Ученые Воронежского государственного университета (ВГУ) разработали технологию производства недорогих оптических покрытий для защиты от вредного для глаз лазерного излучения, которое активно используется в обрабатывающей промышленности и медицине. Об этом ТАСС сообщил разработчик проекта, сотрудник кафедры оптики и спектроскопии ВГУ Андрей Звягин.
«Нам удалось разработать низкопороговые ограничители оптической мощности с уникальными гибридными свойствами за счет сочетания неорганических и органических структур. По сути, это такие быстродействующие пленки, которые наносятся на оптику и позволяют сохранять человеку, работающему с лазером, зрение», — сказал ученый.
В настоящий момент для защиты используются очки со специальными светофильтрами и электрооптические затворы. Однако все они имеют ряд недостатков: не сразу срабатывают, требуют дополнительных источников питания и не способны блокировать высокоинтенсивные волны. При этом при импульсной работе лазера может возникать ожог сетчатки, при котором чувствительность пораженного места к свету полностью утрачивается.
По словам Звягина, уникальность разработки заключается в гибридных свойствах пленок-ограничителей, которые могут применяться вне зависимости от длины волны лазера. «Исследования на эту тему среди мирового научного сообщества велись давно, эта тема интересует многих, нам же удалось добиться практического результата, создав эту инновационную технологию», — пояснил собеседник агентства.
Ограничители оптики планируется внедрять на предприятиях обрабатывающей промышленности, где используется гравировка и маркировка металлов лазером, а также в медицинских учреждениях для диагностики, хирургии и косметологии.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Ученые впервые описали новые особенности оптического отклика диэлектрических наночастиц. Для этого они усовершенствовали метод анализа электромагнитного поля так, чтобы учесть более сложные конфигурации токов смещения внутри объектов. Обнаруженные эффекты помогают лучше понять процессы в наночастицах и подстраивать их поведение для более эффективного управления светом в наноприборах, таких, например, как нанолазеры или сенсоры. Результаты опубликованы в Laser and Photonics Reviews и выбраны в качестве обложки выпуска.
Для управления светом на малых масштабах в последнее время активно используют диэлектрические наночастицы. Они справляются не хуже ранее предложенных плазмонных частиц, но при этом позволяют избежать потерь энергии и получить больше интересных физических эффектов. Диэлектрические частицы перспективны, например, для создания нанолазеров, наноантенн, сенсоров или устройств передачи информации. Чтобы эффективно их применять, ученые стараются как можно лучше изучить их поведение.
Физики из Университета ИТМО впервые описали новые особенности оптического отклика диэлектрических частиц. Им удалось показать, что внутри частицы существуют сложные конфигурации токов смещения, которые приводят к возникновению тороидальных моментов высших порядков. Также физики показали, что сложное взаимодействие токов в частице может переводить ее в особое, неизлучающее или анапольное состояние. Эти результаты помогают лучше понять электромагнитные процессы в наночастицах и научиться подстраивать их оптический отклик для создания более эффективных устройств.
«Представьте, что у вас есть механизм, который вы можете настроить на разные режимы работы при помощи разных шестеренок. Мультиполь – это примерно такая же шестеренка для частицы. Частицы сложной формы, как сложные механизмы, могут выполнять больше разных задач. Но в них и шестеренок становится больше. Из-за нехватки информации об этих шестеренках управлять работой частиц раньше было невозможно. Наши результаты решают эту проблему и обеспечивают значительно больше возможностей для подстройки оптических свойств частиц. Это новый шаг в развитии диэлектрической фотоники, который позволит создавать продвинутые устройства», – объясняет Александр Шалин, руководитель международной научной лаборатории «Нанооптомеханика» Университета ИТМО.
По словам ученых, исследование началось с того, что классических подходов для описания частиц стало не хватать. Поэтому многие ученые занялись поиском новых теоретических моделей, и работа проходила в атмосфере постоянного соревнования. Периодически появлялись новые результаты, которые нужно было учесть, и почти готовую работу приходилось несколько раз пересматривать и дополнять. Однако в итоге статья попала на обложку журнала и удостоилась особого внимания редакции.
«Эта работа стала одним из первых крупных исследований, где основную работу делал я сам. Это касается даже рисунка для статьи, который попал на обложку журнала. Кроме того, работа теоретическая, а их реже выделяют на фоне статей с экспериментальной частью. Так что попасть на обложку для меня – большое достижение. Это помогает привлечь внимание сообщества и дает понять, что мы сделали хорошую работу и заслужили признание. Я рад, что Университет ИТМО дает возможность молодым ученым публиковаться на таком высоком уровне. А слаженный коллектив лаборатории и факультета позволяет эту возможность легко реализовать», – отмечает Егор Гурвиц, аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО.
Источник: https://news.itmo.ru/

Международная группа, сформированная из ученых России, Германии и Франции провела полноценное исследование на стыке материаловедения и фотоники. Научная работа посвящена изучению гибридной наноструктуры, представляющей из себя плазмонную золотую губку (Au), поры который заполнены кристаллическим кремнием (Si). Особенность этого материала заключается в том, что наноструктуры при возбуждении лазером генерирует за счет многофотонного процесса широкополосное излучение, которое перекрывает видимый диапазон спектра и частично ближний ИК диапазон. Использоваться гибридная наноструктура может в широкополосной ближнепольной микроскопии. Результаты исследования и перспективы применения опубликованы в журнале Nanoscale.
Плазмонные наногубки являются мощной платформой для различных нанофотонных применений благодаря усилению локального поля в металлических нанопорах. Заполнение нанопор полупроводниками с высоким показателем преломления (например, Si, Ge, GaP и т. д.) открывает возможности для наращивания нелинейных эффектов в этих материалах. Однако эта задача остается сложной из-за отсутствия знаний о процессе интеграции металлических и высокоиндексных полупроводниковых компонентов в такие нанообъекты.
Ученые исследовали метал-диэлектрические наноструктуры, изготовленные методом лазерной абляции двухслойных пленок Si / Au. За счет комбинации теоретических и экспериментальных методов они отметили, что данные гибридные наноструктуры представляют собой губчатую золотую наночастицу, заполненную кристаллическими зернами кремния. Также они выявили, что золотая наногубка обеспечивает усиление ближнего поля в зернах кремния, увеличивая фотолюминесценцию в гибридных наноструктурах по сравнению с объемным кристаллом кремния.
Расчетная структура наночастиц Si / Au с различными концентрациями, диаметрами и скоростями охлаждения золота. Источник: pubs.rsc.org
Эти результаты открывают путь для создания внутренней структуры губчатых гибридных наночастиц, обладающих люминесценцией белого света, и контроля их оптических свойств по требованию.
«Работу над этим проектом начал доктор физико-математических наук Сергей Макаров. Он с командой сделал синтез наноструктуры и отметил, что источником излучения в ней является кремний. Хотя это не прямозонный полупроводник и у него оптические переходы очень несущественные, их квантовая эффективность порядка 10-5, а в данной структуре кремний начинает излучать, и его квантовая эффективность увеличивается на несколько порядков — до 0.1%. Моя часть работы заключалась в том, что я дополнительно проводил измерения нелинейных оптических свойств структуры при предельных мощностях возбуждения, делал численное моделирование для того, чтобы показать, почему данная структура может усиливать излучение на большом диапазоне длины волн, почему мы можем использовать разную длину накачки излучения и как это связано с резонансными свойствами структуры. Коллеги же сделали симуляцию того, как атомы кремния и золота будут распределяться в наномасштабном объеме с разной вариацией степени охлаждения, а также подготовили для нас снимки с пропускного электронного микроскопа, то есть показали реальное изображение наших наноструктур в сечении», — рассказал один из авторов научной статьи, аспирант Университета ИТМО Артем Ларин.
Он также добавил, что в перспективе он собирается отправиться в Университет Лотарингии (г. Нанси, Франция) для продолжения исследований, чтобы узнать, как эта структура будет изменяться с точки зрения геометрии при термическом отжиге.
Полученные гибридные наночастицы могут применяться в широкополосной ближнепольной микроскопии. Актуальность исследований подтверждается тем, что в настоящее время широкополосная ближнепольная микроскопия существует, но для нее нужно каждый раз сначала возбуждать излучение в ближнем поле, а потом детектировать его в дальнем поле. Таким образом, с имеющимися подходами ученые могут работать только в очень узком диапазоне длины волны возбуждения, а для того, чтобы ее изменить, им приходится перебирать всю установку. Гибридная наноструктура позволит отказаться от этого и одновременно работать на разных длинах волн. Это может позволить сократить затраты на оборудование и сэкономит время исследователей.
Источник: https://news.itmo.ru

Сочетание современных систем перемещения, систем доставки лазерного луча и манипулирования материалом продвигает лазерную штамповку в промышленности.
С появлением лазерной обработки листового металла был создан непрерывный привод для большей эффективности и более жестких допусков, чем те, которые приведены для обычных изделий из листового металла. По данным отраслевых журналов, становится очевидным, что этот толчок проявился в виде гибридных лазерных / перфорационных инструментов, а также лазерных / перфорационных / гибочных платформ. Эти платформы предоставляют производственные возможности, а также небольшие производственные решения для повседневных изделий из листового металла.
Однако существует ниша, возникающая в традиционной штамповки в штамповочном прессе в форме лазерного формирования прецизионных компонентов с использованием рулонных металлов, где продукты должны сохранять качество кромки и стабильность размеров от начала до конца лазерной резки. Текущие рыночные требования могут быть легко удовлетворены за счет сочетания современного управления движением, доставки лазерного луча, технологического газа и обработки материалов, обеспечивая новые возможности цифрового производства для индустрии штамповки.
Лазерная резка
Технология Digital Laser Stamping, разработанная BOLD Laser Automation (Бедфорд, NH), дифференцирует концепции лазерного раскроя листовых материалов с малыми допусками и высокоточной лазерной резкой, разработанной для имитации высокоточной штамповки. Чтобы это стало реальностью, необходимо использовать рулонный материал с механическим индексированием позиции. Материал рулона в форме рулонов весом от 300 до 600 фунтов с определенной шириной и толщиной обеспечивает способность лазерной системы непрерывно работать в течение нескольких часов, производя изделие из плоского листа. Без вмешательства оператора катушка материала, приводимая в действие двигателем постоянного тока, автоматически компенсирует с использованием датчика подачи материала в зону лазерной обработки, где режущая головка лазера x-y-z пролетает в процессе создания прецизионной детали.
Ориентируясь на нишевые рынки, такие как детали высокой точности (± 0,001 дюйма), лазерная техника предоставляет значительные возможности для производства в США для поддержки мелкосерийного пилотного производства и мелкосерийного производства компонентов с высокой добавленной стоимостью. Существенную выгоду получают американские производители в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности, которые хотят разрабатывать и тестировать новые продукты, прежде чем брать на себя значительные расходы на штамповочные инструменты для массового производства.
Хотя общая идея прецизионной лазерной резки не нова, использование специализированных промышленно закаленных лазерных технологий дает свои преимущества. Одним из таких преимуществ являются одномодовые (20 и 50 мкм) волоконные лазеры SPI Lasers (Саутгемптон, Англия) в режимах с непрерывным излучением / импульсной модуляцией на уровнях мощности от 750 Вт до 2 кВт, а также доставка луча. и технология формирования пучка. Этот метод лучше отвечает потребностям отрасли в создании прототипов и краткосрочном пилотном производстве. На рис.1 показаны детали, которые можно разрезать на детали из нержавеющей стали с использованием таких лазеров, когда они соединены с соответствующей платформой управления движением и подачи луча.
Система управления движением
Управление движением всегда было важной частью достижения точных лазерных резов — контроллеры движения с ЧПУ для точной лазерной резки с использованием портальных-ступеней x-y-z являются распространенным подходом. Эти типы систем перемещения производятся компаниями, которые специализируются на высокоточном движении. Для лазерной обработки контроллеры движения с ЧПУ являются опцией, которая предлагает простоту использования и расширенные операционные инструменты, включая технологию неограниченного поля обработки (IFOV, ) для синхронизации многоосевых сканаторов и лазеров. Как и большинство контроллеров ЧПУ на рынке, интегратор может создавать пользовательские G- и M-коды или добавлять уникальные плагины для расширения возможностей программного обеспечения.
На любой лазерной платформе возникает необходимость предоставить возможности для свободы разработки технологических систем сервопривода и добавления пользовательских цифровых фильтров. Эти возможности увеличивают точность, а также поддерживают оптимальные лазерные параметры на детали, особенно при рассмотрении небольших геометрий траектории инструмента. Этот уровень высокопроизводительной координации и синхронизации контроллера движения обеспечивает расширенное планирование пути, включая сложную обработку G-кода, кубические сплайны, профили PVT и динамическое управление (jerk control). В этом конкретном приложении контроллер и приводы двигателя выполняют двойные вычисления с плавающей запятой для самого высокого разрешения и динамического диапазона любой системы управления движением в отрасли. Использование лазерного интерфейса CAD / CAM обеспечивает автоматическую генерацию контуров из файлов CAD, а также инструменты визуализации для мониторинга процесса.
В системах обработки рулонного материала материал индексируется в технологической зоне путем индексации катушек, так что лазерная режущая головка может пролетать над материалом. Движение лазерной режущей головки и подача луча становятся критическим элементом для достижения постоянного качества резки. Основанная на прецизионной конструкции подшипников, многоосная портальная система x-y-z обеспечивает высокое ускорение и скорость, минимизируя неблагоприятные воздействия, такие как ошибка Аббе и колебание траектории, возникающие в результате высоких ускорений.
На высокоточных платформах могут использоваться линейные двигатели с поперечными роликовыми подшипниками или системы направляющих с воздушным подшипником без трения, которые обеспечивают превосходную повторяемость, контроль скорости / ускорения и прямолинейность. Движение в сочетании с инкрементными и абсолютными энкодерами обеспечивает точное позиционное управление с точным интерполированным с лазерным включением.
Лазерная резка оптики
Система доставки лазерного луча может быть получена от различных поставщиков, каждая из которых производит несколько моделей для точной резки, а также сварки. Эти оптические головки идеально подходят для интеграции в прецизионные платформы цифровой штамповки, и каждая из них индивидуальна. Опции могут включать встроенные модули обзора, датчики высоты для оптимизации фокусировки и работу с различными объективами, обеспечивая выбор фокусных точек, качество реза, рабочие расстояния и сопла.
Эти лазерные технологические оптические головки рассчитаны на работу с уровнями мощности волоконного лазера до 4 кВт, что дает возможность использовать оптимизированные параметры. Простые изменения в соплах от одного отверстия до двойного и более, а также диаметр сопла или давление защитного газа влияют на качество резки. Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество окалины на материале на точных деталях. Другими важными аспектами выбора подачи луча являются динамическая стабильность при резании и плотность мощности фокуса лазерного луча на цели.
Безопасность и удаление отходов
На производстве необходимо обеспечить безопасные условия для работников завода. Поставка цифровых лазерных штамповочных машин с квалифицированным лазерным корпусом класса 1 для защиты операторов станков от воздействия лазера имеет жизненно важное значение
Во-вторых, защита от испарений при обработке металлов требует соответствующего уменьшения вредных концентраций. Особую озабоченность вызывают выбросы как органических, так и неорганических паров и частиц, образующихся из плазмы, появляющейся во время взаимодействия лазера с материалом. При прецизионной лазерной резке технологические газы (например, аргон под давлением) выдувают расплавленный материал через образованный разрез до нижней части материала.
Что касается лазерных взаимодействий, требуется соответствующее удаление отходов. Сверху, система удаления должна справляться с поступлением аргона, а с нижней стороны она должна быть способна уносить и отводить материал из зон реза, отходы и газы из плазмы. Интеграция извлечения отходов в систему становится первостепенной задачей для производства качественных деталей.

Технология крепления листа-детали
В отличие от традиционных систем лазерной резки, где слой игольчатых упоров поддерживает материал, прецизионные компоненты должны быть самонесущими или иметь точную фиксацию. Bold Laser Automation специализируется на мощных вакуумных патронных поверхностях для надежного удержания детали, а также на механизме для перемещения детали в готовый бункер или на конвейер после завершения резки. С помощью вакуумного ассистента приспособление удерживает детали на месте во время лазерной обработки, затем опускает ось z, вращает и опускает деталь на конвейер или в бункер для деталей, прежде чем материал из катушки будет проиндексирован.
Независимо от того, каким может быть лазерный процесс, самым эффективным и сложным проектом лазерной системы становится манипулирование материалом. С годами стало ясно, что то, что достигается в производственных условиях, требует высококвалифицированной конструкции приспособлений. Производственные процессы часто терпят неудачу, потому что на ранних этапах проектирования систем не уделялось должного внимания.

Резюме
Объединение: прецизионные лазеры, системы доставки лазерного луча, высокоскоростное управление движением и методы фиксации материала в мире лазерной обработки на основе рулонного материала открывают возможности для индустрии штамповки на рынке США. Эти инструменты предлагают решения для удержания существующих клиентов, которым нужна гибкость, которую может предложить цифровая лазерная штамповка. Кроме того, добавление этой возможности к традиционной высокопроизводительной штамповке может привлечь клиентов с небольшим объемом, чья экономия на производстве не может позволить себе традиционный инструмент для штамповки.
Некоторые инженеры могут никогда не учитывать отечественные источники, особенно если им скажут, что на этих начальных этапах разработка продукта будет стоить до 100 000 долларов на изготовление инструментов для штамповки или штамповки. Преимущества использования лазерных инструментов для резки мелких деталей с помощью цифровой лазерной штамповки заслуживают изучения. С усиленной производственной базой в США существуют возможности для добавления инновационных мощностей лазерной обработки к более традиционным производственным организациям, чтобы захватить дальнейшее внутреннее производство. Добавление этой возможности может также привести к новым способам удовлетворения потребностей клиентов с меньшими объемами заказов, а также к предоставлению услуг по созданию прототипов для существующей клиентской базы, что позволяет клиентам быстрее внедрять инновации
Источник: https://www.industrial-lasers.com/

Они предлагают использовать необычные эффекты света для создания электроники будущего.
Кандидат физико-математических наук Дмитрий Кузьмин получил грант Российского фонда фундаментальных исследований на изучение свойств света в так называемых магнитоплазмонных метаповерхностях.
На исследование физиков РФФИ направит 4 млн рублей в течение двух лет. По мнению ученых, создание квантового компьютера, способного мгновенно делать сложнейшие вычисления и передавать информацию быстрее скорости света – вовсе не фантастика, а задача ближайших десятилетий.
Решение проблемы подсказали исследования новых необычных физических эффектов в таких материалах. Их изучение, считают физики, может послужить в разработке принципиально новых элементов для компьютеров и квантовых коммуникаций. Как пояснили авторы проекта, квантовые коммуникации — самый надежный, защищенный от «взлома» метод передачи информации, а его развитие отражено в нацпроекте «Цифровая экономика».
При таком способе передаче информации используются микрочастицы света – фотоны, состояние которых невозможно измерить, а значит, и «считать» информацию. Чтобы использовать уникальные свойства света для создания сверхмощных и миниатюрных компьютеров будущего, ученые научились как бы «сжимать» поток света. Как оказалось, на это способны плазмон-поляритоны, световые квазичастицы на поверхности материала, имеющие намного меньшую длину волны.
Другими словами, плазмоны — это колебания электронов, способные преобразовать обычный свет в сигнал с меньшей длиной волны, а плазмоника — передача с его с помощью информации.
«Это явление можно представить себе так: два одинаковых фотона летят, сталкиваются с материалом, и превращаются в один новый, — объясняет суть исследований доцент кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ Дмитрий Кузьмин. — Энергия и импульс у такого фотона – в два раза больше. Это явление относится к разряду совершенно невозможных, казалось бы, эффектов. В нашей работе мы будем смотреть, как они будут проявляться в разных материалах».
Как пояснил один из авторов проекта, заведующий кафедрой радиофизики и электроники, доктор физико-математических наук, профессор Игорь Бычков, для фотонных превращений света лучше всего подходят особые наноструктуры — своего рода двухмерные аналоги традиционных трехмерных материалов. Они обладают парадоксальным эффектом отрицательного преломления: луч проходит через них в обратном направлении. Если обычный свет распространяется во всех направлениях, то в таких плоских метаповерхностях — в заданном.
Это свойство уже начинают применять для создания спазеров — аналогов лазеров из двухмерных материалов. Ученые разработали математическую модель этих сложнейших процессов. А теперь работают над прогнозированием таких структур — как их построить, из каких материалов, какую геометрию выбрать. И как в таких материалах при помощи магнитного поля «фотонный процесс» можно было бы сильнее всего изменить. По мнению исследователей, это путь не только к перспективным квантовым коммуникациям, но и к созданию принципиально новых устройств логических элементов и компьютеров будущего.
Источник: https://up74.ru/

Группа ученых из США, Швеции и Дании использовала рентгеновский лазер, чтобы наблюдать процессы, происходящие в карбене железа — перспективном фотосенсибилизаторе — при попадании на него солнечного света. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Communications.
Фотосенсибилизаторы — это молекулы, которые поглощают солнечный свет и передают его энергию для создания электрического тока или запуска химических реакций. Их основу, как правило, составляют редкие, дорогие металлы. Открытие этого класса соединений на основе довольно дешевого железа в последнее время вызвало бурный интерес в научном сообществе. Но чтобы создавать более эффективные фотосенсибилизирующие карбены железа, ученые должны точно понять, какие процессы происходят в этих материалах на атомном уровне.
В солнечном элементе карбен железа присоединяется к полупроводниковой пленке на поверхности элемента. Свет попадает на атом железа и «выбивает» из него электроны, которые перетекают в прикрепленные к нему карбеновые группы. Если электроны остаются на этих концах достаточно долго — около десяти триллионных долей секунды или более — они могут затем переместиться в солнечную батарею и повысить ее эффективность. Кроме того, такие материалы могут быть полезны в качестве катализаторов некоторых реакций в химической промышленности, но для этого необходимо еще сильнее повысить время пребывания электронов в карбеновых группах.
Чтобы выяснить, как увеличить эффективность этих соединений, группа ученых исследовала образцы одного из карбенов железа с помощью рентгеновских лазерных импульсов из когерентного источника света LCLS. Авторы одновременно измерили два отдельных сигнала, которые показывают движение атомных ядер и электронов в молекуле.
Результаты показали, что всего 60% электронов хранились в карбеновых группах необходимое количество времени. Остальные возвращались к атому железа слишком рано. Используя такой метод анализа, ученые теперь намерены разработать соединения этого класса, 100% электронов которых могут оставаться в нужных концевых группах достаточно долго, чтобы использовать их в качестве эффективных веществ для солнечной энергетики и катализа.
Источник: https://indicator.ru/

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона в сотрудничестве с исследователями из Университета Макмастера и Питтсбургского университета разработали новую платформу для полностью оптических вычислений, то есть вычислений, выполняемых исключительно с помощью пучков света.
Статья исследователей опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Сегодня большая часть технологий оптических вычислений использует для своей работы твердые материалы, такие как металлические провода, полупроводники и фотодиоды. Но идея оптических вычислений состоит именно в том, чтобы убрать все твердые электронные компоненты, присутствующие в стандартных схемах, и управлять светом с помощью излучения.
Способные на это платформы используют так называемые нелинейные материалы, которые изменяют свой показатель преломления в ответ на интенсивность света. Когда свет проходит через эти материалы, их показатель преломления увеличивается, образуя свой собственный сделанный из света волновод.
В настоящее время большинство нелинейных материалов требуют мощных лазеров для создания такого эффекта или не могут создать устойчивый волновод при прохождении излучения.
Теперь международная группа исследователей создала принципиально новый материал, который использует обратимое набухание и сжатие гидрогеля при низкой мощности лазера для изменения показателя преломления. Синтезированный авторами материал представляет собой сополимер, состоящий из акриловой кислоты и акриламида. Кроме того, авторы добавили в него светочувствительные молекулы спиропирана.
Когда свет проходит через такой гель, область, на которую он попадает, немного сжимается, концентрируя полимер и изменяя показатель преломления. Когда свет выключен, гель возвращается в свое первоначальное состояние. Когда через материал проходят несколько лучей, они взаимодействуют и влияют друг на друга, даже на больших расстояниях. Луч А может подавлять Луч Б, Луч Б может подавлять Луч А, оба они могут «отключать» друг друга или проходить через материал вместе, создавая оптический логический элемент.
«Материаловедение меняется, — отмечает соавтор исследования, профессор материаловедения Гарвардской школы инженерных и прикладных наук Джоанна Айзенберг. — Саморегулирующиеся, адаптивные материалы, способные оптимизировать свои собственные свойства в ответ на воздействие окружающей среды, заменяют статические, энергоэффективные, внешне регулируемые аналоги. Наш обратимо отзывчивый материал, который контролирует свет при исключительно малых интенсивностях, является еще одной демонстрацией этой многообещающей технологической революции».
Источник: https://indicator.ru/

Немецкие ученые предложили использовать для защиты от солнца чувствительные к ультрафиолету красители, которые меняют цвет в зависимости от времени и интенсивности воздействия солнечных лучей.
Красители они нанесли на браслеты, переводные татуировки, тканевые патчи, очки и контактные линзы: их можно отсканировать в мобильном приложении, которое подскажет пользователю, что стоит перебраться в тень или воспользоваться другими средствами защиты. Статья опубликована в Advanced Optical Materials.
Солнечный свет играет очень важную роль для здоровья человека: под действием ультрафиолетовых лучей, например, активируется выработка витамина D, который, помимо прочего, отвечает за укрепление костной и мышечной ткани. Тем не менее, длительное пребывание на солнце может нанести организму большой вред: от покраснения кожи и солнечного удара до ожогов и развития меланомы.
Именно поэтому рекомендуется пользоваться солнцезащитными кремами, которые создают эффективный барьер между ультрафиолетом и кожей, а также носить головные уборы, солнцезащитные очки (сетчатка глаза также может пострадать от прямых солнечных лучей) и, по возможности, — закрытую одежду. При этом достоверно оценить то, насколько солнце потенциально может нанести вред, довольно сложно.
Специально для этого придумывают гаджеты, которые подсказывают пользователю, когда ультрафиолета для него слишком много (например, пару лет назад небольшую наклейку-сенсор разработала компания L’Oréal).
Вольфганг Курц (Wolfgang Kurz) из Мюнхенского технического университета и его коллеги предложили использовать для этого более универсальный способ — краску, которая меняет цвет под действием ультрафиолетовых лучей.
Источник: https://nplus1.ru/

Российские физики из Института сильноточной электроники СО РАН в Томске добились генерации импульсов лазерного излучения с мощностью в 40 тераватт — это рекорд для источников света видимого диапазона. Достижение стало возможным благодаря использованию гибридной схемы установки и усилению второй гармоники излучения, сообщает издание «Наука в Сибири».
Лазеры — это квантовые источники света, которые характеризуется высокой временной и пространственной согласованностью порождаемых электромагнитных колебаний. Такие устройства нашли массу применений как в лабораториях, так и в бытовых приборах. Одно из современных направлений в области физики лазеров — это получение как можно более интенсивных световых полей, что может пригодиться в ряде экспериментов, таких как исследование структуры материалов и биологических тканей, ускорение элементарных частиц, исследование динамики химических реакций и многое другое.
На данный момент физики придумали огромное количество разных конструкций лазеров и различных способов увеличения мощности их излучения. Как правило, рабочей средой наиболее мощных лазеров выбираются твердотельные кристаллы, в первую очередь кристаллы сапфира с примесью ионов титана, а увеличение интенсивности происходит методом усиления чирпированных импульсов. Так работают многие из рекордно мощных лазеров, в том числе китайские установки SULF и CAEP-PW, которые генерируют излучение ближнего инфракрасного диапазона с мощностью в несколько петаватт.
Томские физики завершили новый этап улучшения лазерной системы THL-100 (Terawatt Hybrid Laser), с помощью которой пытаются получить импульсы видимого диапазона с мощностью около 100 тераватт. Первый вариант установки с мощностью в единицы тераватт был построен в 2008 году, в 2012 удалось достичь 14 тераватт, что стало рекордным значением для того времени. Новая модернизация позволила повысить показатель до рекордных 40 тераватт.
Система THL-100 состоит из двух основных компонентов: твердотельного титан-сапфирового лазера и газового фотодиссоционного усилителя. Основная длина волны лазера приходится на ближний инфракрасный диапазон, но данная установка генерирует вторую гармонику с длиной волны 475 нанометров.
Усилитель работает за счет облучения полости с фторидом ксенона XeF2 мощным ультрафиолетовым излучением вакуумного диапазона, который, в свою очередь, возникает при пропускании мощного электрического импульса через чистый ксенон. В результате воздействия фотонов XeF2 диссоциирует до эксимерных молекул XeF, которые после столкновения с молекулами буферного газа (азотом N2) попадают в необходимое состояние лазерного перехода.
Новое достижение стало результатом применения нескольких усовершенствований. В частности, была увеличена суммарная энергия выходных импульсов с 0,7 до 1,2 джоулей, а продолжительность при этом была сокращена с 50 до 30 фемтосекунд посредством использования схемы «растяжение—усиление—сжатие». Также была улучшены другие характеристики лазера, такие как однородность пучка.
«Уникальным в такой системе является именно выходной лазерный усилитель, — рассказывает заведующий лабораторией газовых лазеров ИСЭ СО РАН доктор физико-математических наук Валерий Лосев. — Для усиления сверхкоротких импульсов излучения используется особый широкополосный лазерный переход C-A эксимерных молекул ксенон-фтор. Накачка активной среды двухступенчатая: сначала сильноточным электронным пучком возбуждается чистый ксенон, а затем получающимся жестким ультрафиолетовым излучением осуществляется фотонакачка рабочей смеси. На выходе системы — голубой свет».
Источник: https://nplus1.ru/

Российские ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ разработали принципиально новую конструкцию биосенсора, который во много раз чувствительнее, а также значительно дешевле существующих аналогов. Описание приведено в журнале Sensors.
Биосенсор — электрохимический датчик, позволяющий в реальном времени определять состав биологических жидкостей. Единственное на сегодняшний день массовое бытовое применение биосенсоров — в приборах для моментального измерения уровня глюкозы в крови. Но футурологи обещают, что в недалеком будущем бытовые электронные приборы, анализирующие при помощи биосенсоров состав пота, слюны, глазной жидкости и других выделений, смогут идентифицировать личность, делать медицинские анализы, ставить диагнозы, непрерывно контролировать состояние здоровья и составлять оптимальный рацион питания для конкретного человека в зависимости от текущего состояния его организма.
Биосенсоры могли бы быть встроены в смартфоны, умные часы и другие гаджеты уже сейчас, но главными препятствиями являются их высокая стоимость и низкая чувствительность. Ученые из МФТИ нашли недорогой способ, как поднять чувствительность биологических датчиков до уровня, достаточного для их применения в бытовых приборах.
«Традиционный биосенсор состоит из кольцевого резонатора и волновода, расположенного в одной плоскости с резонатором, — приводятся в пресс-релизе института слова первого автора статьи Кирилла Воронина, сотрудника лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ. — Мы решили попробовать разнести эти два элемента, поместить их в разные плоскости, расположить колечко над волноводом».
Раньше никто из исследователей не пытался так делать, потому что в лабораторных условиях гораздо проще изготовить одноуровневую плоскую конструкцию, совмещающую кольцевой резонатор и волновод на единой подложке.
Двухъярусную конструкцию биосенсора сложнее изготавливать в единичных экспериментальных экземплярах, но зато проще и дешевле при массовом производстве на заводах микроэлектроники, где все технологические процессы ориентированы на послойное размещение активных элементов. Но главное, предложенная объемная конструкция биосенсора позволяет добиться от него во много раз большей чувствительности. Работа биосенсоров основана на том, что за счет поглощения органических молекул поверхностью датчика происходит небольшое изменение показателя преломления последней. Это изменение фиксируется с помощью резонатора, так как даже самые слабые колебания показателя преломления вызывают значительное смещение резонансных пиков. Поэтому биосенсор способен откликаться чуть ли не на каждую органическую молекулу, попадающую на поверхность датчика.
«У нас полосковый волновод расположен под резонатором, в толще диэлектрика, — объясняет один из соавторов работы Алексей Арсенин, ведущий научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ. — Резонатор же находится на границе раздела, между диэлектрической подложкой и внешней средой. Это позволяет значительно поднять его чувствительность путем подбора показателей преломления двух сред».
В предложенной учеными новой компоновке биосенсора вся его оптическая часть — источник и детектор излучения — располагается внутри диэлектрика. Снаружи же остается только чувствительная зона конструкции — золотое колечко диаметром несколько десятков микрометров и толщиной несколько десятков нанометров.
Источник: https://ria.ru/

Американские ученые использовали импульсы фемтосекундного лазера, чтобы нанести наногравировку на поверхность металла. Такой материал выборочно абсорбирует свет только солнечного спектра.
Обычно поверхность металла блестящая и хорошо отражает свет, но ученые из Рочестерского университета разработали технологию, превращающую его в непроглядно-черный и показали, как такой материал можно применять для получения предельно производительных генераторов солнечной энергии, пишет Phys.org.
При помощи фемтосекундного лазера ученые нанесли на поверхности металла наноструктуры, эффективно улавливающие солнечное излучение, то есть превратили металл в полностью черный. Тот же процесс они использовали и для добавления других цветов — синего, желтого или серого. Такая поверхность не только повышает поглощение солнечного света, но и сокращает рассеивание тепла на других длинах волн.
«Впервые мы сделали идеальный металлический солнечный коллектор, — заявил профессор оптики Го Чуньлэй. — Также мы продемонстрировали поглощение солнечной энергии с помощью теплового генератора электричества».
Вдобавок исследователи экспериментировали с алюминием, медью, сталью и вольфрамом, и обнаружили, что вольфрам, который используют в качестве устройства для сбора тепловой солнечной энергии, обладает наивысшим КПД, если покрыть его наноструктурами. Тогда его производительность повышается на 130 процентов. Лампочка с такой нитью накаливания будет гореть ярче при том же расходе энергии.
В прошлом эта команда уже применяла фемтосекундный лазер для создания супергидрофобной поверхности. Полученные металлы не тонули в воде, даже если их топили или протыкали.
http://www.nanonewsnet.ru/ 

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

Поиск