка рыбы, включая Leroy Seafood Group, Marine Harvest, и SalMar. Роботы, которые борются с паразитами, получили название Stingray. Впервые их представили в 2014 году, сейчас они используются на 100+ фермах Норвегии. В прошлом году с ними начали работать и рыбные фермы Шотландии.
Раньше с паразитами рыб боролись, но для этого лососей вылавливали, выгружали на борт специального корабля, где пропускали через потоки горячей воды с добавлением различных химических веществ. Это было эффективно, но такой вариант обходился фермерам довольно дорого. Сейчас же все происходит быстрее и эффективнее.
Кстати, по мнению авторов New York Post, цены на лосося за последние несколько лет могли возрасти именно из-за морских вшей, которые наносили солидный ущерб рыбным фермам. Возможно, что роботы с лазерными установками смогут не только помочь фермам, но и способствовать снижению цен на рыбу. Хотя это уже другой вопрос.

Химики ТПУ синтезировали наночастицы золота, демонстрирующие антибактериальные свойства под действием излучения лазера https://scientificrussia.ru/

Назад к списку

Ученые Томского политехнического университета синтезируют наночастицы золота особой, звездчатой формы, и покрывают их органическими соединениями. Проведенные эксперименты доказали, что эти наночастицы обладают интересным свойством — под действием лазерного излучения они проявляют антибактериальную активность. Даже теоретически бактерии не смогут выработать устойчивость к таким частицам, поэтому их можно будет использовать для создания новых материалов для больниц и, в частности, операционных, где обнаруживают все новые виды устойчивых к антибиотикам бактерий. Данные по этому исследованию недавно были опубликованы в журнале «Chemistry Open», сообщает пресс-служба ТПУ.
Исследование ведется коллективом ученых на кафедре технологии органических веществ и полимерных материалов Томского политеха совместно с коллегами из Химико-технологического университета Праги. Наночастицы золота, синтезируемые политехниками, получили название «звездчатые» благодаря своей форме. С помощью специально созданных реагентов ученым ТПУ удалось нанести на их поверхность органические соединения методом ковалентной модификации поверхности с использованием ароматических солей диазония.
«Звездчатые наночастицы и методы их синтеза ранее уже были описаны. Нам же удалось модифицировать их поверхность так, чтобы они лучше взаимодействовали с клеточными мембранами, и продемонстрировать их антибактериальные свойства. Органические соединения на поверхности частиц позволяют им лучше прикрепляться к мембране. Дальше в игру вступает физика процесса: лазер возбуждает плазмонный резонанс, и наночастицы начинают фактически прожигать клеточную мембрану, уничтожая бактерию», – говорит доцент кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов Павел Постников.
По словам ученого, перспективное направление использования звездчатых наночастиц — это новые медицинские материалы. Например, частицы могут входить в состав полимерных материалов, из которых делают операционные столы, мебель и другие предметы для операционных и больниц. Без светового воздействия материал будет инертным или слабо проявлять антибактериальную активность.
«Антибиотики — это продукты тех же самых бактерий. Поэтому бактерии могут вырабатывать ферменты, разрушающие антибиотик. Устойчивые к антибиотикам бактерии в основном появляются в больничных условиях, здесь идеальное место для их размножения и естественного отбора. А наночастицы золота или другого благородного металла — это абсолютно чужеродный для бактерии материал. У бактерий нет никаких механизмов защиты от наночастиц, и даже в теории они не могут выработать устойчивость. Наночастицы можно сравнить с кувалдой для бактерии, от нее просто нет защиты», – поясняет ученый.
Сейчас в больницах для борьбы с болезнетворными микроорганизмами используют ультрафиолетовое излучение кварцевой лампы. Но во время кварцевания люди не должны находиться в помещении. В свою очередь, длина волны светового излучения, активирующая антибактериальную активность наночастиц золота, безопасна для человека.
«Технология с использованием звездчатых наночастиц и лазера не подходит для борьбы с бактериями внутри организма на данном этапе. Однако в перспективе может использоваться для лечения кожных заболеваний. В области же новых материалов — это очень интересное направление. Подбирая форму, размеры наночастиц, сами металлы, варьируя длину волны лазера, можно получать различные материалы с различной функциональной активностью», — добавляет Павел Постников.

Зеленый лазер поможет искать повреждения в деталях техники и зданий https://indicator.ru/

Назад к списку

Физики из Университета Бригама Янга (США) разработали устройство на основе лазера, с помощью которого можно быстро обнаруживать повреждения в металлах. Об этом ученые рассказали на Национальном съезде и выставке Американского химического общества.
Созданная технология позволяет находить повреждения, незаметные и недоступные сейчас для изучения без специального обследования в лаборатории. Уже существует несколько технологий, которые выявляют микротрещины в металлах, не повреждая их. Однако они дороги и имеют целый ряд недостатков. Например, методы, основанные на использовании рентгеновского излучения, требуют защиты работающих с ними людей, то есть плохо применимы «в полевых условиях». Другие технологии дают слишком нечеткие результаты, а использование приборов требует высокой квалификации.
В данном исследовании для нахождения микроповреждений в металлах физики решили использовать спектроскопический метод генерации второй оптической гармоники, изменяющий длину волны света. Падая на поверхность материала, часть зеленого света лазера меняет диапазон на ультрафиолетовый, отражаясь от поверхности вместе с остальным зеленым светом. «Доля света, длина волны которого изменилась, зависит от состояния металла, и, если его свойства изменились под воздействием нагрузки, мы можем проследить это по изменению света», — рассказал один из авторов работы, специалист из Университета Бригама Янга, Джеймс Петерсон.
По мнению исследователей, технология поможет отказаться от практики, когда детали заменяют, исходя из среднего срока службы. Усовершенствовав метод, инженеры смогут решать, стоит ли заменять часть механизма, опираясь на знание ее фактического состояния.

Томские ученые создают новый лазерный монитор, позволяющий видеть сквозь пламя http://news.tpu.ru/

Назад к списку

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Института оптики атмосферы СО РАН (ИОА СО РАН) создают усовершенствованный лазерный монитор, позволяющий наблюдать за быстропротекающими процессами, которые скрыты от глаз мощной засветкой. Простой пример таких процессов — сварка. Ранее коллектив уже разработал прототип такого монитора на основе одного лазера, сейчас команда проекта создает монитор на основе двух лазеров. Это позволит получать более качественные изображения объектов и даже наблюдать за процессами, сопровождающимися рентгеновским излучением.
Фото предоставлено участниками проекта.
По словам разработчиков, при создании новых материалов с помощью современных технологий часто возникает мощная засветка. Именно она не позволяет увидеть, как в реальности протекает процесс.
В разрабатываемом мониторе используются два активных элемента — два лазера. Один подсвечивает исследуемый объект или процесс, а второй — фильтрует засветку и усиливает полученное изображение.
«Два лазера помогают нам преодолеть некоторые ограничения моностатического лазерного монитора, где использован один лазер. Например, они увеличивают предельную дистанцию. У монитора с одним лазером эта дистанция равна 3 метрам, то есть это максимальное расстояние, с которого можно наблюдать за процессом. Но есть процессы не только с фоновой засветкой, но и, например, сопровождающиеся рентгеновским излучением, которое может вывести из строя электронику. Бистатическая схема — с двумя лазерами — позволит нам отодвигаться от объекта на десятки метров и визуализировать сложные процессы», — говорит доцент кафедры высоковольтной электрофизики и сильноточной электроники ТПУ, научный сотрудник ИОА СО РАН Максим Тригуб. Научным руководителем проекта является профессор кафедры промышленной и медицинской электроники ТПУ Геннадий Евтушенко.
Кроме того, новая модификация монитора позволяет получать более контрастные изображения объектов и увеличивает область зрения системы.
«Увеличение области зрения означает, что теперь на определенной дистанции мы видим большую площадь объекта, нежели раньше», — поясняет исследователь.
Отметим, недавно этот проект получил поддержку в рамках программы «УМНИК» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Проект на конкурсе представил молодой ученый, магистрант Института физики высоких технологий Томского политеха Николай Васнев. Грант по этой программе рассчитан на два года.
«Грант будет направлен на разработку аппаратно-программного комплекса, который позволит синхронизировать работу лазеров.
Разработка может найти применение, прежде всего, в сварочной отрасли и литейной промышленности. Кроме того, она представляет интерес для ряда научных институтов.
Так, работающий прототип устройства на одном лазере уже был использован для совместных научных исследований с Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и Институтом электрофизики Уральского отделения РАН», — говорит участник проекта Николай Васнев.
Добавим, этот проект также поддерджан грантом Российского научного фонда.

Произведенные лазером пузырьки превращают емкость с жидкостью в трехмерный дисплей http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Исследователи из университета Уцуномии (Utsunomiya University), Япония, разработали технологию формирования при помощи лазера крошечных пузырьков в объеме жидкости. Эти пузырьки, местоположение которых выдерживается с высокой точностью, рассеивают свет от внешнего источника, превращая, тем самым сосуд с жидкостью в своего рода трехмерный дисплей, изображение которого видимо безо всяких очков и с любой точки зрения. Нынешняя технология является лишь доказательством работоспособности заложенных в нее идей, но в будущем на ее основе могут быть созданы полноцветные динамические объемные дисплеи, предназначенные для художественных выставок и музеев, к примеру, и позволяющие зрителям рассмотреть изображение объекта со всех его сторон.
Пузырьки в объеме жидкости формируются за счет эффекта многофотонного поглощения, который возникает при фокусировке света двух фемтосекундных лазеров в одной точке пространства. Такой подход позволяет формировать пузырьки в заданной точке объема с высокой точностью. Используемая для заполнения сосуда жидкость имеет большую вязкость и это не позволяет сформированным пузырькам быстро подниматься вверх. Через непродолжительное время пузырьки исчезают и "пузырьковое" изображение требует повторной регенерации.
"Пузырьковое" изображение становится видимым при его освещении светом от внешнего источника, мощного светодиода в данном случае. Японские исследователи использовали многоспектральный светодиод, что позволяет окрашивать "пузырьковое" изображение в синий, зеленый, красный, белый, желтый и другие цвета. Более того, освещение пузырьков светом от цифрового проектора позволит в будущем окрашивать отдельные участки формируемого изображения в разные цвета.
Вместо того, чтобы формировать один пузырек за другим, последовательно "сканируя" лучами лазеров весь объем жидкости, исследователи использовали своего рода голограмму, генерируемую компьютером. Эта голограмма представляет собой трехмерный образ, позволяющий управлять с достаточно высокой точностью количеством и размерами формируемых микропузырьковых пикселей. Такой подход позволяет увеличить количество рассеиваемого пузырьками света, что, в свою очередь, делает изображения более четкими и контрастными.
А сейчас исследователи разрабатывают технологию, позволяющую создавать и управлять движением потоков жидкости в объеме сосуда. Эта технологий позволит быстро "стереть" сформированное ранее изображение или заставит его двигаться. Кроме этого, исследователями ведется адаптация микропузырьковой технологии для возможности создания при ее помощи изображений больших размеров внутри сферических сосудов. И для этого исследователям потребуется создать достаточно сложный алгоритм компенсации сферических искажений, которые обусловлены разницей в коэффициентах преломления света воздуха, стекла сосуда и заключенной в нем жидкости.

Создан новый материал, позволяющий изменять его форму полностью контролируемым способом при помощи света http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

В свое время мы достаточно часто рассказывали нашим читателям о различных самособирающихся структурах, изготовленных из материалов, меняющих свою форму под воздействием света. Такой механизм хорошо подходит для получения трехмерных форм, состоящих из плоскостей, таких, как кубы и пирамиды. Но для того, чтобы заставить изначально плоский материал свернуться в нечто более сложной формы, ученые из университета Северной Каролины разработали новую технологию, которая позволяет при помощи света с различными параметрами управлять процессом "превращения" с достаточно высокой точностью и избирательностью.
В основу данных исследований легли исследования этой же группы ученых, проведенные еще в 2011 году. Тогда ученым удалось создать плоские шаблоны из материала, который сворачивался в трехмерные объекты под воздействием инфракрасного света. Ключевым моментом разработанной тогда технологии были участки из темного материала, включенные в объем материала или напечатанные на его поверхности в нужных местах. Эти участки поглощают свет более интенсивно, нагреваются и деформируются, перемещая сегмент материала в необходимое положение. А угол отклонения и скорость перемещения регулировались путем изменения ширины и толщины каждой линии светопоглощающего материала.
Одним из недостатков данного метода является то, что воздействие света заставляет перемещаться все изгибы шаблона одновременно. Получить избирательность процесса изгиба ученым удалось за счет изменения цвета материала светопоглощающего материала и, соответственно, длины волны используемого света. Напечатав на основании материала полосы специальными чернилами разного цвета, ученые добились полного управления последовательностью процесса изменения формы. Освещение материала ярким синим светом приводит к началу сворачивания материала по линиям, напечатанным желтыми чернилами, а красный свет вызывает реакцию участков, покрытых чернилами синего цвета.
Такой подход позволяет ученым разработать структуру шаблона с тщательно заданной последовательностью изменения формы. Помимо использования основных цветов чернил, такая технология допускает использование смешанных цветов, что, в свою очередь, позволяет управлять скоростью перемещения отдельных сегментов, которая может быть разной при использовании света одной длины волны.
Возможность создания самособирающихся материалов, в структуре которых заключена "инструкция" по сборке конечного изделия, имеет массу вариантов ее использования. Данная технология может быть использована для создания роботов-трансформеров, которые хранятся в плоском компактном виде и сворачиваются только в случае необходимости их использования. Нечто подобное можно также использовать для развертывания панелей солнечных батарей космических аппаратов, для создания новых электронных компонентов и медицинских устройств.

Применение голографических технологий позволило улучшить качество работы нанофотонных схем http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Нанофотонные схемы, крошечные чипы, которые фильтруют и управляют распространением света, страдают от незначительных изменений, вызванных влиянием внешних факторов, которые оказывают отрицательное влияние на оптические характеристики этих схем. Группа исследователей из Утрехтского университета (Utrecht University), университета Твенте (University of Twente) и исследовательского центра Thales Research & Technology France нашли способ, позволяющий компенсировать вышеупомянутые изменения, что, в свою очередь, позволит в скором будущем изготавливать надежные компоненты коммуникационного оборудования для датацентров и высокопроизводительных компьютерных систем.
Оптические коммуникации являются самой распространенной в мире технологией, обеспечивающей высокоскоростную передачу информации по оптоволоконным линиям. Но в нынешнее время развивается новое направление оптических коммуникаций, при помощи которых будет осуществляться передача информации в пределах кристалла одного чипа, что позволит уменьшить количество потребляемой чипом энергии.
Одним из самых многообещающих способов сделать это является использование кристаллических фотонных нанорезонаторов, где свет пропускается через промежуток между двумя резонаторами, настроенными на одну и туже частоту. Резонансная частота определяется формой и структурой резонатора, однако, самые лучшие из имеющихся на сегодняшний день технологий нанопроизводства не могут обеспечить необходимую точность изготовление отверстий, в десять раз превышающих диаметр атома. При производстве резонаторов всегда возникает небольшая погрешность, определяющее отклонение резонансной частоты устройства от номинала.
Упомянутая выше группа ученых разработала и провела экспериментальную демонстрацию нового оптического метода управления кристаллическим фотонным нанорезонатором. Эти ученые использовали метод цифровой голографии для того, чтобы сфокусировать свет в определенных точках нанорезонатора. Этот свет локально нагревает элементы нанофотонного чипа, что компенсирует отклонения, возникшие в результате погрешности производства или возникшие в результате воздействия разных факторов окружающей среды.
Помимо компенсации неточностей, новый метод голографической коррекции стал еще одним методом управления распространением света. Ученые смогли переводить резонатор в состояние резонанса и выводить его из него. Это избавляет разработчиков нанофотонных схем от необходимости использования более сложных методов оптического и электрического управления, а это, в свою очередь, сделает новые нанофотонные устройства и компьютеры, использующие их, более простыми, более эффективными и более дешевыми в производстве.

Новые атомные часы на базе трехмерной оптической решетки будут обладать высочайшей точностью и стабильностью http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Существующие сейчас технологии построения атомных часов на основе оптической решетки из атомов стронция позволяют производит одновременный "опрос" миллионов атомов, что обеспечивает им спектроскопическую добротность (показатель качества работы) на уровне 1*10⁴. Взаимодействия между отдельными атомами оптической решетки вынуждают разработчиков атомных часов идти на компромисс между стабильностью, которая является следствием использования большого количества атомов, и точностью, которая зависит от неравномерности плотности распределения атомов решетки. А недавно группа исследователей нашла возможность решения проблемы повышения качества работы оптических атомных часов. Использование так называемого газа Ферми, находящегося в вырожденном квантовом состоянии, и света сверхстабильного лазера позволит поднять показатель добротности до фантастически высокого уровня в 5.2*10¹⁵.
Работа, проведенная исследованиями, является одним из предпоследних шагов, который приблизит оптические атомные стронциевые часы к максимально возможному теоретическому пределу их точности и стабильности. При этом, уникальная методика "чтения" состояния всех атомов в оптической решетке позволит "опрашивать" всю оптическую решетку за время, не превышающее 100 секунд.
Газ Ферми представляет собой набор атомов стронция, охлажденных до сверхнизкой температуру и "вмороженных" в узлы трехмерной кубической решетки. При этом, в качестве основы решетки может выступать оптическая ловушка, электромагнитная ловушка или объем специального прозрачного материала. В вырожденное квантовое состояние такой газ переводится при помощи лазерного света и пребывание атомов в таком состоянии позволяет уменьшить величину их нежелательных взаимодействий.
Оптические атомные часы на основе вырожденного квантового состояния представляют собой многообещающий инструмент для изучения физики взаимодействий, в которых принимает участие несколько тел различного масштабного уровня. К сожалению, данные исследования являются теоретическими в большей своей части, практическая же реализация оптических атомных часов на базе газа Ферми еще невозможна в силу нескольких неразрешенных на сегодняшний день проблем технического и технологического плана.

Создан композитный полимерный наноматериал, идеально подходящий для голографических устройств хранения информации http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Голографические технологии являются одним из самых перспективных методов увеличения плотности оптических устройств хранения информации, следующих за постоянной тенденцией увеличения емкости с одновременным уменьшением габаритных размеров. И группе исследователей из японского университета Электрических Коммуникаций (University of Electro-Communications, UEC) удалось создать новый полимерный композитный материал, в объеме которого находятся наночастицы определенного типа. Оптическая система на базе такого материала обеспечивает самый высокий на сегодняшний день уровень оптического сигнала и самое высокое значение соотношения сигнала к шуму. А использование нового наноматериала в голографических устройствах хранения информации позволит сократить в несколько раз уровень ошибок записи-чтения и это, в свою очередь, позволит начать практическое использование голографических накопителей для хранения больших объемов информации.
Практически все оптические технологии записи и хранения информации используют разницу коэффициента преломления света участками материала-носителя, прошедшими через процесс определенной обработки. В отличие от обычных технологий, использующих хранение информации на плоскости информационного слоя компакт-диска, к примеру, голографические технологии позволяют записывать информацию в объеме трехмерного пространства, во много раз увеличивая информационную емкость носителя. Но для качественной работы голографических технологий требуется большая разница в коэффициенте преломления материала-носителя, чем это необходимо для записи информации в одной плоскости.
Превосходными параметрами, соответствующими высоким критериям технологий голографической записи информации, обладают композитные соединения полимерных материалов с неорганическими наночастицами. В свое время исследователи из университета UEC уже разработали ряд таких композитных материалов на основе тиоленовых мономеров. Запись и считывание информации из такого материала производилось при помощи луча лазера, фокусируемого в точке пространства, размером в один микрон, при этом было получено весьма неплохое значения соотношения сигнал/шум.
Позже японские исследователи пошли чуть дальше, добавив в объем полимерного материала наночастицы определенной формы и размеров. Для записи и считывания информации из такого материала требуется уже два луча лазерного света, один - опорный, а второй - рабочий. При таком подходе ученым удалось добиться достаточно высокой плотности хранения данных и обеспечить высокую скорость записи-считывания информации.
И завершающим "аккордом" разработки данной технологии стало использование прозрачных кварцевых наночастиц в количестве 25 процентов от общего объема, равномерно рассеянных по полимерному материалу, имеющему достаточно сложный состав, состоящий из смеси мономеров нескольких типов. В результате таких усилий уровень ошибок при записи и считывании информации снизился до значения 10^-4, а значение соотношения сигнал/шум превысило 10 единиц.

Созданы ячейки новой магнитной памяти, способные переключаться с рекордно высокой скоростью при помощи импульсов света http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Группа исследователей из университета Миннесоты разработала структуру и создала опытные образцы магнитного туннельного перехода, состояние которого может быть переключено при помощи импульсов света, длительностью в одну триллионную долю секунды, что является абсолютным рекордом этого типа. Такие переходы могут стать основой ячеек сверхскоростной магнитной памяти с оптическим управлением и спинтронных устройств, устройств, использующих для передачи и обработки информации волнообразное движение спинов электронов.
Традиционная структура магнитного туннельного перехода состоит из двух слоев различных магнитных материалов, разделенных изолирующим слоем, называемым барьером. Информация записывается в такую ячейку памяти путем изменений намагниченности одного из слоев. Для этого, в большинстве случаев, используется движение вращающихся по спирали электронов, а процесс носит название спин-обработки. Однако, спин-обработка имеет верхний предел по быстродействию, который находится на частоте 1.66 ГГц, что значительно ниже быстродействия даже обычных кремниевых транзисторов.
Базой для создания магнитного перехода нового типа стали исследования, проведенные в 2007 году голландскими и японскими учеными. Они продемонстрировали, что сплав, состоящий из гадолиния (Gd), железа (Fe) и кобальта (Co) в определенных пропорциях может изменять свою намагниченность и другие параметры, имеющие отношение к магнетизму, под воздействием импульсов света. Этим сплавом исследователи из Миннесоты заменили верхний слой магнитного туннельного перехода. Еще одной модификацией исходной структуры перехода стало добавление к нему электрода из прозрачного токопроводящего материала - оксида олова-индия. Вся структура магнитного туннельного перехода представляет собой круглый столбик, диаметром в 10 микрометров, что более чем в десять раз меньше толщины человеческого волоса.
Для проверки работоспособности перехода исследователи освещали его последовательностью импульсов инфракрасного света, генерируемых недорогим оптоволоконным лазером. Период следования импульсов равнялся одной микросекунде (миллионная доля секунды), хотя длительность каждого импульса не превышала одно триллионной доли секунды. Каждый раз, когда импульс света попадал на поверхность перехода, ученые наблюдали скачкообразное изменение напряжения на устройстве. А это изменение говорило о соответствующем изменении электрического сопротивления магнитного туннельного перехода. Поскольку длительность импульса света равнялась одной пикосекунде, то при помощи такой технологии, в теории, можно получить скорость записи информации в магнито-оптичекую память на уровне 1 терабита в секунду.
"Наше достижение может стать в будущем быстродействующим буфером между оптоволоконной оптикой, которая обеспечивает сверхвысокие скорости передачи данных, и энергонезависимыми магнитными устройствами хранения информации" пишут исследователи. А в своих дальнейших исследованиях ученые будут работать над уменьшением размеров структуры магнитного туннельного перехода до 100 нанометров и меньше. Помимо этого, будут произведены попытки уменьшить количество энергии, несомой импульсами света, которая требуется для изменения состояния магнитного перехода. И все эти усилия, по мнению ученых, должны привести к созданию технологии энергонезависимой магнитной памяти на туннельных переходах, чипы которой можно производить при помощи стандартного технологического оборудования.

Ученые создали "наносэндвич", материал, обладающий суперпрочностью и превосходными оптическими свойствами http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Группа исследователей из университета Райс (Rice University), возглавляемая материаловедом Роуцбе Сасавари (Rouzbeh Shahsavari), придумала новый рецепт приготовления "наносэндвича", наноразмерного многослойного материала, обладающего суперпрочностью и рядом превосходных оптоэлектронных свойств. Проделанная учеными работа является результатом проведенного ими же сложнейшего компьютерного моделирования, целью которого являлся поиск новых материалов для технологий химического анализа, катализа и оптической электроники.
Толчком к данным исследованиям стал успех других ученых, которым удалось, используя силы Ван-Дер-Ваальса, соединить различные молекулярные компоненты, заключенные в общую оболочку. Работа ученых из университета Райс выступала в качестве еще одной проверки теории, позволяющей определить заранее электронные, оптические, химические и физические свойства сложных композитных материалов. А в данном случае таким материалом стал слой оксида магнитя, заключенный между двумя слоями графена.
Напомним нашим читателям, что у графена отсутствует понятие электронной запрещенной зоны, что делает некоторые другие материала полупроводниками. Однако, у нового гибридного материала запрещенная зона имеется, и ее ширина может быть подстроена в зависимости от параметров составных частей материала. Кроме этого, такой же гибкой настройке подвержены и оптические свойства материала, что делает его необычайно полезным для применения в оптической электронике.
"Единственный слой оксида магния способен поглощать свет только в узком диапазоне длин волн. Но когда такой материал пойман в ловушку между двумя слоями графена, он становится способным к поглощению света в более широком спектре" - рассказывает Роуцбе Сасавари, - "И это делает его идеальным вариантом для изготовления светочувствительного элемента различных фотодетекторов".
"Сейчас на свете не существует одного единственного чудо-материала, при помощи которого можно закрыть все технические проблемы в мире" - рассказывает Сасавари, - "И, как показывает практика, лучшие результаты в каждой области дают гибридные материалы, состоящие из компонентов разной природы".
Теоретические математические модели, разработанные группой Сасавари, могут одинаково хорошо работать и по отношению к другим двухмерным материалам, к примеру, с нитридом бора с шестиугольной кристаллической решеткой, силицену и т.п. Помимо этого, можно использовать молекулярное наполнение этих наносэндвичей любого типа. "Моя группа сейчас работает над целым рядом гибридных материалов, меняя используемые в них компоненты и их структуру" - рассказывает Сасавари, - "И мы надеемся, что при помощи этих материалов будут решены некоторые из сложных проблем, с которыми невозможно справиться, используя более традиционные методы и подходы".

Странное поведение частиц света бросает вызов существующей квантовой теории http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Известно, что на самом маленьком уровне, на уровне субатомных частиц, законы классической физики перестают работать и все происходящее начинает подчиняться законам загадочной квантовой механики. Некоторые из этих законов уже изучены в достаточной степени, и это позволяет ученым с достаточно большой вероятностью прогнозировать поведение квантовых частиц, таких, как запутанные фотоны света. Однако, результаты исследований, проведенных учеными из университета Восточной Англии (University of East Anglia, UEA), Великобритания, указали на то, что крошечные частицы света в некоторых случаях могут вести себя таким образом, что это не вписывается в рамки существующей квантовой теории.
Ученые занимались исследованиями квантового процесса непосредственного параметрического преобразования (spontaneous parametric down-conversion, SPDC). В этом процессе луч света проходит сквозь специальный кристалл, в результате чего получаются пары запутанных на квантовом уровне фотонов. Напомним нашим читателям, что запутанные квантовые частицы являются связанными, принудительное изменение квантового состояния одной из частиц вызывает изменение состояния второй частицы, несмотря на то, что их может разделять сколь угодно большое расстояние.
Согласно имеющейся квантовой теории запутанными становятся только те фотоны, которые прошли через одну и туже область (точку) кристалла. Однако, ученые обнаружили, что запутанными могут стать и фотоны, прошедшие через области кристалла, разделенные достаточно большим расстоянием. "Запутанные фотоны могут появиться из областей кристалла, которые отдалены друг от друга на сотые части микрометра" - рассказывает профессор Дэвид Эндрюс (David Andrews), - "С точки зрения существующей квантовой теории такие фотоны не могут стать запутанными, ведь они "родились" очень далеко друг от друга на атомарном уровне".
Запутанные фотоны, пойманные в специальных ловушках, являются одними из основных элементов будущих квантовых компьютеров, компьютеров, обладающих гораздо большей вычислительной мощность, нежели даже самые мощные современные суперкомпьютеры. Однако нестыковка в квантовой теории, связанная с возникновением пар запутанных фотонов, может оказать не очень хорошее влияние на дизайн будущих квантовых вычислительных систем, ведь она вносит дополнительную погрешность в работу отдельных квантовых компонентов.
"Мы показали, что фотоны света не являются "твердыми пулями", поведение которых можно определить с достаточной точностью" - рассказывает Дэвид Эндрюс, - "И разработчики будущих квантовых фотонных вычислительных систем должны учитывать неопределенности, которые могут возникнуть в результате непредсказуемого поведения фотонов".

Сверхчистые кристаллы алмаза позволяют объединить в один мощный луч лучи нескольких лазеров http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Группа ученых из университета Маккуори (Macquarie University), Австралия, продемонстрировала способ умножения мощности луча лазерного света при помощи сверхчистого кристалла алмаза. Этот кристалл позволяет сложить в один интенсивный луч лучи нескольких менее мощных лазеров, и все это сильно напоминает технологию, использованную в космической боевой станции "Звезда Смерти" из серии фильмов "Звездные Войны", которая уже больше не является исключительно предметом научной фантастики. У данного достижения уже прямо сейчас имеется несколько областей практического применения, начиная от военных технологий, экспериментальной физики, термоядерной энергетики и заканчивая областью космических лазерных коммуникаций.
Как уже упоминалось немного выше, ключевым моментом новой технологии является сверхчистый кристалл алмаза, обладающий так называемой осью конвергенции. Оптические свойства такого кристалла заставляют несколько интенсивных лучей лазерного света изменить траекторию и передать энергию в заданном направлении, не подвергаясь, при этом, существенным искажениям, приводящим к рассеиванию мощности.
"Наше открытие имеет очень важное значение для бурно развивающейся области лазерных технологий" - рассказывает доктор Аарон Маккей (Dr Aaron McKay), - "Дальнейшее увеличение мощности лазерных систем традиционной конструкции наталкивается на ряд труднорешаемых технологических проблем, таких, как необходимость отвода и рассеивания большого количества паразитного тепла. И объединение в один мощный луч нескольких лучей лазерного света является достаточно многообещающим способом кардинального поднятия мощности лазерных систем".
У технологии объединения лазерных лучей при помощи кристалла алмаза имеется одна особенность. Эту особенность, которая заключается в изменении длины волны света, можно считать одновременно недостатком и одновременно - преимуществом. "Особая длина волны света направленного высокоэнергетического луча очень важна для реализации эффективной передачи энергии сквозь атмосферу. Кроме этого, все это позволит уменьшить опасность для глаз людей или животных, которые по случайности могут попасть в зону действия луча лазерного света" - рассказывает профессор Милдрен (Professor Mildren).
И в заключении следует отметить, что алмаз является не единственным материалом, оптические свойства которого позволяют производить объединение лучей лазерного света на основе эффекта, называемого рассеиванием Рамана. Однако, сверхчистый алмаз является единственным из таких материалов, позволяющим оперировать лучами света большой мощности и интенсивности. Помимо этого, алмаз является превосходным проводником тепла, что позволяет без особых проблем отвести от кристалла любое количество выделившегося в нем паразитного тепла.

Использование поляризованного света позволяет воспроизводить более высококачественные и стабильные голографические изображения http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Неподалеку от места, где в свое время Эдвин Лэнд (Edwin Land), изобретатель фотоаппаратов Polaroid, делал свои открытия, связанные с поляризованным светом, группа исследователей из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) Гарвардского университета продолжает открывать новые возможности, предоставляемые этим поляризованным светом. Группа, возглавляемая профессором Федерико Капассо (Federico Capasso), закодировала в виде метаповерхности, поверхности со сложной структурой, несколько голографических изображений, каждое из которых можно воспроизвести, освещая эту поверхность светом с определенным углом поляризации.
Напомним нашим читателям, что поляризация света - это плоскость, в которой происходят колебания электромагнитных волн фотонов. В своих предыдущих исследованиях группе профессора Капассо удалось разработать особый вид метаповерхности, которая чувствительна к поляризации падающего на нее света. Это позволило им закодировать в одной поверхности два разных изображения, но оба этих изображения сильно влияли друг на друга, внося заметные глазу искажения.
Новая метаповерхность изготавливается из диоксида титана, достаточно распространенного в природе материала. Во время изготовления на поверхности создается множество выступов, форма которых напоминает форму рыбьего плавника, которые отражают падающий на поверхность свет строго определенным образом. В отличие от подобных поверхностей, созданных ранее, которые имели однородные по размерам выступы, выступы на новой поверхности имеют свою собственную ориентацию в пространстве, высоту и ширину. И именно этим кодируются "зашитые" в поверхность голографические изображения.
"Каждый нановыступ имеет свои уникальные свойства по отношению к свету определенной поляризации, падающему под определенным углом" - рассказывает Ноа Рубин (Noah Rubin), научный сотрудник лаборатории профессора Капассо, - "Мы уже создали библиотеку "стандартных элементов" метаповерхности, при помощи которой можно закодировать в ней практически любое изображение".
Использование метаповерхности нового типа позволяет в теории закодировать в ней достаточно большое количество различных голографических изображений. Но в настоящее же время наилучшие результаты получаются при кодированию двух изображений и света, плоскости поляризации которого перпендикулярны друг другу.
А в более глобальном плане данные исследования могут привести к появлению новой области - области поляризационной оптики, которая позволит сделать то, чего невозможно достичь при использовании традиционной "классической" оптики. Это, в свою очередь, позволит разработать совершенно новые технологии защиты, новые технологии для индустрии развлечений и многое, многое другое.

Ученые создали надежные полупроводниковые источники абсолютно идентичных единичных "квантовых" фотонов http://www.dailytechinfo.org/

Назад к списку

Одним из элементов будущих квантовых компьютеров являются матрицы надежных источников единичных фотонов, при помощи которых кодируется передаваемая и обрабатываемая информация. Большинство ученых считают квантовые точки различных типов идеальными кандидатами на "должность" таких источников. Однако исследователи из университета Цукубы (University of Tsukuba), Япония, продемонстрировали, что арсенид галлия (GaAs), полупроводниковый материал с добавками атомов некоторых других элементов, является более надежным источником единичных фотонов, нежели квантовые точки любых типов. Использование источников на базе допированного арсенида галлия позволит получить более четкую и определенную последовательность фотонов, при этом, параметры фотонов, излученных из одного или различных таких источников, практически не отличаются друг от друга.
"Нам удалось продемонстрировать работу полупроводникового источника единичных фотонов, что является существенным шагом к разработке новых технологий квантовой обработки информации. И самым удивительным является то, что основой этого источника стали обычные и хорошо изученные полупроводники III-V группы с введенными в них дополнительными примесями" - рассказывает Мичио Икесава (Michio Ikezawa), профессор из университета Цукубы, - "В этом источнике используется так называемый эффект наложения волновых пакетов и за счет этого эффекта все испускаемые фотоны имеют идеально совпадающий набор основных параметров, таких, как энергия, пространственная ориентация, поляризация, время появления и т.п."
В качестве примеси к арсениду галлия японские ученые использовали атомы азота. Получение этого материала проводилось при участии исследователей из японского Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science), который так же располагается в городе Цукуба. В созданных источниках единичных фотонов используется новый способ излучения света при помощи так называемых изоэлектронных ловушек. Из-за достигнутой высокой однородности легирования арсенида галлия атомами азота на одном кристалле полупроводникового материала образуется целая упорядоченная матрица таких ловушек, каждая из которых представляет собой отдельный источник единичных фотонов. Фотоны света с модулированными заданным образом квантовыми характеристиками, "рожденные" внутри изоэлектронных ловушек, имеют долгое время жизни, в течение которого сохраняются неизменными квантовые характеристики этих фотонов, что само по себе является необходимым для построения будущих квантовых компьютеров.
Для проверки полной идентичности излучаемых фотонов ученые использовали эффект Хонга-У-Мандела (Hong-Ou-Mandel). Два идентичных фотона были запущены через два входных порта в устройство, внутри которого было произведено их высокоточное совмещение. Это устройство представляет собой нечто наподобие интерферометра, который измеряет эффект взаимодействия между двумя фотонами. При полном совпадении всех параметров двух фотонов и закодированной в них квантовой информации при взаимодействии они должны полностью "погасить" друг друга, а устройство-интерферометр предназначалось для измерения параметров фотона, оставшегося после взаимодействия двух фотонов в случае наличия некоторых различий между характеристиками исходных фотонов.
Используя такой подход, который является первой в истории реализации подобного вида измерений, исследователи выяснили, что фотоны, излучаемые допированными полупроводниками III-V группы, имеют гораздо более высокое подобие друг другу, нежели фотоны, излучаемые источниками на основе квантовых точек различных типов, которые использовались в этом эксперименте в сравнительных целях.
В дальнейших исследованиях японские ученые будут пытаться уменьшить и без того малые различия между испускаемыми фотонами. Для этого им потребуется найти механизм подавления некоторых нежелательных эффектов, которые были обнаружены во время первого эксперимента.