Физики из Австралии разработали метод точной обработки поверхности алмазов. Позволяя снимать всего 1% от атомного слоя, эта технология обеспечивает беспрецедентный контроль над структурой и свойствами алмаза. Обычно такая степень точности достигается при наличии сложного вакуумного оборудования, но в данном случае ученые обошлись простым лазером глубокого ультрафиолетового диапазона.
«Наш лазерный метод с атомной точностью обеспечивает управление алмазной поверхности в стандартных атмосферных условиях, — сказал Моджтаба Мошкани, из Университета Маккуари, главный исследователь. — Подобный уровень точности обычно достигается большим и сложным вакуумным оборудованием. Способность добиться его при помощи простого лазера — выдающееся достижение».
Точные импульсы лазерного света запускают локализованные химические реакции на поверхности алмаза. Эти реакции, запущенные двухфотонным процессом, избирательно удаляют атомы углерода с верхнего атомного слоя. Метод оказался не только точным, но и быстрым. В экспериментах лазер удалил 1% монослоя всего за 0,2 мс.
Параллельно с разработкой технологии ученые сделали поразительное открытие — проводимость на поверхности алмаза после воздействия лазером может возрасти в семь раз. Это явление подтвердила независимая команда из Лаборатории Линкольна (Массачусетский технологический институт).
Результаты исследований ученых под руководством Мошкани делают алмазы еще более привлекательными для полупроводниковой промышленности. Уникальные свойства алмазов, в том числе, высокая теплопроводность и устойчивость к электрическому пробою делают этот минерал идеальным материалом для мощной и высокочастотной электроники. Технология может найти применение в электронике, квантовых устройствах и передовых методах производства — там, где даже мельчайшее изменение атомов на поверхности материала значимо повышает производительность, сообщает Science Daily.
Натуральным алмазам требуются миллиарды лет на то, чтобы сформироваться в недрах земли, в условиях высокого давления и температуры. Новый метод на основе жидких металлов позволяет получать искусственные алмазы за 150 минут при 1 атмосфере.
Источник: https://hightech.plus/

Междисциплинарная команда ученых использовала лазерную систему и свойства тонких пленок теллурида германия-сурьмы (Ge₂Sb₂Te₅) для создания нового способа защиты оригинальной продукции. Новый метод обещает сделать идентификационные метки стабильными в условиях высоких температур.
С 2019 года торговля поддельными объектами составляет более двух с половиной процентов мирового товарооборота. Покупатели далеко не всегда приобретают фальшивые лекарства, обувь и электронику сознательно, и использование подделок может причинить значительный вред, а компаниям и государствам, продукцию которых подделали, — репутационный и финансовый ущерб.
Голограммы активно используют на банкнотах, паспортах, коробках обуви и электроники, они приняты как надежный способ аутентификации, однако так будет не всегда. Это гонка технологий — как только новый способ защиты подлинности выводят на рынок, изготовители подделок начинают работать над повторением или способом украсть технологию.
Поэтому потребность в новых, более защищенных технологиях остается постоянной. Технологи и исследователи особенно заинтересованы в способах изменить или дополнить существующие способы создавать метки подлинности.

Ученые из Оксфордского университета, Университета Саутгемптона и британского синхротрона Diamond Light Source провели исследование, посвященное разработке технологии нанесения и считывания скрытой информации на аутентификационных метках. Их научная работа опубликована в журнале Applied Sciences.
Исследователи использовали в новой технологии свойства тонких пленок на основе Ge₂Sb₂Te₅, GST, теллурида германия-сурьмы. Это вещество меняет структуру под воздействием лазерного излучения. Применив лазеры с круговой или линейной поляризацией света, ученые смогли «записать» скрытый код на пленке. Записанную информацию можно считать с помощью простого устройства, что делает технологию доступной для широкого использования.
Для создания меток ученые использовали слой вещества толщиной 55 нанометров. Лазером с поляризатором на пленке «записали» заранее заданный узор. После узор считали на мощностях синхротрона Diamond Light Source. Для считывания использовали явление кругового дихроизма — свет с левой и правой поляризацией по разному поглощает свет.
Исследования показали, что из всего спектра излучения сигналы на длине волны 520 нанометров считывать легче всего. Их могут обрабатывать и сложные спектрометры, и простые. Более того, такую кодировку данных можно с легкостью встраивать в широко используемые сейчас голографические метки.
Созданные учеными метки продемонстрировали высокую стабильность: они не теряли записанные данные в течение шести месяцев хранения при комнатной температуре и влажности, а также выдерживали нагревание до 100 градусов Цельсия. Такой уровень устойчивости обещает возможность долгосрочного использования технологии.
Источник: https://naked-science.ru/

Некоторые объекты слишком нежны, чтобы передвигать их механическими манипуляторами и мощными оптическими полями. Физики создали фотоэлектрический пинцет, чтобы решить эту проблему.

Оптические пинцеты дают уникальные возможности для исследований в физике, биологии и медицине. Они позволяют манипулировать мельчайшими и очень нежными объектами, которые не стоит в полном смысле этого слова чем-то держать.
Однако такие устройства требуют для работы лазерных лучей высокой интенсивности, сложных электродов и среды с низкой проводимостью. Эти ограничения препятствуют широкому применению оптических пинцетов.
Команда ученых под руководством доктора Ду Сюэминя (Du Xuemin) из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук представила новый фотопироэлектрический пинцет (Photopyroelectric Tweezer, PPT), использующий свойства светового и электрического полей для манипуляции материей. Исследование опубликовано в журнале The Innovation.
Разработанный учеными пинцет состоит из двух ключевых компонентов: источника лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона и системы, включающей жидкую среду и фотопироэлектрический субстрат.
Фотопироэлектрический субстрат состоит из композитов с микрочастицами жидких металлов, галлия и индия. Исследователи встроили их в поли(винилиденфторид-ко-трифторэтилен) (LMPs/P(VDF-TrFE)), и покрыли слоем смазки с низким трением. Полимерный слой генерирует поверхностные заряды в реальном времени за счет фотопироэлектрического эффекта — явления возникновения электрического поля при облучении материала, а слой смазки снижает сопротивление движению и предотвращает экранирование зарядов проводящей средой.
Продуманная конструкция фотоэлектрического пинцета эффективно и надежно создает поверхностные заряды при воздействии инфракрасного излучения низкой интенсивности, до 8,3 милливатта на квадратный миллиметр. С помощью такого излучения ученые добились от пинцета мощного движущее усилие, до 0,46 микроньютона, без необходимости в использовании лазерных лучей высокой интенсивности, сложных конструкций электродов и дополнительных источников питания.
Новый пинцет позволяет дистанционно и точно манипулировать объектами из различных материалов (полимеров, неорганических веществ и металлов), состояний (пузырьки, жидкости и твердые тела) и геометрических форм (сферы, кубоиды и проволоки). Более того, он адаптируется к средам с широким диапазоном проводимостей и подходит для макроскопических платформ и для микроскопических систем. Созданная учеными система обеспечивает перемещения в областях от 5 микрометров до двух с половиной миллиметров, позволяет управлять твердыми объектами, каплями жидкостей и биологическими образцами, от отдельных клеток до их скоплений.
Созданный учеными фотопироэлектрический пинцет открывает новые возможности в робототехнике, коллоидной химии, биологии и медицине, инженерии тканей и нейронауках.
Источник:
https://naked-science.ru/

Технология может оказаться полезной для промышленности и быта. Ученые поделились подробностями.
Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) исследовали процесс кипения воды на различных материалах, предварительно обработанных лазером. С помощью такой модификации им удалось добиться изменения характеристик теплообмена, увеличив коэффициент теплоотдачи в несколько раз.
Эксперименты проводились на трех типах материалов: алюминиевом сплаве, меди и меди с карбидом вольфрама. Каждая поверхность обрабатывалась абразивным материалом и лазером. В частности, создавались микроребра с небольшими выступами и углублениями, а также анизотропные структуры, то есть выраженные горизонтальные и вертикальные полосы.
Затем исследователи детально наблюдали за процессом кипения: образованием и развитием пузырьков. Они оценивали коэффициенты теплоотдачи и другие характеристики теплового потока при взаимодействии материала поверхности с водой.

Несмотря на большое число работ, посвященных исследованию кипения, общепринятая теория этого процесса до сих пор не разработана. Это связано с многочисленными факторами, влияющими на кипение на разных материалах. Одними из ключевых факторов являются шероховатость поверхности и смачивание. В ходе исследования мы установили, что бесконтактные методы обработки поверхностей металлов позволяют формировать текстуру в широком диапазоне изменения как характеристик шероховатости, так и ее конфигурации и изменять свойства смачиваемости до экстремальных состояний — от супергидрофильности до супергидрофобности.
Дмитрий Феоктистов
доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ

Эксперименты показали, что текстурирование поверхности лазером значительно повышает теплообменные свойства материала. Например, теплоотдача алюминиевого сплава увеличилась более чем в четыре раза, а меди — в 2,5 раза.
Такую обработку можно использовать при создании теплообменников для промышленных предприятий, в частности, для энергетики. Она будет эффективной и для систем охлаждения на различных предприятиях.

Источник: https://hi-tech.mail.ru/