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 освещенной 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).
Источник: http://news.sfu-kras.ru/

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли нашла новый способ измерения сил гравитации и эффектов, связанных с этими силами. Основой этого метода является измерение мельчайших различий между атомами, находящимися в состоянии квантовой суперпозиции, которые удерживаются в «плавающем» состоянии светом лазеров внутри вакуумной камеры.
Исследователи из Беркли считают, что этот новый метод в ряде случаев будет более удобен и полезен, чем традиционные методы проведения подобных измерений, используемых в настоящее время.
Нынешним стандартным способом измерения гравитации и проведения экспериментов с земной силой тяжести является сброс различных объектов с некоторой высоты. При этом, сброс объектов осуществляется внутри вертикальных труб, внутри которых создан вакуум большой глубины и которые являются одновременно экраном, блокирующим воздействие ряда внешних факторов на высокочувствительное измерительное оборудование.
К сожалению, такие методы дают ученым возможность наблюдать за воздействием сил гравитации лишь достаточно короткое время, помимо этого, результаты таких экспериментов часто искажаются непреднамеренным воздействием внешних магнитных и электрических полей.
Новый же метод позволяет измерить гравитацию способом, в котором не используются вообще никакие падающие или движущиеся объекты. Для измерения гравитации новым методом облако атомов цезия распыляется внутри небольшой вакуумной камеры. После этого при помощи вспышек лазерного света эти атомы помещаются в состояние квантовой суперпозиции, разделяются на пары, которые занимают фиксированные положения в пространстве. При этом все организовано так, что один атом пары всегда находится выше второго атома.
Измеряемой величиной в этом методе является значение, численно отражающее волновую составляющую каждого атома, который, будучи квантовой частицей, обладает свойством квантово-волнового дуализма, являясь и частицей и волной одновременно. Различия в измеренных величинах частиц, находящихся на различном расстоянии от Земли, и позволяет вычислить значение гравитации с достаточно высокой точностью.
Отметим, что новый метод измерения гравитации имеет целый ряд существенных преимуществ. При его помощи можно проводить измерения сколь угодно долго, поднимая тем самым точность получаемых значений.
Кроме этого, такой же метод может быть использован не только для измерения сил земной гравитации, но и сил гравитационных взаимодействий между двумя частицами, таких, как используемые в эксперименте атомы цезия. За счет небольших размеров вакуумной камеры ее, эту камеру, гораздо легче экранировать и защитить от всех возможных нежелательных воздействий извне.
Благодаря этому в будущем можно будет создать достаточно портативное устройство, которое может быть использовано для измерения гравитации в различных точках земной поверхности и проведения подобных измерений с околоземной орбиты. Кроме всего вышесказанного, новый метод измерения гравитации может стать чрезвычайно полезным инструментом для ученых, занимающихся проблемой темной материи и энергии, и позволяющим провести проверку других физических фундаментальных вещей, таких, как принцип эквивалентности.
Источник: https://www.dailytechinfo.org/

Ученые на установке EuXFEL — Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах — впервые смогли наблюдать в реальном времени, как меняется структура белков, и сняли первый в истории молекулярный фильм. Описание исследования опубликовано в журнале Nature Methods.
EuXFEL генерирует интенсивное рентгеновское излучение в виде чрезвычайно коротких импульсов, продолжительностью не более 100 фемтосекунд. Это позволяет исследовать сверхбыстрые химические реакции, наблюдая все этапы преобразования вещества.
Американские ученые под руководством Мариуса Шмидта (Marius Schmidt) из Университета Висконсин-Милуоки разработали эксперимент по изучению преобразований белков под действием света.
Для того чтобы разобраться в реакциях белковой химии, отвечающих за все жизненно важные функции организмов, необходимо увидеть, как молекулы изменяются, взаимодействуя друг с другом. Так как эти изменения очень быстрые, наблюдения должны проводиться со сверхкоротким шагом, чтобы проследить все этапы, и по возможности выделить те, где происходят сбои, которые могут стать причиной заболеваний.
Первый эксперимент по наблюдению за изменением формы белков Шмидт и его коллеги поставили в 2014 году в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США в Калифорнии. Там ученые впервые смогли задокументировать атомные изменения в белковых образцах.
В 2016 году с помощью американской установки XFEL им удалось повысить детальность своих наблюдений и отобразить перегруппировку атомов в диапазоне времени от нескольких фемтосекунд до трех пикосекунд. Изменения, происходящие во временном масштабе более 100 пикосекунд, уже были зафиксированы ранее с использованием других источников рентгеновского излучения.
Таким образом, оставался неисследованным диапазон от 3 до 100 пикосекунд, и для этого ученые приехали на EuXFEL, где вместе со своими немецкими коллегами провели завершающий этап эксперимента.
Суть метода рентгеновской кристаллографии заключается в том, что кристаллы, содержащие белки, облучаются лазером и одновременно подвергаются воздействию рентгеновских импульсов. Дифракция лучей — рассеяние их по определенной схеме — показывает местоположение атомов в кристалле.
Быстрые импульсы рентгеновского излучения создают двухмерные снимки каждого образца с сотен тысяч углов, под которыми луч попадает на кристалл. После цифровой обработки они преобразуются в движущиеся трехмерные изображения, которые показывают изменения в расположении атомов с течением времени — «белковые» фильмы.
Следующая задача состояла в том, чтобы проанализировать полученные данные и построить карты структурных изменений белков. Дело в том, что из миллионов рентгеновских импульсов, которые создает XFEL, большинство вообще не попадают в цель. Кристалла достигают только 1-2 процента импульсов, остальные создают «шум», который необходимо удалить из данных. Для этого ученые написали специальную программу.
«Создание карт физического функционирования белка открывает двери для ответов на гораздо более серьезные биологические вопросы, — приводятся в пресс-релизе университета слова профессора Шмидта. — Теперь EuXFEL можно рассматривать как инструмент, который помогает спасать жизни людей».
Результаты исследования на EuXFEL знаменуют собой новый этап исследований белков, позволяющий разобраться, какие функциональные структурные преобразования происходят в этих молекулах, понять динамику биологических процессов, в которых они участвуют.
Источник: https://ria.ru/

Появилось первое наноразмерное устройство, которое использует свойства фотонов и электронов одновременно. Оно разработано учеными из Оксфордского университета и поможет ускорить вычисления в несколько десятков раз.
Вычисления со скоростью света были заманчивой, но труднодостижимой целью для исследователей, но теперь ученые уверены, что приблизились к ней. Использование света для кодирования и передачи информации позволяет этим процессам происходить при предельной возможной скорости. Ученые уже показывали как можно использовать свет для определенных процессов, но компактного устройства для взаимодействия с электронной архитектурой традиционных компьютеров до сих пор не существовало.
Несовместимость электрических и световых вычислений обусловлена различными объемами взаимодействия, в которых работают электроны и фотоны. Электронные чипы должны быть небольшими для эффективной работы, в то время как оптические чипы должны быть большими, так как длина волны света больше, чем длина волны электронов.
Для решения этой проблемы ученые создали конструкцию, которая позволила им сжимать свет в наноразмерный объем через так называемый поверхностно-плазменный поляритон. Резкое уменьшение размеров в сочетании со значительным увеличением плотности энергии позволило им преодолеть несовместимость фотонов и электронов для хранения данных и вычислений.
Они показали, что при передаче электрических или оптических сигналов состояние фото- и электрочувствительного материала трансформируется между двумя различными состояниями молекулярного порядка. Кроме того, состояние этого фазового материала считывалось либо светом, либо электроникой.
http://www.nanonewsnet.ru/

Сердце каждого человека бьется по-разному. Сердцебиение наряду с радужной оболочкой глаза или отпечатком пальца можно использовать для идентификации человека. Лазер, разработанный для Пентагона, делает это на расстоянии.
Новое устройство Jetson, разработанное для Пентагона по заказу спецназа США, может идентифицировать людей, не видя их лица. Вместо этого оно обнаруживает их уникальное сердцебиение с помощью инфракрасного лазера на расстоянии до 200 метров. Устройство сейчас проходит испытания.
Для считывания пульса часто используются контактные инфракрасные датчики. Jetson же использует технику, известную как лазерная виброметрия. Техника способна распознавать сердцебиение даже через одежду — такую, например, как рубашка и пиджак, но не такую плотную, как зимнее пальто.
Для создания Jetson было адаптировано готовое устройство, которое обычно используется для обнаружения вибрации на расстоянии в конструкциях вроде ветряных турбин. Устройство модифицировали так, чтобы лазер можно было удерживать на цели. Сейчас для получения обратного сигнала требуется около 30 секунд, поэтому пока что лазер эффективен только когда объект слежения сидит или стоит. Как утверждают авторы проекта, данные Jetson достигают более 95% точности при хороших условиях слежения, и результат может быть еще лучше.
Сегодня «сердечные подписи» в сфере обеспечения безопасности. Канадская компания Nymi разработала датчик пульса на запястье в качестве альтернативы идентификации отпечатков пальцев. Технология была опробована строительным обществом Галифакс в Великобритании.
Что касается Jetson, то авторы технологии надеются, что в долгосрочной перспективе эта технология может найти гораздо большее применение. Например, врач может удаленно сканировать аритмии и другие патологические состояния сердца или контролировать состояние пациентов, не подключая их к машинам.
Источник: https://habr.com/

Китайский производитель 3D-принтеров и 3D-сканеров Shining 3D анонсировал новую аддитивную систему EP-M250 Pro по технологии селективного лазерного наплавления металлических порошков (SLM).

EP-M250 Pro — двухлазерный 3D-принтер для печати малогабаритных и среднеразмерных функциональных металлических изделий. В сравнении с базовой системой EP-M250 новый 3D-принтер отличается усовершенствованными системами выравнивания порошка, фильтрации воздуха, подачи инертного газа и позиционирования лазерных лучей. Конструкция предусматривает возможность замены фильтров во время печати без остановки рабочих процессов.

Размер области построения составляет 262x262x350 мм. Наплавление осуществляется в защитной аргоновой или азотной среде одним или двумя лазерами мощностью 500 Вт с диаметром пятна 70 микрон. Скорость сканирования луча достигает 8 м/c. Толщина слоя задается в пределах 20-100 микрон. Система предназначена для работы с порошками из титановых, никелевых, медных и алюминиевых сплавов, нержавеющих и мартенситностареющих сталей, кобальт-хромовых сплавов и других металлопорошковых композиций.

Новинка демонстрируется на отраслевой выставке Formnext-2019 во Франкфурте-на-Майне, проходящей с 19 по 22 ноября. Дополнительная информация доступна на официальном сайте компании-производителя по этой ссылке.

 Источник: https://3dtoday.ru/

Компания EOS разработала новую систему для обработки полимеров на основе технологии Fine Detail Resolution (FDR). Таким образом, EOS впервые представила промышленную систему 3D-печати с лазером на монооксиде углерода для работы с порошкообразным материалом. Технологию продемонстрируют на выставке Formnext.
По мнению EOS, 3D-печать по методу FDR позволит создавать «чрезвычайно тонкие, но прочные» объекты, с мелкими деталями и толщиной стенок до 0,22 мм. В компании отмечают, что новая технология может оказать весьма положительное влияние на серийное производство. «Новая технология объединит лучшее из двух миров: высокое разрешение стереолитографии (SLA) с прочностью и качеством селективного лазерного спекания (SLS), — сказал д-р Тим Рюттерманн, старший вице-президент отдела полимеров EOS.
Создание FDR технологии стало возможным благодаря использованию 50-ваттного CO-лазера, который создает сверхтонкий луч с вдвое меньшим диаметром фокуса, чем у существующих технологий SLS. Новый 3D-принтер уже испытали на примере материала PA 1101, изготовленного из возобновляемого сырья – толщина слоев готовых деталей составила 40-60 нм. Отмечается, что образцы отличаются высокой ударной вязкостью и относительным удлинением в момент разрыва.
По словам Рюттерманна, в будущем эта технология будет доступна в различных вариантах систем и заказчики смогут выбирать между различными конфигурациями, включая версию EOS P 500 с CO2 лазером для высокой производительности и гибкости в выборе материалов, систему для изготовления особо тонких деталей.
Источник: https://www.3dpulse.ru/

С помощью рентгеновского излучения ученые впервые смогли детализировать молекулу вируса клещевого энцефалита до частиц размером 50 нанометров. Это в 1,5 раза повысило чувствительность метода исследования. На основе полученных данных специалисты планируют создать трехмерную модель молекулы вируса. А с ее помощью, в свою очередь, можно создать более эффективные и дешевые лекарства против болезни. Об этом ТАСС сообщила пресс-служба Национального исследовательского центра (НИЦ) «Курчатовский институт», специалисты которого участвовали в работе.
В ходе исследования ученые использовали Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL — самый мощный в мире источник рентгеновского излучения. Специалисты впервые экспериментально собрали данные для того, чтобы визуализировать структуру единичной молекулы вируса в растворе. Исследование показало, что с его помощью можно получать дифракционные картины от частиц размером 50 нанометров. Ранее минимальный размер частиц, для которого удавалось получить рассеяние достаточной интенсивности, составлял 70 нанометров и более.
Чтобы получить новые данные о структуре молекулы вируса, ученые Курчатовского института разработали уникальную методику контроля качества образцов, благодаря которой они получили однородные, чистые и при этом концентрированные препараты вируса для дальнейшего изучения.
«Результатом этого исследования должна стать реконструкция трехмерной структуры вируса, которая будет получена в сотрудничестве с входящими в состав международной группы шведскими исследователями Университета Уппсалы, учеными Курчатовского института и немецкого института синхротронных исследований DESY. Сейчас российские ученые принимают активное участие в анализе полученных данных», — пояснила Валерия Самыгина, один из разработчиков, сотрудник центра.
Полученная модель поможет учитывать ранее неизвестные детали строения вируса при создании новых препаратов от клещевого энцефалита и позволит повысить эффективность вакцин и лекарств, снижая их стоимость, считают эксперты. Аналогичные исследования авторы планируют провести и в целях воссоздания модели вируса желтой лихорадки.
«Существуют методы молекулярного моделирования препаратов, которые при наличии точной структуры вируса позволяют в компьютерных программах виртуально подбирать соединения, которые будут блокировать патогенное действие этого вируса. Из полученного ряда можно выбрать максимально доступные вещества, способные сделать лекарство и эффективным, и дешевым. В случае, к примеру, с желтой лихорадкой доступность препарата критически важна для его использования в развивающихся странах», — заключила ученый.
https://nauka.tass.ru/

26 ноября на площадке Торгово-промышленной палаты прошел семинар на тему: «Инновационные технологические решения в области обработки листового металла: гибка, штамповка, лазерная резка и сварка». Его организатором выступил японский машиностроительный концерн AMADA.
Концерн AMADA является одним из крупнейших в мире производителей оборудования и инструментов для холодной обработки листового металла, штамповки, лазерной резки, гибки, систем автоматизации. Продукция компании используются на ведущих металлообрабатывающих предприятиях Японии, США, Европы и России. В начале семинара директор по продажам и сервису компании AMADA Сергей Власов рассказал историю предприятия. Японский концерн был основан в середине прошлого века. Первым крупным научно-техническим достижением стало создание в 1955 г. станка для контурной обработки. С тех пор компания, оставаясь в первых рядах японских производителей металлорежущего оборудования, постоянно расширяла свои производственные мощности. На сегодняшний день компания обладает капиталом в размере 54 млрд руб. и реализует продажи в размере 200 млрд.
Представитель концерна рассказал об основных принципах работы лазерных систем, провёл наглядное сравнение основных лазерных систем, применяемых в листообработке. Он продемонстрировал видеоматериалы, на которых была показана работа трёх лазеров: СО2, дискового и волоконного. По итогам этого исследования стало видно, что чем тоньше луч, тем больше скорость выполнения работы, а значит, и высокая производительность.
«Самое главное отличие волоконного лазера — это высокое качество луча, что увеличивает и качество готовой продукции», — отметил Сергей Власов. После небольшого кофе-брейка спикер рассказал о новейших лазерных системах бренда AMADА. Первая — для резки толстого листа из конструкционной стали толщиной до 25 мм. Для этого был создан новый лазерный комплекс ENSYS с оптико-волоконным резонатором. Для идеальной работы ему необходима мощность всего 2000 Вт. Это стало возможным благодаря применению запатентованного компанией AMADA модуля, меняющего параметры лазерного луча в зависимости от толщины металла. Вторая система VENTIS — для резки тонкого листового металла.
Его скорость увеличилась на 81%, а энергопотребление на метр реза на 30% меньше, чем на традиционных волоконных лазерах. Участники семинары смогли наглядно увидеть и прикоснуться к деталям, сделанным на разных лазерных установках. По окончании мероприятия представители предприятий задали интересующие вопросы о работе новой технологии AMADA и обменялись контактной информацией.

http://www.rbgmedia.ru/

Страница 17 из 17

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

Поиск