Учёные Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива изучили особое состояние света, возникающее на границе холестерического жидкого кристалла и слоистой среды. Исследователи создали цифровую модель явления и показали, как можно менять время жизни сгустка света и длину его волны. Предполагается, что в дальнейшем это поможет создать эффективные сенсоры для проведения медицинских анализов — в том числе, в домашних условиях. Статья с основными результатами работы опубликована в журнале «Crystals».
Оптическое таммовское состояние, предложенное научной группой, — это сгусток света, который образуется на границе двух различных сред. «Сгущение» происходит в результате множественного переотражения света граничащими друг с другом средами, которые играют роль зеркал. Попадая в эту своеобразную «ловушку», свет оказывается «запертым» на границе.
«Волны, возникающие на границе разных сред — это, например, морские волны и волны, возникающие во время землетрясения. Очень часто подобные волны встречаются и в оптике. В школе учат, что на освещнной границе прозрачных материалов появляются лучи отражения и лучи преломления. В случае предельного угла полного отражения может возникать луч, скользящий вдоль границы — световая поверхностная волна. В отличие от большинства поверхностных волн, таммовское состояние может возбуждаться лучом, падающим перпендикулярно поверхности. В этом случае волна останавливается и не переносит энергию вдоль границы. В 2006 году мы узнали про обнаружение такой волны оптиками из Санкт-Петербурга, и мне показалось любопытным закрутить эту волну как волчок — скажем, при помощи холестерического кристалла. Этот кристалл — жидкость, которая не обладает зеркальной симметрией оптических свойств, потому что состоит из ориентированных продолговатых молекул, направление которых «закручивается» в пространстве подобно винтовой спирали, похожей на спираль ДНК. В конце концов световой волчок действительно получился, мы дали ему имя: хиральное оптическое таммовское состояние», — рассказал руководитель научной группы, профессор кафедры теоретической физики и волновых явлений, ведущий научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии кафедры фотоники и лазерных технологий СФУ Степан Ветров.
Учёные уточнили, какие оптические материалы следует использовать, чтобы увидеть световой волчок.
«Для получения необходимого нам „сгустка света“ нужно запереть световую волну в очень маленьком пространстве между двух зеркал, от которых она будет многократно отражаться. В качестве одного зеркала мы возьмем жидкий кристалл, чтоб закрутить волну. А для второго зеркала удобно использовать понятие поляризации. Световое поле представим вектором (стрелкой) электрической напряженности, основание которого находится в освещённой точке, а острый конец колеблется. Если стрелка вращается по кругу, то говорят, что свет обладает круговой поляризацией. Холестерический жидкий кристалл отражает свет только в том случае, когда стрелка поляризации вращается по кругу в ту сторону, куда указывают молекулы жидкого кристалла.
Трудность использования обычного зеркала состоит в том, что при отражении от него волна меняет направление поляризации. Например, свет правой круговой поляризации, падающий на зеркало, отразится уже с левой круговой поляризацией. После такого отражения световую волну сложно запереть, ведь, меняя поляризацию, она постоянно „просачивается“ из „ловушки“ сквозь жидкий кристалл. Но вот если взять слоистую структуру, напоминающую торт „Наполеон“, сложенный из одинаковых одноосных диэлектрических слоёв, которые чередуются так, что оптическая ось каждого последующего слоя повернута на угол 90 градусов относительно оси предыдущего, то проблема будет решена! Такой „многослойник“ мы назвали сохраняющим поляризацию анизотропным зеркалом. Более ста лет назад была изготовлена стопка из нескольких десятков слоёв слюды, толщина каждого из которых меньше микрометра. Если вместо слюды использовать современные высокоанизотропные полимеры, и на поверхность такого многослойного зеркала аккуратно нанести холестерический жидкий кристалл, то на границе может возникнуть запертое состояние, которое, собственно, нас и интересует», — поделилась Наталья Рудакова, доцент кафедры физики СФУ.
Исследователи также отметили, что полученный «световой волчок» может использоваться для целого спектра устройств фотоники. Лазеры с «закрученным» лучом или биосенсоры, позволяющие в считанные минуты получить экспресс-результат анализа крови, — это только некоторые из возможных новинок, которые могут войти в нашу действительность благодаря открытию физиков.
«Очень важно, что новое состояние оказалось относительно долгоживущим — оно длится пикосекунды, за это время свет успевает отразиться от зеркал тысячи раз. Рассчитываем, что наши исследования помогут со временем создать новые типы микролазеров и биосенсоров. Предполагается, что биосенсорные системы будут чрезвычайно высокочувствительными и быстрыми — можно будет проводить анализ крови на дому и получать быстрый и точный результат», — заключил старший преподаватель кафедры электротехнологии и электротехники, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии СФУ Рашид Бикбаев.
В состав научного коллектива также вошли учёные Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН и Национального университета Чиао-Тун (Тайвань).
http://news.sfu-kras.ru/

С развитием лазерных технологий в медицине и промышленном производстве возникла проблема использования импульсного лазерного излучения из-за больших рисков поражения глаз. Ассистент кафедры оптики и спектроскопии Андрей Звягин создал эффективный механизм, позволяющий защитить зрение. Проект воронежского ученого под названием «Разработка низкопороговых ограничителей оптической мощности видимого диапазона на основе гибридных ассоциатов коллоидных квантовых точек и молекул красителей» позволит производить недорогие оптические покрытия, которые эффективно ограничат вредное для глаз импульсное лазерное излучение.

– Эта разработка – переход на новый уровень использования лазерных технологий, повсеместно применяемых в обрабатывающей промышленности, машиностроении, медицине. Мы предполагаем разработать «умные» материалы, позволяющие управлять интенсивнстью лазерного излучения на основе гибридных ассоциатов коллоидных квантовых точек и молекул красителей для предприятий и производств, использующих импульсные лазеры. Цель проекта: создание системы управления параметрами оптического излучения – быстродействующей защиты приемников оптического излучения. Эта технология поможет сохранить многим людям зрение, – отметил Андрей Ильич.

Инновационность подхода воронежского ученого заключается в разработке оригинальных материалов с уникальными гибридными свойствами за счет сочетания неорганических и органических структур. Для снижения рисков повреждения приемников оптического излучения предлагается создание тонких пленок, в состав которых входят гибридные ассоциаты коллоидных квантовых точек и молекул органических красителей. Эти химические материалы уже хорошо зарекомендовали себя в качестве ограничителей оптической мощности. Оптические детали с нанесенным инновационным покрытием можно будет устанавливать в оптические схемы установок, не меняя рабочих параметров, а также наносить на очковые линзы, сохраняя цветовое восприятие. При достижении определенной мощности оптического излучения наноматериал в зависимости от оптического отклика может поглощать или рассеивать пучок лучей, тем самым ограничивая мощность излучения.

– Сегодня для защиты органов зрения и приемников излучения используются очки со специальными светофильтрами, активные поляризационные светофильтры и электрооптические затворы. Все эти устройства имеют существенные недостатки: очки на линейных светофильтрах не могут защищать глаза при интенсивностях порядка 107 Вт/см2, очки с активными светофильтрами срабатывают не сразу и требуют дополнительных источников питания, электрооптическим затворам для работы нужно высокое напряжение и система обратной связи. Наша разработка пассивных ограничителей оптической мощности не требует источников дополнительного питания и систем обратной связи, так как эффект ограничения будет основан на взаимодействии излучения с действующим веществом, – сказал ученый.

Готовый продукт предполагается внедрить на предприятия обрабатывающей промышленности (гравировка и маркировка металлов, поверхностная закалка, обработка сверхпрочных материалов), а также в медицинские учреждения для диагностики и хирургии (офтальмологической, онкологической, стоматологической), в наукограды и инновационные центры.

https://www.vsu.ru/

 

Группа ученых из Гамбургского университета и Калифорнийского технологического института предложила новый подход, позволяющий расширить диапазон обнаружения гравитационных волн. Статья об открытии опубликована в журнале Light: Science & Applications.
Лазерный луч в оптических резонаторах длиной до 4 км впервые позволил наблюдать гравитационные волны от систем бинарных черных дыр и нейтронных звезд. Однако из-за довольно низкой полосы пропускания оптической резонаторной системы оказывается невозможно получить интересные сигналы на частотах выше нескольких сотен герц. Такая информация дала бы доступ к физике нейтронных звезд, позволив изучить сверхплотную квантовую материю и, возможно, найти недостающее звено между гравитацией и квантовой физикой.
В новой работе исследователи предлагают идею «квантового расширителя». Он сжимает квантовую неопределенность лазерного луча — то есть снижает неопределенность амплитуды, увеличивая неопределенность фазы согласно соотношению Гейзенберга. Это позволяет обнаруживать сигнал с меньшими амплитудами. И хотя такое сжатие перед внедрением в квантовую систему используется в обсерваториях с апреля этого года, новое дополнение улучшит отношение сигнал — шум в килогерцовом диапазоне, не ухудшая существующую высокую производительность на более низких частотах.
Ученые предлагают разместить нелинейный кристалл внутри так называемой полости рециркуляции сигналов и накачать этот кристалл лазерным лучом зеленого цвета, длина волны которого в два раза меньше используемого в обсерватории пучка. Взаимодействие между накачкой и основным светом приводит к сжатию неопределенности амплитуды основного лазера.
На этом новом устройстве, помимо прочего, можно использовать существующие методы подавления квантового шума. Оно внутренне стабильно и не требует значительных изменений в строении обсерваторий. Что действительно требуется, так это дальнейшее улучшение качества оптических компонентов для снижения потерь фотонов. Созданный учеными «расширитель» может найти применение за пределами обнаружения гравитационных волн в областях квантовой метрологии и квантовой оптомеханики.
Источник: https://indicator.ru/

Рассмотрим важнейшие этапы изготовления светодиодов необходимых для производства больших объемов дисплеев следующего поколения на основе микро-светодиодов (µLED), и объясняется, почему технология UVblade с использованием эксимерного лазера является оптимальным решением.
Скорость инноваций и технологических разработок для продвинутых продуктов отображения захватывает дух. Несмотря на то, что в Корее и Китае продолжаются масштабные инвестиции в производство OLED-дисплеев, на горизонте уже есть технология следующего поколения — микро-светодиоды ((μLED)), которые могут вскоре бросить вызов ЖК-дисплеям и OLED-дисплеям в некоторых сегментах. важные этапы изготовления на основе лазера, необходимые для производства больших объемов дисплеев следующего поколения на основе микро-светодиодов (µLED), и объясняет, почему технология UVblade с использованием эксимерного лазера 248 нм является оптимальным решением для нескольких ключевых этапов изготовления.
• Laser Lift-Off (LLO) для отделения готового µLED от сапфировой пластины роста
• Лазерная прямая передача (LIFT) для перемещения µLED от донора к подложке
• Эксимерный лазерный отжиг (ELA) для изготовления объединительной платы LTPS-TFT
• Лазерная резка на разных уровнях агрегации
• Лазерный ремонт малогабаритных светодиодов для решения проблем урожайности и частоты дефектов
LLO и LIFT — это технологии, впервые использованные Coherent, и в этом техническом документе эти два процесса подробно объясняются. Они также обсуждаются в контексте многоэтапного процесса, необходимого для переноса большего количества µLED с временной сапфировой подложки на конечную подложку с технологией активной матрицы для сборки дисплея.
Кроме того, объясняется, как уникальная однородность пучка и оптимизированные размеры UVBlade идеально подходят для этих процессов, почему длина волны эксимера 248 нм идеально подходит для обработки GaN µLEDs, и как можно использовать более короткую длину волны эксимера 193 нм для альтернативные материалы с более высокой запрещенной зоной, такие как AlN.
Источник: https://www.industrial-lasers.com/

Сотрудники Национального института стандартов и технологий США представили новый «элегантный» метод определения оптической мощности. Статья об этом была опубликована в журнале Metrologia.
Обычно, чтобы измерить оптическую мощность, ученые направляют лазер на детектор со специальным покрытием и измеряют изменение его температуры. Затем исследователи определяют электрическую мощность, необходимую для получения эквивалентного количества тепла. Но новая работа сотрудников Национального института стандартов и технологий предлагает еще один метод определения этой величины, который, в отличие от традиционного, проще, быстрее, дешевле и не требует использования громоздкой установки.
Этот новый способ основан на работе Джеймса Клерка Максвелла 1862 года, показывающей, что сила, действующая на свет, пропорциональна его мощности, деленной на скорость света. Ученые разработали методику, которая измеряет силу потока фотонов от лазера, направленного на зеркало. Полученный результат в миллиграммах или микроньютонах можно сразу же перевести в ватт — основную единицу мощности в СИ. Этот подход особенно полезен при использовании мощных лазеров, применяемых в производстве и в военных целях.
Также ученые предложили новые определения ватта и ньютона. Согласно их работе, один ватт оптической мощности — это та мощность, которая при нормальном отражении от совершенного зеркала создает силу, величина которой (в ньютонах) равна два делить на скорость света. Один ньютон — это сила, возникающая, когда поток фотонов с оптической мощностью (в ваттах), равной по величине скорости света, деленной на два, нормально отражается от идеального зеркала.
Источник: https://indicator.ru/

Ученые продемонстрировали запуск автокаталитической реакции Белоусова — Жаботинского с необычной конфигурацией волнового фронта: на поверхности среды из нее получился похожий на смайлик рисунок.
Для этого авторы внутри вихревого кольца создали два линейных источника спиральных волн с противоположным вращением. В будущем ученые надеются создать еще более сложные виды структур, в том числе сцепленные кольца — это может пригодиться для моделирования разнообразных автоволновых процессов, в том числе имеющих медицинское значение, пишут авторы в журнале Physical Review Letters.
В средах с распределенными источниками энергии (то есть активных) могут наблюдаться автоколебательные процессы — периодические изменения параметров самой среды. Подобное наблюдается во многих физических, химических или биологических системах разной природы, но с математической точки зрения возникающие процессы описываются однотипно.
Одна из особенностей автоколебаний заключается в частом возникновении сложных распределений периодически меняющихся величин в пространстве и времени. В частности, состояние фибрилляции желудочков сердца, приводящее к остановке циркуляции крови, характеризуется спиральными волнами мембранных потенциалов клеток. В других системах наблюдаются разнообразные конфигурации, в том числе трехмерные, такие как свитки и вихревые кольца.
Химические такие явления получили наименование реакций Белоусова — Жаботинского. Для возникновения таких реакций необходимо подходящее сочетание реактивов, которое приводит к появлению динамических колебаний цвета или концентрации. Относительная простота реакций этого класса и возможность управляемого воздействия сделали их одним из основных инструментов исследования любых автоколебательных процессов.
Сотрудники Даремского университета в Великобритании под руководством Пола Сатклиффа (Paul Sutcliffe) продемонстрировали новый уровень контроля над протеканием реакции Белоусова — Жаботинского.
Источник: https://nplus1.ru/

Физики впервые продемонстрировали процесс квантовой телепортации с одного кремниевого чипа на другой. Их система, построенная на принципах интегральной оптики, использует комбинацию нелинейных источников фотонов и линейных квантовых схем.
Такая конструкция обеспечивает одну из самых высоких точностей телепортации на сегодняшний день. Работа опубликована в Nature Physics.
Для построения систем обработки и передачи квантовой информации ученые часто используют принципы интегральной оптики. Оптика обладает несколькими весомыми преимуществами: например, позволяет масштабировать систему, увеличивая ее вычислительные способности.
Работа с квантовыми данными в интегральной оптике, однако, требует реализации нескольких сложных механизмов. Такая система должна уметь генерировать группы одиночных фотонов, управлять ими, а, затем — регистрировать.
В предыдущих работах физики уже сталкивались с проблемой создания генератора с достаточно яркими и различимыми фотонами. Кроме того, объединение источника фотонов с квантовыми схемами (регистраторами) в пределах одного компактного устройства — довольно трудная задача. Несмотря на это, в 2014 году ученым удалось произвести квантовую телепортацию фотона в пределах одного кремниевого чипа.
Теперь международная группа ученых во главе с Даниэлем Ллевеллином (Daniel Llewellyn) из Бристольского университета построила систему, позволяющую произвести квантовую телепортацию с одного чипа на другой.
Она состоит из двух частей — передатчика (5 × 3 миллиметра) и приемника (3,5 × 1,5 миллиметра). Передатчик представляет собой сеть из нелинейных источников фотонов и линейных квантовых схем.
Сначала генерируются две пары фотонов, которые проходят через датчик, определяющий, запутаны ли они. Затем через волноводные каналы они направляются к линейной квантовой схеме (последовательности квантовых опытов). Последний этап — измерение при помощи системы интерферометров Маха — Цендера (это устройство состоит из волновода, который разветвляется на две части; электроды, расположенные по бокам плеч интерферометра снова сводят пучок в единый). Один из запутанных фотонов отправляется в приемник по десятиметровому оптоволоконному кабелю. Приемник производит те же измерения интерферометром, что и передатчик.
Установка может телепортировать фотоны в пределах одного и двух чипов (в случае с двумя чипами они находились на расстоянии 10 метров друг от друга). Степень совпадения квантовых состояний (точность телепортации) в первом режиме равна 0,906, во втором — 0,885. В работе по телепортации 2014 года физики добились показателя около 0,89.
По словам авторов, их работа может пригодиться в более масштабных проектах на интегральной оптике, которые применимы в сфере квантовой связи и вычислений. Речь идет не только о квантовом компьютере, но и о квантовом сети, реализованной на оптических принципах. Повышение точности передачи данных даст физикам возможность создавать более эффективные средства связи, работающих на основе квантовой телепортации.
Источник: https://nplus1.ru/

Компания Formlabs намерена выпустить 3D-принтер для стоматологов, на котором они смогут быстро и недорого печатать зубные протезы
Через несколько месяцев в продаже должен появиться особенный 3D-принтер, предназначенный для использования в стоматологии. С его помощью можно будет быстро и недорого изготавливать зубные протезы, используя особый метод 3D-печати.
В основе технологии Formlabs лежит лазерная стереолитография (SLA) — технология, основанная на послойном отверждении жидкого материала под действием луча лазера. Другие 3D-принтеры нагревают твердый
материал до состояния пластичности, а затем печатают им предметы слой за слоем (FDM — моделирование методом плавления). Метод SLA имеет более высокую точность и разрешение, тогда как метод FDM дешевле и подразумевает большее разнообразие цветов и материалов.
Formlabs называет свой новый стоматологический принтер Form 3b, который, как следует из названия, представляет собой модификацию принтера Form 3. Поставляться он будет со специальным программным обеспечением.
Говоря об используемых смолах, Formlabs заявляет, что вложила более миллиона долларов в разработку специальных медицинских смол, которая велась совместно со основным поставщиком компании — фирмой Spectra.
Form 3b можно использовать для печати коронок и мостов, чистящих фиксаторов, направляющих для процедур дентальной имплантации, специальных защитных устройств для полости рта, а также цельных протезов.
Источник: https://www.popmech.ru/

Студент сельскохозяйственного колледжа в китайском Гуйчжоу научил курицу играть на пианино.
Эксперимент проводился три месяца в качестве задания к экзамену по психологии поведения животных. Птице удалось выучить три песни.
На видео в интернете курица наигрывает «алфавитную песенку» — под эту мелодию зачитывают буквы, чтобы запомнить английский алфавит. Чтобы птица понимала, на какую клавишу нажимать, студент подсвечивал ее красным лазером.
Если курица нажимала на правильные клавиши, то получала еду. Со временем она поняла, что может получить награду, если правильно сыграет, и у нее сформировался условный рефлекс.

Источник: https://www.rosbalt.ru/

Кристаллические кремниевые солнечные элементы, вставленные в гибкую искусственную кожу роботов или мягкие ткани умной одежды, могут оказаться не менее эффективными, чем жесткая солнечная кровля. Исследователи из Саудовской Аравии нашли способ растягивать фотоэлементы на рекордные 95%, сохраняя при этом 19% КПД.
Хотя внимание исследователей привлекает множество материалов, кремний остается фаворитом индустрии солнечных элементов благодаря своей стоимости, нетоксичности, высокой надежности, производительности и наличию производственных процессов его обработки.
Однако в ряде случаев его жесткость становится недостатком. В таком случае обычно обращаются к тонкопленочным элементам, но они тоже не идеальны: либо они состоят из низкопроизводительных органических материалов, либо из более эффективных, но очень дорогих неорганических.
Команда профессора Мухаммада Мустафы Хуссейна из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы сумела преодолеть эти ограничения и разработала дешевые и производительные эластичные кремниевые фотоэлементы, пишет EurekAlert.
Для этого ученые взяли обычную солнечную панель из кремния и покрыли заднюю поверхность эластичным и недорогим биосовместимым эластомером экофлекс. Затем лазером они нарезали пластину на множество кусочков, оставив нетронутым гибкий каучуковый слой. Контакты в нем обеспечивали электрическую связь между отдельными островками солнечной панели.
Сначала исследователи нарезали кремниевую панель на квадратики, что позволило растянуть ее на 54% — после начали появляться диагональные трещины. Но оказалось, что наилучший результат достигается, если нарезать пластину на треугольники. Так ученые добились рекордного растяжения на 95%. При этом КПД солнечного элемента осталось на уровне 19%.
Изобретатели планируют интегрировать гибкий кремниевый материал в искусственную кожу роботов или предложить его производителям одежды со вшитыми датчиками.
Источник: https://hightech.plus/


Команда ученых из Принстона преодолела ограничение кремниевых квантовых чипов и показала, что два спиновых кубита могут взаимодействовать, даже если расположены далеко друг от друга. Это первая демонстрация спутанных электронных спинов в кремнии, разделенных намного большим расстоянием, чем устройства, в которых находятся спины. До недавнего времени подобное считалось вообще невозможным.
Представьте себе, что мы живем в мире, где информация передается только по цепочке, от соседа к соседу. До сих пор именно так и обстояли дела с кремниевыми квантовыми компьютерами, более дешевыми и многофункциональными, чем современные версии, рассказывает Phys.org.
Кремниевые спиновые кубиты обладают рядом преимуществ перед сверхпроводящими. Они дольше сохраняют квантовое состояние, а широкое распространение классических компьютеров на кремнии означает, что производить кремниевые кубиты было бы дешевле. Их недостаток в том, что они создаются из отдельных электронов и чрезвычайно маленькие.
Для того чтобы преодолеть проблему взаимосвязи кубитов, команда профессора Джейсона Петты соединила кубиты «проводом», который переносит свет наподобие волоконного кабеля. Однако в данном случае проводом выступало узкая полость с единственным фотоном, который получал сигнал из одного кубита и передавал его другому.
Эти два кубита были расположены на расстоянии около пяти миллиметров. Для того чтобы понять соотношение размеров, представьте, что каждый кубит размером с дом. Тогда расстояние между ними будет равно 1200 км.
Главной находкой ученых стала возможность заставить кубиты и фотоны говорить на одном языке, настроив их все на одну частоту. Им удалось настроить два кубита независимо друг от друга, сохраняя связь с фотоном. Прежде архитектура устройства позволяла соединять с фотоном одновременно только один кубит.
«Передача сообщений на большие расстояния через кремниевые чипы открывает новые возможности для квантового аппаратного обеспечения, — сказал Джейсон Петта, руководитель исследовательской группы. — Конечная цель — чтобы несколько квантовых битов выстроились в двумерную сеть, которая сможет выполнять еще более сложные вычисления. Это исследование должно помочь в долгосрочной перспективе улучшить коммуникацию кубитов на чипе и между чипами».
Это первая демонстрация спутанных электронных спинов в кремнии, разделенных намного большим расстоянием, чем устройства, в которых находятся спины, пояснили принстонские физики. Не так давно такая возможность вообще подвергалась сомнению.
Источник: https://hightech.plus/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск