Магнитное пересоединение или перезамыкание магнитных линий — это фундаментальный процесс, происходящий во время многих космических и астрофизических явлений, таких, как солнечные вспышки, магнитные шторма и т.п., в которых энергия магнитного поля преобразуется в энергию плазмы. Известно, что ключевую роль в процессе магнитного пересоединения играют силы, генерируемые потоками движущихся свободных электронов, но, к сожалению, у ученых не имеется никакой возможности увидеть и изучить это все из-за больших расстояний и огромных масштабов происходящих процессов.
Но некоторые вещи, которые невозможно изучать дистанционно, могут быть смоделированы в лабораторных условиях. И недавно, ученые из университета Осаки, Япония, при помощи мощного лазера Gekko XII, создали крошечное облако плазмы, которое, под воздействием внешнего магнита образовало свою собственную магнитосферу, повторяющую по структуре магнитосферу Земли или Солнца. И в объеме этой минимагнитосферы ученые смогли непосредственно наблюдать движение потоков свободных электронов и связанные с этим процессы магнитного пересоединения.
«В области физики космической плазмы ключевые процессы очень часто скрываются в масштабе атомов, ядер и электронов. Эти процессы очень трудно увидеть и изучить из-за гигантских масштабов явлений, в которых они задействованы. Так же, не зная всех тонкостей происходящего, мы не можем создать точные математические модели» — пишут исследователи, — «Эксперименты с использованием лазеров, подобные проведенному нами эксперименту, могут пролить свет на все происходящее. И результаты этих экспериментов позволят соединить в единое целое различные наблюдения, эксперименты и моделирования, результаты которых имеют сейчас разрозненную структуру».
Отметим, что результаты этих исследований и экспериментов применимы не только к области космических плазменных явлений, они дают начало целой новой области науки — микроскопической электронной динамике. Эта динамика описывает и определяет совокупность многих уникальных свойств плазмы, которые могут быть использованы при разработке магнитоплазменных космических двигателей, реакторов термоядерного синтеза и многого другого.
Источник: https://dailytechinfo.org/

Ученые разработали лазерную систему, имитирующую особенности живой ткани. Лазер состоит из диспергированных в жидкости микрочастиц, которые могут самоорганизовываться и адаптироваться к изменениям среды. Результаты исследования позволят создавать новые материалы и откроют возможность для «сотрудничества» между датчиками, вычислительными приборами, источниками света и дисплеями. Статья опубликована в журнале Nature Physics.
Несмотря на то, что многие искусственные материалы уже обладают уникальными свойствами, до универсальности, функциональности и адаптивности живых тканей им еще далеко. Например, в организме кости и мышцы постоянно реорганизуют свою структуру и состав, чтобы лучше выдерживать изменение веса тела и уровня активности. Ученые из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона продемонстрировали первое спонтанно самоорганизующееся лазерное устройство, которое может корректировать конфигурацию при изменении условий. Результаты исследования позволят создавать интеллектуальные фотонные материалы, имитирующие свойства живых тканей.
«Лазеры, которые используются в большинстве современных технологий, сделаны из кристаллических материалов. Мы задались вопросом, сможем ли мы создать лазер, способный сочетать структуру и функциональность, и при этом перестраиваться и самоорганизоваться, как это делают биологические ткани», — говорит соавтор исследования Риккардо Сапиенца.
Самособирающиеся лазеры состоят из микрочастиц, диспергированных в жидкости с высокой способностью усиливать свет. Когда достаточное количество микрочастиц собирается вместе, они начинают использовать внешнюю энергию для производства лазерного света. Внешний лазер нагревал так называемые частицы «Янус», вокруг которых собирались микрочастицы. Лазерное излучение, создаваемое этими кластерами микрочастиц, можно было включать и выключать, изменяя интенсивность внешнего лазера, который контролировал размер и плотность кластера.
Сейчас лазеры используются в медицине, телекоммуникациях и промышленном производстве. Внедрение лазеров с новыми свойствами позволит разработать надежные, автономные и долговечные материалы и устройства для сенсорных приложений, нетрадиционных вычислительных приборов, источников света и дисплеев.
Источник: https://inscience.news/

Исследователи соединили две квантовых памяти оптоволокном длиной в 33 км. Это самое большое расстояние, на котором было достигнуто квантовое запутывание с использованием кабеля. Физики использовали систему из двух атомов рубидия в оптических ловушках. Модули квантовой памяти были размещены в двух удаленных лабораториях кампуса Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана и соединены оптоволоконным кабелем.
С помощью преобразователя частоты ученым удалось поддерживать квантовую запутанность на рекордном расстоянии. Лазерный импульс возбуждает атомы рубидия, после чего они спонтанно возвращаются в свое основное состояние, испуская каждый по фотону. Из-за сохранения углового момента спин атома запутан с поляризацией излучаемого им фотона. Ученые использовали эти частицы для квантово-механического соединения двух атомов. Они передали их по оптоволоконному кабелю на приемную станцию, где совместное измерение фотонов показывает квантовую запутанность.
Сложность передачи такого сигнала на большое расстояние связана с длиной волны испускаемого излучения. Большинство элементов используемых в качестве квантовой памяти излучают свет в видимом или ближнем инфракрасном диапазоне. В стеклянных волокнах такие фотоны могут пройти около км, а потом теряются, объясняют ученые.
Чтобы преодолеть это ограничение, физики оптимизировали длину волны фотонов, передаваемых по сети. С помощью двух квантовых преобразователей частоты они увеличили первоначальную длину волны с 780 до 1517 нм. При этом исследователям удалось достигнуть беспрецедентной эффективности преобразования: 57%.
Наш эксперимент особенный тем, что мы действительно запутываем две стационарные частицы, то есть атомы, которые действуют как квантовая память. Это намного сложнее, чем запутывание фотонов, но открывает множество других возможных применений, – Тим ван Линт, физик из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана, соавтор публикации.
Исследователи считают, что система преобразования частот поможет в построении крупномасштабных квантовых сетей и создании безопасных протоколов квантовой связи.
Источник: https://hightech.fm/

Японские ученые открыли новое свойство солнечных элементов из сульфида с добавлением йода и сурьмы — при изменении цвета входящего света с видимого спектра на ультрафиолетовый в фотоэлементе запускается обратимое изменение выходного напряжения, при этом выработка тока остается прежней. Исследование может привести к появлению новых светочувствительных устройств.
Фотогальванические устройства — солнечные элементы, фотодиоды — преобразующие энергию света в электричество, становятся все популярнее, пишет Phys.org.
Большой интерес привлекает также прогресс в тонкопленочных элементах — недорогих, гибких и легких. Однако несмотря на разнообразие фотогальванических устройств, ни один из них не демонстрировал зависимый от длины волны фотогальванический эффект (WDPE), как назвали его изобретатели из Университета Осаки.
Напряжение в новом фотоэлементе из сульфида иодида сурьмы (SbSI) может меняться путем переключения цвета света — ультрафиолет снижает выходное напряжение. Таким образом, обратимое изменение в вольтамперных характеристиках может происходить путем простого освещения устройства светом разного цвета. Такого существенного изменения напряжения не происходит ни в кремниевых, ни перовскитовых, ни в органических фотоэлементах.
Как поняли исследователи, эффект WDPE вызывается метастабильными состояниями «ловушек» на гетеропереходном интерфейсе, сгенерированными высокоэнергетическими изменениями. Эти ловушки значительно снижают выходное напряжение. В результате свет определенных энергий можно отличить на основе напряжения. Присутствие пара от полярного растворителя может усилить этот эффект.
Открытый феномен может применяться в светочувствительных устройствах, которые используются повсюду, от телефонов до автомобилей и систем безопасности. Также технология может пригодиться в космонавтике или медицине, для спутников и микрофотографии.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Ученые-физики Сибирского федерального университета совместно с исследователями из Института физики СО РАН спроектировали резонатор с управляемой добротностью и минимальными потерями световой энергии. Это означает, что ученые научились управлять поглощением энергии в «световой ловушке», то увеличивая его, то доводя до минимальных значений. Добиться этого удалось благодаря анизотропным фотонным кристаллам.
Оптический резонатор — это, по сути, два зеркала, между которыми «гуляет» световой луч. Обычно из-за несовершенства материалов, из которых делают металлические зеркала, часть световой энергии со временем теряется из-за поглощения или прохождения насквозь. Чем дольше волна находится в резонаторе, пока амплитуда не затухнет, тем больше так называемая добротность резонатора. Для решения некоторых оптических задач требуется возможность управлять показателем добротности, однако до сих пор это было нетривиальной задачей. Ответом оказались анизотропные фотонные кристаллы, которые имеют разный уровень поглощения в разных направлениях.
«Анизотропный фотонный кристалл — это альтернатива металлическому зеркалу, он состоит из множества слоев изотропного и анизотропного диэлектрического материала, которые чередуются между собой, как слои бисквита и крема в торте. Анизотропные материалы отличаются от изотропных тем, что их оптические свойства различны для различных направлений распространения света в них. Фотонный кристалл позволяет обеспечить большую величину отражения при меньшем поглощении в сравнении с металлическим зеркалом», — объяснил один из соавторов исследования, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии СФУ Павел Панкин.
Используя в резонаторе слой анизотропа, который можно поворачивать, изменение добротности становится предельно простым. Этот результат, по заявлению исследователей, в дальнейшем можно будет использовать при проектировании устройств фотоники и оптоэлектроники. В теории, вводя волны, покидающие резонатор, в противофазу, можно добиться их полного взаимного погашения — а значит и бесконечной добротности резонатора.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Европейские физики смогли измерить сигнал вихревого дихроизма у молекулярного комплекса с помощью закрученного рентгеновского излучения. Для этого они пропускали рентген через спиральные зонные пластинки с различным топологическим зарядом. Этот метод позволяет исследовать хиральность молекул точнее, чем методы на основе кругового дихроизма.
Исследование опубликовано в Nature Photonics.
Квантовый подход к свету включается в себя сопоставление классических световых характеристик корпускулярным свойствам фотонов. Так, безмассовость фотона сохраняет лишь две возможные проекции его спина, равного единице, на направление движения. Оба этих состояния, называемых спиральностью, соответствуют правой и левой круговой поляризации света. Другое чисто корпускулярное свойство, свойственное частицам с массой, а именно орбитальный момент, обнаружили у света сравнительно недавно и стали активно исследовать. Сейчас физики уже научились делать его переменным, а также запутывать.
Спиральность света стала мощным инструментом исследования хиральности (свойство объекта не совмещаться с самим собой при зеркальном отражении). Хиральными могут быть молекулы, квантовые точки и даже атомы, проявляя себя через круговой дихроизм, то есть чувствительность к спиральности света. Однако круговой дихроизм, как и эффект поворота плоскости поляризации, тоже используемый для исследования хиральности, страдает от слабости сигнала по отношению к ахиральному шуму.
Такого недостатка могли бы быть лишены методы, основанные на винтовом дихроизме, то есть чувствительности к орбитальному моменту. В отличие от кругового дихроизма, основанного на магнитно-дипольном взаимодействии объектов, например, молекул, со светом, винтовой дихроизм возникает из-за пространственных соотношений между фазой волны и электронной плотностью. Правда, метод ограничен тем, что масштабы фазовых неоднородностей у волн оптического диапазона много больше, чем характерный размер молекулярных орбиталей. Кроме того, для эффекта важно, чтобы молекула оказалась ровно в середине пучка, где находится сингулярность. Именно поэтому оптический винтовой дихроизм наблюдался лишь у агрегатов наночастиц и у хиральной микроструктуры.
Чтобы справиться с этим трудностями, физики из Италии, Франции и Швейцарии при участии Маджеда Черги (Majed Chergui) из Федеральной политехнической школы Лозанны решили использовать рентгеновское излучение.
Источник: https://nplus1.ru/

Простая модификация увеличила разрешающую способность датчиков фотонов в два раза. Устройство, описанное в журнале Physical Review Letters, поможет изучить экзопланеты.
Физики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре усовершенствовали детекторы фотонов. Новый метод существенно сокращает потери энергии, увеличивая спектральную разрешающую способность устройства. Исследователи считают, что модернизированные датчики будут обнаруживать свет, отраженный от поверхности экзопланет, а не только рассеянный их атмосферами.
Исследователи модифицировали микроволновые детекторы кинетической индуктивности (МКИД). Эти датчики используют фотоэффект. Фотон, попадая в датчик, сбивает электрон, который затем может быть обнаружен как сигнал, пригодный для обработки микропроцессором, объясняют разработчики.Как правило, МКИД — это сверхпроводник, расположенный на подложке. Исследователи обнаружили, что часть электронов из датчика «просачивается» в сапфировую подложку, снижая точность измерений. В своей работе исследователи показали, что тонкий слой металлического индия, помещенный между сверхпроводящим датчиком и подложкой, резко снижает утечку энергии, повышая разрешающую способность детектора фотонов.
Физики протестировали новое устройство и обнаружили, что новый метод сократил погрешность измерения длины световой волны с 10% до 5%. Например, с помощью этой системы теперь можно измерять фотоны с длиной волны 1000 нм с точностью до 50 нм.
Разработчики полагают, что новые датчики помогут заглянуть внутрь экзопланет. Сейчас ученые могут проводить спектроскопию только для крошечного подмножества таких объектов. Планета должна пройти между своей звездой и Землей, и у нее должна быть плотная атмосфера, чтобы через нее проходило достаточно света для работы исследователей. И даже в таких условиях соотношение информации и шума очень высокое. Ученые считают, что датчики с высоким спектральным разрешением решат эту проблему.
Источник: https://hightech.fm/

Материаловеды из Саудовской Аравии и Германии получили эффективные и стабильные тандемные солнечные элементы на основе кремния и перовскитов. Они заменили слой фторида лития в перовскитной ячейке на слой фторида магния, что позволило снизить гигроскопичность и подвижность ионов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Тандемный солнечный элемент состоит из двух полупроводниковых солнечных элементов, расположенных один над другим. Сверху размещают полупроводник с большей шириной запрещенной зоны, а сам слой делают тонким и полупрозрачным. В этом случае верхний слой поглотит только самое высокоэнергетические фотоны, или коротковолновую часть солнечного спектра. Фотоны с более низкой энергией (длинноволновая часть спектра) пройдут через верхний слой и поглотятся в нижнем. В результате солнечный элемент будет поглощать и преобразовывать в электрическую энергию весь спектр солнечного излучения, не теряя ни высокоэнергетические, ни низкоэнергетические фотоны. Поэтому эффективность тандема всегда выше, чем у каждой из частей по отдельности.
Для нижней части тандема идеальным кандидатом считается кремний. Кремниевые солнечные преобразователи очень хорошо изучены, эффективны и стабильны. В то же время их эффективность уже почти достигла своего предела и почти не растет (рекорд на монокристаллическом кремнии составляет 26,7 процентов, эффективность коммерческих поликристаллических образцов в среднем 20– 22 процента). Поэтому идея сделать кремний частью тандема и получить за счет этого еще несколько процентов эффективности выглядит очень перспективной.
Одним из возможных партнеров для кремния могут стать перовскитные солнечные элементы. Перовскитные слои наносят из раствора, поэтому их легко нанести поверх кремниевого полупроводника, а варьируя состав перовскита, можно подобрать оптимальное значение ширины запрещенной зоны.
Большой шаг вперед в создании кремниево-перовскитных тандемов сделали ученые из Саудовской Аравии и Германии под руководством Стефана Де Вольфа (Stefaan De Wolf) из Научно-технического университета имени короля Абдаллы.
Источник: https://nplus1.ru/

Физики Сибирского федерального университета совместно с коллегами из Института физики СО РАН использовали концепцию связанных состояний в континууме применительно к анизотропным фотонным кристаллам, чтобы спроектировать резонатор с управляемой добротностью и минимальными потерями световой энергии.
Если поставить два металлических полупрозрачных зеркала друг напротив друга, то можно сделать так называемый оптический резонатор — световая волна будет отражаться от обоих зеркал и «гулять» между ними. В процессе неоднократного отражения от поверхности металла часть световой энергии будет поглощаться, а часть проходить насквозь, и амплитуда запертой между зеркалами волны будет уменьшаться. Чем больше время, которое волна находится в резонаторе, пока амплитуда не затухнет, тем больше добротность резонатора.
Известно, что для повышения добротности резонатора нужно уменьшить прозрачность зеркала — например, взять слой металла потолще. Однако вместе с этим увеличится поглощение в слое металла, что даст уменьшение добротности. Кроме того, для приложений важно динамическое управление добротностью, то есть, изменение прозрачности зеркала — к сожалению, это невозможно осуществить на практике.
«Анизотропный фотонный кристалл — это альтернатива металлическому зеркалу, он состоит из множества слоев изотропного и анизотропного диэлектрического материала, которые чередуются между собой, как слои бисквита и крема в торте. Анизотропные материалы отличаются от изотропных тем, что их оптические свойства различны для различных направлений распространения света в них. Таким свойством обладают, например, жидкие кристаллы и полимеры, а также кристаллические тела. Фотонный кристалл позволяет обеспечить большую величину отражения при меньшем поглощении в сравнении с металлическим зеркалом», — объяснил один из соавторов исследования, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии СФУ Павел Панкин.
Ученые рассказали, что связанное состояние в континууме реализуется, когда волны, покидающие резонатор, полностью складываются в противофазе — гасят друг друга. Когда волны не могут выйти из резонатора и запираются в нем, это обеспечивает теоретически бесконечную добротность резонатора. Если же изменить параметры системы, «погашение» волн не случится, и они начнут покидать резонатор. Зная эти закономерности, можно настраивать величину добротности системы.
«Мы показали в этой работе, что поворот анизотропного слоя, зажатого между двумя фотоннокристаллическими зеркалами, может обеспечить управление добротностью резонатора. Эти результаты могут применяться в дальнейшем при проектировании устройств фотоники и оптоэлектроники», — продолжил Павел Панкин.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Инженеры создали новый тип полупроводникового лазера. Устройство, описанное в статье в Nature, легко масштабировать. При увеличении мощности излучения и размера резонатора сохраняется одночастотное излучение. Исследователи использовали перфорированную полупроводниковую мембрану в качестве масштабируемого лазерного резонатора. Пластинка с равномерно расположенными отверстиями одинакового размера излучает единственную длину волны.
Инженеры взяли в качестве основы устройства мембрану толщиной 200 нм из фосфида арсенида индия-галлия. Этот полупроводник используется в волоконной оптике и телекоммуникационных устройствах. Ученые выгравировали на пластине с помощью литографии множество отверстий фиксированного размера и формы, расположенных на одном расстоянии друг от друга.
Уникальные свойства созданного резонатора основаны на расположении и размере отверстий, объясняют исследователи. Перфорация сделана таким образом, чтобы создать точки Дирака. Фаза света, распространяющегося из одной точки в другую, равна показателю преломления, умноженному на пройденное расстояние. Поскольку в точке Дирака показатель преломления равен нулю, свет, излучаемый из разных частей полупроводника, находится точно в фазе и, следовательно, оптически одинаков.
«В мембране в нашем исследовании было около 3 тыс. отверстий, но теоретически их могло быть миллион или миллиард, результат был бы таким же», — говорит соавтор исследования Валид Редджем.
Исследователи отмечают, что увеличение размера и мощности одночастотного лазера было проблемой в оптике. Когерентный направленный свет с одной длиной волны начинает разрушаться по мере увеличения размера резонатора лазера. Стандартное решение — использование внешних механизмов, например, волноводов для усиления луча. Однако такой подход увеличивает размер прибора.
Новое устройство не требует дополнительных модификаций. Авторы разработки считают, что оно найдет широкое применения в оптических коммуникациях, технике и медицине.
Источник: https://hightech.fm/

Инженеры создали оптический концентратор, который собирает свет, падающий под разными углами, и концентрирует его в одной точке с эффективностью 90%. Устройство улучшит работу солнечных батарей. В работе, опубликованной в журнале Microsystems & Nanoengineering, исследователи из Стенфорда представили устройство, способное эффективно собирать и концентрировать свет. Оно работает с излучением разных частот и собирает не только прямой, но и рассеянный свет.
Оптический прибор — AGILE — это перевернутая пирамида с обрубленным концом. Свет входит в квадратную, мозаичную верхнюю часть под любыми углами и направляется вниз, создавая более яркое пятно на выходе.
Принцип работы устройства похож на увеличительное стекло. Но в таких линзах фокус смещается при движении источника излучения, а AGILE концентрирует солнечные лучи в одной точки вне зависимости от того, под каким углом падал свет.
Инженеры использовали для своего устройства стекла и полимеры с разным коэффициентом преломления. Созданная линза — это материал с градиентным индексом. Слои изменяют направление света ступенчато, а не по плавной кривой. При этом стороны пирамид зеркальные, поэтому любое излучение, идущее в неправильном направлении, отражается обратно.
С помощью прототипа устройства ученые смогли захватить более 90% света, попадающего на поверхность линзы. На выходе формировались световые пятна, которые были в три раза ярче поступающего света.
Солнечные панели лучше всего работают, когда на них падает прямой солнечный свет, объясняют исследователи. Чтобы собрать как можно больше энергии, многие солнечные батареи вращаются, следуя за движением Солнца. Такая технология повышает их эффективность, но делает производство и использование более затратным. С помощью AGILE можно отказаться от таких динамических систем, полагают разработчики.
Они также считают, что новая система пригодится для управление светом в твердотельном освещении, лазерных соединителях и оптических сетях связи.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Страница 1 из 14

© 2022 Лазерная ассоциация

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

Поиск